地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统，具有以下三个方面的特征： 1具有采集、管理、分析和输出多种地理实间信息的能力，具有空间性和动态性； 2以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息； 3由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度

地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。

数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。

对象模型 ： 将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。

地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。

：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。

拓扑关系：关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。空间概念数据模型包括：场模型（用于描述空间中连续分布的现象）；对象模型（用于描述各种空间地物）；网络模型（可以模拟现实世界中的各种网络）。空间逻辑数据模型有矢量模型、栅格数据模型、矢栅一体化模型、镶嵌数据模型和面向对象模型等。

空间数据结构：指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，是对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的作用。空间数据结构：矢量结构、栅格结构、矢栅一体化结构、镶嵌数据结构、三维数据结构和超图数据结构。

空间数据库:是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。特点：a数据量特别大；b不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系；c数据应用广泛。

影像金字塔结构： 在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。

空间索引： 依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。其中包含空间对象的概要信息。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。主要有对象范围索引、格网索引、四叉树空间索引、R树和R+树空间索引

空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。

空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。

栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。

数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。

数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。

数据：数据（Data）是记录信息的一种符号手段。它包括数字、文字、符号、图形、图像以及各种可以转换成数据的现象。在信息科学领域中，信息与数据是不可分离的，信息是由记录在各种物理介质中的数据来表达，数据中所包含的意义就是信息。数据是信息的载体，但并不就是信息，只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能得到数据中所包含的信息。对数据进行分析处理，包括分类、编码、排序和运算，分析就是为了提取数据中所包含的信息。任何信息内容都具有空间定位、时间分布和属性的特征。因此，记录信息的数据除其所包含的内容外，也都具有空间定位、时间分布和属性的特征。

系统与信息系统：系统是具有特定功能的、相互有机联系的许多要素所构成的一个整体。信息系统是集信息的记录、传输、存贮、提取和表述于一体，具有处理、管理和分析数据能力，为决策过程提供有用信息的系统。在计算机时代，大部分的信息系统都部分或全部由计算机系统支持。

地理空间数据：地理空间数据是指人们观测地球得到的地球某些位置上地物景观的空间数据，以用来描述地球上可更新或不可更新的自然资源、人类赖以生存的自然环境、人文经济与劳动力资源等有关的信息。地理空间数据可以由位置组合变量的表格形式表示，也可用相对位置在地图或图像上表示。地图是地理学家最常用的地理信息载体和地理语言，也是最受人们欢迎的地理空间数据表示方法之一

Web地理信息系统（Web GIS）：随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。独立运行的WebGIS产品：系统具有通过Internet或Intranet远程调用、传输和发布地理信息的功能。嵌入式运行的WebGIS产品：嵌入到Web浏览器中运行的GIS软件系统。包括服务器WebGIS软件组件、浏览器WebGIS组件等。以GIS软件为服务器的WebGIS：是实现WebGIS的一种变通方式。Web浏览器发出GIS数据或分析的请求，交由作为服务器的GIS软件处理，并将结果返回给浏览器。WebGI目前仅限于地理信息的分布式存储、空间信息的发布、地址查询和Internet环境中的地图显示。 是目前GIS领域中最新的热点领域 。WebGIS的应用层面：空间数据发布、空间查询检索、空间模型服务和Web资源的组织。WebGIS与GIS的不同：WebGIS必须是基于网络的客户机/服务器系统，而传统的GIS大多为独立的单机系统；WebGIS利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换，信息的交换是全球性的；WebGIS是一个分布式系统，用户和服务器可以分布在不同地点和不同计算机平台上。

Grid GIS：是利用现有的网格技术、空间信息基础设施、空间信息网络协议规范，形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境，为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。它将地理上分布的、异构系统的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速互联网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境。

统计叠置分析（矢量）：将同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置，进行多边形范围内的属性特征的统计分析。

坡向分析：根据DTM数据计算计算坡向,在实际应用中进行综合得到四种坡向：平缓坡、阳坡、半阳坡阴坡；

统计叠置分析

坡向分析

：根据变量的属性和特征的相似性、亲疏程度，用数学的方法把它们逐步地分型划类，最后

空间聚类分析

：根据变量的属性和特征的相似性、亲疏程度，用数学的方法把它们逐步地分型划类，最后得到一个反映个体间群体间亲疏关系的分类系统。

拓扑检索：根据空间对象间的空间关系进行检索，包含直接拓扑检索和间接拓扑检索。

关系数据库模型：把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表格，每个二维表格称为一个关系。关系表由许多同类的实体组成，每个实体对应表中的一行，表中的列表示同一种属性。

