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地下管网地理信息系统建设方案一、实施背景随着城市化进程的加速，地下管网系统日益复杂且重要。
传统的管理方式已无法满足现代城市基础设施管理的需求，具体表现在以下几个方面：1.数据更新缓慢：纸质或简单的电子文档管理方式无法实现数据的实时更新。
2.查询效率低下：依赖传统手段，如人工查询、电话询问等，使得信息查询效率低下，且易出错。
3.无法实现预测分析：缺乏数据分析工具，无法对管网进行预测性维护与优化。
4.决策缺乏数据支撑：管理决策主要依赖个人经验，缺乏科学的数据支撑。
因此，建设一个地下管网地理信息系统（UGIS）成为城市规划与管理的迫切需求。
二、工作原理UGIS基于地理信息系统（GIS）技术，结合物联网（IoT）、大数据和云计算等先进技术，对地下管网进行全面管理。
其工作原理如下：1.数据采集：通过IoT设备（如智能传感器、RFID标签等）对地下管网的数据进行实时采集，并上传至云端。
2.数据处理与分析：利用云计算对海量数据进行处理、分析和挖掘，以提供可视化决策支持。
3.数据展示：通过三维建模和可视化技术，将地下管网数据以直观的方式呈现给管理者。
4.数据应用：提供管网状态监测、故障预测、优化布局等功能，为管理决策提供支持。
三、实施计划步骤1.需求分析：深入了解城市地下管网的管理需求，明确系统的功能定位。
2.系统设计：根据需求分析结果，设计系统的架构、界面和操作流程。
3.技术开发与测试：开发UGIS的核心功能模块，并进行严格的功能测试。
4.数据迁移与整合：将现有的地下管网数据进行标准化处理，并导入系统。
5.用户培训与系统部署：对相关人员进行系统培训，确保他们能够熟练操作；将系统部署到城市管理部门进行试运行。
6.评估与优化：收集用户反馈，对系统进行优化和改进。
7.正式上线与推广：经过全面评估后，正式上线UGIS，并在全国范围内进行推广。
四、适用范围UGIS适用于以下场景：1.城市规划部门：通过UGIS，规划部门可以直观地了解地下管网的分布和状况，为新项目的规划和审批提供依据。
模拟试题二一、单选题：（每题 1 分，共 20 分）1、下列有关数据的叙述正确的是：BA.信息是数据的表达，数据是信息的内涵B。
数据是信息的表达,信息是数据的内涵C。
数据不随载荷它的物理设备的形式而改变D.地图符号不是数据2、GIS的主要组成部分包括： AA.计算机软硬件系统、地理数据和用户B。
计算机软硬件系统、地理数据和分析程序C。
计算机软硬件系统、地理数据和绘图机D。
计算机软硬件系统、网络和用户3、有关信息的论述错误的是: DA.信息具有传输性B.信息具有共享性C.信息具有适用性D.信息具有主观性4、GIS进入推广应用阶段是20世纪：CA.60年代B.70年代C。
80年代 D.90年代5、GIS所包含的数据均与: AA.地理空间位置相联系B.非空间属性相联系C.地理事物的质量特征相联系D。
地理事物的类别相联系6、通过记录坐标的方式表示点、线、面地理实体的数据结构是：AA.矢量结构B。
栅格结构C。
拓扑结构 D. 多边形结构7、在栅格数据获取过程中，为减少信息损失提高精度可采取的方法是：BA.增大栅格单元面积B.缩小栅格单元面积C.改变栅格形状D。
减少栅格总数8、对同一幅地图而言，矢量结构与栅格结构相比：AA.图形精度高B。
图形精度低C。
图形精度相当D。
无法比较9、下列既可以对矢量数据压缩，又可以对栅格数据压缩的方法是：BA。
特征点筛选法B.运用压缩软件C.链式编码D.四叉树编码10、GIS所包含的数据均与：DA。
地理事物的类别相联系 B.非空间属性相联系C。
地理事物的质量特征相联系 D. 地理空间位置相联系11、对于离散空间最佳的内插方法是：DA．整体内插法B．局部内插法C．移动拟合法D．邻近元法12、下列能进行地图数字化的设备是：BA。
打印机 B.手扶跟踪数字化仪C。
主机 D.硬盘13、有关数据处理的叙述错误的是:DA。
数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B。
数据处理是检验数据质量的关键环节C。
三、名词解释1．地理信息科学[西北大学2012年研]答：地理信息科学（Geographic Information Science）是信息时代的地理学，是地理学信息革命和范式演变的结果。
它是关于地理信息的本质特征与运动规律的一门科学，它研究的对象是地理信息，是地球信息科学的重要组成部分。
2．地理空间认知[电子科技大学2014年研]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。
3．绝对空间与相对空间[武汉大学2014年研]答：绝对空间是具有属性描述的实体的空间位置的集合，它由一系列不同位置上的实体要素的空间坐标值组成。
相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，它由不同实体要素之间的空间关系构成。
4．地理空间数据[福州大学2014年研]答：地理空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等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。
