GIS习题及参考答案(2)(3)

描仪等；按扫描宽度和操作方式分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。

扫描过程

扫描时，必须先进行扫描参数的设置，包括： ? 扫描模式的设置，（分二值、灰度、百万种彩色），对地形图的扫描一般采用二值扫

描，或灰度扫描。对彩色航片或卫片采用百万种彩色扫描，对黑白航片或卫片采用灰度扫描。

? 扫描分辨率的设置，根据扫描要求，对地形图的扫描一般采用300dpi或更高的分辨

率。

? 针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对比度、色调、GAMMA曲线等。 ? 设定扫描范围。

? 扫描参数设置完后，即可通过扫描获得某个地区的栅格数据。

通过扫描获得的是栅格数据，数据量比较大。如一张地形图采用300dpi灰度扫描其数据量就有20兆左右。除此之外，扫描获得的数据还存在着噪声和中间色调像元的处理问题。噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西形成的像元灰度值。噪音范围很广，没有简单有效的方法能加以完全消除，有的软件能去除一些小的脏点，但有些地图内容如小数点等和小的脏点很难区分。对于中间色调像元，则可以通过选择合适的阈值选用一些软件如Photoshop等来处理。

一般对获得的栅格数据还要进行一些后续处理如图像纠正、矢量化等。

扫描输入因其输入速度快、不受人为因素的影响、操作简单而越来越受到大家的欢迎，再加之计算机运算速度、存储容量的提高和矢量化软件的踊跃出现，使得扫描输入已成为图形数据输入的主要方法。

9． 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：

? 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；

? 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； ? 空间数据的比例尺不准确； ? 空间数据的变形；

? 空间属性和数据连接有误； ? 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：

? 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；

? 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，

如图 所示，包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等；

? 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。属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合。 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。

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。

10．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：

? 遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辨率等。

? 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)。

? 属性数据：数据的录入、数据库的操作等。

? GPS数据：信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等。 ? 地图：控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度。

? 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。 ? 几何纠正； ? 坐标变换；

? 几何数据的编辑； ? 属性数据的编辑；

? 空间分析(如多边形叠置等)； ? 图形化简(如数据压缩)； ? 数据格式转换； ? 计算机截断误差； ? 空间内插；

? 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。 ? 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。 ? 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。

? 推理关系下的误差传播：这是指不精确推理所造成的误差。

11.何谓元数据？元数据的作用和意义？

元数据是关于数据的描述性数据信息，说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。其目的是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程服务。

元数据的作用和意义：

? 帮助数据生产单位有效的维护和管理数据；

? 提供有关数据生产单位的各种有关信息供用户查询； ? 帮助用户了解数据；

? 提供有关信息，以便用户处理和转换有用数据。 ? 采用元数据可以便于数据共享。

12.空间数据交换标准的意义是什么？

随着地理信息系统的发展，数据共享已越来越重要。由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，因而数据交换就不那么简单。空间数据交换的主要方式有：

(1)外部数据交换标准。

这类标准通常是ASCII码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读写这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式。

(2)空间数据互操作协议。

制定一套各方都能接受的标准空间数据操纵函数，通过调用这些函数以互相操作对方的数据。

(3)空间数据共享平台。

采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器存取所有数据，以避免数据的不一致性。

（4）统一数据库接口。

在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。

随着软硬件的发展，人们逐渐感受到了外部数据交换格式的不足，如自动化程度不高，速度较慢等，但它毕竟解决了不同GIS之间的数据转换问题。

虽然空间数据互操作协议比外部数据交换标准方便，但由于各种软件存储和处理空间数据的方式不同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不能解决所有问题。

空间数据共享平台虽然是一个较好的思路，但现有的GIS软件各有自己的底层，因此目前难以实现。

统一数据库接口，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这也是不易实现的。

因此，目前外部数据交换标准仍然是实现数据共享的主流方式。

空间数据共享存在着多种形式，欧美等发达国家致力于制定空间数据交换格式，前

几年起到了较好效果。为促进地理信息产业发展，结合我国实际，应尽快完善我国空间数据交换(标准)格式。为此必须参照成功的先行经验和教训，科学简明可持续发展地制定这一标准是特别重要的。

13． 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（Interoperable geoprocessing）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。

第四章 空间数据处理

1． 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。

2．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。 3．请说明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。

4．一般从扫描仪上直接得到的地图有什么问题？如何改正？

存在图形的变形、坐标系不一致等问题。可以通过几何纠正和投影变换来纠正。 几何纠正用以纠正图纸变形产生的误差。常用的有高次变换、二次变换和仿射变换。 当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的几何数据转换成所需投影的几何数据，这就需要进行地图投影变换。方法通常分为三类：解析变换法、数值变换法、数值解析变换法。

5．如果两个作业小组各自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。

6．如果你拿到东经120度东西两侧的地图，在数字化工作之后得到了两张地图的数据，这时能直接交给用户使用吗？

不能。要检查投影与配准工作以及方向的问题。

7．假设一条矢量等高线上的点太过于密集了，如何减少占用系统的存储空间？你能给出多少方法？各有什么适用范围？

采用矢量数据压缩的方法，矢量数据压缩的目的是删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后继处理的速度。下面介绍几种常用的矢量数据的压缩算法，以及它们之间的异同点。

? 道格拉斯——普克法 ? 垂距法

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