GIS軟件操作試題正式版

1、一、操作基礎（60分）1、ArcGIS主要的文件格式有哪些？各自有什么特點？（10分）答：ArcGIS主要的文件格式有：（1）矢量型Shapefile和對應的要素屬性表；（2）矢量為主的空間數據庫Geodatabase；（3）傳統(tǒng)ArcInfo矢量型Coverage和柵格型Grid（格網）；（4）基于關系模型的屬性表，包括dBASE格式的dbf表、INFO數據庫表、Access數據庫表；（5）ArcGIS專用的不規(guī)則三角網（Triangle Irregular Network，TIN）；（6）針對交通系統(tǒng)，基于Shapefile或Geodatabase的網絡（Network）；（7）通用影像、

2、圖像文件（Image）；（8）常用CAD（計算機輔助設計）軟件的圖形文件。Shapefile是一種基于文件方式存儲GIS數據的文件格式。至少由.shp、.dbf、.shx三個文件組成，分別存儲空間、屬性以及前兩者的關系，是GIS中比較通用的一種數據格式。Coverage是一種拓撲數據結構，一般的GIS原理書中都有它的原理論述。數據結構復雜，屬性缺省存儲在Info表中。目前ArcGIS中仍然有一些分析操作只能基于這種數據格式進行操作。Geodatabase是ArcInfo發(fā)展到ArcGIS時候推出的一種數據格式，一種基于RDBMS存儲的數據格式，共分兩大類：1.Personal Geodatab

3、se 用來存儲小數據量數據，存儲在Access的mdb格式中。2.ArcSDE Geodatabse 存儲大型數據，存儲在大型數據庫中Oracle,Sql Server,DB2等?？梢詫崿F并發(fā)操作，不過需要單獨的用戶許可。2、在GIS應用中，常見的地圖數據符號化有哪幾類？舉例說明它們的特點？（10分）答：地圖數據符號化是地圖可視化的重要手段,常見的地圖數據符號有點符號、線符號、面符號、注記符號、統(tǒng)計地圖。（1）點符號：用不同顏色、大小、形狀的符號表達點狀要素；符號類型為點狀符號，可控制的形式包括點的式樣、大小、顏色，特殊形式包括傾斜、偏移、多屬性統(tǒng)計圖。點狀符號有位置，無寬度和長度，是抽象的點

4、。點狀符號有城鎮(zhèn)、居民地、交通樞紐、車站、碼頭、工廠、學校、醫(yī)院、商場、寫字樓、機關、火山口、山峰、景點、基地等。（2）線符號：用不同顏色、寬度、線型表達線狀要素，包括多邊形的邊界；符號類型為線型，可控制的形式包括線的式樣、寬度、顏色，特殊形式包括側向偏移、有方向的線型。線狀符號有長度，但無寬度和高度，用來描述線狀實體。線狀符號有河流、海岸、鐵路、公路、地下管網、行政邊界等。（3）面符號：用不同顏色、密度、圖案填充多邊形要素；符號類型為填充符號、邊界線，可控制的形式包括暈線式樣、圖案、密度、顏色、邊界線型，特殊形式包括多屬性統(tǒng)計圖、點密度圖。面狀符號具有長和寬的目標，通常用來表示自然或人工的封

5、閉多邊形。面狀符號有土壤、耕地、森林、草原、沙漠、行政區(qū)域、綠地、操場等。（4）注記符號：用不同顏色、大小、字體注記地圖；符號類型為字體，可控制形式包括字體、大小、顏色，特殊形式包括加粗、傾斜、字間距、下劃線。通常包括文字注記、數字注記、符號注記3種類型。（5）統(tǒng)計地圖：將常用的統(tǒng)計圖布置到地圖上，用圖表、圖形表示整個制圖區(qū)域統(tǒng)計資料的地圖。包括分級統(tǒng)計圖、圖表統(tǒng)計圖、定位統(tǒng)計圖。分級統(tǒng)計地圖是按行政區(qū)劃或經濟區(qū)劃，以不同深淺的顏色或疏密不等的暈線表示現象相對指標差異的圖件。圖表統(tǒng)計地圖是以圖表、圖形顯示各統(tǒng)計單位內現象的總和以及內部結構的圖件。定位統(tǒng)計地圖是以統(tǒng)計圖表表示相應點的特殊現象和變

