地理信息系统期末习题.doc

1、地理信息系统最终练习1.简述栅格数据及其编码方法。网格结构是最简单和最直接的空间数据结构，它指的是将地球表面划分成大小均匀、接近的网格阵列。每个网格由行和列定义为一个像素或多个像素，并包含一个代码来指示像素的属性类型或值，或者只包含一个指向其属性记录的指针。因此，网格结构是一种用规则数组表示空间特征或现象分布的数据组织，组织中的每个数据代表特征或现象的非属性特征栅格数据的主要编码方法包括(1)直接栅格编码：这是最简单、最直观、最重要的栅格结构编码方法，它将栅格数据视为一个数据矩阵，逐行(或逐列)记录编码，可以在每行从左到右逐个记录，也可以在奇数行从左到右、偶数行从右到左逐个记录。出于特定目的，

2、可以采用其他特殊订单。(2)压缩编码方法：目前，光栅数据压缩编码方法有一系列，如关键码、游程编码、分组码和四叉树编码。其目的是用尽可能少的数据记录尽可能多的信息，其类型有信息无损编码和信息有损编码a)链码：可以有效压缩栅格数据，并且可以非常方便地估计转弯方向的面积、长度、凹凸度，适合存储图形数据b)游程编码：光栅图像在行(或列)方向上通常有几个相邻的点具有相同的属性代码，因此可以采用一些方法来压缩那些重复的记录。一种编码方案是仅当每行(或每列)数据的代码改变时，依次记录代码和相同代码的重复次数。另一种方案是逐个记录每一行(或列)代码的变化位置和对应代码c)分组码：是游程编码扩展到二维的情况。正

3、方形区域用作记录单元，每个记录单元包括几个相邻的网格。数据结构由初始位置(行号和列号)和半径加上记录单元的代码组成。d)四叉树：也称为四叉树或四叉树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。四叉树逐渐将整个图像区域分解成包含在单一类型区域中的一系列正方形区域，最小的正方形区域是一个单元。划分的原则是，无论图层上是哪个象限，只要只划分为一种或几种满足既定要求的地物，就不会继续划分，否则将划分为单个栅格像素。2.网格数字高程模型分析的主要应用(1)地形表面拟合：DEM最基本的应用是找出DEM内任意点的高程，然后分析地形属性。因为有限数量的网格点的高程是已知的，所以这些网格点的高程可以用来拟合地形表面，

4、并且可以计算该区域中任何点的高程。(2)立体透视：绘制透视图是数字高程模型的一个极其重要的应用，它能更好地反映地形的三维形状，非常直观。人们可以根据不同的需求，对同一地形形态进行各种立体显示，更好地研究地形的空间形态。(3)可见度分析：具有广泛的应用背景。典型的例子有设置观察哨、在森林中设置火灾监测点、设置无线发射塔等。能见度问题可分为五类：a)了解一个或一组观测点，找出某一地形的可视区域；b)要观察某一区域的所有地形表面，计算观察点的最小数量；c)以一定数量的观测点为前提，计算可获得的最大观测面积；d)观察塔应以最低成本建造，且所有区域应可见；e)在给定施工成本的前提下，找到最大可视面积。根

5、据问题输出维度的不同，通视性可分为点通视性、线通视性和面通视性(4)流域地貌特征提取和自动地形分割：是流域空间模拟的基础技术。主要包括两个方面：1)流域地貌结构的定义，特征的界定(5)地形属性的计算从：DEM导出的地形属性数据可分为单元素属性和复合属性。前者可以直接从高程数据计算，如坡度因子和坡向。后者是由若干单元素属性按一定关系组成的综合指数，用于描述某一过程的空间变化。这种组合关系通常是经验关系，也可以使用简化的自然过程机制模型3.讨论点、线、面数据叠加分析的内容和方法。(1)点和多边形的叠加点与多边形的叠加实际上是计算多边形与点的包含关系，判断点是否在多边形中。在计算出点与多边形之间的几

6、何关系后，需要进行属性信息处理。最简单的方法是在其点上叠加多边形属性信息。当然，点的属性也可以叠加在多边形上来识别多边形。如果多边形中分布有多个点，则应采用一些特殊规则，如在多边形上叠加点数或每个点的属性之和等信息。通过将点与多边形叠加，我们可以计算每种多边形类型中有多少个点，不仅可以区分点是否在多边形内部，还可以描述多边形内部点的属性信息。通常情况下，不直接生成新的数据层，而是将属性信息叠加在原始数据层上，然后通过属性查询间接获取点和面叠加所需的信息。例如，叠加并分析中国行政区域地图(多边形)和全国矿产分布地图(点)，并将与行政区域地图的多边形相关的属性信息添加到矿产属性数据表中。然后，通过

