作者：圣才电子书
出版社：圣才电子书
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
李建松 《地理信息系统原理》 配套题库【名校考研真题＋课后习题＋章节题库＋模拟试题】试读：
第一部分 名校考研真题
第1部分 地理信息系统的科学和技术基础
第1章 地理信息系统的科学基础
一、名词解释。
1．地理信息科学。[2012年西北大学研]
答：地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）是1992年Goodchild提出的概念，与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现。地理信息科学主要研究应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
2．地理信息系统。[2013年广州大学研]
答：地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统，有时又把它称为“地学信息系统”。
二、简答题。
1．请简述地理信息系统与地理信息科学的联系与区别。[2015年中国地质大学（北京）研，2015年华东师范大学研]
答：（1）地理信息系统与地理信息科学的区别
①地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种决策支持系统，是指集采集、存储、管理、处理、分析、建模和显示有关地理现象的综合系统，用来解决复杂的规划和管理问题，它具有信息系统的各种特点。
地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。
②地理信息科学
地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响及地理信息系统的社会实践等。与地理信息系统相比，地理信息科学更加侧重于将地理信息视作一门科学，而不仅仅是一个技术实现。（2）地理信息系统与地理信息科学的联系
地理信息系统时地理信息科学的研究手段之一。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。随着以地理信息系统技术为核心的遥感、全球定位系统等技术的发展以及其间的相互渗透，逐渐形成了3S集成化技术系统，为解决区域范围更广，复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证。七十年代以来，由于整个人类社会面临的人口、资源、环境和发展等各方面的问题，逐渐开始重视全球变化以及可持续发展等方面的研究，这两个方面的推动，最终促成了地球信息科学的产生。
三、论述题。
对于“掌握了计算机技术就是完全掌握了地理信息系统”这种说法，请给出你的观点。[2014年中国科学院大学研]
答：这种说法不正确。
地理信息系统是采集、存储、管理、处理、分析、建模和显示有关地理现象的综合系统，用来解决复杂的规划和管理问题。它是一种决策支持系统，其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。
地理信息系统不只涉及了计算机技术，还依托于地理学、制图学等学科。地理信息系统的组织管理、维护和数据更新、系统拓展完善、应用程序开发等等，需要GIS人员来完成，仅仅掌握计算机技术是完全不够的。
第2章 地理信息系统的基础理论
一、名词解释。
地理空间认知。[2014年电子科技大学研]
答：地理空间认知是研究人类如何认识自己赖以生存的地理环境（主要指地球的四大圈层：岩石圈、水圈、大气圈、生物圈），包括位置、分布、关系、变化和规律等，人类对地理空间的认知包括地理感知、表现再现、地理记忆、和地理思维四个过程。
二、名词辨析。
绝对空间与相对空间。[2014年武汉大学研]
答：（1）绝对空间的概念
绝对空间的自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动。（2）相对空间的概念
相对空间是一些可以在绝对空间中运动的结构，或是对绝对空间的量度，我们通过它与物体的相对位置感知它，它一般被当做不可移动空间，如地表以下和大气中的空间，都是以其与地球的相互关系确定的。
第3章 地理信息系统概论
一、选择题。
1．地理信息系统形成于20世纪（ ）年代。[2013年中国地质大学（北京）研]
A．50
B．60
C．70
D．80【答案】B【解析】地理信息系统的发展开始于20世纪60年代初。1963年，加拿大测量学学者Tomlinson首先提出地理信息系统（GIS）这一术语，并建成世界上第一个地理信息系统CGIS。
2．从历史的发展来看GIS脱胎于（ ）。[2013年中国地质大学（北京）研]
A．地图学
B．地理学
C．计算机科学
D．测量学【答案】B【解析】从历史发展看，地理信息系统诞生于地理学，并成为地图信息的一种新的载体形式。
二、名词解释。
1．地理信息。[2014年江西师范大学研]
答：地理信息是指地理数据所蕴含和表达的地理含义，是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、性质、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称，地理信息区别于常规定义的空间信息。
2．地理数据。[2012年西北大学研]
答：地理数据是各种地理特征和现象之间关系的符号化表示，它直接或间接地与地球上相对应的某个地点的数据相关联，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。地理数据包括自然地理数据和社会经济数据，如土地覆盖类型数据、地貌数据、土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会经济方面的数据等。地理数据的基本特征包括空间位置特征、属性特征以及时态特征三个部分。
3．地理空间数据。[2014年福州大学研]
