地理信息系統(tǒng)教程課后習(xí)題

第一章緒論

1.什么是數(shù)據(jù)和信息？它們有何聯(lián)系和區(qū)別？

定義：數(shù)據(jù)是指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料，包括數(shù)字、文字、符號(hào)、圖形、圖像

以及它們能夠轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)等形式。信息是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知

識(shí)，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義。

聯(lián)系和區(qū)別：

信息與數(shù)據(jù)是不可分離的。信息由與物理介質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)表達(dá)，數(shù)據(jù)中所包含的意義就是信

息。信息是對(duì)數(shù)據(jù)解釋、運(yùn)用與解算，數(shù)據(jù)即使是經(jīng)過(guò)處理以后的數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過(guò)解釋才有

意義，才成為信息；就本質(zhì)而言，數(shù)據(jù)是客觀對(duì)象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，只

有數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。

數(shù)據(jù)是記錄下來(lái)的某種可以識(shí)別的符號(hào)，具有多種多樣的形式，也可以加以轉(zhuǎn)換，但其中包

含的信息內(nèi)容不會(huì)改變。即不隨載體的物理設(shè)備形式的改變而改變。

信息可以離開(kāi)信息系統(tǒng)而獨(dú)立存在，也可以離開(kāi)信息系統(tǒng)的各個(gè)組成和階段而獨(dú)立存在；而

數(shù)據(jù)的格式往往與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，并隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。

數(shù)據(jù)是原始事實(shí)，而信息是數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。

不同知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的人，對(duì)于同一數(shù)據(jù)的理解，可得到不同信息。

2.什么是地理信息系統(tǒng)(GIS)?與地圖數(shù)據(jù)庫(kù)有什么異同?與地理信息的關(guān)系是什么？

GIS定義：

GIS是?個(gè)發(fā)展的概念。不同領(lǐng)域、不同專業(yè)對(duì)GIS的理解不同，目前沒(méi)有完全統(tǒng)一的被普

遍接受的定義。

定義①：是對(duì)地理環(huán)境有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究的一門(mén)學(xué)科，它將地理環(huán)境的各種要素，包

括它們的空間位置形狀及分布特征和與之有關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等專題信息以及這些信息之間的

聯(lián)系等進(jìn)行獲取、組織、存儲(chǔ)、檢索、分析，并在管理、規(guī)劃與決策中應(yīng)用。

定義②：是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，以采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和描述空間物體的定

位分布及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問(wèn)題為主要任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

定義③：是為了獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫(kù)管

理系統(tǒng)。

定義④：地理信息系統(tǒng)是一種決策支持系統(tǒng)。它的定義山兩方面組成，一方面，地理信息系

統(tǒng)是一門(mén)學(xué)科，是描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門(mén)新興交叉學(xué)科；另

一方面，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，是以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，

適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

定義⑤：目前有人認(rèn)為“GIS”從原來(lái)強(qiáng)調(diào)空間信息技術(shù)系統(tǒng)(SYESTEM),發(fā)展到地球信息科

學(xué)體系形成(SCIENCE),現(xiàn)在已強(qiáng)調(diào)空間信息服務(wù)(SERVICE)。

GIS與地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的異同：

地圖數(shù)據(jù)庫(kù)有比例尺概念，GIS是為某一特定比例尺建立的一個(gè)地圖成品倉(cāng)庫(kù)，它可由GIS

管理，其中的地圖具有圖形表現(xiàn)屬性，一般數(shù)據(jù)庫(kù)不需具備這些屬性；它是GIS的下游產(chǎn)品，

它的更新依賴于GIS,它提供的信息是GIS向人們提供服務(wù)的中間產(chǎn)品；GIS是在地理信息

的基礎(chǔ)上對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行數(shù)量化處理分析，但地圖數(shù)據(jù)庫(kù)存在的地理要素經(jīng)人為修改，不完

全是真實(shí)地理的反映；

GIS與地理信息的關(guān)系：

GIS操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，表達(dá)內(nèi)容是與時(shí)空有關(guān)的地理信息。地理信息是指與研究對(duì)象的

空間地理分布有關(guān)的信息。它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變

化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。地理信息具有地域性、多維結(jié)構(gòu)性、時(shí)序性等特征。

2.地理信息系統(tǒng)由哪些部分組成?與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別有哪些？

從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度來(lái)看，GIS是由軟件、硬件、數(shù)據(jù)和用戶組成。

用戶（GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶）

軟件（支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心，按其

功能分為GIS專業(yè)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和系統(tǒng)管理軟件等）

硬件（各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)，用以存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示地理信息或空間數(shù)據(jù)，主要包括:

GIS主機(jī)，GIS外部設(shè)備，G1S網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）。

數(shù)據(jù)（系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)，它具體描述實(shí)體的空間特征、屬性特

征和時(shí)間特征）

也有人認(rèn)為GIS是由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用模型、開(kāi)發(fā)者和一般用戶組成。

信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的

決策過(guò)程提供有用信息。

GIS與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別：

GIS與一般MIS比較

GIS離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索等都

是GIS廣泛使用的核心技術(shù)。但GIS是對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而

一般MIS（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）的優(yōu)化存儲(chǔ)與查詢，即使存儲(chǔ)了圖

形，也是以文件的形式存儲(chǔ)，不能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索、分析，沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，其圖

形顯示功能也很有限。

GIS與CAD和CAM比較

管理圖形數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù)的系統(tǒng)不一定是GIS,如CAD或AutoCAD,CAM（Computer

AidedMap計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)'計(jì)算機(jī)輔助制圖）等。

GIS和CAD的比較：

GIS與CAD共同點(diǎn)GIS與CAD不同點(diǎn)

CAD研究對(duì)象為人造對(duì)象一GIS處理的數(shù)據(jù)大多來(lái)自于現(xiàn)

規(guī)則幾何圖形及組合；實(shí)世界，較之人造對(duì)象更復(fù)雜,

1都有空間坐標(biāo)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式

1都能將目標(biāo)和參考系聯(lián)多樣化；

系起來(lái)；

1都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓圖形功能特別是三維圖形功能GIS的屬性庫(kù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能

撲關(guān)系；強(qiáng)，屬性庫(kù)功能相對(duì)較弱；強(qiáng)大；

1都能處理屬性和空間數(shù)

據(jù)CAD中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡(jiǎn)單；GIS強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，

圖形屬性交互使用頻繁；

一般采用幾何坐標(biāo)GIS采用地理坐標(biāo)系

GIS與CAM比較：

GGIISS與與CCAM共同同點(diǎn)GIS與CAM不同點(diǎn)

CAM側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類CAM是GIS的重要組成部分

及自動(dòng)符號(hào)化，具有地圖輔助

都有地圖輸出、空間查詢、分設(shè)計(jì)和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的

析和檢索功能輸出機(jī)制；

CAM強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)GIS綜合圖形和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行

據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓深層次的空間分析，提供輔助

撲關(guān)系；決策信息。

CAM與數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系通常是

一些簡(jiǎn)單的查詢。

3.地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都包含哪些？

GIS數(shù)據(jù)包括電子數(shù)據(jù)和非電子數(shù)據(jù)?；颍篏IS數(shù)據(jù)源自地圖數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、

文本數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

4.地理信息系統(tǒng)的基本功能有哪些?基本功能與應(yīng)用功能是根據(jù)什么來(lái)區(qū)分的？

地理信息系統(tǒng)基本功能概述：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)與編輯；數(shù)據(jù)處理與變換（矢柵轉(zhuǎn)換、制圖綜

合）；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與組織（矢量和柵格模型）；空間查詢與分析（空間檢索、空間拓?fù)洹B加分

析、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析等）；圖形交互與顯示（各種成果表現(xiàn)方式）。

根據(jù)社會(huì)和用戶的需求，GIS是依托基本功能利用空間分析技術(shù)模型分析技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，

數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)集成技術(shù)二次開(kāi)發(fā)環(huán)境等，演繹出眾多的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

5.與其它信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)的哪些功能是比較獨(dú)特的？

與其它信息系統(tǒng)相比，GIS空間分析作為核心功能是比較獨(dú)特的。

6.地理信息系統(tǒng)的科學(xué)理論基礎(chǔ)有哪些?是否可以稱地理信息系統(tǒng)為一門(mén)科學(xué)？

地理信息系統(tǒng)的科學(xué)理論基礎(chǔ)是地球信息科學(xué)理論，包括地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)、數(shù)學(xué)、

統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等交叉學(xué)科以及一切與獲取、處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)的支

撐。

地理信息的研究和方法應(yīng)該是科學(xué)，因它J經(jīng)具備成為科學(xué)的條件，有明確的研究對(duì)象和研

究手段，有自己的理論體系，有一定數(shù)量的研究隊(duì)伍，有明確的研究領(lǐng)域和廣泛的服務(wù)對(duì)象,

」由技術(shù)發(fā)展為科學(xué)。即：GeographicInfonnationSystem向GeographicInformationScience

