GIS考试资料

UGIS它是地理信息系统的一个分支，是一种运用计算机硬、软件及网络技术，实现对城市各种空间和非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。它是城市基础设施之一，也是一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工具。 四叉树数据结构是栅格数据结构的一种压缩数据的编码方法。基本思想是将一幅栅格地图或图像等分为四部分。逐块检查其格网属性值（或灰度）。如果某个子区的所有格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。这样递次分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。

GIS互操作是地理信息共享的必然要求和产物，强调不同系统之间的相互可操作，系统之间的资源处理和分析方法的共享。在不同的情况下具有不同的侧重点，可分为网络、硬件、软件、数据库、地理信息系统、应用和企业层七个层次。网络、硬件、软件主要是指技术上实现GIS互操作，在数据库和GIS层次实现不同系统之间上的互操作，不仅仅是数据的互操作，更应该是语义及含义上的操作。企业层是地理信息系统中最高层次的互操作。 遥感应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

叠置分析就是把同一地区、同一投影、同一比例尺的两个或两个以上的图层重叠在一起，产生新的空间图形或空间位置上新的属性。叠置后产生的新的图形属性就是原叠置相应位置处的图形对应属性的函数。根据数据结构的不同，叠置分析主要包括矢量叠置分析和栅格叠置分析，它们分别针对矢量数据结构和栅格数据结构。

缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决邻近度问题的空间分析工具之一。

元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。 GIS的构成：系统硬件；系统软件；数据；用户。

GIS的主要功能：空间数据的采集和输入；空间数据的编辑与管理；空间数据的处理与转换；空间查询与空间分析；空间数据的显示与输出。

简述空间数据的基本特征。空间特征（定位特征和拓扑特征）：表示空间对象的地理位置及其空间相互关系。属性特征：表示实体的特征，用来说明是什么。如事物的名称、类型、等级、数量等。时间特征：描述实体随时间的变化。描述拓扑数据结构组织方式，并说明有何特点

1、数据结构简单2、叠加操作易实现3、能有效表达空间可变性4、栅格图象便于做图象的有效增强

1、数据结构不严密不紧凑，需要用压缩技术解决这个问题2、难以表达拓扑关系3、图形输出不美观，线条有锯齿，需要增加栅格数量来克服，但会增加数据量 矢量模型优点：

1、提供更严密的数据结构2、提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息的操作更有效，如网络分析3、图形输出美观，接近于手绘

1、比栅格数据结构复杂2、叠加操作没有栅格有效3、表达空间变化性能力差4、不能象数字图形那样做增强处理

地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称，地理信息属于三维空间信息。 1、空间分布性：地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式的特点，其属性表现为多层次性。

2、数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，且随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此数据量非常大。

3、载体多样性：地理信息的载体除了地理实体的物质和能量本身外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像符号以及纸质、磁带光盘等物理介质载体。

空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。

1） 计算主体的综合规模标准化指数； 2） 计算主体对邻近对象的的最大影响距离；

3）确定主体对邻近对象的实际影响度（Fi）与邻近对象离主体的实际距离（di）的关系

分析模型，从而从实际距离计算实际影响度，或从实际影响度反推实际距离。

GIS数据源有：（1）地图资料；（2）影像数据；（3）遥感数据；（4）实测数据；（5）文本资料；（6）统计数据；（7）多媒体数据；（8）其它已有的非系统化的数据。

数据输入方法有：（1）手工键盘输入；（2）手扶跟踪数字化仪输入；（3）扫描数字化仪输入；（4）解析测图法输入；（5）已有数字化形式数据转换。 拓扑关系是指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。 在GIS中引入拓扑关系对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义， 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。3）根据拓扑关系可重建地理实体。

常用的拓扑关系有拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

简述城市信息化管理的特征 充分利用信息和网络技术 （2）综合利用地理信息系统、航空遥感技、全球卫星定位系统以及计算机网络技术建立城市地理数据库及相关行业应用系统（3）城市信息的分开、共享和可获得性，提高管理的透明度（4）构建跨越时间、地点、部门的全天候的政府服务体系，建立政府与民众之间互动回应机制。（5）由传统的按部门秩序办公转化为多部门联合办公，提高管理效率。

简述地理信息系统中的地理投影及其原因

定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影 地理信息系统中采用地图投影的原因如下：

1、地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算 2、地球椭球体为不可展曲面，要向将其转化为平面坐标，必须进行投影

3、地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析

简述属性数据的编码原则

属性数据的编码一般要遵循以下几个原则：

1、系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。

2、一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。 3、标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。

4、简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。

5、可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。 简述传统数据库管理空间数据的局限性

1、传统数据库管理的是不连续、相关性较小的数字和字符；而地理信息数据是连续的，且具有很强的空间相关性。

2、传统数据库管理的实体类型较少，且实体类型之间通常只有简单的固定的空间关系；而地理空间数据的实体类型繁多，实体类型之间存在着复杂的空间关系，并且还能产生新的关系，如拓扑关系。