2D-GIS与3D-GIS的主要区别：本质区别在于数据分布的范围，2D-GIS可以用一个表达式v=f(x,y)来表示，(x,y)是二维平面的坐标，DTM本质上讲是二维的，只能获取地表的信息，而对地表内部任意一点不能有效地表示。真正的三维数据模型和相关软件却能够处理这些问题。3D-GIS v=f(x,y,z)其中(x,y,z)在三维空间连续自由变化的，z是一个自变量，不受(x,y)变化的影响。

空间数据的内插方法：精确插值：利用离散点数据插值（距离加权平均法、方位取点加权法、趋势面法、克立格法、曲面样条函数法）；利用格网数据插值（线性内插、双线性多项式内插、双三次样条函数法）。粗略插值：利用离散点数据插值（傅立叶级数插值、指数级数插值、按距离加权最小二乘插值法、最小二乘样条函数法）；利用格网数据插值等。

DEM：即数字高程模型。通过有限的地形高程数据实现对 地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示），高程数据常常采用绝对高程（即从大地水准面起算的高度）。

元数据：metadata,它是关于数据的数据，在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间信息共享的核心标准之一。元数据的作用和意义：1 帮助数据生产单位有效的维护和管理数据； 2提供有关数据生产单位的各种有关信息供用户查询；3 帮助用户了解数据；4 提供有关信息，以便用户处理和转换有用数据。5 采用元数据可以便于数据共享。

矢量数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续、允许任意位置、长度和面积的精确定义。

三北方向：大比例尺地形图上绘有三种指向北方的线，即真子午线、磁子午线和坐标纵线，称为三北方向线。这三种方向线虽然都是指向北方，但这些北方实际上是不一致的，分别称为真北、磁北和坐标北，统称为三北方向。

游程编码：也称行程编码，不仅是一种栅格数据无损压缩的的重要方法，也是一种栅格数据结构。它的基本思想是：对于一幅栅格数据（或摄像），常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。

大地体：由大地水准面包围形成的形体称为大地体，是一种逼近于地球本身形状的一种形体。可以称大地体是对地球形体的一级逼近。水准面：当海洋静止时，自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂线）成正交，这个面叫水准面。大地水准面：在众多的水准面中，有一个与静止的平均海水面相重合，并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面。

椭球体：在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体，这个旋转椭球体通常称为地球椭球体

高斯-克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）：以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。

墨卡托投影：是等角正轴切圆柱投影，由荷兰制图学家墨卡托于1569年创拟的。用一个与地轴方向一致的圆柱体面切于赤道，按等角条件，将球面上的经纬线投影到圆柱体面上，沿某一母线将圆柱体面剖开，展成平面，即可构成墨卡托投影。

方位投影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。圆柱投影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。圆锥投影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。

栅格数据结构的优缺点： 优点：数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；输出方法快速简便，成本低廉。缺点：图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据质量低，地图输出不精美。

矢量数据结构的优缺点: 优点：数据结构严谨，冗余度小，数据量小；空间拓扑关系清晰，易于网络分析；面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。缺点：数据结构处理算法复杂；叠置分析与栅格图组合比较难；数学模拟比较困难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软硬条件；显示与绘图成本比较高。

你对地图投影与地图比例尺之间的关系有什么新的认识？

（1）地图投影：就是把地球椭球面上的点、线(即经纬线)投影在平面图纸上。它是研究把地球椭球体面上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形问题。地图投影的方法有几何法和解析法。几何法是以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面（地球椭球面）转绘到平面（地图）上的一种古老方法，这种直观的透视投影方法有很大的局限性。解析法是确定球面上的地理坐标与平面上对应点的直角坐标之间的函数关系。将地球椭球面上的点投影到平面上，必然会产生变形，这是由于椭球面是一个不可展的曲面所决定的。在地球面上一定间隔的经差和纬差构成经纬网，相邻两条纬线件的许多网格具有相同的形状和大小。但投影到平面后，往往产生明显的差异，这就是投影变形导致的。这种变形表现在形状和大小上发生了变形，实质上，就是由投影产生了长度变形、面积变形、角度变形。 （2）地图的比例尺，是指地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比。其表现形式有数字比例尺、文字比例尺和图解比例尺。地图上的比例尺又分为主比例尺和局部比例尺。在计算地图投影或制作地图时，将地球椭球按一定比率缩小而表示在平面上，这个比率称为地图的主比例尺，或称普通比例尺。地图上除保持主比例尺的点或线以外其他部分的比例尺称为局部比例尺。局部比例尺的变化比较复杂，它们依投影种类、投影性质的不同，常常是随着线段的方向和位置而变化的，对于某些需要在图上进行量测的地图，便要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。