7.試舉例說(shuō)明地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

當(dāng)前，GIS正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會(huì)化發(fā)展規(guī)律方向邁進(jìn)，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢(shì)：

①GIS已成為一門(mén)綜合性技術(shù)；即G1S集成技術(shù)，3s技術(shù)等名詞的出現(xiàn)。

②GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁；

③GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)；

④地理信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。

目前GIS在各行各業(yè)都得到應(yīng)用，如資源規(guī)劃管理、全球變化、災(zāi)害預(yù)測(cè)等，具有廣泛的

應(yīng)用前景。

8.GIS近代發(fā)展有什么特點(diǎn)？

GIS起源于人口普查，土地調(diào)查和自動(dòng)制圖，I960年，加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson提出

了把地圖變成數(shù)字形式的地圖，1963年，又提出GIS這一術(shù)語(yǔ)，并建立了第一個(gè)GIS——

加拿大GIS,隨后GIS在全世界迅速發(fā)展起來(lái)。

國(guó)際GIS的發(fā)展?fàn)顩r

160年代，探索時(shí)期（GIS思想和技術(shù)方法的探索）。當(dāng)時(shí)，人們關(guān)注的主題“什么是

GIS?,GIS能干什么？”；

170年代，鞏固時(shí)期，（這時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，

促進(jìn)GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)

管理等方面；

180年代，實(shí)驗(yàn)階段（也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段）。此時(shí)，人們把GIS與RS

結(jié)合，解決全球性問(wèn)題，如全球沙漠化，全球可居住地評(píng)價(jià)，核擴(kuò)散問(wèn)題等；

190年代，全面應(yīng)用（產(chǎn)業(yè)化階段）。對(duì)GIS進(jìn)一步研究，研究的內(nèi)容集中在“空間信

息分析的新模式和新方法，空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等方面；

1現(xiàn)代，普及發(fā)展階段。隨著信息網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展利深入，GIS與世界接軌，尤其在發(fā)展中國(guó)

家得到重視和發(fā)展。

我國(guó)GIS的發(fā)展

我國(guó)G1S起步雖較晚，但發(fā)展較快，可分為以下幾個(gè)階段：

170年代，準(zhǔn)備階段：一些知名人士GIS先驅(qū)看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性，

進(jìn)行極積呼吁，為GIS在我國(guó)的發(fā)展奠定了與論準(zhǔn)備基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗(yàn)。

180年代，試驗(yàn)起步階段：這期間，我國(guó)在GIS理論探索，規(guī)范探討，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)

建立等方面取得了突破和進(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗(yàn)專題試驗(yàn)軟件開(kāi)發(fā)工作。

190年代，我國(guó)GIS發(fā)展階段：我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，沿海，治江經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的發(fā)展土

地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動(dòng)GIS在我國(guó)的全面發(fā)展。

196年以來(lái)，是我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)化階段：

1近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)設(shè)施和重大信息工程已納入國(guó)家計(jì)?劃，一批國(guó)家級(jí)

和地方級(jí)的GIS相繼建立并投入運(yùn)行，一批專業(yè)遙感基地已建立，并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行，

一批綜合運(yùn)用“3S”技術(shù)的垂點(diǎn)項(xiàng)目已實(shí)施，并在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)和圖土資源調(diào)查中發(fā)揮效益，

一批高等院校開(kāi)設(shè)了與GIS相關(guān)的新專業(yè)，培養(yǎng)了一大批從事GIS研究與開(kāi)發(fā)的高層次人

才，具有我國(guó)自主版權(quán)的GIS基礎(chǔ)軟件的研制逐步進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化軌道，等等這些都標(biāo)志我

國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段。

第二章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型

1.G1S的研究對(duì)象是什么？地理實(shí)體有什么特點(diǎn)？

GIS的研究對(duì)象是地理實(shí)體，即指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元。

地理實(shí)體類別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的,例如，在全國(guó)地圖上由于比例尺很小，

福州就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把福州定為一個(gè)空間實(shí)體，而在大比例尺的福州

市地圖上，福州的許多房屋，街道都要表達(dá)出來(lái)，所以福州必須再分割，不能作為一個(gè)空間

實(shí)體，應(yīng)將房屋，街道等作為研究的地理實(shí)體，由此可見(jiàn)，GIS中的地理實(shí)體是一個(gè)概括，

復(fù)雜，相對(duì)的概念。

地理實(shí)體以什么形式存儲(chǔ)和處理反映了實(shí)體的三個(gè)特征。

1屬性特征：對(duì)空間實(shí)體的屬性定義和說(shuō)明信息。

1空間特征：對(duì)空間實(shí)體的分布位置、幾何特征和空間關(guān)系的定義。

1時(shí)間特征：空間實(shí)體的時(shí)間尺度。

2.地理實(shí)體數(shù)據(jù)的特征是什么？請(qǐng)列舉出某些類型的空間數(shù)據(jù)

地理實(shí)體以什么形式存儲(chǔ)和處理反映了實(shí)體的不同的特征和和不同的數(shù)據(jù)類型。

同物理、化學(xué)等學(xué)科使用的數(shù)據(jù)類型相比，地理數(shù)據(jù)是一種較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，涉及到空間

特征、屬性特征及它們之間關(guān)系的描述，人們常把地理數(shù)據(jù)稱為空間數(shù)據(jù)。

地理實(shí)體數(shù)據(jù)的特征：

1空間特征：表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置。包括定位數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)；

1屬性特征：表示專題屬性（名稱、分類、數(shù)量等）；

1時(shí)間特征：指現(xiàn)象或物體隨時(shí)間的變化。其變化的周期有超短期的，短期的，中期的，

長(zhǎng)期的。

依據(jù)空間數(shù)據(jù)來(lái)源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、影象數(shù)據(jù)等；

依據(jù)表示對(duì)象的不同分為：點(diǎn)，線，面、體數(shù)據(jù)。

3.空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與其它非空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)有什么特殊之處？常見(jiàn)的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)有哪些？

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)?？臻g數(shù)據(jù)是一

種較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關(guān)系的描述。空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

主要有矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。非空間數(shù)據(jù)主要涉及屬性數(shù)據(jù)。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線和多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空

間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。矢量結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)：定位明顯，屬

性隱含。

柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來(lái)表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地

物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。柵格結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)：屬性明顯，定位隱含，即數(shù)據(jù)直接記錄

屬性的指針或數(shù)據(jù)本身，而所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)。

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有層狀數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、語(yǔ)義數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的區(qū)別是什么？它們有什么共同點(diǎn)嗎？

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

1、便于面向現(xiàn)象（土壤類，土地利1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各自定義，不便于數(shù)

矢胃用單元等）據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難。

2、結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述2、多邊形疊置分析困難，沒(méi)有柵格有效,

線或邊界。表達(dá)空間變化性能力差。

3、利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析，提供有效3、不能像數(shù)字圖像那樣做增強(qiáng)處理4、

的拓?fù)渚幋a，對(duì)需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鬈浻布夹g(shù)要求高，顯示與繪圖成本較

更有效。高.

4、圖形顯示質(zhì)量好，精度高。

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單-，易于數(shù)據(jù)交換。1、現(xiàn)象識(shí)別效果不如矢量方法，難以表

柵格2、疊置分析和地理（能有效表達(dá)空達(dá)拓?fù)洹?/p>

間可變性）現(xiàn)象模擬較易。2、圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊

3、利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分湊，需用壓縮技術(shù)解決該問(wèn)題。

析，便于圖像處理。3、投影轉(zhuǎn)換困難。

4、輸出快速，成本低廉。4、圖形質(zhì)量轉(zhuǎn)低，圖形輸出不美觀，線

條有鋸齒，需用增加?xùn)鸥駭?shù)量來(lái)克服，但

會(huì)增加數(shù)據(jù)文件。

5.空間數(shù)據(jù)模型概念和主要類型及比較

空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的描述?？臻g數(shù)據(jù)模型的主要類

型：基于對(duì)象（要素）的模型；網(wǎng)絡(luò)模型；場(chǎng)模型。

要素模型：

點(diǎn)對(duì)象，由特定位置、維數(shù)為零的物體；線對(duì)象，維度為一的空間組成部分；多邊形對(duì)象，

即面狀實(shí)體，通常用封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。矢量模型即是基于要素的，將現(xiàn)象看成原型實(shí)

體的集合，矢量模型的表達(dá)源于空間實(shí)體的本身，通常以坐標(biāo)來(lái)定義。

網(wǎng)絡(luò)模型：

地物被抽象為鏈、節(jié)點(diǎn)等對(duì)象，同時(shí)要注意其連通關(guān)系。

場(chǎng)模型：

用于模擬一定空間內(nèi)連續(xù)分布的現(xiàn)象，常用柵格數(shù)據(jù)模型描述。柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪

蓋的，它是將連續(xù)空間離散化，以規(guī)則或不規(guī)則的鋪蓋覆蓋整個(gè)空間。

基于對(duì)象的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，場(chǎng)模型表示了二維

或三維空間中連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。

要素模型和場(chǎng)模型的不同在于一個(gè)是先選擇要素，再回答"它在哪里"的問(wèn)題：場(chǎng)模型實(shí)現(xiàn)選

擇一個(gè)位置，在回答"哪里怎么樣"的問(wèn)題，最后都得到數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型的基本特征是：節(jié)點(diǎn)

數(shù)據(jù)之間沒(méi)有明確的從屬關(guān)系，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以與其他多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立聯(lián)系，將數(shù)據(jù)組織成有向

圖結(jié)構(gòu)，它反映了現(xiàn)實(shí)世界中常見(jiàn)的多對(duì)多關(guān)系，在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。

6.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方法如何？

柵格數(shù)據(jù)的編碼方法：

直接?xùn)鸥窬幋a，就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼；

壓縮編碼，包括鏈碼、游程長(zhǎng)度編碼、塊碼、四叉樹(shù)編碼、八叉樹(shù)編碼、卜六叉樹(shù)編碼等。

鏈碼（弗里曼鏈碼）比較適合存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)；

游程長(zhǎng)度編碼通過(guò)記錄行或列上相鄰若干屬性相同點(diǎn)的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)；

塊碼是游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況，采用方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧?/p>

四叉樹(shù)編碼是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一，還能提高圖形操作效率，具有可變的分

辨率。

7.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方法如何？

矢量數(shù)據(jù)的編碼方法：

對(duì)于點(diǎn)實(shí)體和線實(shí)體，直接記錄空間信息和屬性信息；

對(duì)于多邊形地物，有坐標(biāo)序列法、樹(shù)狀索引編碼法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法。

坐標(biāo)序列法是由多邊形邊界的x,y坐標(biāo)對(duì)集合及說(shuō)明信息組成，是最簡(jiǎn)單的一種多邊形矢量

編碼法，文件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但多邊形邊界被存儲(chǔ)兩次產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余，而且缺少鄰域信息；

樹(shù)狀索引編碼法是將所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，順序存儲(chǔ)坐標(biāo)對(duì)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系,

以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)，消除了相鄰多邊形邊界數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題；

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法是通過(guò)建立一個(gè)完整的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)構(gòu)，徹底解決鄰域和島狀信息處理問(wèn)題的

方法，但增加了算法的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)庫(kù)的大小。

8.矢量與柵格數(shù)據(jù)如何互為轉(zhuǎn)化？

矢量轉(zhuǎn)柵格：

1內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法，即由多邊形內(nèi)部種子點(diǎn)向周圍鄰點(diǎn)擴(kuò)散，直至到達(dá)各邊界

1為止；

1復(fù)數(shù)積分算法，即由待判別點(diǎn)對(duì)多邊形的封閉邊界計(jì)算復(fù)數(shù)積分，來(lái)判斷兩者關(guān)

1系；

1射線算法和掃描算法，即由圖外某點(diǎn)向待判點(diǎn)引射線，通過(guò)射線與多邊形邊界交點(diǎn)

1數(shù)來(lái)判斷內(nèi)外關(guān)系；

1邊界代數(shù)算法，是一種基于積分思想的矢量轉(zhuǎn)柵格算法，適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系的多邊

形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，方法是山多邊形邊界上某點(diǎn)開(kāi)始，順時(shí)針?biāo)阉鬟吔缇€，上行時(shí)邊界左側(cè)具

有相同行坐標(biāo)的柵格減去某值，下行時(shí)邊界左側(cè)所有柵格點(diǎn)加上該值，邊界搜索完之后即完

成多邊形的轉(zhuǎn)換。

柵格轉(zhuǎn)矢量：即是提取具有相同編號(hào)的柵格集合表示的多邊形區(qū)域的邊界和邊界的拓?fù)?/p>

關(guān)系，并表示成矢量格式邊界線的過(guò)程。步驟包括：多邊形邊界提取，即使用高通濾波

將柵格圖像二值化；邊界線追蹤，即對(duì)每個(gè)弧段由一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)搜索；拓?fù)潢P(guān)

系生成和去處多余點(diǎn)及曲線圓滑。

第三章GIS數(shù)據(jù)獲取和質(zhì)量控制

1.GIS的數(shù)據(jù)源有哪些？

GIS的數(shù)據(jù)源，是指建立的地理數(shù)據(jù)庫(kù)所需的各種數(shù)據(jù)的來(lái)源，主要包括地圖、遙感圖像、

文本資料、統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、己有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等。

點(diǎn)----居民點(diǎn)、采樣點(diǎn)、高程點(diǎn)、控制點(diǎn)等。

線一一河流、道路、構(gòu)造線等。

面一一湖泊、海洋、植被等。

注記一一地名注記、高程注記等。

②遙感數(shù)據(jù)遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要數(shù)據(jù)源。遙感數(shù)據(jù)含有豐富的資源與環(huán)境信息，在GIS

支持下，可以與地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、地球生物、軍事應(yīng)用等方面的信息進(jìn)行信息復(fù)

合和綜合分析。遙感數(shù)據(jù)是一種大面積的、動(dòng)態(tài)的、近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)源，遙感技術(shù)是GIS數(shù)

據(jù)更新的重要手段。

③文本資料文本資料是指各行業(yè)、各部門(mén)的有關(guān)法律文檔、行業(yè)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、條文條

例等，如邊界條約等。這些也屬于GIS的數(shù)據(jù)。

④統(tǒng)計(jì)資料國(guó)家和軍隊(duì)的許多部門(mén)和機(jī)構(gòu)都擁有不同領(lǐng)域（如人口、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、兵要

地志等）的大量統(tǒng)計(jì)資料，這些都是GIS的數(shù)據(jù)源，尤其是GIS屬性數(shù)據(jù)的重要來(lái)源。

⑤實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)野外試驗(yàn)、實(shí)地測(cè)量等獲取的數(shù)據(jù)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換直接進(jìn)入GIS的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，

以便于進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和進(jìn)一步的應(yīng)用。GPS（全球定位系統(tǒng)）所獲取的數(shù)據(jù)也是GIS的重要

數(shù)據(jù)源。

⑥多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)（包括聲音、錄像等）通?？赏ㄟ^(guò)通訊口傳入GIS的地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，

目前其主要功能是輔助GIS的分析和查詢。

⑦已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)GIS還可以從其它已建成的信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。由于

規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和可交換性越來(lái)越強(qiáng)。這樣就拓展了數(shù)據(jù)的

可用性，增加了數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。

2.數(shù)據(jù)質(zhì)量包括那些方面？請(qǐng)舉例說(shuō)明GIS對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求。

數(shù)據(jù)質(zhì)量包括

1準(zhǔn)確性，即一個(gè)記錄值與它的真實(shí)值之間的接近程度；

1精度，即對(duì)現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度；

1空間分辨率，即兩個(gè)可測(cè)量數(shù)值之間最小的可辨識(shí)的差異；

1比例尺，即地圖上一個(gè)記錄的距離和它所表現(xiàn)的真實(shí)距離之間的一個(gè)比值；

1誤差，即一個(gè)所記錄的測(cè)量和它的事實(shí)之間的差異；

1不確定性，包括空間位置的不確定性、屬性不確定性和數(shù)據(jù)不完整性等。

GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量包含如下五個(gè)方面：①位置精度：如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用

以描述幾何數(shù)據(jù)的質(zhì)量。②屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的

正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。③邏輯?致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點(diǎn)匹配精度、

拓?fù)潢P(guān)系的正確性等。④完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實(shí)體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完

備性、注記的完整性等。⑤現(xiàn)勢(shì)性：如數(shù)據(jù)的采集時(shí)間、數(shù)據(jù)的更新時(shí)間等。

3.各種來(lái)源的空間數(shù)據(jù)是如何準(zhǔn)確匹配在一起的？

空間數(shù)據(jù)的地理參照系（地球的形狀、坐標(biāo)系、高程系）的不同，引起空間數(shù)據(jù)來(lái)源不同時(shí)圖

幅往往不匹配，為此需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即進(jìn)行投

影轉(zhuǎn)換。投影轉(zhuǎn)換的方法有：解析變換（正解變換、反解變換）、數(shù)值變換、解析和數(shù)值變換。

目前，大多數(shù)GIS軟件是采用正解變換法來(lái)完成不同投影之間的轉(zhuǎn)換，并直接在GIS軟件

中提供常見(jiàn)投影之間的轉(zhuǎn)換。

4.地圖投影在GIS中有什么作用？

GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球匕因此地圖

投影在GIS中不可缺少。

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過(guò)投影變換

轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時(shí)，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過(guò)投影變換變換成指