答：地理空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。空间数据是一种用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示人们赖以生存的自然世界的数据。
三、简答题。
1．简述地理信息系统的组成部分。[2011年电子科技大学研]
答：一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。地理信息系统的核心是计算机系统（软件和硬件），而空间数据反映GIS的地理内容，管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。（1）计算机硬件系统。计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器（包括主存储器、辅助存储器硬件）等。（2）计算机软件系统。计算机软件系统是指必需的各种程序，对于GIS应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。（3）系统开发、管理和使用人员。系统开发、管理和使用人员是GIS中的重要构成因素。GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。（4）空间数据。空间数据是指以地球表面空间位置为参照物的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。在GIS中，空间数据主要包括某个已知坐标系中的位置、实体间的空间关系、与几何位置无关的属性等。它是由系统的建立者输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
2．地理信息系统有哪些基本功能？GIS中5个M指的是什么？[2012年西北大学研]
答：（1）地理信息系统的基本功能：
①数据采集与编辑；
②数据存储与管理；
③数据处理和变换；
④空间分析和统计；
⑤产品制作与演示；
⑥二次开发和编程。（2）GIS中的5个M指的是：
①制图（Mapping）；
②测量（Measuring）；
③决策（Monitoring）；
④建模（Modeling）；
⑤管理（Managing）。
3．简述地理知识，地理信息及地理数据之间的关系。[2014年福州大学研]
答：（1）地理知识的概念
地理知识是指人类在地理学研究中认识地理世界的成果。它可能包括事实、信息描述或在教育和实践中获得的技能。地理学可粗略分为自然地理学及人文地理学两个领域：
①自然地理学调查自然环境及如何造成地形及气候、水、土壤、植被、生命的各种现象及她们的相互关系；
②人文地理学专注于人类建造的环境和空间是如何被人类制造、看待及管理以及人类如何影响其占用的空间。（2）地理信息的概念
地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义，是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、性质、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。（3）地理数据的概念
地理数据是直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。地理数据包括自然地理数据和社会经济数据，是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，具有空间位置、属性特征以及时态特征三个部分。（4）地理知识、地理信息及地理数据三者之间的关系
地理数据是地理信息的表示或载体，地理信息是地理数据的内涵，两者是形与质的关系。地理知识可以是直接的地理数据，也可以是对地理数据进行解释得到的地理信息。
四、论述题。
1．谈谈地理信息系统与一般计算机制图系统的关系和区别。[2015年浙江大学研]
答：地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种决策支持系统，是指集采集、存储、管理、处理、分析、建模和显示有关地理现象的综合系统，用来解决复杂的规划和管理问题，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地理科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成。
GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科，但是地理信息系统与这些学科和系统之间既有联系又有区别。（1）GIS与机助制图系统
机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。（2）GIS与DBMS（数据库管理系统）
GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能，因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多得多。（3）GIS与CAD系统
二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只能处理规则的几何图形，其属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。（4）GIS与遥感图像处理的系统
遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件，它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2．论述GIS发展历程和未来发展趋势。[2012年北京大学研，2014年武汉大学研，2015年中国地质大学（北京）研]
答：（1）GIS的发展史
