地理信息系统试题及答案

地理信息系统原理课程考试问题1参考回答一、名词解释1 .地理信息系统的定义由两部分组成。 地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息理论和方法的新兴交叉学科，而地理信息系统是一门技术系统，采用基于地理空间数据库的地理模型分析方法，及时提供多种空间地理信息和动态地理信息，用于地理研究和地理决策服务的计算机技术2.TIN是一种表示数字高程模型的方法。 三角网模型根据区域的有限点集，将区域分割为三角形顶点、边或三角形内的连接三角网络。 如果点不在顶点上，则该点的高程值通常通过线性插值获得。3 .元数据是关于数据的描述性数据信息，并且应当尽可能多地反映数据集合本身的特征规则，以便于用户对数据集合的准确性、效率和充分的开发和使用。 元数据的内容包括数据集描述、数据质量描述、数据处理信息描述、数据转换方法描述、数据库更新和集成。4 .信息是为人们和机器提供有关现实世界新事实的知识，包括在数据、消息中，这与运营商物理设备形式的变化无关。二、简单的解答1 .地理信息系统的组成。完整的GIS主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据(或空间数据)和系统管理操作员四部分组成。 其核心部分是计算机系统(软件和硬件)，空间数据反映了GIS的地理内容，管理员和用户决定了系统的工作方式和信息显示方式。(1)计算机硬件系统：是计算机系统中实际的物理装置的总称，是GIS的物理盒。 包括输入输出设备、中央处理单元、存储器等，提供信息，保存数据，向用户返回信息。(2)计算机软件系统：计算机软件系统是指必要的各种程序。 GIS应用程序通常包括计算机系统软件、地理信息系统软件、其他支持软件和应用程序分析程序。(3)系统开发、管理和用户：完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理技术人员、系统用户化应用工程师和最终运营系统的用户。 地理信息系统专家是地理信息系统应用的关键。(4)空间数据：系统的创立者输入GIS，是系统程序的作用对象，GIS表现的现实世界是模型抽象化的实质内容。 主要包括空间位置、空间关系、属性等。2 .简述网格数据及其主要编码方式。网格结构是最简单和最直接的空间数据结构，将地球表面划分为具有均匀大小的相邻网格阵列，并且每个网格在行、列中定义为一个像素或像素，其包含表示像素的属性类型或大小的代码，或者仅包含指向该属性记录的指针。 因此，网格结构是用规则阵列表示空间图形和现象分布的数据组织，组织中的每个数据都表示图形和现象的非几何属性特征。网格数据的主要编码方法如下：(1)直接网格编码：这是最简单、直观且非常重要的网格结构编码方法，可以将网格数据视为一个数据矩阵，按行(或按列)记录代码，按每行从左到右记录一个单元格，也可以按每奇数行从左到右按偶数行从右到左记录为特定目的可采用其它特殊次序。(2)压缩编码方法：目前有密钥码、行程长度编码、块码和四叉树编码等一系列网格数据压缩编码方法。 其目的是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，这种类型有无信息代码和无信息代码的区别。a )链码：又称自由链或边界链码，链码能有效压缩栅格数据，便于估计面积、长度、转换方向的凹凸度等，适合于存储图形数据。b )行程长度编码：光栅图像在行(或列)方向上通常在若干方面具有相同的属性代码，使得能以某种方式压缩重叠的记录内容。 一种编码方法包括仅当每行(或列)数据的代码发生变化时，依次记录该代码以及相同代码重复的个数的另一种方法，记录每行(或列)的代码发生变化的位置及其对应的代码c )块码：块码在行程长度码被二维扩展的情况下，以方形区域为记录单位，各记录单位包含邻接的若干网格，数据结构由初始位置(行、列编号)和半径、以及记录单位的码构成。d )四叉树：又称四元树或四叉树，是最有效的网格数据压缩编码方法之一。 四叉树将整个图像区域逐渐分解为单一类型区域所包围的一系列矩形区域，最小矩形区域成为网格元素。 划分原则在任何层次的象限中，代表一块田地，或划分为满足既定要求的少数地物时，不再进行划分，否则划分为单一网格要素。3 .网格DEM分析的主要应用。