地理信息系統(tǒng)練習(xí)題

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地理信息系統(tǒng)練習(xí)題

一、填空題（共26分，每空1分）

1.地理信息系統(tǒng)作為一門科學(xué)，一般地認(rèn)為是集計算機科學(xué)、（）、地理等學(xué)科為一體的新興邊緣科學(xué)。

2.GIS一般由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、()、()五大部分組成。3.GIS基本功能主要是：數(shù)據(jù)采集和編輯，（），

（），空間分析和統(tǒng)計，產(chǎn)品制作和顯示，二次開發(fā)和編程。4.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式一般有（）、（）、（）等。5.面向?qū)ο蠓椒ǖ暮诵募夹g(shù)包括（）、（）、聚集、聯(lián)合等。

面向?qū)ο蠓椒ǖ奶匦灾饕浅橄笮?、封裝性、()。面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍钪饕?)、類、方法和()。

6.路徑分析一般包括（）、（）、N條最正確路徑分析、動態(tài)最正確路徑分析等。

7.地理信息系統(tǒng)的硬件配置設(shè)計主要包括（）、()、()、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的設(shè)計。

8.世界流行的GIS軟件有（）、()、Mapinfo等。9.我國的國家基本比例尺地形圖均采用()投影。

10.目前GIS一般均采用()作空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般指空間數(shù)據(jù)的組織關(guān)系和()。數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)集、存儲介質(zhì)、()三個基本部分組成。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型一般有()、()、關(guān)系和對象關(guān)系。二、選擇題（共8分，每題1分）（請選擇唯一正確答案）1.以下選項中不屬于空間數(shù)據(jù)編輯與處理過程的是（）。A.數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；B.投影轉(zhuǎn)換；C.圖幅拼接；D.數(shù)據(jù)分發(fā)2.以下選項中不屬于WebGIS軟件產(chǎn)品的是（）。A.MapinfoProServer；B.GeoMedia；C.ArcIMS；D.MapGuide3.以下選項中不屬于地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)步驟的是（）。A.系統(tǒng)設(shè)計；B.系統(tǒng)維護；C.系統(tǒng)測試；D.系統(tǒng)安裝4.計算最短路徑的經(jīng)典算法是（）。A.Huffmann；B.Freeman；C.Dijkstra；D.Morton5.我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展自20世紀(jì)（）起步。A.60年代初；B.70年代初；C.80年代初；D.90年代初6.以下投影方式中不屬于幾何投影的是（）。A.方位投影；B.圓柱投影；C.圓錐投影；D.多圓錐投影7.以下分析方法中不屬于空間統(tǒng)計分類分析的是（）。A.地形分析；B.主成分分析；C.系統(tǒng)聚類分析；D.判別分析

8.以下設(shè)備中不屬于GIS數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的是（）。A.掃描儀；B.繪圖儀；C.數(shù)字化儀；D.鍵盤三、名詞解釋（每題4分，共16分）1.地理數(shù)據(jù)：

2.空間索引：

3.DTM為數(shù)字地形模型（DigitalTerrainModel）：

4.GIS互操作：

四、簡答題（每題10分，共30分）

1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換算法。

2.簡述空間數(shù)據(jù)誤差來源與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。

3.3S集成的作用和意義。

三、分析題（共20分）

為了完成城市道路拓寬改建分析，論述需要那些空間數(shù)據(jù)，并描述在GIS支持下的分析流程。附：地理信息系統(tǒng)試題參考答案一、填空題（共26分，每空1分）1.（測繪）

2.(人)、(應(yīng)用模型)

3.（數(shù)據(jù)存儲和管理），（數(shù)據(jù)處理和變換）4.（點）、（線）、（面）

5.（分類）、（概括）、(多態(tài)性)、(對象)、(消息)。6.（最短）、（最小生成樹）7.（處理）、(輸入)、(輸出)8.（ARCGIS）、(MGE)9.(高斯)

10.(地圖投影)、(編排方式)、(數(shù)據(jù)庫軟件)、(層次)、(網(wǎng)狀)二、選擇題（共8分，每題1分）（請選擇唯一正確答案）1.D2.C3.D4.C5.B6.D7.A8.B三、名詞解釋（每題4分，共16分）

1.地理數(shù)據(jù)：各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征及時態(tài)特征三部分。

2.空間索引：是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。

3.DTM為數(shù)字地形模型（DigitalTerrainModel）：是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時稱為數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel），簡稱DEM。

4.GIS互操作：指不同的GIS間與平臺無關(guān)的透明數(shù)據(jù)訪問、共享空間數(shù)據(jù)庫和其它服務(wù)。是當(dāng)代GIS技術(shù)發(fā)展的重要方向。