地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有获得、存储、编辑、处理、分析与显示地理数据的功能。20世纪60年代初，在计算机图形学的基础上出现了计算机化的数字地图。1950年，麻省理工学院制造了第一台图形显示器，1958年美国一家公司研制成第一架滚筒式绘图仪，1962年麻省理工学院一名博士研究生首次提出了计算机图形学，并论证了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确立了这一科学分支的独立地位。在此基础上，地理信息系统开始萌芽。纵观GIS的发展历程，大致可归纳为以下几个阶段：
①开拓发展阶段（20世纪60年代）
这一阶段主要特点是：
a．提出了地理信息系统（GIS）这一专业术语。1963年加拿大测量学Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个地理信息系统CGIS。
b．与GIS相关的组织和研究机构相继成立，如1966年成立的美国城市与区域系统协会（URISA），1968年成立的城市信息系统跨机构委员会（IAAC）和国际地理联合会（IGU）。
c．一系列GIS国际讨论会相继开展，对GIS知识与技术的传播和发展起到了指导作用。
d．GIS软件开发初见端倪，如美国哈佛大学研究开发的Sump，马里兰大学的MANS等。
②巩固阶段（20世纪70年代）
20世纪70年代可以说是GIS真正的发展阶段，主要表现在以下几个方面：
a．一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。如美国森林调查局开发的全国林业资源信息显示系统、日本国土地理院建立的数字国土信息系统、法国建立的GITAN系统和地球物理信息系统等等。
b．探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视，如美国NASA的地球资源实验室1980研制的ELAS地理信息系统等。
c．许多团体、机构和一些商业公司开展了广泛的GIS的研制工作，推动了GIS软件的发展，GIS逐渐步入商业轨道。
d．专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统专业人才培训。
③突破阶段（20世纪80年代）
20世纪80年代是GIS普及和推广应用的阶段，是GIS发展的重要时期，主要表现在以下几个方面：
a．在70年代技术开发的基础上，GIS技术全面推向应用。
b．国际合作日益加强，开始探讨建立国际性的GIS。并与卫星遥感技术相结合，研究全球性的问题，如全球沙漠化、厄尔尼诺现象和酸雨、核扩散等等。
c．GIS研究开始从发达国家逐渐推向发展中国家，如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室。
d．GIS技术开始进入多学科领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理以及计算机科学等等。
e．随着计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及和图形输入、输出和存储设备的快速发展，大大推动了GIS的微机化进程，为GIS的推广和普及起到了决定性的作用。
④社会化阶段（20世纪90年代）
进入90年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统将深入到各行各业乃至各家各户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。
地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。
此外，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化，国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题。（2）GIS的发展趋势
GIS正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球GIS发展。
①3S集成化
3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、环保规划、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等。
②GIS网络化
万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果。
③空间数据基础设施建设“数字地球”一词已在世界广为提及，但很多人并不理解它的真正含义，仅仅把它理解成全球各零散的数字信息在因特网上的流通。要实现地球数字化必须有数据基础，数字地球的基础是空间数据基础设施。空间数据基础设施建设包括空间数据服务体系、空间数据交换网站、数字地球空间数据框架和空间数据标准体系的建立。
④GIS全球化
继美国宣布了自己在信息领域的发展规划和蓝图之后，目前世界各国都在积极地发展和使用GIS，制定有关GIS的政策，开展国家级的GIS项目。在美国、西欧和日本等发达国家，也已建立了国家及洲际之间的GIS，GIS应用国际化、全球化已成为一种必然趋势。
⑤GIS企业化
GIS网络化的发展使得GIS在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。企业和机构可以从更高层次上对GIS在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种方式被称为“企业化GIS”。
⑥GIS技术日趋成熟
多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统（DPS）中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。
3．论述地理信息系统软件的发展热点和地理信息系统的发展趋势和展望。[2011年电子科技大学研]
答：随着计算机和信息技术的发展，GIS迅速地变化着。在未来GIS发展用下面几个方面来概括：（1）GIS网络化