5．虚拟现实[武汉大学2010年研]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。
6．空间索引[电子科技大学2011年研]答：空间索引是指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，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。
我们借助于外感官（我们意识的一种性质）表象给我们自己外面的对象，这些对象毫无例外的在空间里面。
这些对象的形状、大小、以及它们相互间的关系是在空间里被规定的或能够在空间里被规定的。
空间不是一个从外部经验得来的经验概念。
因为为使着某种感觉与我以外的某些东西发生关系，以及同样地为着我能把那些感觉表象为互相在外、互相靠近，从而不只是彼此不同，并且是在不同的地方，这样就一定要以空间观念为前提。
康德第二章从现实世界到比特世界导读：本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象的过程。
空间认知属于行为地理学的范畴，它研究个体如何对现实世界进行认知，并在意识中编码的过程。
在认识的基础上进行逐步抽象，最后得到数字化的空间数据，这正是OpenGIS九层抽象模型前五层所描述的内容。
最后是空间数据库模型，进一步强调了该抽象过程。
本章的内容有助于加深对空间数据和空间信息的理解。
从现实世界到人的概念世界，再到数字世界，最后通过用户改造自然的活动反馈到现实世界，这中间三个阶段对应着地球信息科学的三个研究领域，即地理认知模型的研究、地理概念计算方法的研究以及地理信息与社会的研究。
如图2-1所示。
图2-1：地理信息流与地理信息科学三个领域1．对现实世界的地理认知地理环境是复杂多样的，要正确地认识、掌握与应用这种广泛而复杂的信息，需要进行去粗取精、去伪存真的加工，这就要求对地理环境进行科学的认识。
对于复杂对象的认识是一个从感性认识到理性认识的一个抽象过程。
对于同一客观世界，不同社会部门或学科领域的人群，往往在所关心的问题、研究的对象等方面存在着差异，这就会产生不同的环境映象。
1．1认知的含义认知属于心理学的范畴。
认知理论早在70年代就被引入地图学，并用“刺激——反应”的关系模式来研究用图者在读图时的心理——物理反应。
始于90年代的地图制图可视化研究也应用了认知概念，使“刺激——反应”模式的研究向纵深推进了一步，地图制图可视化的实质是探讨地图信息传输过程中人对空间客体的认识。
目 录第一部分 名校考研真题第1章 绪 论第2章 空间信息基础第3章 空间数据结构第4章 空间数据库第5章 空间数据采集与处理第6章 地理信息系统空间分析原理与方法第7章 地理信息可视化及地理信息系统产品输出第8章 地理信息系统设计与标准化第9章 地理信息系统的发展第二部分 章节题库第1章 绪 论第2章 空间信息基础第3章 空间数据结构第4章 空间数据库第5章 空间数据采集与处理第6章 地理信息系统空间分析原理与方法第7章 地理信息可视化及地理信息系统产品输出第8章 地理信息系统设计与标准化第9章 地理信息系统的发展第三部分 模拟试题汤国安《地理信息系统》（第2版）配套模拟试题及详解（一）汤国安《地理信息系统》（第2版）配套模拟试题及详解（二）第一部分 名校考研真题第1章 绪 论一、名词解释1地理信息[江西师范大学2014年研]答：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。
地理信息区别于常规定义的空间信息。
2地理数据[西北大学2012年研]答：地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
地理数据可分为空间数据、属性数据、时态数据。
3空间决策支持[江西师范大学2012年研]答：空间决策支持是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换，以提取出隐含于空间数据中的某些事实与关系，并以图形和文字的形式直接地加以表达，为现实世界中的各种应用提供科学、合理的决策支持。
由于空间分析的手段直接融合了数据的空间定位能力，并能充分利用数据的现势性特点。
因此，其提供的决策支持将更加符合客观现实，因而更具有合理性。
4组件式GIS软件[华东师范大学2006年研]答：组件式GIS软件是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS 系统（包括基础平台和应用系统）。
其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。
第二部分章节题库第1章绪论一、名词解释1地理信息流答：地理信息流是指地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界，最后到应用领域。
2数据答：数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
3信息系统答：信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。
