城市地理信息系统复习重点

城市地理信息系统复习重点

1、城市地理信息的特征？

答：多重属性结构、数据量大、空间关系复杂、数据来源多样化、可挖掘性。

2、城市地理信息系统的功能有哪些（技术和应用角度）？

答：技术角度看：输入与编辑、查询检索、处理和分析、可视化输出、系统二次开发。

应用角度看：管理功能、分析评价功能、规划与预测功能。

3、城市地理信息系统的组成要素包括哪些？

答：硬软件和网络、规范标准、数据、技术队伍和组织管理

4、城市地理信息系统的特点有哪些？

答：数据类型的多样性和服务对象的多层性；精度高，现势性强；模型化、智能化和多功能性；与办公自动化的一体化；严格的层次结构和高度统一的规范标准；强烈的现实话需求。

5、拓扑结构的三种基本要素和它们之间的三种拓扑关系？

答：要素：结点、弧段、多边形；

关系：邻接——同类元素之间的拓扑关系、关联——不同类元素之间的拓扑关系、包含——同类但不同级的元素之间的拓扑关系。

6、矢量数据结构和栅格数据结构的优缺点？

矢优点：表示地理数据的精度较高；严密的数据结构，数据量小；完整的描述空间关系；图形输出精确美观；图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现；面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息。

缺点：数据结构复杂；矢量叠置较为复杂；数学模拟比较困难；技术复杂，特别是软硬件。栅优点：数据结构简单；空间数据的叠置和组合方便；各类空间分析很易于进行；数学模拟方便。

缺点：图形数据量大；用大像元减少数据量时，精度和信息量受损；地图输出不美观；难以建立网络连接关系；投影变换比较费时。

7、空间数据采集的几种方法？

答：野外实地测量、地图数字化、遥感数据获取、以GPS为数据源；遥感数据获取、现场调查、社会调查、已有的各类统计资料。

8、两种地图数字化的方式（数字化仪和扫描屏幕）？

答：数字化仪的手扶跟踪数字化（特点：简便、效率高，但精度比野外测量低）：点方式、流方式步骤：打开通讯端口和数据文件、初始化数字化仪、输入控制点及其坐标、读取xy 坐标值、图形显示xy坐标值、输入无误、保存数据文件。

扫描矢量化技术：原始地图——扫描——栅格编辑（栅格文件）——自动矢量化——矢量编辑（矢量文件）——文件转化——GIS数据库

自动矢量化技术优缺点：减轻人工劳动强度，提高工作效率；地图数据量过大导致精度不高手扶跟踪数字化：直接获取矢量数据，数据量较小，数据结构简单；速度慢、精度高，作业劳动强度大，自动化程度低，精度易受控制点的数量和精度、操作者的技术及认真程度、原始地图的质量等因素的影响；一般适用于小规模数据的采集

扫描矢量化：输入速度相对较快，减轻人工劳动强度，提高工作效率；适用于数据量大、数据类型单一的情况

9、栅格数据压缩技术——四叉树编码法的原理与应用

答：原理：首先把一幅图像或一幅栅格地图等分成四部分（四个象限），顺时针编码如果检查到某个子区的所有格网都含有相同的值（灰度或属性值），那么，这个子区域就不再往下分割；否则，把这个区域再分割成四个子区域，这样递归地分割，直至每个子块都只含有相同的灰度或属性值为止。一种可变分率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一

10、影响UGIS数据质量的因素

答：UGIS数据源误差——遥感数据、测量数据、属性数据、GPS数据、原图误差、变形误差数字化误差——数字化要素对象、数字化操作人员、数字化仪的分辨率和精度、数字化操作方式

数据转换误差——数据结构转换、数据格式转换、数据计算变换

11、空间数据库管理模式中，最常用的：文件和关系数据库混合管理模式及其特点

答：是传统GIS所用的方式，如ArcGIS，MapInfo等软件系统中，图形用数据文件存储，属性用关系数据库表存储。两者通过标识符相联结。这种方式实际上不能建立真正意义上的空间数据库。特点：GIS 可通过DBMS（数据库管理系统）提供的高级编程语言的接口，直接

操纵属性数据，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下面，显示查询结果；属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢；数据分布和共享困难；属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；缺乏表示空间对象及其关系的能力

12、WebUGIS的三种体系结构

答：集中模式——优点：系统结构相对简单、缺点：服务器负荷重

客户/服务器模式——优点：数据库集中于服务器，便于数据库的维护，具有强大的数据操纵和事物处理能力，以及数据的安全性和完整性约束、缺点：开发管理成本高，系统使用复杂，易形成胖客户端

Web/Browser模式——可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用。客户端零维护，系统的扩展非常容易