万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果。（2）GIS标准化
对软件、硬件、数据等要素进行标准化后，才能实现有效、广泛地使用GIS。GIS的标准化将在国际、国家、省、市、县和机构范围内多层次地进行，标准化的内容可能包括到GIS的各个组成部分、各个操作过程、各种数据类型、软件硬件系统等。（3）数据商业化
地理数据的开发、更新和维护既费时又费力，GIS硬件、软件和数据的造价比是1:10:100，所以如何更有效地生产和维护地理数据将会是GIS未来面临的主要挑战之一。没有数据，则谈不上信息系统，如果数据问题能够解决，信息系统才有意义和价值，才能够真正运行。（4）系统专门化
许多软件提供全面的GIS功能，使其可以在任何一种需要GIS的部门使用，没有具体专业领域的限制。而从使用GIS机构的角度上看，很多机构只是需要GIS软件中的部分功能。GIS作为机构中管理和运作系统的一个部分，GIS的各种功能将融合在专业领域更直接的系统之中。软件的部件化是这个趋势的前兆，也为GIS软件的专业化做了必要的准备。（5）GIS企业化
GIS网络化的发展使得GIS在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。企业和机构可以从更高层次上对GIS在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种方式被称为“企业化GIS”。（6）GIS全球化
目前世界各国都在积极地发展和使用GIS、制定有关地理信息的政策、开展国家的GIS项目，例如世界银行和其它的国际信贷组织都要求在它们资助的项目中使用GIS来辅助决策。GIS的标准化对于它在国际范围内的推广和使用将起到促进的作用，国际标准组织已经专门就地理空间技术从各个方面进行标准化制定和实施。（7）GIS大众化
GIS不仅在国际舞台上已经越来越受到人们重视，甚至在人们日常生活中也潜移默化地改变着人们的生活。以往人们需要使用地图来定向、定位和导航，而现在地图已经存储在数据库中，从一个地点到另一个地点的最佳路线轻而易举地就可以使用GIS系统得到。到一个新地方，不需要再费力寻找餐馆、旅店、娱乐中心、购物中心、银行、旅游景点等，GIS就是最好的导向。
第4章 地理信息系统的技术基础
一、名词解释。
1．辐射（亮度）温度。[2012年中山大学研]
答：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则此时黑体的温度称为该物体的辐射温度。物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。
2．虚拟现实。[2010年武汉大学研]
答：虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统。虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。通过虚拟现实技术，可以构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，演练者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感。
3．虚拟现实技术。[2013年江西师范大学研]
答：虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成。
4．波段响应函数。[2012年中山大学研]
答：波段响应函数（Relative Spectral Response ，RSR）是指是遥感器在每个波长处接收的辐亮度与入射的辐亮度的比值，是波长的函数。每一个波段都有一个波段范围，比如MODIS 32波段为11.77～12.27μm，实际上传感器的感光元件在这个波段范围内的每一点所感应的强度都是不一样的，任何传感器在设计时都会给出严格的波段响应函数。在应用时，原则上应该根据波段响应函数来进行加权平均，但由于处理起来比较麻烦，而且一般的精度要求不太高，所以大多数应用都是直接取了波段范围内的中点值来运算。
二、简答题。
1．简述合成孔径雷达和激光雷达的概念。[2015年华东师范大学研]
答：（1）合成孔径雷达的概念
合成孔径雷达是一种高分辨率的二维成像雷达，其原理是利用一个小天线做为单个辐射单元，将此单元沿一条直线不断移动，在移动中选择若干位置，在每个位置上发射一个信号，接受相应发射位置的回波信号并储存记录下来，使所得到的高分辨率相当于一个大孔径天线所能提供的分辨率，合成孔径雷达特别适合大面积的地表成像。（2）激光雷达的概念
激光雷达是一种主动式的现代光学遥感设备，是传统的无线电或微波雷达向光学频段的延伸。激光雷达技术既是一种主动遥感技术，同时还可以获得地球表面的空间特征和物理特性。激光雷达具有被动光学遥感无法替代的作用，由于所用探测束波长的缩短和定向性的加强，使得激光雷达具有很高的空间、时间分辨能力和很高的探测灵敏度等优点。
2．遥感信息模型有哪些特点？[2011年中山大学研]
答：遥感信息模型由几何相似率、物理相似率、数学方程组成，采用遥感信息中的独立变量和地理信息影像化变量，对像元做数学模型的运算。地理独立因子是建立地理遥感信息模型的基础，可分两类：地理独立变量和地理独立知识，同样地理遥感信息模型也分两类：基于独立变量的地理遥感信息模型和基于独立知识的地理遥感信息模型。
3．与光学机械扫描相比，推扫式成像有什么优点？[2012年中山大学研]
答：（1）光机扫描成像系统成像原理
光学-机械扫描（简称光机扫描）成像系统，一般在扫描仪的前方安装可转动的光学镜头，并依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对地面目标的逐点逐行扫描。扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。（2）推扫式扫描成像系统成像原理