两者的关系：地图投影的选取决定于地图的应用及其比例尺大小，例如,墨卡托投影适用于海图，其面积变形随着纬度的增高而加大，但其方向变形很小；横轴墨卡托投影的面积变形随着距中央经线的距离的加大而增大，适用于制作不同的国家地图。等角投影常用于航海图、风向图、洋流图等。现在世界各国地形图采用此类投影比较多。等积投影用于绘制经济地区图和某些自然地图。对于大多数数学地图和小比例尺普通地图来说，应优先考虑等积的要求。地理区域，诸如国家、水域和地理分类地区（植被、人口、气候等）相对分布范围，显然是十分重要的内容。 任意投影常用作数学地图，以及要求沿某一主方向保持距离正确的地图。常用作世界地图的投影有墨卡托投影、高尔投影、摩尔威特投影、等差分纬线多圆锥投影、格灵顿投影、桑森投影、乌尔马耶夫投影等。

地理信息共享技术内涵：1）文字及与文字相关的技术； 2）地图及与地图相关的技术； 3）GIS及与GIS相关的技术：互联网、万维网、万维网GIS与Open GIS、互操作与互运算、网格与网格 GIS、数据融合等

试从设计重心、数据库建设和设计方法等三个方面，比较GIS设计与一般信息系统设计的区别：（1）设计重心方面，GIS设计处理的是海量空间数据，数据库设计在GIS设计中尤其重要；一般信息系统设计软件功能实现是其设计重心；（2）数据库建设方面，GIS设计不仅要进行属性数据库的设计，更要进行空间数据库的设计，包括空间数据结构、存储方式、管理机制等，一般信息系统设计只需要建立属性数据库；（3）设计方法方面，GIS设计以业务需求为导向、以空间数据为驱动进行系统设计，一般信息系统设计以业务需求为导向，以功能为驱动进行系统设计。

进行空间数据采集建库前要做那些准备工作？并简要描述建库流程。（1）建库前期准备工作主要有：① 数据源的选择。GIS的数据源，一是要求可靠；二是具备更新能力。在设计系统数据源的时候要根据应用要求保证数据的精度和获取途径。② 数据采集存储原则。数据采集存储原则是一般只采集储存基本的原始数据，不储存派生的数据，根据应用的频率，实现最少的冗余度。③ 建库的数据准备。从获取原始数据至数据入库，其中每个环节的失误都会影响到数据质量，包括数据源的准备、数据的质量标准、数据预处理等。（2）在数字化建库过程中，首先必须确定数字化的方法及工具；其次是准备数字化原图，并掌握该图的投影、比例尺、格网等空间信息；再次按照分层要求进行一个Coverage的数字化，数字化的过程包括选择控制点、数字化控制点、确定投影信息、采集数据、编辑和修改数据等；然后对收集来的空间数据进行拓扑关系的建立，并给空间实体赋属性值；最后进行坐标变换和地图接边处理就建成了分层管理的空间数据库。

地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据。

地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的不同的特征和和不同的数据类型。

同物理、化学等学科使用的数据类型相比，地理数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。

地理实体数据的特征： 空间特征：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。包括定位数据和拓扑数据； 属性特征：表示专题属性（名称、分类、数量等）； 时间特征：指现象或物体随时间的变化。其变化的周期有超短期的，短期的，中期的，长期的。依据空间数据来源的不同分为：地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等；依据表示对象的不同分为：点，线，面、体数据。

空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？常见的数据的结构有哪些？

数据结构是指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述。空间数据的结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构。非空间数据主要涉及属性数据。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量结构的显著特点：定位明显，属性隐含。栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。