4计算机网络答：计算机网络是指实现计算机之间通讯的软件和硬件系统的统称。
利用磁盘在两台微机之间拷贝数据也是一种特殊的网络，共享的资源包括计算机网络中的硬件设备、软件或者数据。
5数据字典答：数据字典是指对数据的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑、外部实体等进行定义和描述，其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细的说明。
6信息答：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。
二、简答题1GIS与MIS，CAD的异同点。
答：（1）GIS与MIS（可理解为DBMS）①相同点GIS与MIS都是计算机系统；都可以进行数据管理。
②区别DBMS指商用的关系型数据库管理系统，侧重于对属性数据的管理。
GIS与DBMS的区别除了处理对象不同之外，GIS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管理系统更复杂，功能更强大。
（2）GIS与CAD①相同点GIS与CAD都是计算机系统；都可以制图。
②区别CAD处理的多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱；而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特征。
此外，CAD一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理能力比GIS要弱。
第1章绪论1.1复习笔记一、地理信息系统的概念1．地理信息系统的相关定义（1）地理信息系统地理信息系统是对地理空间实体和地理现象的特征要素进行获取、处理、表达、管理、分析、显示和应用的计算机空间或时空信息系统。
（2）地理空间实体地理空间实体是指具有地理空间参考位置的地理实体特征要素。
具有相对固定的空间位置和空间相关关系、相对不变的属性变化、离散属性取值或连续属性取值的特性。
就属性取值而言，地理实体特征要素可以分为离散特征要素和连续特征要素两类。
（3）地理现象地理现象是指发生在地理空间中的地理事件特征要素，具有空间位置、空间关系和属性随时间变化的特性。
（4）空间对象空间对象是地理空间实体和地理现象在空间或时空信息系统中的数字化表达形式，具有随着表达尺度而变化的特性。
（5）离散对象离散对象是采用离散对象方式进行表达的空间对象，每个对象对应于现实世界的一个实体对象元素，具有独立的实体意义。
离散对象在空间或时空信息系统中一般采用点、线、面和体等几何要素表达。
根据表达的尺度不同，离散对象对应的几何元素会发生变化。
（6）连续对象连续对象（或称为空间场）是采用连续对象方式进行表达的空间对象，每个对象对应于一定取值范围的值域。
连续对象在空间或时空信息系统中一般采用栅格要素进行表达。
根据表达的尺度不同，表达的精度会随栅格要素的尺寸大小变化。
（7）地理数据地理数据是根据特定的空间数据模型或时空数据模型，对地理空间对象进行概念定义、关系描述、规则描述或时态描述的数据逻辑模型，按照数据结构，生成的地理空间数据文件。
（8）地理数据集地理数据集是地理信息在GIS中的数据表达形式，是GIS应用时的一组数据文件，如拓扑关系文件、索引文件等，这些文件之间也需要进行必要的概念、关系和规则定义。
（9）显示显示是对地理空间数据的可视化处理，以帮助人们更好地理解其含义。
（10）应用应用指的是地理信息如何服务于人们的需要。
只有将地理信息适当应用于人们的认识行为、决策行为和管理行为，才能满足人们对客观现实世界的认识、实践、再认识、再实践的循环过程，这正是人们建立GIS的根本目的所在。
地理信息系统重点名词解释（2）地理信息系统边界代数算法：边界代数多边形填充算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
DIME文件：美国人口普查局在1980年的人口普查中提出了双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道，住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
空间数据内插：即通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
空间数据压缩：即从所取得的数据集合S中抽出一个子集A，这个自己作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。
坐标变换：实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。
仿射变换：是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
数据精度：是考察数据质量的一个方面，即对现象描述的详细程度。
精度低的数据并不一定准确度也低。
空间数据引擎：是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。
代表性的是ESRI的SDE。