6、化規(guī)律，一般有柱狀圖表、曲線圖表以及玫瑰圖表等。3、比較柵格模型和矢量模型的特點、簡述柵格數據和矢量數據常見的空間分析方法并舉例說明。（10分）答：柵格數據模型是將地理空間劃分成若干行、若干列，稱為一個像元陣列，其最小單元稱為像元或像素，用像元值表示空間對象的類型、等級等特征，每個像元的位置由行列號確定，其屬性則以唯一屬性值形式表示。矢量數據模型是通過記錄坐標的方式，用一系列有序的x、y坐標對來表示點、線、面等地理實體的空間位置，盡可能地將點、線、面地理實體表現得精確無誤。柵格模型的優(yōu)點是：（1）結構簡單，易數據交換；（2）疊置分析和地理現象模擬較易；（3）利于遙感數據的應用和分析，便于圖像處

7、理；（4）輸出快速，成本低廉。 缺點是：（1）難以表達拓撲；（2）圖形數據量大，數據結構不嚴密不緊湊，需用壓縮技術解決該問題；（3）投影轉換困難；（4）圖形質量轉低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加柵格數量來克服，但會增加數據文件。矢量模型的優(yōu)點是：（1）結構緊湊，冗余度低；（2）便于描述線或邊界；（3）利于網絡、檢索分析，提供有效的拓撲編碼，對需要拓撲信息的操作更有效；（4）圖形顯示質量好，精度高。缺點是：（1）數據結構復雜，各自定義，不便于數據標準化和規(guī)范化，數據交換困難；（2）多邊形疊置分析困難；（3）表達空間變化性能力差；（4）軟硬件技術要求高，顯示與繪圖成本較高。 柵格數據常見的

8、空間分析方法有聚類、聚合分析，信息復合分析，追蹤分析，窗口分析，量算分析。聚類、聚合分析法是理想的多變量統(tǒng)計技術，主要有分層聚類法和迭代聚類法。例如，我們可以根據各個銀行網點的儲蓄量、人力資源狀況、營業(yè)面積、特色功能、網點級別、所處功能區(qū)域等因素情況，將網點分為幾個等級，再比較各銀行之間不同等級網點數量對比狀況。信息復合分析是將不同專題的內容疊加顯示在結果圖件上，以便系統(tǒng)使用者判斷不同專題地理實體的相互空間關系，獲得更為豐富的信息。追蹤分析是指對于特定的柵格數據系統(tǒng)，由某一個或多個起點，按照一定的追蹤線索進行目標追蹤或者軌跡追蹤，以便進行信息提取的空間分析方。窗口分析是指對于柵格數據系統(tǒng)中的一

9、個、多個柵格點或全部數據，開辟一個有固定分析半徑的分析窗口，并在該窗口內進行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計計算，或與其它層面的信息進行必要的復合分析，從而實現柵格數 據有效的水平方向擴展分析。矢量數據常見的空間分析方法有包含分析，緩沖區(qū)分析，疊置分析，網絡分析。包含分析是用于確定空間要素之間是否存在直接的聯系，即點、線、面之間在空間位置上的聯系。緩沖區(qū)分析是針對點、線、面實體，自動建立起周圍一定寬度范圍以內的緩沖區(qū)多邊形，通常用于確定地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍。緩沖區(qū)分析是地理信息系統(tǒng)重要的空間分析功能之一，它在交通、林業(yè)、資源管理、城市規(guī)劃中有著廣泛的應用，例如湖泊和河流周圍的保護區(qū)的