栅格数据结构的编码方法如何？

栅格数据的编码方法：直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码；压缩编码，包括链码、游程长度编码、块码、四叉树编码、八叉树编码、十六叉树编码等。链码（弗里曼链码）比较适合存储图形数据；游程长度编码通过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还能提高图形操作效率，具有可变的分辨率。

矢量数据结构的编码方法如何？

矢量数据的编码方法：对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息；对于多边形地物，有坐标序列法、树状索引编码法和拓扑结构编码法。坐标序列法是由多边形边界的x,y坐标对集合及说明信息组成，是最简单的一种多边形矢量编码法，文件结构简单，但多边形边界被存储两次产生数据冗余，而且缺少邻域信息；树状索引编码法是将所有边界点进行数字化，顺序存储坐标对，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构，消除了相邻多边形边界数据冗余问题；拓扑结构编码法是通过建立一个完整的拓扑关系结构，彻底解决邻域和岛状信息处理问题的方法，但增加了算法的复杂性和数据库的大小。

矢量与栅格数据如何互为转化？

矢量转栅格：1内部点扩散法，即由多边形内部种子点向周围邻点扩散，直至到达各边界为止；2复数积分算法，即由待判别点对多边形的封闭边界计算复数积分，来判断两者关系；3射线算法和扫描算法，即由图外某点向待判点引射线，通过射线与多边形边界交点数来判断内外关系；4边界代数算法，是一种基于积分思想的矢量转栅格算法，适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换，方法是由多边形边界上某点开始，顺时针搜索边界线，上行时边界左侧具有相同行坐标的栅格减去某值，下行时边界左侧所有栅格点加上该值，边界搜索完之后即完成多边形的转换。栅格转矢量：即是提取具有相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示成矢量格式边界线的过程。步骤包括：多边形边界提取，即使用高通滤波将栅格图像二值化；边界线追踪，即对每个弧段由一个节点向另一个节点搜索；拓扑关系生成和去处多余点及曲线圆滑。

数据质量包括那些方面？请举例说明GIS对数据的质量要求。

数据质量包括：1准确性，即一个记录值与它的真实值之间的接近程度；2精度，即对现象描述的详细程度； 3空间分辨率，即两个可测量数值之间最小的可辨识的差异；4 比例尺，即地图上一个记录的距离和它所表现的真实距离之间的一个比值；5误差，即一个所记录的测量和它的事实之间的差异；6不确定性，包括空间位置的不确定性、属性不确定性和数据不完整性等。GIS数据质量包含如下五个方面： ①位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的质量。② 属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。③逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等。④完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性等。⑤现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。

空间数据中的几何数据是什么？请说明它与属性数据的关系。空间数据中的几何数据是指实体或现象的空间位置或现在所处的地理位置，一般以坐标数据表示。属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式。几何数据和属性数据相对于时间来说，常常呈相互独立的变化，即在不同的时间，空间位置不变，但是属性类型可能已经发生变化，或者相反。因此可以不断更新属性数据来体现实体或现象的时时特征，同时也可反映实体或现象的变化规律和变化特征。而几何数据又说明了属性数据发生的地理位置及其存在的意义。

如何发现进入GIS中的数据有错误？

通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据，都不可避免的存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，所以，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。

图形数据和属性数据的误差主要包括以下几个方面：

1空间数据的不完整或重复：主要包括空间点、线、面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线等； 2空间数据位置的不准确：主要包括空间点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合等； 3空间数据的比例尺不准确； 4 空间数据的变形； 5空间属性和数据连接有误； 6属性数据不完整；

为发现并有效消除误差，一般采用如下方法进行检查：

1 叠合比较法，是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，按与原图相同的比例尺用把数字化的内容绘在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。一般，对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来，对于空间数据的位置不完整和不准确则须用粗笔把遗漏、位置错误的地方明显地标注出来。如果数字化的范围比较大，分块数字化时，除检核一幅(块)图内的差错外还应检核已存入计算机的其它图幅的接边情况 2目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误3逻辑检查法，如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形，进行数字化误差的检查。有许多软件已能自动进行多边形结点的自动平差。另外，对属性数据的检查一般也最先用这种方法，检查属性数据的值是否超过其取值范围。对于空间数据的不完整或位置的误差，主要是利用GIS的图形编辑功能，如删除（目标、属性、坐标），修改（平移、拷贝、连接、分裂、合并、整饰），插入等进行处理。4对空间数据比例尺的不准确和变形，可以通过比例变换和纠正来处理。