13、WebGIS的四种工作方式（CGI、插件、控件、Java）

1）、CGI在物理上是一段程序，运行在服务器上，提供同客户端 HTML页面的接口。

2）、Plug-in是在浏览器上扩充Web浏览器功能的可执行GIS软件；直接处理来自服务器的GIS矢量数据，同时可以生成自己的数据，以供Web浏览器或其他Plug-in显示使用，Plug-in必须安装在客户机才能使用（优点：GIS插件用于扩展Web浏览器的功能以便无缝地支持GIS数据；可以做到一些简单的诸如缩放、移动和查询的功能；减轻了服务器和网络传输的负担。缺点：不是独立于平台的；GIS插件必须永久地安装在用户本地计算机的硬盘上，占用很多硬盘空间）

3）、GIS控件用于扩展HTML的功能，以便使浏览器能处理GIS地图和数据，它们也是从服务器下载到用户本地计算机上，安装注册后执行（具有GIS Plug-in模式的所有优点；控件能被支持OLE（Object Linking and Embedding）标准的任何程序语言或应用程序所使用，比插件模式灵活、使用方便（Plug-in是专门用于浏览器的，只能在浏览器中使用）；缺点：需要下载，占用磁盘空间、与平台相关，和Plug-in一样，非跨平台、与浏览器相关，只适用于IE浏览器、分析资源的能力弱）

4）、GIS Java Applets从服务器下载到本地计算机并在浏览器内立刻执行，GIS Applet用于解释GIS数据，执行GIS分析。GIS Applet是可执行代码，内嵌到HTML文档中，并在客户端由浏览器执行。（GIS Java Applet设计为跨平台结构；GIS Applet不会像插件和控件一样永久占用客户计算机的硬盘空间；GIS Applet创建和显示图形和地图的方式更灵活；

Java Applet具有很高的安全性；GIS Java Applet的缺点就是由于安全限制的原因不能把GIS数据和分析结果保存在客户端计算机上，而且只能和下载它的服务器连接，而不连接网络上的其他计算机；处理复杂分析的能力有限）

14、空间信息查询的两种类型

答：按属性信息的要求来查询定位空间位置;根据对象的空间位置查询有关的属性信息15、包含分析的应用——确定某一自然区域有多少个气象站采用的方法和步骤

答:包含分析是解决点、线、面之间是否存在直接联系的一种方法，首先把这些气象测点、沟渠等分散点或线状要素数字化，经处理后形成具有拓扑结构的相应图层；然后和已经存放在系统中的多边形图层（如农业种植区划图、行政区划图等）进行点、线与面的叠加；最后对各个多边形或区域进行这些点或线的自动计数或归属判别；判别采用铅垂线算法。16、ArcGIS软件的矢量叠加分析命令：Clip、Intersect、Union 答：Clip：将输入图层与“去除”图层相交的要素去掉形成新的图层

Intersect：输出图层仅保留了输入图层和相交图层的公共部分

Union：合并两个多边形图层，输出图层中保留了输入图层和联合图层的属性，并且两个图层相交的地方都被切开了

17、栅格数据空间分析案例——新学校选址的流程（实验）

答：（一）1、打开软件ArcMap，并加载数据图层

2、设置工作环境：在ArcMap添加空间分析工具条，在空间分析下拉菜单中选着选项，在选项中进行设置区域范围：same as layer landuse、设置象元大小：same as layer elevation

3、通过elevation图层生成生成elevation的山坡阴影图。

4、按照用地类型（landuse字段）符号化显示landuse ，并设置landuse图层透明度为30%。（Landuse放置在山体阴影图层之上）

（二）基于栅格数据的学校选址分析；

1、学校要求：①新学校应该处于地势平坦（坡度小）处，与现有土地利用类型结合，选择成本不高的区域；②新学校应该与现有娱乐设施的距离越近越好；同时离已有的学校尽可能远—越远越好；③各层数据权重比：距离娱乐设施占50%、距离学校占25%、土地利用

类型12%、地势位置各占13%。

2、通过elevation，生成坡度数据、

3、提取学校和娱乐设施的直线距离数据集

4、重分类坡度、学校直线距离、娱乐设施直线距离和landuse数据(reclassify)

将坡度、学校直线距离、娱乐设施直线距离平均划分为十个级别，即进行重新打分，1分-10分比如说：地形要求越平坦越好，则坡度小的地方赋值为10，十个级别从10到1以此递减.

5、同类原理，重分类学校和娱乐设施直线距离；到学校的距离越小得分越低，到娱乐设施的距离越小得分越高！

6、重分类landuse图层：对landuse而言，土地利用数据删除water 和 wetlands （水上无法建学校），其余的重新赋值：agriculture：9、built up：3、barren land:10、forest：4、bursh / transitional：5

7、加权和数据合并按照相应的权重比，合并图层，各层数据权重比：距离娱乐设施占50% ，距离学校占25% , 土地利用类型占12% ，地势位置占13%.(得分一定是3.37-8.88之间).