定投影的平面坐標(biāo)。

GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國(guó)家基本

地圖系列的比例尺一致時(shí)，?般采用國(guó)家基本系列地圖所用的投影。

5.空間數(shù)據(jù)中的幾何數(shù)據(jù)是什么？請(qǐng)說(shuō)明它與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)系。

空間數(shù)據(jù)中的幾何數(shù)據(jù)是指實(shí)體或現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置，一般以坐標(biāo)

數(shù)據(jù)表示。

屬性數(shù)據(jù)即空間實(shí)體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級(jí)、數(shù)量、代碼等多種形式。

幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相對(duì)于時(shí)間來(lái)說(shuō)，常常呈相互獨(dú)立的變化，即在不同的時(shí)間，空間位置

不變，但是屬性類型可能已經(jīng)發(fā)生變化，或者相反。因此可以不斷更新屬性數(shù)據(jù)來(lái)體現(xiàn)實(shí)體

或現(xiàn)象的時(shí)時(shí)特征，同時(shí)也可反映實(shí)體或現(xiàn)象的變化規(guī)律和變化特征。而幾何數(shù)據(jù)又說(shuō)明了

屬性數(shù)據(jù)發(fā)生的地理位置及其存在的意義。

6.請(qǐng)說(shuō)明分類分級(jí)對(duì)于屬性數(shù)據(jù)的意義。

在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示密切有關(guān)的，例如，道路的等級(jí)、類型等,

決定著道路符號(hào)的形狀、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把這部分屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式

表示，并與兒何數(shù)據(jù)一起管理起來(lái)。編碼的過(guò)程是將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的過(guò)程，前提是首先要

對(duì)需表示的信息進(jìn)行分類分級(jí)。

7.屬性數(shù)據(jù)的編碼是必須的嗎？

屬性數(shù)據(jù)即空間實(shí)體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級(jí)、數(shù)量、代碼等多種形式，屬性數(shù)據(jù)

的內(nèi)容有時(shí)直接記錄在柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中，有時(shí)則單獨(dú)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)為屬性文件，通

過(guò)關(guān)鍵碼與圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。

對(duì)于要輸入屬性庫(kù)的屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)鍵盤(pán)則可直接鍵入。

對(duì)于要直接記錄到柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)，則必須先對(duì)其進(jìn)行編碼，將各種屬性

數(shù)據(jù)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字或字符形式，便于GIS存儲(chǔ)管理。

8.紙張上的地圖如何進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)？

圖形數(shù)據(jù)的輸入實(shí)際上就是圖形的數(shù)字化過(guò)程。?般有兩種方法：

（1）扶跟蹤數(shù)字化儀輸入

手扶跟蹤數(shù)字化是目前最為廣泛使用的將已有地圖數(shù)字化的手段,利用手扶跟蹤數(shù)字化儀可

以輸入點(diǎn)地物、線地物以及多邊形邊界的坐標(biāo)，通常采用兩種方式，即點(diǎn)方式和流方式，流

方式又分為距離流方式和時(shí)間流方式。

數(shù)字化過(guò)程：

把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上,首先用鼠標(biāo)器輸入圖幅范圍和至少四個(gè)控制點(diǎn)的坐

標(biāo)，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點(diǎn)、曲線的坐標(biāo)。

通過(guò)數(shù)字化儀采集數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)處理的軟件也比較完備，但由于數(shù)字化的速度比較慢，工

作量大，自動(dòng)化程度低，數(shù)字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關(guān)系，所以，目前很多單位在

大批量數(shù)字化時(shí)，已不再采用它。

（2）掃描儀輸入

掃描儀直接把圖形（如地形圖）和圖像（如遙感影像、照片）掃描輸入到計(jì)算機(jī)中，以象素信息

進(jìn)行存儲(chǔ)表示的設(shè)備。按其所支持的顏色分類，可分為單色掃描儀和彩色掃描儀；按所采用

的固態(tài)器件又分為電荷耦合器件（CCD）掃描儀、MOS電路掃描儀、緊貼型掃描儀等；按掃

描寬度和操作方式分為大型掃描儀、臺(tái)式掃描儀和手動(dòng)式掃描儀。

掃描過(guò)程

掃描時(shí)，必須先進(jìn)行掃描參數(shù)的設(shè)置，包括：

1掃描模式的設(shè)置，（分二值、灰度、百萬(wàn)種彩色），對(duì)地形圖的掃描一般采用二值掃描，

或灰度掃描。對(duì)彩色航片或衛(wèi)片采用百萬(wàn)種彩色掃描，對(duì)黑白航片或衛(wèi)片采用灰度掃描。

1掃描分辨率的設(shè)置，根據(jù)掃描要求，對(duì)地形圖的掃描一般采用300dpi或更高的分辨

率。

1針對(duì)一些特殊的需要，還可以調(diào)整亮度、對(duì)比度、色調(diào)、GAMMA曲線等。

1設(shè)定掃描范圍。

1掃描參數(shù)設(shè)置完后，即可通過(guò)掃描獲得某個(gè)地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)。

通過(guò)掃描獲得的是柵格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大。如,張地形圖采用300dpi灰度掃描其數(shù)據(jù)量

就有20兆左右。除此之外，掃描獲得的數(shù)據(jù)還存在著噪聲和中間色調(diào)像元的處理問(wèn)題。噪

聲是指不屬于地圖內(nèi)容的斑點(diǎn)污漬和其它模糊不清的東西形成的像元灰度值。噪音范圍很

廣，沒(méi)有簡(jiǎn)單有效的方法能加以完全消除，有的軟件能去除一些小的臟點(diǎn)，但有些地圖內(nèi)容

如小數(shù)點(diǎn)等和小的臟點(diǎn)很難區(qū)分。對(duì)于中間色調(diào)像元，則可以通過(guò)選擇合適的閾值選用一些

軟件如Photoshop等來(lái)處理。

一般對(duì)獲得的柵格數(shù)據(jù)還要進(jìn)行一些后續(xù)處理如圖像糾正、矢量化等。

掃描輸入因其輸入速度快、不受人為因素的影響、操作簡(jiǎn)單而越來(lái)越受到大家的歡迎，再加

之計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量的提高和矢量化軟件的踴躍出現(xiàn)，使得掃描輸入」成為圖形數(shù)

據(jù)輸入的主要方法。

9.如何發(fā)現(xiàn)進(jìn)入GIS中的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤？

通過(guò)矢量數(shù)字化或掃描數(shù)字化所獲取的原始空間數(shù)據(jù)，都不可避免的存在著錯(cuò)誤或誤差，屬

性數(shù)據(jù)在建庫(kù)輸入時(shí).，也難免會(huì)存在錯(cuò)誤，所以，對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的檢查、

編輯是很有必要的。

圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的誤差主要包括以下幾個(gè)方面：

1空間數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)：主要包括空間點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)的丟失或重復(fù)、區(qū)域中心點(diǎn)

的遺漏、柵格數(shù)據(jù)矢量化時(shí)引起的斷線等；

1空間數(shù)據(jù)位置的不準(zhǔn)確：主要包括空間點(diǎn)位的不準(zhǔn)確、線段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短、線段的斷裂、

相鄰多邊形結(jié)點(diǎn)的不重合等；

1空間數(shù)據(jù)的比例尺不準(zhǔn)確；

1空間數(shù)據(jù)的變形；

1空間屬性和數(shù)據(jù)連接有誤；

1屬性數(shù)據(jù)不完整；

為發(fā)現(xiàn)并有效消除誤差，一般采用如下方法進(jìn)行檢查：

1疊合比較法，是空間數(shù)據(jù)數(shù)字化正確與否的最佳檢核方法，按與原圖相同的比例尺用

把數(shù)字化的內(nèi)容繪在透明材料上，然后與原圖疊合在一起，在透光桌上仔細(xì)的觀察和比較。

一般，對(duì)于空間數(shù)據(jù)的比例尺不準(zhǔn)確和空間數(shù)據(jù)的變形馬上就可以觀察出來(lái)，對(duì)于空間數(shù)據(jù)

的位置不完整和不準(zhǔn)確則須用粗筆把遺漏、位置錯(cuò)誤的地方明顯地標(biāo)注出來(lái)。如果數(shù)字化的

范圍比較大，分塊數(shù)字化時(shí)，除檢核?幅（塊）圖內(nèi)的差錯(cuò)外還應(yīng)檢核已存入計(jì)算機(jī)的其它圖

幅的接邊情況；

1目視檢查法，指在屏幕上用目視檢查的方法，檢查一些明顯的數(shù)字化誤差與錯(cuò)誤，如

圖所示，包括線段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短、多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等；

