2025年地理信息系统专业考核试卷及答案

2025年地理信息系统专业考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、多选均不得分）1.在WebGIS中，OGCWMS服务返回的地图图像格式通常不包括A.PNG24  B.JPEG  C.GeoTIFF  D.GIF答案：C解析：WMS协议规定GetMap操作可返回PNG、JPEG、GIF等栅格格式，GeoTIFF属于带地理参考的栅格文件，非WMS标准输出格式。2.利用Sentinel2影像计算NDVI时，正确的波段组合是A.B2B4  B.B8B4  C.B8AB11  D.B12B8A答案：B解析：NDVI=(NIRRed)/(NIR+Red)，Sentinel2的B8(近红外)与B4(红)对应NIR与Red。3.在PostGIS中，用于判断几何对象A是否完全位于几何对象B内部的函数是A.ST_Within  B.ST_Contains  C.ST_Covers  D.ST_Intersects答案：A解析：ST_Within(A,B)返回真表示A所有点不在B边界上且A所有点在B内部，与ST_Contains逻辑相反。4.下列关于时空立方体（SpaceTimeCube）的描述，错误的是A.时间维以垂直轴表达  B.轨迹可可视化为三维折线  C.适合展示点事件密度变化  D.无法嵌入属性查询答案：D解析：时空立方体支持三维交互与属性查询，可通过垂直时间轴联动二维地图。5.在ArcGISPro中，将栅格数据重采样为较粗分辨率时，采用“Majority”方法适用于A.连续高程数据  B.土地利用类别数据  C.气温插值表面  D.坡度百分比答案：B解析：Majority取邻域内出现次数最多的像元值，适用于离散型类别数据。6.下列关于GeoPackage与Shapefile的对比，正确的是A.GeoPackage仅支持矢量  B.Shapefile字段名最长可达255字节  C.GeoPackage采用SQLite容器  D.Shapefile支持存储栅格金字塔答案：C解析：GeoPackage是基于SQLite的OGC标准容器，支持矢量和栅格；Shapefile字段名≤10字节，不支持栅格金字塔。7.在QGIS中，使用“GeometryGenerator”符号化时，表达式buffer($geometry,0.01)的单位取决于A.项目CRS  B.图层CRS  C.地图画布单位  D.用户自定义单位答案：B解析：GeometryGenerator使用图层源CRS的坐标单位，若图层为WGS84则单位为度。8.下列关于激光雷达点云分类的说法，正确的是A.ASPRS标准中，类别6代表地面  B.类别2代表低植被  C.类别20用于忽略点  D.类别1代表未分类答案：D解析：ASPRSLAS1.4标准中，类别1为未分类，类别2为地面，类别35为植被，类别20为忽略点。9.在GDAL命令行中，将矢量转为栅格且指定字段“POP”作为像元值，应使用A.gdal_translate  B.gdalwarp  C.gdal_rasterize  D.ogr2ogr答案：C解析：gdal_rasterizeaPOPinput.shpoutput.tif可将矢量字段值栅格化。10.下列关于空间索引R树的描述，错误的是A.采用强制重新插入策略  B.节点覆盖最小化  C.查询时间复杂度O(n)  D.支持高维数据答案：C解析：R树查询平均复杂度为O(logn)，最坏情况O(n)但极少出现。二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列哪些方法可用于解决遥感影像“同物异谱”问题A.多特征融合  B.面向对象分类  C.光谱角填图  D.引入纹理特征  E.降低空间分辨率答案：A、B、D解析：同物异谱指同类地物光谱差异大，可通过融合形状/纹理/上下文特征或面向对象方法缓解；光谱角填图对光谱曲线敏感，降低分辨率会加剧混合像元。12.在PostgreSQL/PostGIS中，以下哪些操作会触发空间索引扫描A.SELECTFROMroadsWHEREST_DWithin(geom,ST_MakePoint(120,30),1000);B.SELECTST_Area(geom)FROMparcels;C.SELECTFROMparcelsWHEREST_Intersects(geom,ST_GeomFromText('POLYGON(...)'));D.CREATEINDEXidxONparcelsUSINGGIST(geom);E.UPDATEparcelsSETgeom=ST_Rotate(geom,45)WHEREid=1;答案：A、C解析：ST_DWithin与ST_Intersects为空间过滤条件，优化器选择GIST索引；ST_Area、ST_Rotate仅计算不扫描索引。