1、测绘学概论课后答案第一章5.何谓地球空间信息学？它与测绘学有何种关系？ 地球空间信息学：研究空间信息的结构、性质、获取、分类、存储、处理、描绘、传播并确保其优化使用的科学。将测量学、摄影测量学、遥感图像处理、地图制图、土地信息系统以及计算机科学形成的地球空间信息学（Geo Information Science）。利用各种手段，通过一切途径来获取和管理有关空间基础信息的空间数据部分的科学技术领域。 以全球定位系统(GPS)、航空航天遥感(RS)、地理信息系统科学，只能以地球的数学这种形式来为地球信息科学提供空间基础数据。 地球空间信息学是地球信息科学的组成部分。第3章 摄影测量学 1. 什么是
2、摄影测量?为什么摄影测量能够测绘地形图？答：a、通过“摄影”进行“测量”就是摄影测量，具体而言，就是通过量测摄影所获得的“影像”、获取空间物体的几何信息。b、摄影测量可以把地面按中心投影规律获取的航摄比例尺相片转换成以测图比例尺表示的正射投影地图（具体见P59-60 自己总结）2. 为什么必须要有“从不同地方摄取的两张”影像，我们才能看到“立体”? 对“两个不同的地方”有没有要求?书P60-61页自由发挥！实在找不到了，谅解。3. 什么是摄影测量的方位元素？如何获得？（内方位元素 内方位元素是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距(主距) f 及像主点。在
3、像框标坐标系中的坐标x0，y0 ; 外方位元素 外方位元素：确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为外方位元素。一张像片的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值，另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态 -此部分为网上的）书上见P693.2.3 P70 3.2.4 4. 为什么计算机能够代替人眼在不同的影像上确定“同名点”？P75第三段自由总结 我也找不到答案！5. 什么是“虚拟现实”？为什么摄影测量技术能够用于“虚拟现实”技术？ 1、虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚
4、拟现实在技术思想上有了质的飞跃。+虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。-网上搜来的！自己总结！2、摄影测量的作用是生成物体的三维点云图像，这个三维图像可以用来呈现物体的三维效果，很逼真，因此可以用在“虚拟现实”技术中。“虚拟现实”技术就是对一些物体进行“虚拟”，先通过摄影测量获取物体的三维点云数据，放在“虚拟现实”系统中，就能呈现出三维的效果，就可以在各个方位各个角度上对其进行观察。 第4章 地图制图学 1. 地图
5、有哪些特性？这些特性是如何形成的？答：地图的特性有：可量测性、直观性、一览性。 可量测性：由于地图采用了地图投影、地图比例尺和地图定向等特殊数学法则，人们可以在地图上精确量测点的坐标、线的长度和方位、区域的面积、物体的体积和地面的坡度等。 直观性：地图符号系统称为地图语言，它是表达地理事物的工具。地图语言由符号、色彩和注记构成，它能准确地表达地理事物的位置、范围、数量和质量特性、空间分布规律以及它们之间的相互联系和动态变化。利用地图可以直观、准确地获得地理空间信息。 一览性：地图是缩小了的地面表象，它不可能表达出地面上所有的地理事物，需要通过取舍和概括的方法只表示出重要的物体，舍去次要的物体，
6、这就是地图制图综合。地图制图综合能使地面上任意大小的区域缩小制图，正确表达出读者需要的内容，使读图者能一览无遗。2. 地图编制内容有哪些？3. 电子地图有哪些特点？有哪些技术基础？答：特点：1、动态性 2、交互性 3、无级缩放 4、无缝拼接 5、多尺度显示 6、地理信息多维化表示 7、超媒体集成 8、共享性 9、空间分析功能技术基础：1、多维信息可视化技术 2、导航电子地图技术 3、多媒体电子地图技术4、嵌入式电子地图技术 5、网络电子地图技术 4. 空间信息可视化有哪些形式？空间可视化形式主要有地图、多媒体地学信息、三维仿真地图和虚拟环境等。1、地图可视化 2、多媒体地学信息可视化 3、三维
7、仿真地图可视化 4、虚拟环境5. 地图制图学与地理信息系统的联系与区别。 地图制图学在理学的范畴上来说，其实应该叫：地图学与地理信息系统。从工学的角度来说应该叫地图制图学与地理信息工程。 理信息系统（Geographic Information System或 GeoInformation system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、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。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据