四、簡答題（每題10分，共30分）

1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換算法。

對于點狀實體，每個實體僅由一個坐標(biāo)對表示，其矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換基本上只是坐標(biāo)精度變換問題。線實體的矢量結(jié)構(gòu)由一系列坐標(biāo)對表示，在變?yōu)闁鸥窠Y(jié)構(gòu)時，除把序列中坐標(biāo)對變?yōu)闁鸥裥辛凶鴺?biāo)外，還需根據(jù)柵格精度要求，在坐標(biāo)點之間插滿一系列柵格點，這可以由兩點式直線方程得到。線實體由柵格結(jié)構(gòu)變?yōu)槭噶拷Y(jié)構(gòu)與將多邊形邊界表示為矢量結(jié)構(gòu)相像，因此以下重點探討多邊形的矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)相互轉(zhuǎn)換。

（1）矢量向柵格轉(zhuǎn)換

矢量格式向柵格格式轉(zhuǎn)換又稱為多邊形填充，就是在矢量表示的多邊形邊界內(nèi)部的所有柵格點上賦以相應(yīng)的多邊形編碼，從而形成柵格數(shù)據(jù)陣列。幾種主要的算法描述如下：

a）內(nèi)部點擴散算法：由每個多邊形一個內(nèi)部點（種子點）開始，向其八個方向的鄰點擴散，判斷各個新參與點是否在多邊形邊界上，假使是邊界上，則該新參與點不作為種子點，否則把非邊界點的鄰點作為新的種子點與原有種子點一起進行新的擴散運算，并將該種子點賦以該多邊形的編號。重復(fù)上述過程直到所有種子點填滿該多邊形并遇到邊界中止為止。

r，則該待判點屬于此多邊形，賦以多邊形編號，否則在此多邊形外部，不屬于該多邊形。?b）復(fù)數(shù)積分算法：對全部柵格陣列逐個柵格單元地判斷該柵格歸屬的多邊形編碼，判別方法是由待判點對每個多邊形的封閉邊界計算復(fù)數(shù)積分，對某個多邊形，假使積分值為2

c）射線算法和掃描算法：射線算法可逐點判斷數(shù)據(jù)柵格點在某多邊形之外或在多邊形內(nèi)，由待判點向圖外某點引射線，判斷該射線與某多邊形所有邊界相交的總次數(shù)，如相交偶數(shù)次，則待判點在該多邊形外部，如為奇數(shù)次，則待判點在該多邊形內(nèi)部。要注意的是：射線與多邊形邊界相交時，有一些特別狀況會影響交點的個數(shù)，必需予以排除。

d）邊界代數(shù)算法：它適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系的多邊形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)。若多邊形編號為a，初始化的柵格陣列各柵格值為零，以柵格行列為參考坐標(biāo)軸，由多邊形邊界上某點開始順時針探尋邊界限，當(dāng)邊界上行時，位于該邊界左側(cè)的具有一致行坐標(biāo)的所有柵格被減去a；當(dāng)邊界下行時，該邊界左邊所有柵格點加一個值a，邊界探尋完畢則完成了多邊形的轉(zhuǎn)換。

（2）柵格格式向矢量格式的轉(zhuǎn)換

多邊形柵格格式向矢量格式轉(zhuǎn)換就是提取以一致的編號的柵格集合表示的多邊形區(qū)域的邊界和邊界的拓?fù)潢P(guān)系，并表示由多個小直線段組成的矢量格式邊界限的過程。柵格格式向矢量格式轉(zhuǎn)換尋常包括以下四個基本步驟：

a）多邊形邊界提?。翰捎酶咄V波將柵格圖像二值化或以特別值標(biāo)識邊界點；

b）邊界限追蹤：對每個邊界弧段由一個結(jié)點向另一個結(jié)點探尋，尋常對每個已知邊界點需沿除了進入方向的其他7個方向探尋下一個邊界點，直到連成邊界弧段；

c）拓?fù)潢P(guān)系生成：對于矢量表示的邊界弧段數(shù)據(jù)，判斷其與原圖上各多邊形的空間關(guān)系，以形成完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并建立與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系；

d）去除多余點及曲線圓滑：由于探尋是逐個柵格進行的，必需去除由此造成的多余點記錄，以減少數(shù)據(jù)冗余；探尋結(jié)果，曲線由于柵格精度的限制可能不夠圓滑，需采用一定的插補算法進行光滑處理，常用的算法有：線形迭代法；分段三次多項式插值法；正軸拋物線平均加權(quán)法；斜軸拋物線平均加權(quán)法；樣條函數(shù)插值法。

2.簡述空間數(shù)據(jù)誤差來源與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。

從空間數(shù)據(jù)的形式表達到空間數(shù)據(jù)的生成，從空間數(shù)據(jù)的處理變換到空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用，在這兩個過程中都會有數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的發(fā)生。

（1）空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性：包括空間特征和過程在空間、專題和時間內(nèi)容上的不確定性。（2）空間現(xiàn)象的表達：數(shù)據(jù)采集中的測量方法以及量測精度的選擇等受到人類自身的認(rèn)識和表達的影響，這對于數(shù)據(jù)的生成會出現(xiàn)誤差。