1邏輯檢查法，如根據(jù)數(shù)據(jù)拓?fù)湟恢滦赃M(jìn)行檢驗(yàn)，將弧段連成多邊形，進(jìn)行數(shù)字化誤差

的檢查。有許多軟件已能自動(dòng)進(jìn)行多邊形結(jié)點(diǎn)的自動(dòng)平差。另外，對(duì)屬性數(shù)據(jù)的檢查一般也

最先用這種方法，檢查屬性數(shù)據(jù)的值是否超過(guò)其取值范圍。屬性數(shù)據(jù)之間或?qū)傩詳?shù)據(jù)與地理

實(shí)體之間是否有荒謬的組合。

對(duì)于空間數(shù)據(jù)的不完整或位置的誤差，主要是利用GIS的圖形編輯功能，如刪除（目標(biāo)、

屬性、坐標(biāo)），修改（平移、拷貝、連接、分裂、合并、整飾），插入等進(jìn)行處理。

對(duì)空間數(shù)據(jù)比例尺的不準(zhǔn)確和變形，可以通過(guò)比例變換和糾正來(lái)處理。

10.空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量問(wèn)題分哪幾類？

GIS空間數(shù)據(jù)的誤差可分為源誤差和處理誤差。

源誤差是指數(shù)據(jù)采集和錄入中產(chǎn)生的誤差，包括：

1遙感數(shù)據(jù)：攝影平臺(tái)、傳感器的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性、分辨率等。

1測(cè)量數(shù)據(jù)：人差（對(duì)中誤差、讀數(shù)誤差等）、儀差（儀器不完善、缺乏校驗(yàn)、未作改正等）、

環(huán)境（氣候、信號(hào)干擾等）。

1屬性數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)庫(kù)的操作等。

1GPS數(shù)據(jù)：信號(hào)的精度、接收機(jī)精度、定位方法、處理算法等。

1地圖：控制點(diǎn)精度，編繪、清繪、制圖綜合等的精度。

1地圖數(shù)字化精度：紙張變形、數(shù)字化儀精度、操作員的技能等。

處理誤差是指G1S對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)產(chǎn)生的誤差，例如在下列處理中產(chǎn)生的誤差就是

處理誤差。

1幾何糾正；

1坐標(biāo)變換；

1幾何數(shù)據(jù)的編輯；

1屬性數(shù)據(jù)的編輯；

1空間分析（如多邊形疊置等）；

1圖形化簡(jiǎn)（如數(shù)據(jù)壓縮）；

1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；

1計(jì)算機(jī)截?cái)嗾`差；

1空間內(nèi)插；

1矢量柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。

誤差傳播是指對(duì)有誤差的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理生成的GIS產(chǎn)品也存在著誤差。誤差傳播在GIS

中可歸結(jié)為三種方式。

1代數(shù)關(guān)系下的誤差傳播：這是指對(duì)有誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算后，所得結(jié)果的誤差。

1邏輯關(guān)系下的誤差傳播：即指在GIS中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯交、并等運(yùn)算所引起的誤差傳

播，如疊置分析時(shí)的誤差傳播。

1推理關(guān)系下的誤差傳播：這是指不精確推理所造成的誤差。

11.何謂元數(shù)據(jù)？元數(shù)據(jù)的作用和意義？

元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，說(shuō)明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信

息。其目的是促進(jìn)數(shù)據(jù)集的高效利用，并為計(jì)算機(jī)輔助軟件工程服務(wù)。

元數(shù)據(jù)的作用和意義：

1幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效的維護(hù)和管理數(shù)據(jù)；

1提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位的各種有關(guān)信息供用戶查詢；

1幫助用戶了解數(shù)據(jù)；

1提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用數(shù)據(jù)。

1采用元數(shù)據(jù)可以便于數(shù)據(jù)共享。

12.空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的意義是什么？

隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)共享己越來(lái)越重要。由于空間數(shù)據(jù)模型的不同，空間數(shù)據(jù)的

定義、表達(dá)和存儲(chǔ)方式也不同，因而數(shù)據(jù)交換就不那么簡(jiǎn)單?？臻g數(shù)據(jù)交換的主要方式有：

(1)外部數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。

這類標(biāo)準(zhǔn)通常是ASCII碼文件，用戶可以通過(guò)閱讀說(shuō)明書(shū)來(lái)直接讀寫(xiě)這種外部數(shù)據(jù)格式。

GIS的外部數(shù)據(jù)交換格式通常包括矢量數(shù)據(jù)交換格式、柵格數(shù)據(jù)交換格式和數(shù)字高程模型交

換格式。

(2)空間數(shù)據(jù)互操作協(xié)議。

制定一套各方都能接受的標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)操縱函數(shù)，通過(guò)調(diào)用這些函數(shù)以互相操作對(duì)方的數(shù)

據(jù)。

(3)空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。

采用客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，各種GIS通過(guò)一個(gè)公共的平臺(tái)在服務(wù)器存取所有數(shù)據(jù)，以避

免數(shù)據(jù)的不一致性。

(4)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)接口。

在對(duì)空間數(shù)據(jù)模型有共同理解的基礎(chǔ)上，各系統(tǒng)開(kāi)發(fā)專門(mén)的雙向轉(zhuǎn)換程序，將本系統(tǒng)的內(nèi)部

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的接口。

隨著軟硬件的發(fā)展，人們逐漸感受到了外部數(shù)據(jù)交換格式的不足，如自動(dòng)化程度不高，速度

較慢等，但它畢竟解決了不同GIS之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

雖然空間數(shù)據(jù)互操作協(xié)議比外部數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)方便，但由于各種軟件存儲(chǔ)和處理空間數(shù)據(jù)的

方式不同，空間數(shù)據(jù)的互操作函數(shù)又不可能很龐大，因此往往不能解決所有問(wèn)題。

空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)雖然是?個(gè)較好的思路，但現(xiàn)有的GIS軟件各有自己的底層，因此目前

難以實(shí)現(xiàn)。

統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口，首先要求對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)理解，這也是不易實(shí)現(xiàn)的。

因此，目前外部數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)仍然是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的主流方式。

13.數(shù)據(jù)共享有哪些主要途徑？最基層的是什么，最理想的又是什么？困難在何處？

主要途徑有：①、地理信息使用相同的定義；②、實(shí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)；③、通過(guò)“互操作地

理信息處理"。其中”互操作地理信息處理(Interoperablegeoprocessing)是指數(shù)字系統(tǒng)的這

些能力：①自由地交換所有關(guān)于地球的信息，即所有關(guān)于地表上的、空中的、地球表面以下

的對(duì)象和現(xiàn)象的信息；②通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作運(yùn)行能夠操作這些信息的軟件。概括為自由交換地理

空間信息以及協(xié)作運(yùn)行空間信息處理的軟件。

最基層的是：內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的公開(kāi)發(fā)表。

最理想的是：用戶和不同的信息群在Internet和Intranet中能靈活地進(jìn)行地理數(shù)據(jù)及處理的

互操作。

困難存在于：互操作的建立，數(shù)據(jù)的公開(kāi)發(fā)表。

四章空間數(shù)據(jù)處理

1.空間數(shù)據(jù)處理主要包括哪些內(nèi)容？

數(shù)據(jù)處理涉及的內(nèi)容很廣，主要取決于原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和用戶的具體需求。一般有數(shù)據(jù)變換、

數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取等內(nèi)容。數(shù)據(jù)處理是針對(duì)數(shù)據(jù)本身完成的操作，不涉及內(nèi)容的分析?？?/p>

間數(shù)據(jù)的處理也可稱為數(shù)據(jù)形式的操作。

2.何謂數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提??？

數(shù)據(jù)變換：指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換，包括幾何糾正、投影轉(zhuǎn)換和輻

射糾正等，以解決空間數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)重構(gòu)：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、格式變換、類型替換等,

以解決空間數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、格式和類型上的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)多源和異構(gòu)數(shù)據(jù)的聯(lián)接與融合。

數(shù)據(jù)提?。褐笇?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行某種有條件的提取，包括類型提取、窗口提取、空間內(nèi)插等，以解

決不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)的特定需求。

3.請(qǐng)說(shuō)明如何建立道路的拓?fù)涞年P(guān)系？

道路屬于線狀矢量要素，其拓?fù)潢P(guān)系的建立也遵循矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E。其步驟可分為

以下幾步：

（1）鏈的組織。找出在鏈的中間相交（左圖），而不是在端點(diǎn)相交（右圖）的情況，自動(dòng)切成新

鏈；把鏈按一定順序存儲(chǔ)，如按最大或最小的x或y坐標(biāo)的順序，這樣查找和檢索都比較方

便，然后把鏈按順序編號(hào)。

4.一般從掃描儀上直接得到的地圖有什么問(wèn)題？如何改正？

存在圖形的變形、坐標(biāo)系不一致等問(wèn)題。可以通過(guò)幾何糾正和投影變換來(lái)糾正。

幾何糾正用以糾正圖紙變形產(chǎn)生的誤差。常用的有高次變換、二次變換和仿射變換。

當(dāng)系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)是來(lái)自不同地圖投影的圖幅時(shí)，需要將一種投影的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需