10、定界、汽車服務區(qū)的選擇、民宅區(qū)遠離街道網絡的緩沖區(qū)的建立等。疊置分析是將同一地區(qū)的兩組或兩組以上的要素進行疊置，產生新的特征的分析方法。主要有點與多邊形的疊置、線與多邊形的疊置、多邊形與多邊形的疊置。網絡分析的基本功能是基于幾何網絡的特征和屬性，利用距離、權重和規(guī)劃條件來進行分析得到結果并且應用在實際中，它主要包括路徑分析、地址匹配和資源分配三個方面。例如最短路徑可以根據網絡流和距離的權重，并利用一定的路徑追蹤的原理來得到代價最小的路徑，故而可以將網絡分析劃分成兩個基礎模塊：流向分析和追蹤分析。4、比較Append、Merge和Union三種操作的異同？（20分）答：ArcToolbox中將兩

11、個要素類合并成一個的工具主要有Append、Merge和Union。雖然它們都能將兩個要素類合并成一個要素類，但功能上有所不同，主要區(qū)別有：（1）Append：合并輸入要素類、表、柵格影像及柵格目錄到一個已有的要素類、表、柵格影像及柵格目錄中。當schema type選項為test時，輸入輸出的要素類屬性表結構必須一致，既字段名、類型、排列順序必須完全相同，當schema type選項為no_test時可以不同。圖形：append可以合并點、線、多邊形等要素類和表、柵格影像及柵格目錄，但必須是相同類型的。append不處理要素，只簡單地把要素放到一個要素類里，因此輸出的要素類可能會有重疊或縫隙

12、。屬性表：同輸出要素類的屬性表。輸入要素類屬性表中的字段如果在輸出要素類屬性表中沒有將會被丟棄，但可做字段映射，將輸入要素類的某個字段映射到輸出要素類的某個字段。（2）Merge：合并輸入要素類、表到新的要素類、表中。圖形：Merge可以合并點、線、多邊形等要素類和表，但必須是相同類型的。Merge不處理要素，只簡單地把要素放到一個要素類里，因此輸出的要素類可能會有重疊或縫隙。屬性表：Merge處理屬性表時會把相同名字的字段合成一個，不同名字的字段按原名字、順序全部加入輸出要素類屬性表中，原fid將會丟棄。Merge可以進行字段映射。（3）Union：合并輸入要素類到新的要素類中。圖形：Uni

13、on只能合并polygon類型的要素類。兩個要素類合并時會處理相交部分，使之單獨形成多部件要素，并且有選項選擇允許縫隙（gaps）或不允許縫隙。如果選擇不允許縫隙，兩個要素類合并后的縫隙將生成新要素。屬性表：Union合并屬性表的選項有三個：all、no_fid和only_fid。all將兩個要素類的屬性表字段按順序全部放在輸出要素類的屬性表中，包括fid。同名的字段（除fid外）在字段名后加數字以示區(qū)別（fid后加要素類名稱）；no_fid將兩個要素類的屬性表中除fid外的字段按順序全部放在輸出要素類的屬性表中；only_fid只將兩個要素類的屬性表中的fid放到輸出要素類的屬性表中，在fi

14、d后加要素類名稱以示區(qū)別。Union不做字段映射。編輯里的merge和union是對選中的要素進行操作，而Arctoolbox里的是對要素類（圖層）進行操作。5、柵格空間析中有哪些類型的距離制圖？請結合實際案例說明它們在現實中的應用。（10分）答：距離制圖即根據每一柵格相距其最鄰近要素的距離來進行分析制圖，從而反映出每一柵格與其最鄰近源的相互關系。柵格空間分析中的距離制圖包括成本距離和直線距離。成本距離是計算離開“源”到達每個單元（或從每個單元開始到達“源”）沿途經過所有單元的累計成本，在一定條件下選擇累積通行成本最低為路徑，和直線距離不同。直線距離是每一柵格單元和指定“源”之間的直線長度，從