8、及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。 GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。 GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解
9、析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言用数字形式来描述空间实体。 由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理
10、信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。 地图制图学 cartography 是测绘学的一个分支，是研究地图及其编制和应用的一门学科。它研究用地图图形反映自然界和人类社会各种现象的空间分布，相互联系及其动态变化，具有区域性学科和技术性学科的两重性。亦称地图学。传统的地图制图学由地图学总论、地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等部分组成。 地图投影是用数学方法研究将地球椭球面上的经纬线描绘在平面上的问题。主要内容包括：地图投影的一般原理，探求地图投影的各种方法，地图投影的变换和地图投影的判别等。地图
11、投影已发展成为一门独立的学科。亦称数学制图学。地图制图学同许多学科都有联系，尤其同测量学、地理学和数学的联系更为密切。测量学给地图制图提供地面控制成果和实测地形原图。地理学为地图制图提供认识和反映地理环境及其空间分布规律的基础。地图制图学的地图投影就是以数学为工具阐明其原理和方法的；地图内容各要素选取指标已运用了数理统计和概率论的概念；计算机辅助地图制图更需要各种应用数学。此外，地图制图学还同物理学、化学、色彩学、美学、遥感技术、计算机科学等发生联系。第9章 地理信息系统 1. 地理信息系统主要由哪几大部分组成？从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地
12、理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和输出的外围设备等等。软件主要包括以下几类：操作系统软件数据库管理软件系统开发软件GIS软件，等等。GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？已有数据现势性如何？数据精度是否能满足要求？数据格式是否能被已
13、有的GIS软件集成？应采用何种方法进行处理和集成？采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。GIS应用系统建设需要从以上五个方面着手。2. 地理信息系统的主要功能有哪些？地理信息系统（GIS）的基本功能有：1、数据采集与编辑功能：包括图形数据采集与编
14、辑和属性数据编辑与分析。2、数据的存储和管理功能：地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。3、制图功能：根据 GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高城图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图，如坡度图、坡向图、剖面图等等。4、空间查询与空间分析功能：包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析、数字高程模型的建立、地形分析等。5、二次开发和编程功能
15、：用户可以在自己的编程环境中调用GIS的命令和函数，或者GIS系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。3. 地理信息系统可以用于哪些领域？请举例说明。用于全球环境变化动态监测11987年联合国开始实施一项环境计划（UNEP），其中包括建立一个庞大的全球环境变化监测系统（GEMS）；2全球森林监测和森林生态变化有关项目(1990年对亚马逊地区原始森林的砍伐状况进行了调绘、1991年编制了全球热带雨林分布图）；3海岸线及海岸带资源与环境动态变化的监测；4全球性大气环流形势和海况预报等。用于自然资源调查与管理1在资源调查中，提供区域多条件下的资源统计和数据快速再现，为资源的合理利用、开发和科学管
16、理提供依据；2可应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理（例农业资源、林业资源、渔业资源）用于监测、预测1借助于遥感（RS）和航测等数据，利用GIS对森林火灾、洪水灾情、环境污染等进行监视，例如，1998年长江流域发生特大洪水灾害期间，制作洪水淹没动态变化趋势影像图，为管理部门提供了有效的决策依据。2利用数字统计方法，通过定量分析进行预测。如加拿大金矿带的调查，分析不宜再行开采的存在储量危机的矿山，优选出新的开采矿区，并作出了综合预测图。用于城市、区域规划和地籍管理1GIS技术能进行多要素的分析和管理，可以实施城市和区域的多目标开发和规划，包括总体规划、建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交