推扫式扫描采用线列（或面阵）探测器作为敏感元件，线列探测器在垂直于飞行方向上做X向排列，当飞行器向前飞行完成Y向扫描时，线列探测器就向刷子扫地一样实现带状扫描，推帚式扫描由此而得名。通过仪器中的广角光学系统——平面反射镜采集地面辐射能，将其反射到反射镜组，再通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上，这些光电转换元件同时感应地面响应，同时采光、转换为电信号并成像。（3）推扫式扫描成像系统相对于光机扫描成像系统的优点
与光学-机械扫描相比，推帚式扫描代表了更为先进的遥感器扫描方式。它具有感受波谱范围宽、元件接受光照时间长，无机械运动部件，系统可靠性高、噪声低、畸变小、体积小、重量轻、动耗小、寿命长等一系列优点。
三、分析题。
1．请分析TM图像各波段的光谱效应。[2012年中山大学研]
答：TM图像共有7个波段，各波段的光谱效应分析如下：（1）TM1，波长范围0.45～0.52μm，蓝波段
该波段的光谱效应特点为：对叶绿素和夜色素浓度敏感，对水体穿透强，用于区分土壤与植被、落叶林与针叶林、近海水域制图，有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。（2）TM2，波长范围0.52～0.60μm，绿波段
该波段的光谱效应特点为：对健康茂盛植物的反射敏感，对力的穿透力强，用于探测健康植物绿色反射率，按绿峰反射评价植物的生活状况，区分林型，树种和反映水下特征。在所有的波段组合中，TM2波段的分类精度是最高的，达到了75.6%。从单时相遥感影像的分类来讲，这种分类精度只相当于中等水平，但若从多时相图像的角度来看，这一精度则相当于在采用分类后比较法时，每一景图像的平均分类精度需达到86.9%的水平，而这种分类精度，特别是在山区，其实已经是比较好的了。（3）TM3，波长范围0.62～0.69μm，红波段
该波段是叶绿素的主要吸收波段，反映不同植物叶绿素吸收，植物健康状况，用于区分植物种类与植物覆盖率，其信息量大多为可见光最佳波段，广泛用于地貌，岩性，土壤，植被，水中泥沙等方面。（4）TM4，波长范围0.76～0.96μm，近红外波段
该波段的光谱效应特点为：对无病害植物近红外反射敏感，对绿色植物类别差异最敏感，为植物通用波段，用于牧师调查，作物长势测量，水域测量，生物量测定及水域判别。（5）TM5，波长范围1.55～1.75μm，中红外波段
该波段对植物含水量和云的不同反射敏感，处于水的吸收波段，一般1.4-1.9UM内反映含水量，用于土壤湿度植物含水量调查，水分善研究，作物长势分析，从而提高了区分不同作用长势的能力，可判断含水量和雪、云。在TM7个波段光谱图像中，一般该波段包含的地物信息最丰富。（6）TM6，波长范围1.04～1.25μm，远红外波段
该波段的光谱效应特点为：可以根据辐射响应的差别，区分农林覆盖长势、差别表层湿度、水体岩石、以及监测与人类活动有关的热特征，作温度图，进行植物热强度测量。（7）TM7，波长范围2.08～3.35μm，中红外波段
该波段为地质学家追加波段，处于水的强吸收带，水体呈黑色，可用于区分主要岩石类型，岩石的热蚀度，探测与交代岩石有关的粘土矿物。
2．试分析植被的光谱特征及其产生的原因及影响因素。[2012年中山大学研]
答：色素吸收决定着可见光波段的光谱反射率，细胞结构决定近红外波段的光谱反射率，而水汽吸收决定了短波红外的光谱反射率特性。一般情况下，植被在350～2500nm范围内具有如下典型反射光谱特征：（1）350～490nm谱段
由于400～450nm谱段为叶绿素的强吸收带，425～490nm谱段为类胡罗卜素的强吸收带，380nm波长附近还有大气的弱吸收带，故350～490nm谱段的平均反射率很低，一般不超过10%，反射光谱曲线的形状也很平缓。（2）490～600mn谱段
由于550nm波长附近是叶绿素的强反射峰区，故植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和中等的反射率数值（约在8～28%之间）。（3）600～700nm谱段
650～700nm谱段是叶绿素的强吸收带，610和660nm谱段是藻胆素中藻蓝蛋白的主要吸收带，故植被在600～700nm的反射光谱曲线具有波谷的形态和很低的反射率数值（除处于落叶期的植物群落外，通常不超过10%）。（4）700～750nm谱段
植被的反射光谱曲线在此谱段急剧上升，具有陡而近于直线的形态，其斜率与植物单位面积叶绿素（a＋b）的含量有关，但含量超2过4～5mg·cm后则趋于稳定。（5）750～1300nm谱段
植被在此波段具有强烈反射的特性（可理解为植物防灼伤的自卫本能），故具有高反射率的数值。此波段室内测定的平均反射率多在35～78%之间，而野外测试的则多在25～65%之间。由于760nm、850nm、910nm、960nm和1120nm等波长点附近有水或氧的窄吸收带，因此，750～1300nm谱段的植被反射光谱曲线还具有波状起伏的特点。（6）1300～1600nm谱段
1360～1470nm谱段与水和二氧化碳的强吸收带有关，植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和较低的反射率数值（大多在12～18%之间）。（7）1600～1830nm谱段
1600～1830nm谱段与植物及其所含水分的波谱特性有关，植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和较高的反射率数值（大多在20～39%之间）。（8）1830～2080mn谱段
此谱段是植物所含水分和二氧化碳的强吸收带，故植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和很低的反射率数值（大多在6～10%之间）。（9）2080～2350nm谱段
1600～1830nm谱段与植物及其所含水分的波谱特性有关，植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和中等的反射率数值（大多在10～23%之间）。（10）2350～2500mn谱段