13.下列关于Web墨卡托投影（EPSG:3857）的说法，正确的有A.原点位于赤道与本初子午线交点  B.南北纬85.0511°以上无法表达  C.比例尺随纬度升高而增大  D.等角性质保持  E.适合量算面积答案：B、D解析：Web墨卡托为等角圆柱投影，纬度±85.0511°以上Y值溢出；比例尺随纬度升高而减小，面积变形严重。14.在深度学习语义分割网络中，以下哪些技术可缓解遥感影像“边缘锯齿”现象A.使用DiceLoss  B.引入ConditionalRandomField后处理  C.采用LargeKernelConv  D.应用边界加权Loss  E.增加Dropout层答案：B、D解析：CRF可平滑边缘；边界加权Loss强化边缘像素权重；DiceLoss缓解类别不平衡但对边缘平滑有限；大卷积核与Dropout不直接针对锯齿。15.下列关于GeoJSON与TopoJSON的描述，正确的有A.TopoJSON消除冗余顶点  B.GeoJSON支持曲面几何  C.TopoJSON文件通常更小  D.GeoJSON坐标顺序为lon,lat  E.TopoJSON无法存储属性答案：A、C、D解析：TopoJSON通过弧段共享压缩；GeoJSON仅支持平面几何；坐标顺序为经度、纬度；两者均可存储属性。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）16.在GRASSGIS中，区域设置（region）仅影响显示范围，不影响分析结果。答案：×解析：region定义计算范围和分辨率，直接影响栅格分析结果。17.使用无人机影像生成DSM时，需进行地面控制点（GCP）布设以提高绝对精度。答案：√解析：GCP可将SfM重建坐标系与实地坐标系对齐，减少尺度与姿态误差。18.在QGIS中，虚拟图层（VirtualLayer）支持使用SQLite语法但无法调用空间函数。答案：×解析：虚拟图层基于SpatiaLite，可调用ST_Union、ST_Buffer等空间函数。19.当空间自相关Moran’sI值为0.8时，表明数据呈现显著空间离散。答案：√解析：Moran’sI∈[1,1]，负值表示负相关，0.8为强离散。20.在GDAL中，使用gdalbuildvrt可以将多个不同投影的栅格直接拼接为无裂缝影像。答案：×解析：gdalbuildvrt仅创建虚拟格式，不自动重投影，需先用gdalwarp统一投影。21.激光雷达回波次数（ReturnNumber）为3表示该激光脉冲共返回3次，且当前为第3次。答案：√解析：LAS标准中ReturnNumber记录当前回波序号，NumberofReturns记录总回波数。22.在ArcMap中，字段计算器使用Python语法时，!SHAPE.area!返回要素投影后的面积。答案：√解析：!SHAPE.area!调用几何字段面积属性，基于数据框坐标系单位。23.使用Sentinel1GRD产品进行船只检测时，应先进行热噪声去除与辐射定标。答案：√解析：GRD产品含热噪声与雷达交叉效应，预处理可提升检测精度。24.在PostGIS中，执行ST_Union聚合后，结果几何类型必定为MULTI类型。答案：×解析：若聚合结果仅含单部分且拓扑相邻，可返回SINGLE类型。25.在WebGIS开发中，使用Cesium加载3DTiles时，tileset.json的root.transform矩阵用于局部坐标系到WGS84的转换。答案：√解析：transform为4×4仿射矩阵，将tileset局部坐标转换到地心坐标系。四、填空题（每空2分，共20分）26.在GDAL中，使用________函数可将栅格数据类型由Float32转换为Byte，并执行线性拉伸，其Python接口为gdal.________。答案：gdal.Translate，Translate解析：gdal.Translate(dst,src,outputType=gdal.GDT_Byte,scaleParams=[])完成类型转换与拉伸。27.在QGIS表达式中，获取当前要素几何外接圆面积的函数为________。答案：bounds($geometry)返回外接矩形，area(min_enclosing_circle($geometry))解析：需组合min_enclosing_circle与area函数。28.在PostGIS中，计算两点沿大圆距离的函数为________，单位________。答案：ST_DistanceSphere，米解析：ST_DistanceSphere(geom1,geom2)基于球体模型返回米。29.