空间数据的质量问题分哪几类？

GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差。

(1)源误差：源误差是指数据采集和录入中产生的误差，包括： 1遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辨率等。2 测量数据：人差(对中误差、读数误差等)、仪差(仪器不完善、缺乏校验、未作改正等)、环境(气候、信号干扰等)。3属性数据：数据的录入、数据库的操作等。4 GPS数据：信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等。5地图：控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度6 地图数字化精度：纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等。

(2)处理误差：处理误差是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差，例如在下列处理中产生的误差就是处理误差。1几何纠正；2 坐标变换；3 几何数据的编辑；4 属性数据的编辑；5 空间分析(如多边形叠置等)6图形化简(如数据压缩)； 7 数据格式转换； 8计算机截断误差； 9空间内插； 10矢量栅格数据的相互转换。（3）GIS中的误差传播：误差传播是指对有误差的数据，经过处理生成的GIS产品也存在着误差。误差传播在GIS中可归结为三种方式。1 代数关系下的误差传播：这是指对有误差的数据进行代数运算后，所得结果的误差。2逻辑关系下的误差传播：即指在GIS中对数据进行逻辑交、并等运算所引起的误差传播，如叠置分析时的误差传播。3推理关系下的误差传播：这是指不精确推理所造成的误差。

数据共享有哪些主要途径？最基层的是什么，最理想的又是什么？困难在何处？

主要途径有：①地理信息使用相同的定义；②实行数据转换标准；③通过 “互操作地理信息处理”。其中 “互操作地理信息处理是指数字系统的这些能力：①自由地交换所有关于地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象和现象的信息；②通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交换地理空间信息以及协作运行空间信息处理的软件。最基层的是：内部数据结构的公开发表。最理想的是：用户和不同的信息群在Internet和Intranet中能灵活地进行地理数据及处理的互操作。困难存在于：互操作的建立，数据的公开发表。

空间数据处理主要包括哪些内容？

数据处理涉及的内容很广，主要取决于原始数据的特点和用户的具体需求。一般有数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据处理是针对数据本身完成的操作，不涉及内容的分析。空间数据的处理也可称为数据形式的操作。

何谓数据变换、数据重构、数据提取？

数据变换：指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正、投影转换和辐射纠正等，以解决空间数据的几何配准。

数据重构：指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式变换、类型替换等，以解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的联接与融合。

数据提取：指对数据进行某种有条件的提取，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以解决不同用户对数据的特定需求。

如何建立道路的拓扑的关系？

道路属于线状矢量要素，其拓扑关系的建立也遵循矢量数据自动拓扑的步骤。其步骤可分为以下几步：（1）链的组织。找出在链的中间相交(左图)，而不是在端点相交(右图)的情况，自动切成新链；把链按一定顺序存储，如按最大或最小的x或y坐标的顺序，这样查找和检索都比较方便，然后把链按顺序编号。 （2）结点匹配 。结点匹配是指把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值，如图。然后，对结点顺序编号。

栅格数据的叠加与矢量数据的叠加有什么不同？

栅格数据叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。其结果虽然数据存储量小，但是运算过程复杂。矢量数据在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。其结果虽然数据存储量大，但是运算过程较简单。

什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。

缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。例如，某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析；而在对野生动物栖息地的评价中，动物的活动区域往往是在距它们生存所需的水源或栖息地一定距离的范围内，为此可用面缓冲区进行分析，等等。

泰森多边形有什么特点？如何建立？

泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等，其特性有： 1每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据； 2 泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近； 3 位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。泰森多边形的建立步骤：建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理地连成三角网，即构建Delaunay三角网。建立泰森多边形的步骤为： 1 离散点自动构建三角网，即构建Delaunay三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。2 找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。这只要在已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的所有三角形即可。3对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。4 计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。5 根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。

GIS常用的空间分析模型有哪些？

1空间分布分析模型： 用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空间分布参数的描述，如分布密度和均值、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；空间聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心；趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合与分解，反映空间对比与趋势。2空间关系分析模型： 用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系。包括距离、方向、连通和拓扑等四种空间关系。其中，拓扑关系是研究得较多的关系；距离是内容最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体之间的通视性；方向反映物体的方位。3空间相关分析模型： 用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群(类)之间的关系。在这方面，目前研究得最多的是空间统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体类之间相关关系的分析。4预测、评价与决策模型: 用于研究地理对象的动态发展，根据过去和现在推断未来，根据已知推测未知，运用科学知识和手段来估计地理对象的未来发展趋势，并作出判断与评价，形成决策方案，用以指导行动，以获得尽可能好的实践效果。

DEM有哪几种常用的生成方法, 它的主要优缺点是什么?