7、属性查询，您可以查询在指定的省份中有多少种矿物，有多少产量是：并且您可以查询诸如指定类型的矿物分布在哪些省份的信息。(2)线和多边形的叠加线与多边形的叠加是比较线坐标与多边形坐标的关系，判断线是否在多边形内。计算过程通常是计算线和多边形之间的交点，这将生成一个节点，将原始线分割成弧段，并将原始线和多边形的属性信息分配给新的弧段。作为叠加的结果，生成一个新的数据层，并且每条线都被多边形打断，通过该多边形它进入一个新的弧段层。同时，生成相应的属性数据表，记录原始线和面的属性信息。根据叠加结果，可以确定每个圆弧段所在的多边形，并可以查询指定多边形中指定直线的长度。如果线性层是一条河流，叠加的结果是多

8、边形将通过它的所有河流分成弧形段。您可以查询任何多边形中的河流长度，然后计算其河流密度等。(3)多边形叠加多边形叠加是地理信息系统最常用的功能之一。多边形叠加叠加两个或更多多边形图层以生成新多边形图层的操作，这将导致将原始多边形元素划分为新元素，新元素将整合原始两个或更多图层的属性。叠加过程可分为两个步骤：几何相交过程和属性赋值过程。在几何相交过程中，首先获取所有多边形边界线的交点，然后根据这些交点再次进行多边形拓扑运算，并为新生成的拓扑多边形图层的每个对象分配一个唯一的多边形标识码，同时生成与新多边形对象一一对应的属性表。作为多边形叠加的结果，一个多边形通常被分成几个多边形。最典型的属性分配

9、方法是将输入图层对象的属性复制到新对象的属性表中，或者使用输入图层对象的标识作为外键，并将其直接与输入图层的属性表相关联。这种属性分配方法的理论假设是多边形对象中的属性是同质的，并且属性在被分割后保持不变。各种统计方法也可以组合起来，为新的多边形分配属性值。多边形叠加完成后，可以根据新图层的属性表查询原始图层的属性信息，新生成的图层可以像其他图层一样进行各种空间分析和查询操作。根据叠加最终结果中需要保留的空间要素的不同要求，通用地理信息系统软件提供了三种多边形叠加操作：合并、重叠和交叉4.根据你的兴趣(水土保持、防洪等。)，描述了基于地理信息系统的地学应用模型的建模步骤和方法。利用地理信息系统

10、数值分析方法估算水土流失程度，首先确定水土流失数值分析模型，并根据该模型确定影响水土流失的因素，该模型必须反映不同的土壤性质、不同的坡面形态和不同的植被条件；然后选择网格大小，建立各影响因素的网格数据；最后，综合各种信息确定研究区不同的土壤流失等级，为制定区域水土保持规划提供依据。步骤：1)定义分析目的的评估标准2)准备分析数据3)空间分析操作4)结果分析5)解释评估结果5.选择公园的位置，要求公园的位置应便于从主干道进入，减少噪音干扰，同时应靠近山川，公园的可用面积最大。尝试用地理信息系统方法模拟选址分析的步骤，设计其数据处理流程图，并说明其相关操作和算法分析的目的：确定建立公园的适宜评价标

11、准：1)相对安静(距公路0.2公里)，交通便利(距公路0.8公里)；2)附属于中等规模的天然河流，即二级河流适合建设公园；3)公园位置应避开沼泽，即土地利用图中非沼泽的公园适合建设。所需数据：交通图水系图(具有层次属性的水系图)土地利用图的具体步骤：1)在交通图中为道路建立0.8和0.2公里的缓冲区；2)两个缓冲器在空间上重叠(擦除和分析)，以获得公园候选区域个区域；3)将土地利用图分为沼泽和非沼泽两类(1为非沼泽，0为沼泽)；4)将土地利用图中属性相同的相邻多边形边界合并，得到沼泽层；5)对沼泽层和分区进行多边形空间叠加分析(相交分析或剪切分析)，得到土地利用面积Zmarsh在区域中；6)在

12、空间上叠加流层和Zmarsh(相交分析)；7)查询并输出所选区域。查询“土地利用类型=1”和“河流级别=2”的区域，该区域是公园建设的候选地址。具体操作步骤：1)创建一个缓冲区，并将交通图层添加到新地图中。常规列中的图层和单位的属性设置为米；2)空间叠加分析3)查询和选择回答：在建立地理信息系统的过程中，应根据应用目的要求、实际应用特点、可能的数据精度以及地理信息系统软硬件配置，从矢量和栅格数据结构中选择合适的数据结构。矢量数据结构是最常见的图形表达形式。对于线状地图，使用矢量数据记录往往比使用栅格数据节省存储空间，而互联的线状网络或多边形网络只能通过矢量数据结构模式实现，因此矢量结构更有利于