在ArcGISPro中，使用________工具可将LAS数据集按类别提取为独立栅格，其中地面类对应类别代码________。答案：LASDatasetToRaster，2解析：工具支持按分类代码过滤，ASPRS地面类为2。30.在Python的geopandas库中，将GeoDataFrame坐标系转换为EPSG:4527，应调用________方法，参数为________。答案：to_crs，epsg=4527解析：gdf.to_crs(epsg=4527)完成动态投影变换。31.在OGC标准中，WFS请求获取要素时，参数________用于限制返回属性字段，参数________用于指定返回格式。答案：PROPERTYNAME，OUTPUTFORMAT解析：GetFeature操作中PROPERTYNAME指定字段，OUTPUTFORMAT指定如application/json。32.在激光雷达点云滤波算法中，________算法基于渐进式三角网加密，其开源实现为________。答案：PTD（ProgressiveTINDensification），LAStools/lasground解析：PTD由Axelsson提出，LAStools提供高效实现。33.在遥感影像分类中，________指数利用短波红外与近红外波段比值，可增强________地物信息。答案：NDSI（NormalizedDifferenceSnowIndex），雪/冰解析：NDSI=(GreenSWIR)/(Green+SWIR)，Sentinel2中对应B3与B11。34.在Cesium中，创建动态实体并设置位置随时间变化，需实例化________对象，并为________属性提供SampledPositionProperty。答案：Entity，position解析：entity.position=newCesium.SampledPositionProperty()实现轨迹动态插值。35.在GRASSGIS的r.sim.water模块中，参数________表示单点降雨强度，单位________。答案：rain，mm/h解析：rain参数定义降雨强度，用于坡面径流模拟。五、简答题（每题8分，共24分）36.简述多源异构空间数据融合中“语义不一致”问题的产生原因及解决思路。答案：产生原因：①不同来源对同一地物定义粒度不同，如“水域”在A数据为面状水体，在B数据含河道中心线；②属性编码标准差异，如土地利用分类体系分别为GB/T21010与FAOLCCS；③几何表达差异，如道路在矢量数据中为双线，在OSM中为单线。解决思路：①建立统一本体，通过语义映射表将异类编码对齐至核心词汇；②采用机器学习进行实例级匹配，利用随机森林或GNN学习几何、拓扑、属性联合特征；③引入众包验证与专家知识迭代修正；④发布关联数据（LinkedData）使用SKOS描述概念层次，支持SPARQL查询；⑤在融合阶段采用贝叶斯推理计算语义相似度，加权合并属性。37.说明利用Sentinel2时序影像进行冬小麦识别时，如何构建NDVI时间序列并采用SavitzyGolay滤波平滑，给出Python伪代码并解释关键参数。答案：步骤：①下载Sentinel2L2A产品，按作物区矢量裁剪；②使用SNAP或gdal计算每幅影像NDVI=(B8B4)/(B8+B4)；③按像元堆叠时序，构建形状为(h,w,t)的三维数组；④应用SavitzyGolay滤波，关键参数：窗口长度window=11，多项式阶数polyorder=3，axis=2沿时间轴平滑；⑤对平滑后序列提取冬小麦典型“双峰”特征，采用动态时间规整（DTW）与模板匹配。伪代码：```pythonimportgdal,numpyasnpfromscipy.signalimportsavgol_filter读取时序NDVIstack=np.stack([gdal.Open(f).ReadAsArray()forfinndvi_list],axis=0)shape=(t,h,w)sg_ndvi=savgol_filter(stack,window_length=11,polyorder=3,axis=0)保存driver=gdal.GetDriverByName('GTiff')out=driver.Create('sg_ndvi.tif',w,h,t,gdal.GDT_Float32)foriinrange(t):out.GetRasterBand(i+1).WriteArray(sg_ndvi[i])```关键参数：window_length需为奇数且大于polyorder，通常覆盖57个观测；polyorder过高会过拟合。38.阐述在三维GIS中实现地下管线爆裂模拟时，如何基于CFD与GIS耦合框架进行空间分析，并说明数据流程。