空间数据引擎在用户和异种空间数据库的数据之间提供了一个开放的接口，它是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术。
使用不同厂商GIS的客户可以通过空间数据引擎将自身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS统一管理；同样，客户也可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS的数据，并转化成客户可以使用的方式。
第6章地理空间数据获取与处理一、名词解释1．扫描答：扫描是将模拟地图转换成栅格格式扫描文件的数字化方法，通过跟踪描绘可将扫描文件转换成矢量格式。
2．数字线划图答：数字线划图（DLG）是USGS标准图幅的点、线和面要素的数字化表示，包括等高线、点高程、水系、边界、交通和美国公有土地调查系统，是现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。
DLG既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面，以及可作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。
3．仿射变换答：仿射变换是对坐标数据在x和y方向上进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移的一种几何纠正方法。
仿射变换常用在地理配准中的图形纠正部分，即在选好变换标准图后，于待纠正的图形和标准图上采集同名地物点，通过仿射变换方法来使地图坐标点和地图拼接准确。
4．GIS的数据质量答：GIS的数据质量是指GIS中空间数据（几何数据和属性数据）在表达空间位置、属性和时间特征时所能达到的准确性、一致性、完整性以及三者统一的程度的可靠性，通常用空间数据的误差来度量。
误差是指数据与真值的偏离。
二、简答题1．请简述地理信息系统的数据来源及数据采集的主要方法。
答：（1）地理信息系统的数据来源①各类地图数据地图数据是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。
②航空航天遥感影像数据遥感影像数据是GIS的重要数据源，遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，它常常被用于提取线划数据、生成数字正射影像图（DOM）、生成数字高程模型（DEM）数据。
③文本资料数据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，这些也是GIS的数据源。
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、基础设施建设等）的大量统计资料，这些都可以作为GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。
李建松《地理信息系统原理》第2版笔记和课后习题含考研真题详解第2章地理信息系统基础理论2.1复习笔记一、地理信息科学的提出与发展1．地理信息科学的提出（1）地理学的三个发展阶段①第一阶段以地理学定量分析为特点；②第二阶段以图形学为特点，注重数量的空间关系，进一步由大地测量、遥感、摄影测量、GPS的融入，发展到Geomatics；③第三阶段开始引入GIS，借助GIS来研究地理问题，产生“地理信息科学”的概念。
（2）提出地理信息科学基于的三种观点①地理信息科学是信息社会的地理学思想，强调使用计算机完成地理数值模拟和地学符号推理，辅助人类完成地理空间决策。
地理科学是研究地理信息的出发点，也是地理信息研究的归宿。
②地理信息科学是面向地理空间数据处理的信息科学分支，从信息科学概念出发，地理信息科学的定义为地理信息的收集、加工、存储、传输和利用的科学。
③地理信息是人类对地理空间的认知，地理信息科学是人们直接或间接地（借助计算机等）认识地理空间后形成的知识体系。
（3）地理信息系统与地理学的关系①地理学是理解世界的基础科学，GIS使得地理科学应用到现实世界中。
②地理学与GIS密不可分，两者形成完美结合。
地理学的进一步研究需要GIS的支持，GIS软件的开发需要对地理问题的深入认识。
③地理信息的虚拟分析与研究得以发展。
地理学家可通过所建立的虚拟境界，亲自感受和认知复杂的空间关系和物理关系，深化对其内部关系和机理的认识。
④数值模拟和定量化研究不断加强。
RS、GIS、GPS等研究手段，和分形学、混沌学、神经网络等研究方法论的发展，使人们对地理系统的认识更加深刻。
2．地理信息科学的发展（1）地球系统理论的发展地球系统的理论基础有3个，共同形成地理信息流的过程。
①地球系统的非均衡性理论，是地球系统信息流形成的基础；②地球系统的耗散结构理论，是地球系统的热力形成的基础；③地球系统的引力场理论，是地球系统的动力形成的基础。
（2）地理信息科学的孕育和发展地理信息科学的形成和发展受到以下4个因素的影响：①客观实践的需求促进了地理信息科学的形成和发展a．系统论在系统中，运用系统理论和方法，揭示各种地理要素的耦合关系，及各种物质、能量和信息之间的传递模式和过程，成为我们探索一切现象或过程的特征和规律的重要依据。