规则格网模型(主要形式, 如 GRID)，等高线模型，不规则三角网模型(TIN)，层次模型

（1）规则格网模型:优点：规则格网的高程矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统。它还可以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，使得它成为DEM最广泛使用的格式.缺点：格网DEM的缺点是不能准确表示地形的结构和细部格网DEM的另一个缺点是数据量过大，给数据管理带来了不方便，通常要进行压缩存储。

（2）等高线模型:优点：直观，便于理解；缺点：只表示离散的数据，不能表示连续的数值。不便于坡度计算、地貌晕渲等。（3）不规则三角网模型(TIN)优点：它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。缺点：1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余；2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象；3）在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。（4）层次模型: 层次模型的存储问题, 层次的数据必然导致数据冗余；自动搜索的效率, 例如搜索一个点可能先在最粗的层次上搜索，再在更细的层次上搜索，直到找到该点。

DEM的误差存在什么不当之处?应如何改进?

DEM的精度主要受原始数据的采集误差(采样密度、测量误差、地形类别、控制点等)和高程内插误差 (内插方法、地形类型、原始数据的密度等)的影响。

数据采集误差来自原始资料误差、采点设备误差、人为误差、坐标转换误差等。另一误差存在于高程内插过程中，因为不管采用哪种内插算法，内插点的计算高程与实际量测高程之间总存在差值。高程内插的误差一方面和选用的数学方法（内插算法）有关，另一方面和采点的方式有关。DEM的高程精度与采点方式密切相关，不同的采点方式对高程内插有不同的作用，一般来说，沿等高线采集稀疏高程点（或沿一定的格网或断面采集高程点）加上采集其它特征点（如山脊点、山谷点等）是一般的内插方法。

改进DEM数据精度，可以使用滤波方法提高DEM数据的质量。

GIS中应有哪些空间关系？

1 拓扑空间关系 2 顺序空间关系：（方向空间关系）3度量空间关系，主要指实体间的距离关系，远近。

什么是空间信息的可视化？空间信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更为形象、具体和逼真，但是暂时看来，有的对地理空间信息意义并不大，如嗅、味、触媒体渠道，而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用，因而有的学者把可听、可嗅、可味、可触也归入可视化，狭义的理解上应不属可视化范畴。目前，我们把它列入可视化范畴。

矢量数据的实体数据结构与拓扑数据结构有什么不同？

实体数据结构，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点都单独编码并记录坐标。而拓扑数据结构的点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线始于起始节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接。实体数据结构点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑关系。所以存储时，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和产生不一致。而且没有存储多边形之间的关系，或者相邻多边形的公共边不完全重复时，易产生伪多边形。拓扑数据结构因共享公共边界减少了坐标点数据，减少了数据的冗余。

.GIS的基础理论包括哪些相关学科？它们有什么相互关系？

地理信息系统的基础理论包括地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科。

相互关系：1）地理学的研究领域涉及地理空间，这与地理信息系统的研究对象一致。地理学中的空间分析是GIS的核心。地理学作为GIS的理论依托，为GIS提供引导空间分析的方法和观点。因此把地理学称为G1s之父。2）测绘学及其分支学科，不但为GIs提供高精度的空间数据，而且它们中的误差理论，地图投影理论、图形理论及其相关的算法等，可直接用于GIS空间数据的处理，保证空间数据的精度和质量，以及GIS产品的开发和输出等。3）GIS是地理空间数据与计算机科学相结合的产物，计算机图形学原理是GIS图形输出的理论依据。4）数学的许多分支学科，广泛地应用于GIS空间数据的分析。5）地理信息的认知和地理信息机理是地理信息科学的重要基础理论之一，认知论和认知图式对于复杂地理空间和地理过程的分析、GIS的信息转换和GIS图形用户界面的设计与开发等，都具有重要的指导意义。

游程码、四叉树码的编码方法。

游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。

四叉树结构：将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割成2n×2n个子象限，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。凡属性值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。