15、一個柵格單元的中心到另一個柵格單元中心的直線距離。成本距離計算不僅需要“源”圖層，還需要“成本”圖層。成本圖層中每一個柵格單元的取值表示通過該單元的成本，可稱“通行成本”。按累計通行成本最低的路徑決定離開“源”到達每個單元（或從每個柵格單元到達“源”）的成本值。累計通行成本的計算既要考慮柵格單元之間的距離，也要考慮每個單元的通行成本。如果每個單元的通行成本都一樣，結果就和直線距離相同。如果每個單元的成本有差異，計算方法就比較復雜，Spatial Analyst稱作Cost Weighted Distance（以成本為權重的距離）。成本距離的典型用途是利用柵格數據計算最佳路徑。在現實中的應用：綜

16、合公路的長度和地形坡度成本，從公路起點到終點，走向為相對建設費用最低，計算公路的建設成本；飛機失事緊急救援時從指定地區(qū)到最近醫(yī)院的距離；消防、照明等市政設施的布設及其服務區(qū)域的分析；也可以根據某些成本因素找到A地到B地的最短路徑或成本最低路徑。不是所有道路都是平坦的，即使目的地就在山的另一邊，其直線距離很近，但翻過高山要比走直路難得多，如將時間作為成本，翻山需要1小時，繞路需要30 分鐘，則此時翻山的成本距離就要大于繞路的成本距離，因此人們會自覺選擇繞路而不是翻山。除此之外，距離計算還對動物遷移研究、顧客旅游行為、道路、輸送管線、輸油管等等的最低耗費成本計算非常有幫助。二、操作實踐（30分）1

17、、市區(qū)擇房分析（20分）（1）數據：l 城市市區(qū)交通網絡圖（network.shp）l 商業(yè)中心分布圖（Marketplace.shp）l 名牌高中分布圖（school.shp）l 名勝估計分布圖（famous place.shp）（2）要求：l 離交通要道200m外，以減少噪音污染；l 在商業(yè)中心服務范圍內（服務范圍以商業(yè)中心規(guī)模的大小確定，見字段YUZHI）；l 距離名牌高中在750m內，方便小孩上學；l 距離名勝古跡500m以內，環(huán)境幽雅；（3）操作提示：l 對每個條件進行緩沖區(qū)分析，將符合條件的區(qū)域取值為1，不符合條件的取值為0，得到各自的分值圖；l 運用空間疊置分析對上述4個圖層疊加

18、求和，并分等定級，以確定合適的區(qū)域；操作步驟：雙擊F：Chp7Ex1city.mxd文件，打開ArcMap，數據文件network.shp、Marketplace.shp、school.shp、famous place.shp被加載進來。（1）主干道噪音緩沖區(qū)的建立1）在交通網絡圖層（network.shp）上右鍵選擇Open Attribute Table，打開屬性表。2）單擊Option按鈕，選擇Select by Attributes，打開Attributes of network對話框。3）在SQL表中，設置查詢條件表達式：”TYPE”=ST（需單擊Get Unique Values將

19、TYPE的全部屬性值加入上面的列表框中），單擊Apply按鈕，選擇出市區(qū)的主要道路。4）對選擇的主干道建立緩沖區(qū)：點擊緩沖區(qū)按鈕，打開緩沖區(qū)生成對話框。參數如下：A.The feature of a layer:：network。B.選中Use Only the Selected Feature復選框。C.確定緩沖區(qū)距離單位：Meters。D.選擇第一種緩沖區(qū)建立方法（At a specified distance）：200。E.確定緩沖區(qū)距離單位：Meters。F.選擇緩沖區(qū)邊界類型（Dissolve barriers between）：Yes。G.指定緩沖區(qū)文件的存放路徑和名稱：F:Res

20、ultBuffer_of_network.shp。主干道噪音污染緩沖區(qū)如圖1.1。圖1.1 市區(qū)交通要道200m之外緩沖區(qū)（2）商業(yè)中心影響范圍建立點擊緩沖區(qū)按鈕，打開緩沖區(qū)生成對話框。參數如下：A.The feature of a layer:：Marketplace。B.確定緩沖區(qū)距離單位：Meters。C.選擇第一種緩沖區(qū)建立方法（Based on a distance from an attribute）：YUZHI。D.選擇緩沖區(qū)邊界類型（Dissolve barriers between）：Yes。E.指定緩沖區(qū)文件的存放路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_Market