3、传统数据库存储的数据通常为等长记录数据；而地理空间数据通常由于不同空间目标的坐标串长度不定，具有变长记录，并且数据项也可能很大、很复杂。 4、传统数据库只操作和查询文字和数字信息；而空间数据库需要有大量的空间操作和查询，如相邻、连通、包含和叠加等。

简述空间数据误差来源与数据质量控制方法。 从空间数据的形式表达到空间数据的生成，从空间数据的处理变换到空间数据的应用，在这两个过程中都会有数据质量问题的发生。

（1）空间现象自身存在的不稳定性：包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。

（2）空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。

（3）空间数据处理中的误差：在空间数据处理过程中，容易产生的误差有以下几种：投影变换产生的差异；地图数字化和扫描后的矢量化处理都可能出现误差；数据格式转换中的位置差异性；数据抽象时产生的误差；建立拓扑关系过程中的位置坐标的变化；与主控数据层的匹配位移导致误差；数据叠加操作和更新产生空间位置和属性值的差异；数据集成处理产生的误差；数据的可视化产生表达上的误差；数据处理过程中误差的传递和扩散

（4）空间数据使用中的误差：主要包括两个方面：一是对数据的解释过程，一是缺少文档，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差扩散。 数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控制常见的方法有： （1）传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。

（2）元数据方法：数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。 （3）地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。

人们常说 “ 空间分析是 GIS 的核心和灵魂 ”,请你发表一下你的看法 ?

在ARCGIS中的空间校正操作主要有哪些步骤？

步骤1：查看图幅范围 步骤2：建立控制点文件 步骤3：启动ArcMap的编辑器和空间校正模块 步骤4：利用控制点文件进行空间校正 综述城市GIS数据库设计应满足哪些要求

1）应对大量的数据体用非冗余结构予以定义，能为不同用户使用。 2）在插入、修改和删除数据元素时，数据元素的结构、相互关系和从属性应保持不变； 3）应用程序不依赖于数据库中的数据组织方法和存储位置，即数据独立； 4）系统对库中数据存取进行控制，防止非法存取和有意或无意的破坏，保证数据安全； 5）系统应保证数据数据在逻辑上，意义上的正确性、有效性和兼容性，应采取各种保护手段防止任何可能危及数据完整性的情况发生； 6）应有一些辅助程序，用于数据库的维护、经常性数据组织和必要时的数据库恢复； 7）应便于用户对数据进行独立的写入、修改、补充和删除； 8）应具有不断扩充和更新的能力； 9）应具有对历史数据的维护和处理的能力。

论述题目

1、3S集成的作用和意义

3S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS

和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。

GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。在实际的应用中，较为常见的是3S两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者RS/GPS集成等，但是同时集成并使用3S技术的应用实例则较少。

RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上实现，最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成，成为统一的系统。

单纯从软件实现的角度来看，开发3S集成的系统在技术上并没有多大的障碍。目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。对于3S集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以及全球定位系统，利用其实时、准确获取数据的能力，降低应用成本或者实现一些新的应用。

3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。作为地理学的一个分支学科，数据集成产生并对包括遥感、全球定位系统在内的现代测绘技术的综合应用进行探讨和研究。同时，它也推动了其它一些相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等，它们成为“数字地球”这一概念提出的理论基础。

2、为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的分析流程。

利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。

（1）明确分析的目的和标准

目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是：

a）道路从原有的20m拓宽至60m； b）拓宽道路应尽量保持直线；

c）部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。 （2）准备进行分析的数据 需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。 （3）进行空间操作

首先选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。 然后将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。 （4）进行统计分析

首先对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去掉，并对道路的拓宽边界进行局部调整。

然后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。 （5）将分析结果以地图和表格的形式打印输出

3、结合你学的基础专业知识，谈谈你对数字城市的理解（从作用，含义，结构层次，关键技术等），及未来发展趋势。

答：数字城市的作用体现在将城市信息资源进行最优配置，并以最快的速度、最直观的形式、最低的成本传送给各个层次的决策者,或传送给因特网的各个经济社会应用系统，达到对社会资源的有效控制和利用,提高整个城市的经济社会效益,最终实现社会的良性循环和经济的可持续发展。 综合定义：数字城市是在一体化数字集成平台和虚拟城市环境中，以数字化的形式进行采集、获取和整合地理环境、基础设施、自然资源、社会资源、经济资源等各种资源，

并通过计算机和网络进行统一的存储、优化、管理和展现，在功能强大的系统软件和数学模型支持下，以可视化的方式对现实城市的自然、社会、经济等各种要素和活动进行再现，对现实城市的规划、建设和管理以及各类城市活动进行管理、分析和模拟，实现部门、企业和公众之间的信息共享、发布、动态更新、交流和智能式的公共服务。