投影的幾何數(shù)據(jù)，這就需要進(jìn)行地圖投影變換。方法通常分為三類：解析變換法、數(shù)值變換

法、數(shù)值解析變換法。

5.如果兩個(gè)作業(yè)小組各自從數(shù)字化儀上得到兩張相鄰圖幅的地圖數(shù)據(jù)在GIS中不能準(zhǔn)確對(duì)

接該怎么辦？

要將分幅的數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，組成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)文件，需要進(jìn)行圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理。邊沿

匹配處理的任務(wù)包括以下幾方面：

（1）識(shí)別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)。通過(guò)編號(hào)與分幅數(shù)字化的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行圖幅的識(shí)別，

再通過(guò)兒何糾正和投影轉(zhuǎn)換使兩圖實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系?致。

（2）相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配。相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配采用追蹤拼接法。

符合以下條件即可拼接一一①相鄰圖幅邊界兩條線斷或弧段的左右碼各自相反或相同;②相

鄰圖幅同名邊界點(diǎn)坐標(biāo)在某-許可定植的范圍內(nèi)。

（3）相同屬性多邊形公共界限的刪除。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)作定向處理，包括數(shù)據(jù)屬性的重新

分類、空間圖形的化簡(jiǎn)和圖形特征的內(nèi)插。

6.如果你拿到東經(jīng)120度東西兩側(cè)的地圖，在數(shù)字化工作之后得到了兩張地圖的數(shù)據(jù)，這

時(shí)能直接交給用戶使用嗎？

不能。要檢查投影與配準(zhǔn)工作以及方向的問(wèn)題。

7.假設(shè)一條矢量等高線上的點(diǎn)太過(guò)于密集了，如何減少占用系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間？你能給出多

少方法？各有什么適用范圍？

采用矢量數(shù)據(jù)壓縮的方法，矢量數(shù)據(jù)壓縮的目的是刪除冗余數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的存貯量，節(jié)省

存貯空間，加快后繼處理的速度。下面介紹幾種常用的矢量數(shù)據(jù)的壓縮算法，以及它們之間

的異同點(diǎn)。

1道格拉斯一一普克法

如果某種矢量數(shù)據(jù)的壓縮算法既能精確地表示數(shù)據(jù)，又能最大限度地淘汰不必要的點(diǎn)，那就

是一種好的算法。具體可以依據(jù)簡(jiǎn)化后曲線的總長(zhǎng)度、總面積、坐標(biāo)平均值等與原始曲線的

相應(yīng)數(shù)據(jù)的對(duì)比來(lái)判別。

通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下道格拉斯一一普克法的壓縮算法較好，但必須在對(duì)整條曲

線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且計(jì)算量較大；光欄法的壓縮算法也很好，并且可在數(shù)字化時(shí)實(shí)

時(shí)處理，每次判斷下一個(gè)數(shù)字化的點(diǎn)，且計(jì)算量較??；垂距法算法簡(jiǎn)單，速度快，但有時(shí)會(huì)

將曲線的彎曲極值點(diǎn)p值去掉而失真。

8.柵格地圖數(shù)據(jù)如何減少硬盤(pán)存貯空間?

利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。如進(jìn)行游程長(zhǎng)度（行程）編碼、弗利曼編碼、四叉樹(shù)編碼等。

以游程長(zhǎng)度（行程）編碼為例說(shuō)明：

地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，也就是說(shuō)相鄰像元的值往往是相同的。游程長(zhǎng)度編碼的基本

思想是：按行掃描，將相鄰等值的像元合并，并記錄代碼的重復(fù)個(gè)數(shù)。如圖1,其編碼為A4A1

B3A2B2A2B2。若在行與行之間不間斷地連續(xù)編碼，貝U為A5B3A2B2A2B2。

對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大。其特點(diǎn)是，壓縮效率較高,

疊加、合并等運(yùn)算簡(jiǎn)單，編碼和解碼運(yùn)算快。

9.請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)掃描儀得到矢量地圖數(shù)據(jù)的原理和過(guò)程。

在數(shù)字圖像中，二值圖像占有非常重要的地位。在對(duì)地圖、文字的掃描數(shù)字化和識(shí)別時(shí)，通

常都是當(dāng)作二值圖像來(lái)處理的。

由于掃描后的圖像是以不同灰度級(jí)存儲(chǔ)的，為了進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)矢量化的轉(zhuǎn)換，需壓縮為兩級(jí)

（0和1）,這就稱為二值化。二值化的關(guān)鍵是在灰度級(jí)的最大和最小值之間選取一個(gè)閾值，

當(dāng)灰度級(jí)小于閾值時(shí)，取值為0,當(dāng)灰度級(jí)大于閾值時(shí)，取值為1。

（2）二值圖像的預(yù)處理

對(duì)于掃描輸入的圖幅，由于原稿不干凈等原因，總是會(huì)出現(xiàn)一些飛白、污點(diǎn)、線劃邊緣凹凸

不平等。除了依靠圖像編輯功能進(jìn)行人機(jī)交互處理外，還可以通過(guò)一些算法來(lái)進(jìn)行處理。除

了上述方法外，還可用其它許多方法。例如，對(duì)于飛白和污點(diǎn)，給定其最小尺寸，不足的消

除；對(duì)于斷線，采取先加粗后減細(xì)的方法進(jìn)行斷線相連：用低通型濾波進(jìn)行破碎地物的合并,

用高通濾波提取區(qū)域范圍等等。

所謂細(xì)化就是將二值圖像象元陣列逐步剝除輪廓邊緣的點(diǎn)，使之成為線劃寬度只有一個(gè)像元

的骨架圖形。細(xì)化后的圖形骨架既保留了原圖形的絕大部分特征,又便于下一步的跟蹤處理。

細(xì)化的基本過(guò)程是：（1）確定需細(xì)化的像元集合；（2）移去不是骨架的像元；（3）重復(fù)，直到僅

剩骨架象元。

如果是對(duì)掃描后的地圖圖像進(jìn)行細(xì)化處理，應(yīng)符合下列基本要求：

1保持原線劃的連續(xù)性；

1線寬只為一個(gè)像元；

1細(xì)劃后的骨架應(yīng)是原線劃的中心線；

1保持圖形的原有特征。

細(xì)化后的二值圖像形成了骨架圖，追蹤就是把骨架轉(zhuǎn)換為矢量圖形的坐標(biāo)序列。其基本步驟

為：

1從左向右，從上向下搜索線劃起始點(diǎn)，并記下坐標(biāo)。

1朝該點(diǎn)的8個(gè)方向追蹤點(diǎn)，若沒(méi)有，則本條線的追蹤結(jié)束，轉(zhuǎn)（1）進(jìn)行下條線的追蹤；

否則記下坐標(biāo)。

1把搜索點(diǎn)移到新取的點(diǎn)上，轉(zhuǎn)2。。

（注意的是，已追蹤點(diǎn)應(yīng)作標(biāo)記，防止重復(fù)追蹤）。

為了進(jìn)行拓?fù)浠?，需找出線的端點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)，以及孤立點(diǎn)。

1孤立點(diǎn)：8鄰城中沒(méi)有為1的像元。如下圖2-（1）。

1端點(diǎn)：8鄰城中只有一個(gè)為1的像元。如圖2-（2）。

1結(jié)點(diǎn)：8鄰城中有三個(gè)或三個(gè)以上為1的像元。如圖2-（3）。

在追蹤時(shí)加上這些信息后，就可形成結(jié)點(diǎn)和孤段，就可用矢量數(shù)據(jù)的自動(dòng)拓?fù)浞椒ㄟM(jìn)行拓?fù)?/p>

化了

10.對(duì)于掃描儀輸出的結(jié)果一般需要做哪些處理？

掃描儀輸出的結(jié)果需要經(jīng)過(guò)圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、

圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了

圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。

11.二值圖像的處理對(duì)于GIS有什么意義？常用哪些方法？

在數(shù)字圖像中，二值圖像占有非常重要的地位。在對(duì)地圖、文字的掃描數(shù)字化和識(shí)別時(shí)，通

常都是當(dāng)作二值圖像來(lái)處理的。在二值圖像中，通常1表示圖形，0表示背景。經(jīng)過(guò)二值圖

像的處理后的數(shù)據(jù)量明顯減小，對(duì)于GIS克服海量數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)，及提高處理速度等都具有