21、place.shp。商業(yè)中心影響范圍的緩沖區(qū)如圖1.2。圖1.2 商業(yè)中心影響范圍緩沖區(qū)（3）名牌高中的影響范圍建立點擊緩沖區(qū)按鈕，打開緩沖區(qū)生成對話框。參數如下：A.The feature of a layer:：school。B.確定緩沖區(qū)距離單位：Meters。C.選擇第一種緩沖區(qū)建立方法（At a specified distance）：750。D.選擇緩沖區(qū)邊界類型（Dissolve barriers between）：Yes。E.指定緩沖區(qū)文件的存放路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_school.shp。名牌高中的覆蓋范圍緩沖區(qū)如圖1.3。圖1.3 名牌高中的覆蓋范圍

22、（4）名勝古跡的影響范圍建立點擊緩沖區(qū)按鈕，打開緩沖區(qū)生成對話框。參數如下：A.The feature of a layer:：famous place。B.確定緩沖區(qū)距離單位：Meters。C.選擇第一種緩沖區(qū)建立方法（At a specified distance）：500。D.選擇緩沖區(qū)邊界類型（Dissolve barriers between）：Yes。E.指定緩沖區(qū)文件的存放路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_famous_place.shp。名勝古跡的覆蓋范圍緩沖區(qū)如圖1.4。圖1.4 名勝古跡的周邊覆蓋影響范圍（5）進行疊置分析，求出滿足上述四個要求的區(qū)域1）求取3

23、個點圖層緩沖區(qū)的交集區(qū)域，操作如下：A.打開ArcToolbox，選擇Analysis Tools|Overlay|Intersect命令，打開交集操作對話框。B.依次添加商業(yè)中心的緩沖區(qū)、名牌高中的緩沖區(qū)和名勝古跡緩沖區(qū)。C.指定輸出文件路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_Marketplace_Inters.shp。D.在JoinAttributes文本框中選擇ALL。所求出的交集區(qū)域如圖1.5。圖1.5 滿足三個條件的區(qū)域2）求取同時滿足四個條件的區(qū)域，操作如下：A.打開ArcToolbox，選擇Analysis Tools|Overlay|Intersect命令，打開圖層擦

24、除操作對話框。B.在Input Features文本框中選擇三個區(qū)域的交集數據。C.在Erase Features文本框中選擇主干道噪音緩沖區(qū)數據。D. 指定輸出文件路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_Marketplace_Inters1.shp。滿足以上四個條件的區(qū)域如圖1.6。圖1.6 購房者最佳選擇區(qū)域（6）對整個城市區(qū)域的住房條件進行評價為了便于了解城市其他地段的住房條件，可應用以上數據對整個城市區(qū)域的住房條件進行評價，分級標準是：A.滿足其中四個條件為第一等級。B.滿足其中三個條件為第二等級。C.滿足其中兩個條件為第三等級。D.滿足其中一個條件為第四等級。E.完全不滿足

25、條件的為第五等級。1）屬性賦值。A.分別打開商業(yè)中心、名牌高中和名勝古跡影響范圍的緩沖區(qū)圖層的屬性列表，分別添加market,school和famous字段，并全部賦值為1。B.向主干道噪音緩沖區(qū)圖層的屬性列表中添加voice字段，全部賦值為1（因為噪音緩沖區(qū)之外的區(qū)域才是滿足要求的，因此取值為1）。2）區(qū)域疊加。A.打開ArcToolbox，選擇Analysis Tools|Overlay|Intersect命令，打開圖層合并操作對話框。B.依次添加4個緩沖區(qū)圖層。C.設定輸出文件的路徑和名稱：F:ResultBuffer_of_Marketplace_Union.shp。D.在JoinAt