答案：数据流程：①GIS提供管线网络拓扑、管径、材质、埋深、周边地质体网格；②将管网中心线转为三维体素网格，标记管壁与流体区域；③在OpenFOAM中设置边界条件：入口压力0.4MPa，出口大气压，管壁材料弹性模量2.1e11Pa；④耦合至GIS：通过Python脚本将OpenFOAM体素结果（压力、速度、温度）按坐标映射回体数据模型（VDB格式）；⑤在QGIS三维视图加载地质体TIN与体素栅格，使用自定义着色器按压力阈值渲染；⑥利用ParaviewCatalyst实现实时推送，在GIS面板嵌入WebGL帧，实现交互漫游；⑦空间分析：对地上建筑基础面进行缓冲区分析，若压力>30kPa且距离<5m，则触发“高风险”警报，输出GeoJSON供市政系统调用。六、综合应用题（共31分）39.某市计划新建一座垃圾焚烧厂，需进行多因子空间选址。给定数据：①居民点矢量（population字段）；②道路网（等级字段）；③河流缓冲区（已预先生成50m、100m、200m）；④土地利用栅格（代码：1=建成区，2=农田，3=林地，4=水体）；⑤数字高程模型（DEM，5m分辨率）。（1）列出选址约束条件并转化为GIS可执行规则（10分）；（2）设计技术路线图，说明所用工具、参数及顺序（10分）；（3）给出Python+GeoPandas+Rastersio代码框架，实现因子标准化与加权叠加，权重通过AHP计算得到W=[0.35,0.25,0.2,0.2]分别对应距离居民点、距离道路、高程、土地利用适宜性（11分）。答案：（1）约束规则：C1：禁止落在水体及200m内（lu=4或河流200m内→排除）；C2：禁止坡度>15°（基于DEM计算slope>15→排除）；C3：距离居民点≥800m（欧氏距离栅格，值<800→排除）；C4：必须距离主干道≤1000m且等级≥2（道路网络缓冲区，等级1为高速，2为国道）；C5：土地利用仅限农田或林地（lu=2或3），建成区禁止。（2）技术路线：①数据预处理：统一至CGCS2000/3degree120E投影；②生成衍生数据：欧氏距离居民点、欧氏距离道路、坡度、重分类土地利用；③按约束做布尔掩膜，得可行域；④在可行域内对4个因子标准化至0255：距离居民点采用负指数衰减，距离道路采用线性衰减，高程采用低值优，土地利用按专家知识赋分（农田200、林地180、建成区0、水体0）；⑤加权叠加得适宜性S；⑥按自然断点法分5级，提取前两级作为推荐地块；⑦将推荐地块转为矢量，计算面积、重心坐标，输出PDF报告与Web地图服务。（3）代码框架：```pythonimportgeopandasasgpd,rasterioasrio,numpyasnpfromrasterio.featuresimportshapes读取pop=gpd.read_file('resident.shp')road=gpd.read_file('road.shp')dem=rio.open('dem.tif')lu=rio.open('landuse.tif')参数res=dem.res[0]距离居民点fromrasterio.enumsimportResamplingdefrasterize_distance(gdf,ref,name):meta=ref.meta.copy();meta.update(dtype='float32',count=1)dist=np.full((ref.height,ref.width),np.nan)栅格化后欧氏距离gdf_r=gdf.to_crs(ref.crs)geom=[(g,1)forgingdf_r.geometry]mask=rio.features.rasterize(geom,out_shape=(ref.height,ref.width),transform=ref.transform)fromscipy.ndimageimportdistance_edtdist=distance_edt(1mask)reswithrio.open(name,'w',meta)asdst:dst.write(dist,1)rasterize_distance(pop,dem,'dist_pop.tif')距离道路（等级≥2）road2=road[road['grade']>=2]rasterize_distance(road2,dem,'dist_road.tif')坡度slope=np.degrees(np.arctan(np.gradient(dem.read(1),res)))土地利用重分类lu_arr=lu.read(1)lu_score=np.where(lu_arr==2,200,np.where(lu_arr==3,180,0))标准化至0255defnorm255(x,reverse=False):