地理信息系统试卷

地理信息系统试卷

地理信息系统考研题第1套

一、名词解释

I.地理数据：是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、

属性特征及时态特征三部分。

2.空间索引：就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。它通过筛选作用，大

量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和

效率。

3.DTM：为数字地形模型(DigitalTerrainModel),是地形表面形态属性

信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字

地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型(Digital日evotion

Model),简称DEM。

4.GIS互操作：是指不同的GIS间与平台无关的透明数据访问、共享空间

数据库和其它服务。是当代GIS技术发展的重要方向。

二、简述题

1.矢量数据结构与栅格数据结构的转换算法。

答：对于点状实体，每个实体仅由一个坐标对表示，其矢量结构和栅格结

构的相互转换基本上只是坐标精度变换问题。线实体的矢量结构由一系列

坐标对表示，在变为栅格结构时，除把序列中坐标对变为栅格行列坐标外，

还需根据栅格精度要求，在坐标点之间插满一系列栅格点，这可以由两点

式直线方程得到。线实体由栅格结构变为矢量结沟与将多边形边界表示为

矢量结构相似，因此以下重点讨论多边形的矢量结构与栅格结构相互转换。

(1)矢量向栅格转换

矢量格式向栅格格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形

边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成栅格数据阵列。

几种主要的算法描述如下：

a）内部点扩散算法：由每个多边形一个内部点（种子点）开始，向其八个

方向的邻点扩散，判断各个新加入点是否在多边形边界上，如果是边界上，

则该新加入点不作为种子点，否则把非边界点的邻点作为新的种子点与原

有种子点一起进行新的扩散运算，并将该种子点赋以该多边形的编号。重

复上述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界停止为止。

b）复数积分算法：对全部栅格阵列逐个栅格单元地判断该栅格归属的多边

形编码，判别方法是由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分。c）

射线算法和扫描算法：射线算法可逐点判断数据栅格点在某多边形之外

或在多边形内，由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形所有

边界相交的总次数，如相交偶数次，则待判点在咳多边形外部，如为奇数

次，则待判点在该多边形内部。要注意的是：射线与多边形边界相交时，

有一些特殊情况会影响交点的个数，必须予以排除。

d）边界代数算法：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。若多边形编号为a,初始化的栅格阵列各栅格值为零，以栅格行列为参