数字城市的核心内容包括完善的信息基础设施、高效的信息资源共享和智能化的信息应用服务三个层面，即以信息技术、网络技术、数据库技术、可视化技术为支撑，以一体化的数字城市集成信息平台为中心，对城市的各种信息资源进行综合管理、整合并充分利用。实现信息采集自动化、信息传输网络化、信息管理集成化、政务办公电子化、业务决策智能化、公共服务便捷化、信息数据标准化。数字城市是城市信息化发展的一个主要方向，是数字地球的一个部分；不同的人对数字城市的理解有很大区别；数字城市建设涉及到许多学科的若干关键技术。数字城市的建设必须面向应用，统一规划，逐步展开。

4、综述城市GIS数据库数据模型选择

答：1）城市GIS数据库设计时应根据用户需求选择合适的基础数据和专题数据、图形数据和属性数据的数据组织形式，即数据模型。城市GIS中常用的数据模型有关系数据模型和面向对象数据模型。

2）采用关系数据库模型管理 在这种管理方式中，不定长的空间几何体坐标数据以二进制数据块的形式被关系数据库管理。可以认为，一个地物对应于数据表中的一条记录，这样做的直接好处是避免了对“连接关系”的查找。全部采用关系数据库，由于几何体坐标数据不定长，会造成存储效率较低。此外，现有的SQL并不支持空间数据检索，需要软件厂商自行开发空间数据访问接口。如果要支持空间数据共享，则要对SQL进行扩展。 3）采用面向对象数据模型管理

如果应用对象数据库管理GIS数据，则可以扩充对象数据库中的数据类型以支持空间数据（包括点、线、多边形等几何体），并且允许定义对于这些几何体的基本操作，包括计算距离、检测空间关系，甚至稍微复杂的运算，也可以由对象数据库管理系统“无缝”地支持。这样，通过对象数据库管理系统，提供了对于各种数据的一致的访问接口以及部分空间模型服务，不仅实现了数据共享，而空间模型服务也可以共享，使GIS软件可以将重点放在数据表现以及开发复杂的专业模型上。不过，目前对象数据库管理系统远未成熟，许多支持问题仍需要进一步的研究。

5、现有一城市的道路图（线状要素），公园分布图（点状要素）和人口普查单元图（有人口等数据。面状要素）。如何利用ArcGIS实现如下功能：（1）假定公园的服务范围是与步

行时间t有关，当一个地方与公园的步行时间小于t时即位于公园的服务范围，根据定义确定城市中哪些区域为公园服务范围的重叠区域。（2） 基于公园服务范围，确定不同区域的人均公园面积（产生人均公园面积分布图） 要求：（1）写出核心技术，（2）写出空间分析方法。

（1）核心技术：网络分析，空间叠置分析、空间信息查询和空间区域插值分析 （2）假定三个数据分别为road.shp，park.shp和population.shp。 1．打开road.shp，park.shp和population.shp三个图。

2．激活road.shp，park.shp，利用查找服务设施命令制作服务设施图 3．将第二步结果转换SHP格式文件，取名serves.shp;

4．将人口统计数据和服务区域数据做空间叠置分析，形成seroverely.shp。

5：综合seroverely.shp和population.shp，做区域插值分析，形成新的人口单元图。 6。统计每个公园的服务人口，计算人均公园面积，添加到成新的人口单元图中。 7。计算每个单元的人均公园面积。

6、试以株洲市为例，综述基础地理信息城市数据库系统设计书的主要内容。 答：主要内容有

1）数据库建设总体设计方案：主要内容应包括：背景、用户需求、数据库建设目标和任务、建设步骤与技术路线、数据库设计、软硬件及网络环境、数据内容设计、数据建库、数据库集成、数据库验收、数据库运行与维护、组织实施等。专题数据入库、定位基础数据入库、其他数据入库以及数据入库前检查等。

2）数据库建库技术方案：数据库的逻辑设计、数据库模式设计、矢量数据入库、影像数据入库、高程数据入库、地名数据入库、栅格数据入库、元数据入库

3）数据库系统集成技术方案：概述、系统集成的内容（包括数据库数据体的集成、数据库系统功能集、软硬件集成）、系统集成技术路线、系统集成的测试与考核以及各子系统的功能、建设目标、建设内容、技术路线、软硬件平台和网络结构、测试与考核等。 4）数据库测试大纲：引言（背景、参考资料）、计划（系统说明、测试项目、测试安排）、测试设计（运行环境测试、数据体测试、功能测试、性能测试）等 5）数据库测试报告：引言（系统简介、测试依据、环境）、测试执行情况（测试项目、测试机构与人员、测试结果及发现）、数据库系统功能结论（数据库系统结论、建议）等

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