8、提取灰度值大于8.2的图斑.CON命令——提取value=1的图斑，生成一个新图层，将上页ppt得到的灰度值大于8.2的栅格数据转换成矢量数据，命名为sites

9、在ArcCatalog里新建一个个人地理数据库，将刚才获得的矢量图层sites导入到数据库中，以获得面积数据；

10、根据属性提取（select命令）面积大于十万的区域，再根据位置提取与公路相交的图斑，作为建立学校的地点.

11、与公路（roads图层）相交的区域：通过位置查询得到.得出新建学校的位置. 18、网络模型的组成要素与属性（链、结点—站点、中心、拐角点、障碍……）

答：链（Links）：连接两个结点的弧段，即网络中流动的管线如街道、河流、水管等，为供物体运营的通道，链间的连接关系由弧段-结点拓扑数据结构来表达，属性如资源流动的时间、速度等。

结点（Nodes）：网络中链的结点，如港口、车站等

中心（Centers）：网络中位于结点处，具有沿着链收集或发放资源能力的设施，是接受或分配资源的位置，如邮局、电站、水库等

站点（Stops）：资源沿着网络路径流动时被分配或收集的位置，如邮件投放点、车站等，其状态属性有资源需求，如产品数量

障碍（Barriers）：禁止网络中链上流动的节点，即资源不能通过的节点，不带状态属性。拐角点（Turns）：链路相交处，资源流向发生改变的点，状态属性有阻力（角度、拐弯时间和方向限制等，如在8点到18点不允许左拐）

19、网络分析的功能（Textbook P143-144）

答：追踪分析是网络中用于研究网络中资源和信息的流向就是网络跟踪的过程，如：在点污染研究中，可以跟踪污染物从污染源开始，沿河流向下游扩散的过程。在电网应用中，可以根据不同开关的开、关状态，确定电力的流向

路径分析是用于模拟两个或两个以上地点之间资源流动的路径寻找过程。当选择了起点、终点和路径必须通过的若干中间点后，就可以通过路径分析功能按照指定的条件寻找最优路径。最短路径或最低耗费路径：确定起点、终点和要经过的中间点、链，求最短或耗费最小路径；动态最佳路径分析

资源分配：就是在空间中的一个或多个点之间分配资源的过程，“供”代表一定数量的资源或货物，“需”指对资源的利用。资源分配的应用包括消防站点分布和求援区划分、学校选址、垃圾收集站点分布，停水停电对区域的社会、经济影响估计等。资源分配的核心是：资源的定位和分配；资源定位：中心点（供应点）的选择；资源分配：需求源接受那个供应点服务的问题

服务范围：基于网络的服务区；基于缓冲区的服务区，两者比较生成的原理不同：前者靠网络中的路径产生服务区边界，后者按直线距离产生服务区边界；一般情况下，后者比前者的范围要小；适用的范围不同

20、DEM的三种主要表示模型（Contours、GRID、TIN）

答：Contours：使用等高线表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型。等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段缺点：插值计算繁琐！外包。

GRID：规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每一个格网单元对应一个高程值，结构简单，很容易用计算机进行处理，很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形；缺点：地形简单区域存在大量数据冗余，数据量过大，管理不便，通常要进行压缩

存储、不改变栅格大小，则无法适用于起伏程度不同的区域、格网不能准确的表示地形结构和细部

TIN：不规则三角网TIN表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。

21、TIN的优缺点（Textbook-P155）

答：优点：不规则三角网数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点，或节点的位置和密度；TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。缺点：存储方式复杂，不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，三角形及邻接三角形等关系

22、DEM的应用——地形因子计算（坡度等）和通视分析（实验）答：坡度是表示地面在该点倾斜程度的一个量，坡度定义为水平面和地形表面之间夹角的正切值。坡向为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角

通视分析也称可视分析，是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。如设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等，在军事上如布设阵地（炮兵阵地、电子对抗阵地）、设置观察哨所、铺架通信线路等

23、城市地理信息系统软件工程的特点

答：多学科边缘体系，系统复杂度大；以空间数据为主，数据类型多样，结构复杂，数据在系统中具有特别的地位；表达的内容复杂；表达的对象具有时空特性；以空间分析为主24、软件生存周期的六个阶段（Textbook-P167）

答：1 确定UGIS开发计划；2 GIS系统分析、3 系统设计、4 程序编码、5 产品测试、6 运行和维护

25、系统设计的组成部分

答：总体设计、数据设计、系统结构设计、界面设计和过程设计

26、针对系统内部结构的两种软件测试方法

答：白盒测试--已知内部工作过程，测试内部操作是否符合设计规格要求；黑盒测试--已知系统功能设计，测试实现的功能是否满足要求