17、通规划、公共设施配置等；2城市和区域规划研究（研究城市地理信息系统的标准化、城市与区域动态扩展过程中的数据实时获取、城市空间结构的真三维显示、数字城市等）；3地籍管理（土地调查、登记、统计、评价和使用）。军事应用1反映战场地理环境的空间结构；完成态势图标绘、选择进攻路线、合理配置兵力、选择最佳瞄准点和打击核心、分析爆炸等级、范围、破坏程度、射击诸元等。2如海湾战争中，美国利用GIS模拟部队和车辆机动性、估算了化学武器扩散范围、模拟烟雾遮蔽战场的效果、提供水源探测所需点位、评定地形对武器性能的影响，为军事行动提供决策依据。3美国陆军测绘工程中心还在工作站上建立了GIS和RS的集成系统，及时地（不
18、超过4小时）将反映战场现状的正射影像图叠加到数字地图上，数据直接送到前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时服务。4科索沃战争中，利用3S高度集成技术，使打击目标更精准有效。用于辅助决策其他GIS还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。4. 简述地理信息系统的发展过程。一、 国际发展状况地理信息系统的存在与发展已历经30余年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以及有关组织机构的建立等因素，深深地影响着地理信息系统的发展。综观GIS发展，尤其是北美地区的实际情况，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：（1）60年代为地理信息系统开拓期，
19、注重于空间数据的地学处理。例如，处理人口统计局数据（如美国人口调查局建立的DIME）、资源普查数据（如加拿大统计局的GRDSR）等。许多大学研制了一些基于栅格系统的软件包，如哈佛的SYMAP、马里兰大学的MANS等。综合来看，初期地理信息系统发展的动力来自于诸多方面，如学术探讨、新技术的应用、大量空间数据处理的生产需求等。对于这个时期地理信息系统的发展来说，专家兴趣以及政府的推动起着积极的引导作用，并且大多地理信息系统工作限于政府及大学的范畴，国际交往甚少。（2）70年代为地理信息系统的巩固发展期，注重于空间地理信息的管理。地理信息系统的真正发展应是70年代的事情。这种发展应归结于以下几方面的
20、原因：一是资源开发、利用乃至环境保护问题成为政府首要解决之疑难，而这些都需要一种能有效地分析、处理空间信息的技术、方法与系统。二是计算机技术迅速发展，数据处理加快，内存容量增大，超小型、多用户系统的出现，尤其是计算机硬件价格下降，使得政府部门、学校以及科研机构、私营公司也能够配置计算机系统；在软件方面，第一套利用关系数据库管理系统的软件问世，新型的地理信息系统软件不断出现，据IGU调查，70年代就有 80多个地理信息系统软件。第三，专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统培训，一些商业性的咨询服务公司开始从事地理信息系统工作，如美国环境系统研究所（ESRI）成立于1969年。这个时期地
21、理信息系统发展的总体特点是：地理信息系统在继承60年代技术基础之上，充分利用了新的计算机技术，但系统的数据分析能力仍然很弱；在地理信息系统技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强。（3）80年代为地理信息系统大发展时期，注重于空间决策支持分析。地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程以及计算机科学等。许多国家制定了本国的地理信息发展规划，启动了若干科研项目，建立了一些政府性、学术性机构。如中国于1985年成立了资源与环
22、境信息系统国家重点实验室，美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA），英国于1987年成立了地理信息协会。同时，商业性的咨询公司，软件制造商大量涌现，并提供系列专业性服务。这个时期地理信息系统发展最显著的特点是商业化实用系统进入市场。（4）90年代为地理信息系统的用户时代。一方面，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。另一方面，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，例如地理信息系
23、统已列入美国政府制定的“信息高速公路”计划；同美国副总统戈尔提出的“数字地球”战略、我国的“21世纪议程”和“三金工程”也包括地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。二、国内发展状况我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计