極其重要的意義。

二值化為了從圖像中分離出對(duì)象物，把圖形和背景作為二值圖像對(duì)待。圖像二值化可以用下

列閾值處理方法進(jìn)行。

確定出閾值t的方法：

（1）、狀態(tài)法

求出給定圖像的灰度值直方圖，在具有兩個(gè)峰值（對(duì)應(yīng)于圖形和背景）的情況下，可以在峰

之間的谷底確定t值。（見(jiàn)圖3）

（2）、微分直方圖法

這是設(shè)想圖像的對(duì)象圖形和背景的邊界處的灰度值急劇變化。這樣就可不直接利用圖像的灰

度值，而是利用微分值（灰度的變化率）來(lái)確定閾值。

設(shè)圖像中某一像素的為S,計(jì)算這個(gè)像素的微分值，如取鄰域各像素與該像素灰度值之差的

最大值，或取各個(gè)灰度值之差的絕對(duì)值之和；求出圖像中具有灰度值S的所有像素的微分

值之和。對(duì)所有的灰度值作同樣的處理，即得到微分直方圖。

如果選擇微分直方圖中最高值的灰度值，就可認(rèn)為這一灰度值對(duì)應(yīng)于灰度變化率最高的部

分。

這一方法在圖形的邊界處于一定的灰度值范圍時(shí)，是比較有效的。但往往邊界附近灰度值

的變化常常比較復(fù)雜，這時(shí)就并不很有效。

（3）、可變閾值法

當(dāng)由于圖像位置不同而平均灰度值不同時(shí)，用單一的閾值不能有效地對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行二值

化。這時(shí)，可讓閾值隨著圖像的不同部分而變化，從而對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行有效處理（圖4）。

12.如何用GIS技術(shù)提取航空相片上的地理信息？

航空相片上的信息包括光譜信息和空間信息兩種；（1）對(duì)航空相片采用對(duì)比度增強(qiáng)處理或邊

緣增強(qiáng)處理；（2）通過(guò)直方圖分析選擇恰當(dāng)?shù)拈T(mén)限值；（3）二直化圖像，提取邊界和線性特

征（4）輸出圖形。

分析手段：紋理分析，多維信息分析，匹配，分類，區(qū)域分割；

13.RS與GPS的原理各是什么？與GIS有什么關(guān)系？

遙感（RS）是一種遠(yuǎn)離目標(biāo)，通過(guò)非直接接觸而判定、測(cè)量并分析目標(biāo)性質(zhì)的技術(shù)。是對(duì)

目標(biāo)進(jìn)行信息采集主要是利用了目標(biāo)反射或輻射的電磁波。接收從目標(biāo)中反射或輻射的電磁

波的裝置叫做遙感器（remotesensor）,照相機(jī)及掃描儀等即屬于此類。此外，搭載這些遙感

器的移動(dòng)體叫做遙感平臺(tái)（platform）,根據(jù)遙感平臺(tái)的不同，遙感可分為地面遙感、航空遙

感、航天遙感三種類型。

航空遙感是以飛機(jī)或氣球作為工作平臺(tái)進(jìn)行成像或掃描的一種遙感方式。航空遙感具有成像

比例尺大、分辨率高、幾何糾正準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，在GIS中也有重要的應(yīng)用?，F(xiàn)在的航空遙感,

除以感光膠片作為傳統(tǒng)記錄外，還可進(jìn)行磁帶記錄，把獲取的紫外、紅外、微波等信息，轉(zhuǎn)

換成圖像和數(shù)字信息，以便于計(jì)算機(jī)對(duì)遙感信息的進(jìn)一步處理。

航天遙感是利用人造衛(wèi)星給多種傳感器提供了離地面更高的工作平臺(tái)，使傳感器具有更廣闊

的視野，居高臨卜，俯視?切。衛(wèi)星遙感還可不受國(guó)界和地形的限制，可對(duì)全球作連續(xù)的觀

測(cè)。遙感衛(wèi)星根據(jù)其軌道及搭載的遙感器不同而有不同的特征。遙感衛(wèi)星的主要功能有，記

錄準(zhǔn)確的遙感器的位置，可靠地獲取數(shù)據(jù)以及將獲取的數(shù)據(jù)傳送到地面站。

全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種采用距離交會(huì)法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。通過(guò)測(cè)定測(cè)距信號(hào)的傳

播時(shí)間來(lái)間接測(cè)定距離的，將無(wú)線電信號(hào)發(fā)射機(jī)從地面站搬到衛(wèi)星上，組成?個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定

位系統(tǒng)，較好地解決覆蓋面與定位精度之間的矛盾。GPS由空間部分、控制部分和用戶設(shè)

備三部分組成。

RS與GIS的結(jié)合具有重要意義。GIS的生命力將最終取決于其空間數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性，遙感

數(shù)據(jù)是GIS的重要信息源和數(shù)據(jù)更新的手段。同時(shí)，RS與GIS的結(jié)合可以有效地改善遙感

分析。利用GIS的空間數(shù)據(jù)可以提高遙感數(shù)據(jù)的分類精度。由于分類可信度的提高，又推

動(dòng)了G1S中數(shù)據(jù)快速更新的實(shí)現(xiàn)。G1S中的高程、坡度、坡向、土壤、植被、地質(zhì)、土地利

用等信息是遙感分類經(jīng)常要用到的數(shù)據(jù)。另外，RS與GIS的結(jié)合可以進(jìn)一步加強(qiáng)GIS的空

間分析功能。RS與GIS的結(jié)合方式通常有三種：

①分開(kāi)但是平等的結(jié)合；

②表面無(wú)縫的結(jié)合；

③整體的結(jié)合。

此外，RS用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的快速更新。用衛(wèi)星影像獲取各種地面要素的矢量信息，將

遙感圖像與GIS空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖形以透明方式迭加，并發(fā)現(xiàn)和確定需要更新的內(nèi)容。然

后要將柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化處理，同時(shí)進(jìn)行一些入庫(kù)前的預(yù)處理。數(shù)據(jù)就可以按GIS指定

的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)入庫(kù)了。全球定位系統(tǒng)與G1S的結(jié)合也具有重要意義。GPS定位準(zhǔn)，耗時(shí)少，

節(jié)約人力物力，推動(dòng)了GIS中數(shù)據(jù)快速更新的實(shí)現(xiàn)。

第六章空間查詢與空間分析

1.什么是空間數(shù)據(jù)的查詢？

空間數(shù)據(jù)的查詢?般定義為從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中找出所有滿足屬性條件和空間約束條件的地理

對(duì)象。屬性約束條件一般用帶比較運(yùn)算符的邏輯表達(dá)式描述，這與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)查詢語(yǔ)言SQL

的where語(yǔ)句中條件表達(dá)式相似。空間約束條件用帶空間謂詞的邏輯表達(dá)式描述，空間謂詞

由地理對(duì)象間的空間關(guān)系演變而來(lái)，如包含、相交、分離、重疊、距離同、方向等。因此空

間查詢是作用在庫(kù)體上的函數(shù)，返回用戶請(qǐng)求的內(nèi)容，也屬于咨詢式分析。

2.查詢種類有哪些？實(shí)現(xiàn)方式如何？

查詢種類及實(shí)現(xiàn)方式：

幾何參數(shù)查詢，包括點(diǎn)的位置坐標(biāo)，兩點(diǎn)間的距離，一個(gè)或一段線目標(biāo)的長(zhǎng)度，一個(gè)面目標(biāo)

的周長(zhǎng)或面積等。

實(shí)現(xiàn)方式：查詢屬性庫(kù)或空間計(jì)算

（1）空間定位查詢，給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對(duì)象及其屬性。

按點(diǎn)查詢：給定一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)，查詢離它最近的對(duì)象及屬性（點(diǎn)的捕捉）。

開(kāi)窗查詢：按矩形、圓、多邊形查詢。分為該窗口包含和穿過(guò)的區(qū)別。根據(jù)空間索引，檢索

哪些對(duì)象可能位于該窗口，然后根據(jù)點(diǎn)、線、面在查詢開(kāi)窗內(nèi)的判別計(jì)算，檢索到目標(biāo)。

空間運(yùn)算方法

（2）空間關(guān)系查詢，包括相鄰分析檢索一通過(guò)檢索拓?fù)潢P(guān)系；相關(guān)分析檢索（不同要素類

型之間的關(guān)系）-通過(guò)檢索拓?fù)潢P(guān)系；包含關(guān)系查詢；穿越查詢等等。

A相鄰分析檢索一通過(guò)檢索拓?fù)潢P(guān)系

面一面（如查詢與面狀地物相鄰的多邊形的實(shí)現(xiàn)方法）：

①?gòu)亩噙呅闻c弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；

②從弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。

線一線（如與某干流A相連的所有支流）：

①?gòu)木€狀地物表中，查找組成A的所有弧段及關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)；