(1)地形曲面拟合： DEM最基本的应用是求出DEM范围内任意点的高程，并在此基础上进行地形属性分析。 由于您知道有限网格点的高程，因此可以使这些网格点的高程与地形曲面相匹配，以确定区域中任意点的高程。(2)立体透视图：制作透视图是DEM极其重要的应用。 透视立体图更好地反映了地形的立体形态，非常直观。 人们可以根据需要对同一地形形态进行不同的立体显示，以更好地研究地形的空间形态。(3)通视分析：通视分析有广泛的应用背景。 典型的例子是哨所的设定、森林中的火灾监视点的设定、无线发射塔的设定等。 通视问题可分为五大类： a )了解一个或一组视点，发现某地形的可见区；b )想要观察某地区的所有地形表面，计算最小观察点数；c )在观察点数一定的前提下，计算所得最大观察区；d )以最小成本建造观察塔，使其看上去像整个区域根据问题的输出维度，通视分为点的通视、线的通视和面的通视。(4)流域特征地形提取和地形自动分割：是进行流域空间模拟的基础技术。 主要包括两个方面： a )流域地形形态结构的定义，能够反映流域结构的特征地形的定义，网格DEM对应的微地形特征的建立b )特征地形自动提取和地形自动分割算法。(5)计算地形属性： DEM派生的地形属性数据分为单一要素属性和复合属性两种。 前者可以直接从高程数据计算。 例如，坡度系数、坡度方向。 后者是复合指标，其中一些单元属性是以一定关系组合的，组合关系通常是经验关系，并且可以使用简化的自然过程机制模型来描述过程的空间变化。三、分析问题(每题20分，共40分)1 .阐述点、线、多边形数据之间的重叠分析的内容和方法。(1)点与多边形重合点和多边形的重合，实际上是计算多边形点的包含关系，进行点是否在一个多边形的空间关系判断。 点和多边形的几何关系计算完成后，也进行属性信息处理。 最简单的方法是将多边形的特性信息叠加到点上。 当然，您也可以将点的属性重叠在多边形上，以识别多边形。 如果多个点分布在一个多边形中，则应用特殊规则，例如将信息叠加在多边形上，如点的数量和每个点的属性总和。 通过重叠点和多边形，计算各多边形类型中有多少点，不仅可以区别点是否在多边形内，还可以记述多边形内某点的属性信息。 通常，不是直接生成新的数据级别，而是将属性信息叠加在原始层上，然后通过属性查询间接获取叠加点和多边形所需的信息。 例如，将一个中国政区图(多边形)和一个全国矿物的分布图(点)重合分析后，将与政区图多边形相关的属性信息加入矿物的属性数据表，通过属性查询，可以查询指定的省份有多少矿物，产量有多少。 另外，可以调查特定种类的矿物分布在哪个省等信息。(2)线与多边形重叠线和多边形的重合，比较线上坐标和多边形坐标的关系，判断线是否容纳在多边形内。 计算过程通常计算线与多边形的交点，交点会产生节点，将原始线分割成一个圆弧段，并将原始线与多边形的属性信息一起提供给新的圆弧段。 复盖的结果将变为新的数据级别，每条线由其穿过的多边形分割为新的圆弧段图层，生成相应的属性数据表，并记录原始线和多边形的属性信息。 根据叠加的结果，您可以确定每个圆弧段落在哪个多边形中，并查询指定多边形中指定线所经过的长度。 线状图层为河流时，重叠的结果是多边形将通过该河流的所有河流分割为圆弧段，查询任意多边形内的河流长度，如果能够计算河流密度等的线状图层为道路网，则重叠的结果是能够得到各多边形内的道路网密度、内部的交通量、进出各多边形的交通量、相邻多边形间的相互交通量(3)多边形叠加多边形叠加是GIS中最常用的功能之一。 多边形复盖是通过复盖两个或多个多边形图层创建新多边形图层的过程，原始多边形要素被分割为新要素，新要素合并原始两个或多个图层的属性。 叠加过程分为两个阶段：几何交叉过程和属性分配过程。 几何交叉过程首先求出所有多边形边界的交点，基于这些交点再次执行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形层的各对象赋予多边形固有的识别符，并且生成与新的多边形对象一一对应的属性表。 多边形复盖的结果通常将多边形分割为多个多边形。 属性分配过程最常见的方法是将输入图层对象的属性复制到新对象的属性表中，或者将输入图层对象的id作为外键直接与输入图层的属性表相关联。 该属性分配方法的理论假定多边形对象的属性是均匀的，并且即使将它们分割，属性也不会改变。 您也可以组合多种统计方法，为新多边形指定属性值。 