24、划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。如全国性地理信息系统（或数据库）实体建设、区域地理信息系统研究和建设、城市地理信息系统、地理信息系统基础软件或专题应用软件的研制和地理信息系统教育培训。通过近五年的努力，在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域管理、规划和决策中取得了实际的效益。自90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期
25、的研究实验、局部实用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。努力实现基础环境数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。在地理信息系统的区域工作重心上，出现了“东移”和“进城”的趋向，促进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、用户需求更为急迫的地区和城市首先实用化。这期间开展的主要研究及今后尚需进一步发展的领域有：重大自然灾害监测与评估系统的建设和应用；重点产粮区主要农作物估产；城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用；基础通用软件的研制与建立；地理信息系统规范化
26、与标准化；基于地理信息系统的数据产品研制与生产。同时经营地理信息系统业务的公司逐渐增多。总之，中国地理信息系统事业经过十年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。5. 在网络Google Earth上面查找武汉大学或你感兴趣的地点，并进行标注。第10章 观测误差理论与测量平差 1. 你是如何理解观测误差、模型误差是不可避免的？2. 试述中误差与真误差的概率关系？并说明计算中误差的意义。3. 什么是最小二乘原理？最小二乘法（又称最小平方法）是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，
27、并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。4. 如何理解测量平差这一学科在测绘成果质量控制中的作用。5. 通过学习前9章的内容，试举例说明本学科在上述各分支学科中的应用。第11章 地球空间信息学与数字地球 1. 什么是“数字地球”与“数字中国”？为什么现在才提出这样的概念？数字地球是一种能嵌入巨量地理信息,对地球所做的多分辨率、三维的描述方式。刨建数字地球所需要的能力和技术已经正在开发。计算机科学的迅猛发展,以空间遥感技术、地理信息系统技术和全球卫星定位技术为一体的空间对地观测技术的成熟,以
28、及信息高速公路的建设,构成了创建数字地球的支撑科学技术和手段。数字地球在全球环境变化研究、区域可持续发展、生物多样性的保护与研究等方面将发挥巨大的作用。一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。“数字地球”概念的提出，旨在以遥感卫星图像为主要的技术分析手段，在可持续发展、农业、资源、环境、全球变化、生态系统、水土循环系统等方面控制全球。一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。在接下来对数字地球的直观实例解释中可以发现，戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS
29、与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。以整个中国作为对象的数字地球技术体系我国国家空间信息基础设施建设和应用是我国国民经济和社会信息化的重要内容，其主要目标是要健全我国地理空间信息标准和政策法规，建立完善的公益性、基础性地理空间信息系统及其交换网络体系，为相关产业的发展创造条件；各地“数字省区”的发展对于整个“数字中国”的最终建成有着十分重要的意义。专家建议，我国国家空间信息基础设施的建设和应用，在“十五”期间应当以促进我国地理空间信息共享为主要目标，完善地理空间信息标准规范；加速完善国家级地理空间信息系统和遥感对地观测体系；并尽快建成多层次地理空间信息交换网络；要进一步加强对各地“数字省区”
30、发展的规划指导统一标准，促进信息共享，避免重复建设。提高国产化水平据悉，国家将进一步支持各类基础性、业务化地理空间信息系统应用工程的开发，促其实用化，并积极支持国家空间信息基础设施关键技术的开发和产业化，不断提高国产化水平。2. 简要叙述数字地球的六大技术支撑。3. 地球空间信息学是如何形成的？它的理论体系和技术体系是什么？它对数字地球的构建起什么作用？地球信息科学 英文名称：geo-information science 定义：由全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、计算机技术和数字传输网络等一系列现代技术高度集成，及在信息科学与地球系统科学交叉基础上形成的，以信息流为手段，研究地球系统内部物质流、能量流和人流运动规律的一门应用科学。4. 举出具体示例来说明数字地球的作用和它在各行各业中的应用前景。5. 为了建好“数字中国”，测绘专业的同学应当如何从现在做起，从我做起？