26、tributes文本框中選擇ALL。四個區(qū)域的疊加合并結果如圖1.7。圖1.7 四個緩沖區(qū)的疊加結果3）分級。A.打開生成的Union文件圖層的屬性列表。B.在屬性表中選擇Options|Add Field，添加一個短整型字段class。C.在Editor工具條中，選擇Editor|Start Editing。D.在屬性列表中的class字段上單擊右鍵，選擇Calculate Values。在打開的Field Calculator對話框中，輸入運算公式：famous+market+school+voice。4）應用class字段的屬性值進行符號化分級顯示。第一等級：數值為3。第二等級：數值為2

27、。第三等級：數值為1。第四等級：數值為0。第五等級：數值為1。得到整個地區(qū)居住適宜性的分級圖。顏色越深，表示越適宜居住（圖1.8）。圖1.8 區(qū)域居住適宜性分級圖2、制作熊貓分布密度圖（10分）（1）數據：熊貓活動足跡數據（Xmpoint.shp）（2）要求：l 熊貓活動具有槽域范圍，每個范圍只有一個（對）熊貓，假設槽域半徑為5km；l 由于槽域性，假設熊貓活動范圍滿足以采樣點為中心的泰森多邊形；l 在數據Xmpoint.shp的基礎上，以每個熊貓槽域范圍為權重，制作該地區(qū)的熊貓分布密度圖；操作步驟：（1）打開ArcMap，加載Spatial Analyst模塊。（2）單擊Spatial An

28、alyst下拉箭頭，單擊Options，單擊General標簽，在Working文本框中輸入或者單擊Browse按鈕選擇工作路徑：F:Result。（3）單擊File菜單下的Add Data命令，打開加載數據對話框，選擇Xmpoint.shp。（4）選擇熊貓活動足跡數據圖層，單擊Spatial Analyst下拉箭頭，單擊Distance，單擊Allocation，設置參數如圖2.1所示，輸出文件名記為FP。單擊OK，生成熊貓槽域范圍圖（圖2.2，白色區(qū)域沒有熊貓出現）。圖2.1 區(qū)域分配對話框圖2.2 槽域分配圖（5）選擇FP數據層，單擊鼠標右鍵并選擇Open Attribute Table

29、命令，打開FP屬性表。（6）單擊FP屬性表右下角Options按鈕的下拉箭頭，選擇Export命令。（7）導出FP屬性數據表，在Output table文本框中輸入輸出文件名Fbtab.dbf。（8）單擊OK按鈕。出現提示是否需要加載該數據表，選擇“是（Y）“。（9）選擇熊貓活動足跡數據圖層（XMPoint），單擊鼠標右鍵，選擇Join and Relates子菜單下的Join，彈出數據連接對話框，在What do you want to join to this layer?下拉列表框中選擇Join attributes from a table，在Choose the field in t

30、his layer that the join will be based on下拉列表框中選擇ID，在Choose the table to join to this layer,or load the table from disk下拉列表框中選擇Fbtab，在Choose the field in the table to base the join on下拉列表框中選擇VALUE，單擊OK按鈕，完成熊貓采樣數據與槽域范圍數據的鏈接。（10）選擇熊貓活動足跡數據圖層（XMPoint），單擊鼠標右鍵并選擇Open Attribute Table命令，打開XMPoint屬性表；單擊屬性表中的

31、XMPoint.CaoYuArea字段名，單擊鼠標右鍵，選擇Field Calculator.；在Field Calculator對話框中輸入計算公式：FBtab.COUNT *500 *500,500為生成FB數據層時設置的柵格大小。（11）選擇熊貓活動足跡數據圖層（XMPoint），選擇單擊屬性表中的XMPoint.Power字段名，單擊鼠標右鍵，選擇Field Calculator.；在Field Calculator對話框中輸入計算公式：3.1415926*5000*5000/ Xmpoint.CaoYuArea, 3.1415926*5000*5000為假定的最大槽域面積，計算每個采樣點的權重值，作為計算密度的樣本值。（1