②從結(jié)點(diǎn)表中，查詢與這些結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段；

點(diǎn)一點(diǎn)（如：A與B是否相通等）。

B相關(guān)分析檢索（不同要素類型之間的關(guān)系）-通過(guò)檢索拓?fù)潢P(guān)系

線一面（例如：我國(guó)邊境線總長(zhǎng)度）

點(diǎn)一線（例如：自來(lái)水GIS中，與某閥門(mén)相關(guān)的水管）

點(diǎn)一面（例如：中國(guó)大于10萬(wàn)人U的城市個(gè)數(shù)）

C包含關(guān)系查詢

查詢某個(gè)面狀地物所包含的空間對(duì)象。

同層包含，如，某省的下屬地區(qū)，若建立有空間拓?fù)潢P(guān)系，可直接查詢拓?fù)潢P(guān)系表來(lái)實(shí)現(xiàn)。

不同層包含，如某省的湖泊分布，沒(méi)有建立拓?fù)洌瑢?shí)質(zhì)是疊置分析檢索，通過(guò)多邊形疊置分

析技術(shù)，只檢索出在窗口界限范圍內(nèi)的地理實(shí)體，窗口外的實(shí)體作裁剪處理。

D穿越查詢

某公路穿越了某些縣，采用空間運(yùn)算的方法執(zhí)行，根據(jù)一個(gè)線目標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算哪些面

或線與之相交。

E落入查詢：一個(gè)空間對(duì)象落入哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)。？D?D空間運(yùn)算

F緩沖區(qū)查詢

根據(jù)用戶給定的一個(gè)點(diǎn)、線、面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形

檢索原理，檢索該緩沖區(qū)內(nèi)的空間實(shí)體。

G邊沿匹配檢索

空間查詢?cè)诙喾貓D的數(shù)據(jù)文件之間進(jìn)行，這時(shí)需應(yīng)用邊沿匹配處理技術(shù)。

（3）屬性查詢

1查找

僅選擇一個(gè)屬性表，給定?個(gè)屬性值，找出對(duì)應(yīng)的屬性記錄或圖形。

在屏幕上已有一個(gè)屬性表，用戶任意點(diǎn)取記錄，對(duì)應(yīng)的圖形以高亮顯示。

實(shí)現(xiàn)：執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言，找到滿足要求的記錄，得到它的目標(biāo)標(biāo)識(shí)，再通過(guò)目標(biāo)標(biāo)識(shí)在

圖形數(shù)據(jù)文件中找到對(duì)應(yīng)的空間對(duì)象，并顯示出來(lái)。

1SQL查詢

Select屬性項(xiàng)From屬性表Where條件or條件and條件

實(shí)現(xiàn)：交互式選擇各項(xiàng)，輸入后，系統(tǒng)再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的SQL,由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)執(zhí)行或ODBCC

語(yǔ)言執(zhí)行，得到結(jié)果，提取目標(biāo)標(biāo)識(shí)，在圖形文件中找到空間對(duì)象，并顯示。

1擴(kuò)展SQL

空間數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言是通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SQL的擴(kuò)展來(lái)形成的，即在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言上加入空間關(guān)

系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線、面等）和空間操作算子（如求長(zhǎng)度、面積、

疊加等）。在給定查詢條件時(shí)也需含有空間概念，如距離、鄰近、疊加等。

例如，”查詢閩江流域人口大于5萬(wàn)的縣或市”，可表示為：

SELECT*

FROM縣或市

WHERE縣或市.人口>5萬(wàn)ANDCROSS（河流.名稱=“閩江”）

主要優(yōu)點(diǎn)是：保留了SQL的風(fēng)格，便于熟悉SQL的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系

數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

執(zhí)行擴(kuò)展SQL,如果要將屬性和空間關(guān)系整體統(tǒng)一起來(lái)，從底層進(jìn)行查詢優(yōu)化，有一定困

難。目前一般將兩層分開(kāi)進(jìn)行查詢。

（4）其它查詢方法

1可視化空間查詢

可視化查詢是指將查詢語(yǔ)言的元素，特別是空間關(guān)系，用直觀的圖形或符號(hào)表示。查詢主:要

使用圖形、圖像、圖標(biāo)、符號(hào)來(lái)表達(dá)概念。

優(yōu)點(diǎn)：具有簡(jiǎn)單、直觀、易于使用。

缺點(diǎn)：當(dāng)空間約束條件復(fù)雜時(shí)，很難用圖符描述；用二維圖符表示圖形之間的關(guān)系時(shí)，可能

會(huì)出現(xiàn)歧義：難以表示“非”關(guān)系；不易進(jìn)行范圍（圓、矩形、多邊形等）約束；無(wú)法進(jìn)行屏

幕定位查詢等。

1超文本查詢

圖形、圖像、字符等皆當(dāng)作文本，并設(shè)置一些“熱點(diǎn)”（HotSpot）,“熱點(diǎn)”可以是文本、鍵等。

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“熱點(diǎn)”后，可以彈出說(shuō)明信息、播放聲音、完成某項(xiàng)工作等。但超文本查詢只能

預(yù)先設(shè)置好，用戶不能實(shí)時(shí)構(gòu)建自己要求的各種查詢。

1自然語(yǔ)言空間查詢

在SQL查詢中引入一些自然語(yǔ)言，如溫度高的城市

SELECTname

FROMCities

WHEREtemperatureishigh

SELECTname

FROMCities

WHEREtemperature>=33.75

這種查詢方式只能適用于某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的地理信息系統(tǒng)，而不能作為地理信息系統(tǒng)中的通用

數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言。

3.SQL對(duì)GIS有什么作用？

目前GIS的地物屬性數(shù)據(jù)庫(kù)大多是以傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的，因此基于屬性的GIS查

詢可以通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL語(yǔ)言進(jìn)行查詢。一般來(lái)說(shuō)，地物的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是分

開(kāi)存貯的，圖形和屬性之間通過(guò)目標(biāo)的ID碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過(guò)SQL語(yǔ)言操作可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查

詢。

4.如何表達(dá)查詢得到的結(jié)果？

1使要素、對(duì)應(yīng)的記錄同步進(jìn)入選擇集，同時(shí)改變顯示顏色。

1進(jìn)入選擇集的記錄可以用統(tǒng)計(jì)圖表達(dá).如果選擇集是空的，統(tǒng)計(jì)圖就包括該表的全體

記錄。

1進(jìn)入選擇集的記錄可以分類匯總統(tǒng)計(jì)。

5.對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的意義是什么？

GIS中空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析是指對(duì)GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,針對(duì)不同領(lǐng)

域的運(yùn)用提取相關(guān)的地理信息，去除一些冗余信息使其便于分析利用。

6.通過(guò)什么方法可以對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行類別劃分？

分類和分級(jí)的方法很多，常用的有：系統(tǒng)聚類法和最優(yōu)分割分級(jí)法。

7.矢量數(shù)據(jù)的疊加有什么作用？

疊置分析是地理信息系統(tǒng)最常用的提取空間隱含信息的手段之一，它將有關(guān)主題層組成的

數(shù)據(jù)層面，進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)果綜合了原來(lái)兩層或多層要素所具有

的屬性。

8.柵格數(shù)據(jù)的疊加與矢量數(shù)據(jù)的疊加有什么不同？

柵格數(shù)據(jù)疊置的直觀概念就是將兩幅或多幅地圖重迭在一起，產(chǎn)生新多邊形和新多邊形范圍

內(nèi)的屬性。其結(jié)果雖然數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，但是運(yùn)算過(guò)程復(fù)雜。

矢量數(shù)據(jù)在疊置地圖的相應(yīng)位置上產(chǎn)生新的屬性的分析方法。其結(jié)果雖然數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，但

是運(yùn)算過(guò)程較簡(jiǎn)單。

9.什么是緩沖區(qū)分析？請(qǐng)舉例說(shuō)明它有什么用途。

緩沖區(qū)分析是G1S的基本空間操作功能之一，是指在點(diǎn)、線、面實(shí)體的周圍，自動(dòng)建立的

一定寬度的多邊形。

例如，某地區(qū)有危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)，要分析一旦倉(cāng)庫(kù)爆炸所涉及的范圍，這就需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分

析；而在對(duì)野生動(dòng)物棲息地的評(píng)價(jià)中，動(dòng)物的活動(dòng)區(qū)域往往是在距它們生存所需的水源或棲

息地一定距離的范圍內(nèi)，為此可用面緩沖區(qū)進(jìn)行分析，等等。

10.泰森多邊形有什么特點(diǎn)？如何建立？

泰森多邊形可用于定性分析、統(tǒng)計(jì)分析、鄰近分析等，其特性有：

1每個(gè)泰森多邊形內(nèi)僅含有一個(gè)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；

1泰森多邊形內(nèi)的點(diǎn)到相應(yīng)離散點(diǎn)的距離最近；

1位于泰森多邊形邊上的點(diǎn)到其兩邊的離散點(diǎn)的距離相等。

泰森多邊形的建立步驟

建立