13、网络分析(交通网络、给排水网络、燃气管道、电缆等)。)和映射应用程序。矢量数据表示的数据精度高，易于附加制图对象属性的分类描述。矢量数据只能在矢量数据绘图仪上输出。目前，解析几何常用于矢量数据的处理。对于一些与点直接相关的处理，以及用现成的数学公式对单个符号进行运算计算，使用矢量数据有其独特的方便性。矢量数据便于生成独立的绘图对象和存储图形元素之间的关系信息。栅格数据结构是一种适用于遥感图像处理的图像数据结构。它与制图对象的空间分布特征有着简单、直观和严格的对应关系。它对制图对象的空间位置具有很强的可检测性，为机器视觉的应用提供了可能。对于检测对象之间的位置关系，栅格数据是最方便的。在多边形数

14、据结构的计算方法中经常使用网格选择方案，在很多情况下，网格方案更加有效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值、点到点的半径等的计算都简化为栅格数据结构中的简单计数操作。由于网格坐标是规则的，可以根据位置确定窗口实现数据的删除和提取，这比矢量数据结构方便得多。最近，基于矢量数据结构的网格算法表明，有一种比以前认为的更有效的方法来解决一些网格结构的问题。例如，网格结构中数据存储过多的问题可以通过压缩来减少。网格结构和向量结构都有一定的局限性。总的来说，用网格模型对自然资源、环境、农业、林业和地质等区域问题进行大规模研究更为合适。矢量模型适用于城市分区或详细规划、土地管理和公用事业管理。7.为什么要

15、建立地理信息系统的数学模型？在利用计算机解决地理信息系统中的各种实际问题时，为了更好地模拟现实事物的属性和规律，有必要建立地理系统的数学模型8.建立地理信息系统的数学模型一般分为哪些步骤？(1)了解建模对象的实际背景，并在此基础上提出建模目标(2)分解模拟对象(3)数据处理(4)图形显示和曲线拟合(5)建立模型(6)模型的验证(7)预测和决策9.空间分析的一般步骤是什么？(1)建立分析：的目的和标准以公园的位置为例，可能的标准是：公园的位置必须容易从主要公路到达，但不能太靠近公路以减少噪音或其他干扰；公园的设计应该围绕一条天然的小河；为了最大限度地利用公园的可用面积，公园里应该很少或者没有沼泽

16、分布在河边(2)为空间操作：准备数据。在进行空间分析之前，地理数据库可能需要进行一些修改，例如转换单位并省略数据库的某些部分(例如将存储在平方英尺中的面积测量数据转换为英亩)(3)执行空间分析操作：为了获得所需的数据，许多操作(检索、提取、缓冲、堆叠等。)可能需要执行。(1)“公园的位置必须易于从主要公路到达，但不要太靠近公路以减少噪音或其他干扰”可以转换为以下一系列的空间操作：a .确定研究区的主要公路；b .沿主干道生成宽度为0.5公里的缓冲区；c .主要公路沿线2公里宽的缓冲区；d .去除两个缓冲区的宽度和宽度的重叠部分将“公园的设计应围绕一条天然的小河”转化为：将河流的线段叠加在上面生

17、成的缓冲区的结果上，使它们能够相交，从而可以确定那些位于公路适当范围内的河段将“最大限度地利用公园的可用面积，沿河分布的湿地应该很少或没有”转换为：在湿地的一个多边形上，将选定的河流断面用线和多边形叠加，叠加的结果可以确定一些河流断面，使河岸的整个长度可以用于野餐、散步等。(4)为表格分析：准备数据。大多数分析要求通过空间操作获得最终数据层(或一组数据层)，然后必须准备用于分析的数据，包括空间和属性数据。生成层的属性表包括使用逻辑表达式和算术表达式的表分析信息。通常，分析所需的数据项必须添加到属性表中(5)执行表格分析：使用逻辑表达式和算术表达式，您可以分析通过步骤3中的空间操作获得的新属性关系。在该步骤中，将通过使用在步骤1中确定的标准来定义一系列逻辑运算和算术运算，以操作所获得的地理数据库。(6)结果的评价和解释：当您通过表格分析得到答案时，您必须对结果进行评价以确定其有效性。结果是否提供了一个可靠且有意义的答案？这是一个