国际GIS的发展状况

1. 60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）。当时，人们关注的主题“什么是GIS？，GIS能干什么？ 2．70年代，巩固时期，这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理等方面； 3.年代，实验阶段（也是GIS普遍发展和推广应用阶段）。此时，人们把GIS与RS结合，解决全球性问题，如全球沙漠化， 4. 90年代，全面应用(产业化阶段)。对GIS进一步研究，研究的内容集中在“空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等方面； 5.现代，普及发展阶段。随着信息网络化发展和深入，GIS与世界接轨,尤其在发展中国家得到重视和发展。

我国GIS的发展 我国GIS起步虽较晚，但发展较快，可分为以下几个阶段： 1.70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。2.80年代，试验起步阶段: 这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。3. 90年代，我国GIS发展阶段：我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。4.96年以来，是我国GIS产业化阶段： 5.近几年来，我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。

GIS的数据源有哪些？

GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

①地图数据 地图是GIS的主要数据源,因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据通常用点、线、面及注记来表示地理实体及实体间的关系。

②遥感数据 遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。③文本资料 文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。④统计资料 国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。⑤实测数据 野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。GPS(全球定位系统)所获取的数据也是GIS的重要数据源。⑥多媒体数据 多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。⑦已有系统的数据 GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。

地图投影在GIS中有什么作用？

GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。

空间数据中的几何数据是什么？请说明它与属性数据的关系。

空间数据中的几何数据是指实体或现象的空间位置或现在所处的地理位置，一般以坐标数据表示。属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式。

几何数据和属性数据相对于时间来说，常常呈相互独立的变化，即在不同的时间，空间位置不变，但是属性类型可能已经发生变化，或者相反。因此可以不断更新属性数据来体现实体或现象的时时特征，同时也可反映实体或现象的变化规律和变化特征。而几何数据又说明了属性数据发生的地理位置及其存在的意义。

从数字化仪上得到两张相邻图幅的地图数据在GIS中不能准确对接该怎么办？

要将分幅的数据联系在一起，组成统一的数据文件，需要进行图幅数据边沿匹配处理。边沿匹配处理的任务包括以下几方面：（1）识别和检索相邻图幅的数据。通过编号与分幅数字化的数据联系起来进行图幅的识别，再通过几何纠正和投影转换使两图实现坐标系一致。（2）相邻图幅边界点坐标数据的匹配。相邻图幅边界点坐标数据的匹配采用追踪拼接法。符合以下条件即可拼接――①相邻图幅边界两条线断或弧段的左右码各自相反或相同；②相邻图幅同名边界点坐标在某一许可定植的范围内。（3）相同属性多边形公共界限的删除。对数据库的数据作定向处理，包括数据属性的重新分类、空间图形的化简和图形特征的内插。

GIS尚待解决的问题及当前的发展趋势（一）问题：(1)数据结构方面存在的问题：目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系(包括相交、通过、包含等)相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差;立地物等问题。 (2)GIS模型存在的问题；传统GIS模型难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。其对空间数据模型和空间数据结构方面力不从心，逐渐暴露其弊端。（二）发展趋势随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及,GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。数据管理方面：(1)多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达；三库一体化的数据结构方向；利用数据挖掘技术进行知识发现（2）技术集成方面:：“3S”集成即将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起；GIS与虚拟现实技术的结合；分布式技术、万维网与GIS的结合；

举例说明地理信息系统的应用前景。

当前GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进，呈现以下主要发展态势：

①GIS已成为一门综合性技术即GIS集成技术，3S技术等名词的出现。②GIS产业化的发展势头强劲③GIS网络化已构成当今社会的热点；④地理信息科学的产生和发展。目前GIS在各行各业都得到应用，如资源规划管理、全球变化、灾害预测等，具有广泛的应用前景。矢量数据的叠置分析:（1）点与多边形叠加：将一个点图层叠加在一个多边形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内。点与多边形的叠置是通过点在多边形内的判别完成的，它通常是得到一张新的属性表，该属性表除了原有的属性以外，还含有落在那个多边形的目标标识。如果必要，还可以在多边形的属性表中提取一些附加属性。如行政区名称，行政区首长姓名等。（2）线与多边形叠加：线与多边形的叠加，首先计算线与多边形的交点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。根据叠加的结果可以确定每条弧段落在哪个多边形内，可以查询指定多边形内指定线穿过的长度（3）多边形叠加：多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。叠加过程可分为几何求交和属性分配两步。几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。