（3）空間數(shù)據(jù)處理中的誤差：在空間數(shù)據(jù)處理過程中，簡單產(chǎn)生的誤差有以下幾種：投影變換產(chǎn)生的差異；地圖數(shù)字化和掃描后的矢量化處理都可能出現(xiàn)誤差；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換中的位置差異性；數(shù)據(jù)抽象時產(chǎn)生的誤差；建立拓?fù)潢P(guān)系過程中的位置坐標(biāo)的變化；與主控數(shù)據(jù)層的匹配位移導(dǎo)致誤差；數(shù)據(jù)疊加操作和更新產(chǎn)生空間位置和屬性值的差異；數(shù)據(jù)集成處理產(chǎn)生的誤差；數(shù)據(jù)的可視化產(chǎn)生表達上的誤差；數(shù)據(jù)處理過程中誤差的傳遞和擴散

（4）空間數(shù)據(jù)使用中的誤差：主要包括兩個方面：一是對數(shù)據(jù)的解釋過程，一是缺少文檔，這樣往往導(dǎo)致數(shù)據(jù)用戶對數(shù)據(jù)的隨意性使用而使誤差擴散。

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是個繁雜的過程，要控制數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)從數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生和擴散的所有過程和環(huán)節(jié)入手，分別用一定的方法減少誤差?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量控制常見的方法有：

（1）傳統(tǒng)的手工方法：將數(shù)字化數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源進行比較，圖形部分的檢查包括目視方法、繪制到透明圖上與原圖疊加比較，屬性部分的檢查采用與原屬性逐個對比或其他比較方法。

（2）元數(shù)據(jù)方法：數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)中包含了大量的有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息，通過它可以檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時元數(shù)據(jù)也記錄了數(shù)據(jù)處理過程中質(zhì)量的變化，通過跟蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。（3）地理相關(guān)法：用空間數(shù)據(jù)的地理特征要素自身的相關(guān)性來分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.3S集成的作用和意義。

3S技術(shù)為科學(xué)研究、政府管理、社會生產(chǎn)提供了新一代的觀測手段、描述語言和思維工具。3S的結(jié)合應(yīng)用，取長補短，是一個自然的發(fā)展趨勢，三者之間的相互作用形成了“一個大腦，兩只眼睛〞的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位，GIS進行相應(yīng)的空間分析，以從RS和GPS提供的浩如煙海的數(shù)據(jù)中提取有用信息，并進行綜合集成，使之成為決策的科學(xué)依據(jù)。

GIS、RS和GPS三者集成利用，構(gòu)成為整體的、實時的和動態(tài)的對地觀測、分析和應(yīng)用的運行系統(tǒng)，提高了GIS的應(yīng)用效率。在實際的應(yīng)用中，較為常見的是3S兩兩之間的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者RS/GPS集成等，但是同時集成并使用3S技術(shù)的應(yīng)用實例則較少。

RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技術(shù)水平上實現(xiàn)，最簡單的方法是三種系統(tǒng)分開而由用戶綜合使用，進一步是三者有共同的界面，做到表面上無縫的集成，數(shù)據(jù)傳輸則在內(nèi)部通過特征碼相結(jié)合，最好的方法是整體的集成，成為統(tǒng)一的系統(tǒng)。

單純從軟件實現(xiàn)的角度來看，開發(fā)3S集成的系統(tǒng)在技術(shù)上并沒有多大的障礙。目前一般工具軟件的實現(xiàn)技術(shù)方案是：通過支持柵格數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的處理分析操作以實現(xiàn)與遙感的集成，而通過增加一個動態(tài)矢量圖層以與GPS集成。對于3S集成技術(shù)而言，最重要的是在應(yīng)用中綜合使用遙感以及全球定位系統(tǒng)，利用其實時、確鑿獲取數(shù)據(jù)的能力，降低應(yīng)用成本或者實現(xiàn)一些新的應(yīng)用。

3S集成技術(shù)的發(fā)展，形成了綜合的、完整的對地觀測系統(tǒng)，提高了人類認(rèn)識地球的能力；相應(yīng)地，它拓展了傳統(tǒng)測繪科學(xué)的研究領(lǐng)域。作為地理學(xué)的一個分支學(xué)科，Geomatics*產(chǎn)生并對包括遙感、全球定位系統(tǒng)在內(nèi)的現(xiàn)代測繪技術(shù)的綜合應(yīng)用進行探討和研究。同時，它也推動了其它一些相聯(lián)系的學(xué)科的發(fā)展，如地球信息科學(xué)、地理信息科學(xué)等，它們成為“數(shù)字地球〞這一概念提出的理論基礎(chǔ)。三、分析題（共20分）

為了完成城市道路拓寬改建分析，論述需要那些空間數(shù)據(jù)，并描述在GIS支持下的分析流程。

利用建立緩沖區(qū)、拓?fù)浏B加和特征提取,計算一條道路拓寬改建過程中的拆遷指標(biāo)。（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)

目的是計算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價值，道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：a?）道路從原有的20m拓寬至60