考坐标轴，由多边形边界上某点开始顺时针搜索力界线，当边界上行时，

位于该边界左侧的具有相同行坐标的所有栅格被减去a；当边界下行时，该

边界左边所有栅格点加一个值a,边界搜索完毕则完成了多边形的转换。

（2）栅格格式向矢量格式的转换

多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的

多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量

格式边界线的过程。

栅格格式向矢量格式转换通常包括以下四个基本步骤：

a）多边形边界提取：采用高通滤波将栅格图像二值化或以特殊值标识边界

点；b）边界线追踪：对每个边界弧段由一个结点向另一个结点搜索，通常对

每个已知边界点需沿除了进入方向的

其他7个方向搜索下一个边界点，直到

连成边界弧段；

c）拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段数据，判断其与原图上各多边

形的空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的联系；

d）去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造

成的多余点记录，以减少数据冗余；搜索结果，曲线由于栅格精度的限制

可能不够圆滑，需采用一定的插补算法进行光滑处理，常用的算法有：线

形迭代法；分段三次多项式插值法；正轴抛物线平均加权法；斜轴抛物线

平均加权法；样条函数插值法。

2.简述空间数据误差来源与数据质量控制方法。

答：从空间数据的形式表达到空间数据的生成，从空间数据的处理变换到

空间数据的应用，在这两个过程中都会有数据质量问题的发生。

（1）空间现象自身存在的不稳定性：包括空间特征和过程在空间、专题

和时间内容上的不确定性。

（2）空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受

到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。

（3）空间数据处理中的误差：在空间数据处理过程中，容易产生的误差有以

下几种：投影变换产生的差异；地图数字化和扫描后的矢量化处理都可能

出现误差；数据格式转换中的位置差异性；数据油象时产生的误差；建立

拓扑关系过程中的位置坐标的变化；与主控数据层的匹配位移导致误

差；数据叠加操作和更新产生空间位置和属性值的差异；数据集成处理产

生的误差；数据的可视化产生表达上的误差；数据处理过程中误差的传递

和扩散

（4）空间数据使用中的误差：主要包括两个方面：一是对数据的解释过

程，一是缺少文档，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差

扩散。

数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩

散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控

制常见的方法有：

(1)传统的手，方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检

查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用

与原属性逐个对比或其他比较方法。

⑵元数据方法：数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，

通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变

化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。

⑶地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据

的质量。

三、论述题

论述3S集成的作用和意义。

答：3S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、

描述语言和思维工具。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，

三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS

向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以

从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，

使之成为决策的科学依据。

GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地

观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。在实际的应用中，

较为常见的是3S两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者

RS/GPS集成等，但是同时集成并使用3s技术的应用实例则较少。

RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上实现，最简单的

办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步是三者有共同的界面，做

到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合，最好的办法

是整体的集成，成为统一的系统。

单纯从软件实现的角度来看，开发3s集成的系统在技术上并没有多大的障

碍。目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格数据类型及相关

的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与

GPS集成。对于38集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以

及全球定位系统，利用具实时、准确获取数据的能力，降低应用成本或者

实现一些新的应用。

3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人

类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。作为地

理学的一个分支学科，Geomatics*产生并对包括遥感、全球定位系统在内

的现代测绘技术的综合应用进行探讨和研究。同时，它也推动了其它一些

相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等，它们成为“数字

地球”这一概念提出的理论基础。

地理信息系统考研题第2套

一、名词解释

1,地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环

境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采

集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不

同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度

3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。

4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成

有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。

5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体

作为独立的对象分布在该空域中。

6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生

产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字叱数据。

7.拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。

8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。

9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进

行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。

10.空间索引：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-种数据结构。

11.空间数据查询：具属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中

找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。

12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、

空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和

过程。

13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，

按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。

14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模

拟，高程数据通常采用绝对高程。

15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的

数字信息处理技术。

二、简述题

1.简述地理信息系统的基本特征

答：(1)数据的空间定位特征

(2)空间关系处理的复杂性

(3)海量数据管理能力

2.什么是GIS空间分析？其方法是什么？

答：GIS空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据

运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，理取与产生新的空间信息

的技术和过程。

方法：叠置分析•、缓冲区分析、窗口分析、网络分析

3.什么是空间数据库？其主要特点是什么？

答：空间数据库是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。

特点：

(a)数据量特别大;

(b)不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据

之间具有不可分割的联系；

(c)数据应用广泛。

4.网络分析的基本思想是什么？

答：人类的活动总是趋向于按一定的目标选择达到最佳效果的空间位置，

根本目的是研究、筹划如何安排一项基于网络数据的工程，并使其运行效

果最好。

5.简述空间数据的基本特征。

答：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编

码特征、海量数据特征

6.地理表达和地理模型的关系

答：a）二者有重叠；

b）地理表达用于描述地理概念和地理事物；

c）地理模型则多用于地理时间和空间数据库环境下。

7.简述栅格数据结构的优缺点

答：优点：“属性明显，定位隐含”，数据结构简单、数据模拟方便。

缺点：数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数

据量时精度和信息量同时受损等。

8.简述矢量数据结构的优缺点

答：优点：数据按照点、线或多边形为单元进行组织，编码容易、数字化

操作简单、数据编排直观。

缺点：

a）独立存储方式造成相邻多边形的公共边界重复记录，造成数据冗余，导致

公共边界出现间隙或重叠；

b）缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；

c）“岛”的问题。（岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。）

9.简述空间数据质量的主要控制方法。

答：a）传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查

包括目视方法、会知道透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与

原属性逐个对比；

b）源数据方法：数据集的源数据中包含大量有关数据质量的信息，通过它可

检查数据质量，同时通过跟踪源数据可以了解数据质量的状况和变化；

c）地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质

量。

10.简述空间数据查询过程的类型和查询内容类型：

答：。）直接复原数据库中的数据及所含信息，回答人们提出的一些比较“简

单”的问题;

b）通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；

c）更具数据库中现有的数据模型，进行有机的组合构造，模拟现实世界中的

一些系统和现象的结构功能，回答一些“复杂”的问题。

内容：查询空间对象的属性、空间位置、空间分布、几何特征以及其他空

间对象的空间关系。

简述空间关系的类型

答：。）空间拓扑关系：拓扑变换下保持不变的关系；

b）空间顺序关系：描述实体在地理空间上的排列顺序；

c）空间量度关系：描述空间实体的距离远近关系，一般用欧式距离表示。

三、论述题

i.gis尚待解决的问题及当前的发展趋势

答：（一）问题

⑴数据结构方面存在的问题：目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相

加的混合系统，。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通

过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构

方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；立地物等问

题。⑵GI模型存在的问

题；传统GIS模型难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特

征要求。其对空间数据模型和空间数据结构方面力不从心，逐渐暴露其弊

端。

（二）发展趋势

随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及，GIS将深

人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺

少的工具和助手。数据管理方面：（U多比例尺、多尺度和多维空间数据的

表达；三库一体化的数据结构方向；利用数据挖掘技术进行知识发现（2）技

术集成方面：：“3S集成即将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种

对地观测技术有机地集成在一起；GIS与虚拟现实技术的结合；分布式技术、

万维网与GIS的结合；

2.试论述矢量数据的叠置分析

答：（1）点与多边形叠加：将一个点图层叠加在一个多边形的图层上，以

确定每个点落在哪个多边形内。点与多边形的叠置是通过点在多边形内的

判别完成的，它通常是得到一张新的属性表，该属性表除了原有的属性以

外，还含有落在那个多边形的目标标识。如果必要，还可以在多边形的属

性表中提取一些附加属性。如行政区名称，行政区首长姓名等。

（2）线与多边形叠加：线与多边形的叠加，首先计算线与多边形的交点，

将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。

根据叠加的结果可以确定