多边形复盖完成后，可以根据新图层的属性工作表查询原始图层的属性信息，新图层可以像查询其他图层一样进行不同的空间分析和查询操作。 根据叠加结果最后想要保持空间特征的要求，一般的GIS软件提供了三种多边形叠加操作。地理信息系统原理课程考试问题2参考回答一、名词解释(每题5分，共20分)1 .地理数据是各种地理特征与现象关系的符号表示，包括空间位置、属性特征、适时状态特征三部分。2 .空间索引是这样的数据结构，其中空间对象的位置以形状或者基于空间对象之间的空间关系以一定顺序排列，并且包括空间对象的概要信息，比如对象的标志、外接矩形、指向空间对象实体的指针等。 过滤可以排除许多与特定空间操作无关的空间对象，从而提高空间操作的速度和效率。3. DTM为数字地形模型，是地形表面形态属性信息的数字表示，是一种具有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。 如果数字地形模型的地形属性为高程，则称为“数字高程模型”(Digital Elevation Model )或DEM。4. GIS互操作是透明数据访问、共享空间数据库、不依赖于不同GIS之间的平台的其他服务。 是现代GIS技术发展的重要方向。二、简单解答(每题10分，共40分)1 .矢量数据结构和网格数据结构的转换算法。对于点状实体，每个实体由一个坐标对表示，向量结构与网格结构之间的互变换基本上仅是坐标精度变换问题。 线性实体的向量结构由一系列坐标对来表示，成为网格结构时，不仅将序列中的坐标对改变为网格矩阵的坐标，还需要根据网格精度的要求在坐标点之间插入一系列网格点，这可以通过2点式直线方程式来得到。 线图元从网格结构变为向量结构类似于将多边形边界表示为向量结构，因此让我们重点关注多边形向量结构与网格结构之间的互换。(1)将向量转换为网格将向量格式转换为网格格式(也称为多边形填充)通过将多边形代码添加到向量表示中多边形边界内的所有网格点来形成网格数据的阵列。 一些主要算法描述如下：a )内部点扩散算法：从每个多边形的一个内部点(种子点)向其8个方向的相邻点扩散，判断各个新的加入点是否在多边形的边界上，如果在边界上，则不将该新的加入点作为种子点，否则将非边界点的相邻点作为新的种子点重复上述步骤，直到所有种子点填充多边形并停止边界。r的判定对象点属于该多边形，被赋予多边形编号。 否则，在此多边形外部不属于此多边形。 b )多积分算法：对于所有的网格阵列，按每个网格判定该网格所属的多边形代码，从判定对象点对每个多边形的闭合边界计算多积分，对于某个多边形，积分值为2时c )放射线算法和扫描算法：放射线算法对每个点判定数据网格点是在某多边形之外还是在多边形之内，从判定对象点向图之外的某点引出放射线，判定该放射线与某多边形的所有边界交叉的合计次数，如果交叉偶数次，则判定对象点为该判定对象点请注意，线条与多边形边界相交时，可能会影响交点的数量，因此需要排除它们。d )边界代数算法：适用于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。 多边形编号为a时，初始化的网格排列的各网格值为零，以网格矩阵为基准坐标轴，从多边形边界上的某点顺时针搜索边界线，边界上升时，位于该边界左侧的具有相同行坐标的所有网格在减去a的边界下降时，位于该边界左侧的所有网格(2)从网格格式到向量格式的转换从多边形网格格式到向量格式的转换是提取由相同编号的网格集合表示的多边形区域边界与边界的拓扑关系，表示由多个小直线段构成的向量格式边界线的过程。将网格格式转换为向量格式通常包括四个基本步骤a )多边形边界提取：使用高通滤波器将网格图像二值化，或者用特殊值识别边界点b )边界追踪：从一个节点向另一个节点搜索各边界圆弧段，通常在各已知边界点的进入方向以外的7个方向上搜索下一边界点，连接边界圆弧段c )拓扑关系的生成：对于向量表现的边界圆弧段数据，判断与原图上的各多边形的空间关系，形成完整的拓扑，建立与属性数据的联系d )删除多馀的点和曲线的平滑度：搜索是针对每个网格进行的，因此删除多馀的点的记录，需要减少数据冗馀性的搜索结果，曲线的网格精度的限制可能不平滑，因此需要使用一定的插值算法进行平滑的处理。 常用算法是线性迭代法分段三次多项式插值法正轴抛物线平均加权法斜轴