此谱段是植物所含水分和二氧化碳的强吸收带，故植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和较低的反射率数值（大多在8～12%之间）。
四、论述题。
1．谈谈近年来GIS新技术及发展趋势。[2015年浙江大学研]
答：GIS新技术正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球GIS发展。（1）3S集成化
3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、环保规划、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等。（2）GIS网络化
万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果。（3）空间数据基础设施建设“数字地球”一词已在世界广为提及，但很多人并不理解它的真正含义，仅仅把它理解成全球各零散的数字信息在因特网上的流通。要实现地球数字化必须有数据基础，数字地球的基础是空间数据基础设施。空间数据基础设施建设包括空间数据服务体系、空间数据交换网站、数字地球空间数据框架和空间数据标准体系的建立。（4）GIS全球化
继美国宣布了自己在信息领域的发展规划和蓝图之后，目前世界各国都在积极地发展和使用GIS，制定有关GIS的政策，开展国家级的GIS项目。在美国、西欧和日本等发达国家，也已建立了国家及洲际之间的GIS，GIS应用国际化、全球化已成为一种必然趋势。（5）GIS企业化
GIS网络化的发展使得GIS在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。企业和机构可以从更高层次上对GIS在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种方式被称为“企业化GIS”。（6）GIS技术日趋成熟
多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统（DPS）中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。
2．根据遥感数据和植被信息特征，设计一套应用TM卫星遥感数据进行珠江三角洲植被覆盖现状遥感调查的技术方案（包括波段选择、影像处理、解释方法等）。[2011年中山大学研]
答：应用TM卫星遥感数据进行珠三角州植被覆盖现状遥感调查的技术方案设计如下：（1）波段选择
选择4波段、3波段与2波段进行红外假彩色合成，合成后的遥感影像用于后续处理与分析。理由如下：
①选用信息量较为丰富的4、3、2波段组合进行红外假彩色合成，可以提供中等空间分辨率，影像信息保存较为完好；
②4、3、2波段组合后，植被均显示为红色或暗红色，便于对珠江三角洲植被覆盖现状进行研究。（2）影像处理
遥感影像处理包括遥感影像预处理与影像增强等步骤，其中遥感影像预处理最为重要，它包括辐射校正和几何校正。
①辐射校正
辐射校正是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
辐射畸变来自于以下四个方面：太阳辐射出射变化、传感器系统误差、大气吸收与散射、地表反射。一般辐射校正中最为重要的为大气校正和传感器校正。
a．大气校正
根据遥感影像的时序性、遥感影像成像时间和遥感影像分析目的，可以选择绝对大气校正或相对大气校正，这里选择相对大气校正即可。
b．传感器校正
传感器校正一般指传感器辐射定标，辐射定标是将传感器记录的无量纲的DN值转换成具有实际物理意义的大气顶层辐射亮度或反射率。其原理是建立数字量化值与对应视场中辐射亮度值之间的定量关系，以消除传感器本身产生的误差。
辐射定标一般分为实验室定标、星上点定标和场地定标，这里一般使用校正公式进行校正即可。
②几何校正
遥感成像时，由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为像元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移等，针对几何畸变进行的误差校正被称为几何校正。
因此，几何校正是指通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转、地形起伏等因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。
几何校正一般分为几何精校正和几何粗校正，校正方法包括基于多项式的遥感图像纠正、基于共线方程的遥感图像纠正、基于有理函数的遥感图像纠正、基于自动配准的小面元微分纠正等。多光谱、多时相影像配准和遥感影像制图，必须经过几何精校正，因此这里需要选择几何精校正公式对遥感影像进行校正。
③影像增强
影像增强又称图像增强，是指通过调整、变换影像密度或色调，用以改善影像目视质量或突出某种特征的处理过程，其目的在于提高影像判读性能和效果。
影像增强方法主要有直方图规定化、直方图均衡化、空间域滤波（使用平滑算子、拉普拉斯算子或梯度算子等）、频率域滤波（高通滤波、低通滤波、边缘增强等，常采用傅里叶变换）。
如果经辐射校正和几何校正后的影像数据，在分析珠江三角洲植被覆盖现状时数据信息不够明显，便可以通过影像增强的方式，突出相关信息。（3）解释方法
经处理后的遥感影像数据，便可以通过多种方式对其进行解译。
影像解译也称判读或判释，是指从图像获取信息的基本过程，即根据各专业（部门）的要求，运用解译标志和实践经验与知识，从遥感影像上识别目标，定性、定量地提取出目标的分布、结构、功能等有关信息，并把它们表示在地理底图上的过程。
影像解译或模式识别可以使用监督分类、非监督分类或基于人工智能的提取方法，如卷积神经网络、专家系统等。
第2部分 地理空间数据组织与管理
第5章 地理空间信息基础
一、填空题。
我国1:100万比例尺的地形图采用（ ）投影方式。[2011年杭州师范大学研]【答案】正轴等角割圆锥【解析】我国规定，基本比例尺地形图中1:100万比例尺地形图采用正轴等角割圆锥投影，即Lambert投影。
二、名词解释。
1.Topology．[2013年中国地质大学（北京）研]
答：Topology即拓扑，表示拓扑结构或拓扑关系。空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系，它对数据处理和空间分析具有重要的意义，因为：①根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系；②利用拓扑关系有利于空间要素的查询；③可以根据拓扑关系重建地理实体。
2．拓扑关系。[2012年北京大学研，2011年武汉大学研]
答：拓扑关系指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系，即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系，如点与点的邻接关系、点与面的包含关系、线与面的相离关系、面与面的重合关系等。
3．地图比例尺。[2015年中国地质大学（北京）研]
答：地图比例尺是指图上的线段长度与实地相应线段长度之比，它表示地图图形的缩小程度，因此又称为缩尺。
4．大地基准。[2012年中国科学院成都山地灾害与环境研究所研]
答：大地基准是建立国家大地坐标系统和推算国家大地控制网中各点大地坐标的基本依据，它包括一组大地测量参数和一组起算数据。
其中，大地测量参数主要包括作为建立大地坐标系依据的地球椭球的四个常数，即地球椭球赤道半径，地心引力常数GM，带球谐系数J2和地球自转角速度w，以及用以确定大地坐标系统和大地控制网长度基准的真空光速c。起算数据是指国家大地控制网起算点的大地经度、大地纬度、大地高程和相邻点方向的大地方位角。
5．黄海高程系。[2011年武汉大学研]
答：黄海高程系是我国1956年确定的国家高程基准。它是根据青岛验潮站1950年到1956年的黄海验潮资料，求出该站验潮井里横按铜丝的高度，确定出黄海平均海水面并推算出青岛水准原点的高程值，因此得到的高程系统。我国测量的地表高程，都是参照这一高程系推算。
6．大地水准面。[2014年电子科技大学研]
答：大地水准面是指假设当海平面不受潮汐、风浪及大气压变化影响，处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，且与地球重力方向处正交的一个连续、闭合的水准面构成的地表模型。
7．旋转椭球体。[2008年南京大学研]
答：旋转椭球体是指绕椭圆的短轴或长轴旋转而成的球体。大地测量中的旋转椭球体是由经线圈绕地轴回转而成的，所有经线圈都是相等的椭圆，而赤道和所有纬线圈都是正圆。测量上为了处理大地测量的结果，采用与地球大小形状接近的旋转椭球体并确定它和大地原点的关系，称为参考椭球体。
8．标准线。[2014年中国科学院大学研]
答：标准线又称“零变形线”、“基准线”，它是地图投影中的标准纬线（或等高圈）和标准经线（或垂直圈）的总称，是地图上没有变形的线。
正轴切圆柱投影的标准纬线为赤道，正轴割圆柱投影、正轴切圆锥投影与正轴割圆锥投影的标准纬线为切、割的纬线，横轴圆柱投影的标准线也分为切经线与割经线，方位投影中标准线为割纬线（或割等高圈）。
9．元数据。[2013年北京大学研，2011年武汉大学研]
答：元数据常被称为描述数据的数据，是关于数据的组织、数据域及其关系的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。元数据是关于数据的描述性数据信息，它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。通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等。
10．空间元数据。[2014年江西师范大学研]
答：空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。空间元数据是关于数据的描述性数据信息，它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。
11．地图投影。[2012年杭州师范大学研]
答：地图投影是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的点与投影平面（即地图平面）上的点之间的一一对应关系的方法，即利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上，建立相应的数学转换公式。地图投影虽然保证了空间信息在区域上的联系与完整，但是在投影过程常常会产生投影变形，而且不同的投影方法具有不同性质和大小的投影变形。
12．地图投影变形。[2011年电子科技大学研]
答：地图投影变形，又称为地图投影误差，是指在地图投影过程中，地图的几何特征受到破坏，发生变形的现象。地图投影变形表现在长度、面积和角度三个方面。
长度变形指地图上的经纬线长度与地球仪上的经纬线长度特点并不完全相同，地图上的经纬线长度并非都是按照同一比例缩小的。面积变形指地图上经纬线网格面积与地球仪经纬线网格面积的特点不同，在地图上经纬线网格不是按照同一比例缩小的。角度变形指地图上两条直线所夹的角度不等于球面上相应的角度。
13．等角投影。[2011年杭州师范大学研]
答：等角投影定义为任何点上的二微分线段组成的等角度投影前后保持不变，亦即投影前后对应的微分面积保持图形相似，故可称为正形投影。投影面上某点的任意两方向的夹角与椭球面上相应两线段夹角相等，即角度变形为零。等角投影在一点上任意方向的长度比都相等，但在不同地点长度比是不同的，即不同地点上的变形椭圆大小不同。
14．高斯-克吕格投影。[2014年福州大学研]
答：高斯-克吕格投影是一种等角横轴切椭圆柱投影，是地球椭球面和平面间正形投影的一种。它是假设一个椭圆柱面与地球椭球体面横切于某一条经线上，按照等角条件将中央经线东、西各3°或1.5°经线范围内的经纬线投影到椭圆柱面上，然后将椭圆柱面展开成平面而成的。
15．矢量数据。[2015年中国地质大学（北京）研]
答：矢量数据是指在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的位置的数据。它是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息以及目标之间的拓朴关系说明。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。
16．栅格数据。[2012年西北大学研]
答：栅格数据是指按网格单元的行与列排列，具有不同灰度或颜色的阵列数据。栅格数据每一个单元（像素或像元）的位置由其所在的行、列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。栅格数据结构常用来表示空间地物或地理现象的分布。
三、简答题。
1．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。[2013年江西师范大学研]
答：（1）几何数据的概念
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。（2）几何数据与属性数据的关系
相对于时间来说，几何数据和属性数据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实时特征，同时也可反映实体或现象的变化规律和变化特征。而几何数据则说明了属性数据发生的地理位置及其存在的意义。
2．简述空间数据的基本特征。[2010年武汉大学研]
答：空间数据具有三个基本特征：空间特征、属性特征及时间特征，具体如下：（1）空间特征
空间特征是指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系等。
空间位置可以通过坐标数据来描述，称为定位特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。（2）属性特征
属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量、性质等，称为属性数据。（3）时间特征
时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况，称为时态数据。
3．人们常常关注的拓扑特性有哪些？[2013年浙江大学研]
答：拓扑特性主要包括以下三点：（1）拓扑邻接。拓扑邻接是指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系，如节点与节点的邻接关系、弧段与弧段的邻接关系、多边形之间的邻接关系。（2）拓扑关联。拓扑关联是指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系，如节点与弧段的关联关系、多边形与弧段的关联关系。（3）拓扑包含。拓扑包含是指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系，拓扑包含关系分简单包含、多层包含和等价包含三种形式。
4．线与线的空间拓扑关系有哪些？[2011年杭州师范大学研]
答：线与线的空间拓扑关系包括以下五种：（1）相邻关系：两条线相邻接，至少有一个公共点；（2）相交关系：两条立体相交或平面相交；（3）相离关系：两条线没有交点；（4）包含关系：一条线完全或部分包含了另一条线；（5）重合关系：线与线完全重合。
5．简述GIS的空间关系有哪些类型。[2015年中国地质大学（北京）研]
答：空间关系在这里指拓扑关系，拓扑关系是指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系，即用结点、弧段、多边形和岛所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。如：点与点的邻接关系、点与面的包含关系、线与面的相离关系、面与面的重合关系等。
拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。因此空间拓扑关系包括以下三种类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。
5．简述空间元数据及其作用。[2012年江西师范大学研]
答：（1）空间元数据
空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。（2）空间元数据的作用
①帮助用户了解、分析数据；
②控制空间数据的质量；
③运用在空间数据的集成中，保证数据的逻辑性与科学性；
④辅助实现数据存储和功能；
⑤说明数据的来源、加工和处理的过程、并进行数据翻译。
6．什么是地理信息元数据？地理信息元数据包括哪些内容？[2011年中山大学研]
答：（1）地理信息元数据
元数据常被称为描述数据的数据，是关于描述地理数据的标识、覆盖范围、质量、空间和时间模式、空间参照系和分发等信息的数据，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。
地理信息元数据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。通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等。（2）地理信息元数据包括内容
地理信息元数据包括以下三层：元数据子集、元数据实体和元数据元素。其中元数据元素是元数据的最基本单元，元数据实体是同类元数据的集合，元数据子集是相互关联的元数据实体或元数据元素的集合。
7．简述地图比例尺与图像空间分辨率的概念及其之间的关系是什么？[2012年杭州师范大学研]
答：（1）地图比例尺
地图比例尺是指地图上的线段长度与实地相应线段长度之比，它表示地图图形的缩小程度，又称缩尺。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]