武漢科技大學(xué)碩士研究生入學(xué)地理信息系統(tǒng)考試試題及答案

1、武漢科技大學(xué)2020年碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：439 地理信息系統(tǒng) 共2頁 第1頁說明：1適用招生專業(yè)：巖土工程 2答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效。 3考試時(shí)間3小時(shí)，總分值150分。名詞解釋（每小題5分，共50分）空間數(shù)據(jù)分類柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)變換DTM第一范式（1NF）地圖投影類數(shù)據(jù)模型原型化設(shè)計(jì)法10關(guān)系完整性什么是地理信息？地理信息有何特點(diǎn)？（10分）簡述空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的基本過程。（10分）不同的GIS軟件系統(tǒng)使用的空間數(shù)據(jù)格式往往不同，要解決這些不同格式數(shù)據(jù)之間的融合，主要有哪些方法？每種方法的特點(diǎn)是什么?（15分）層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)模型各有何優(yōu)缺點(diǎn)

2、？（15分）簡述地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。（15分） 共2頁 第2頁GIS數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接、查詢和管理，目前采用的解決方法主要有哪些？（15分）結(jié)合你所熟悉的某一領(lǐng)域（如適宜性評(píng)價(jià)、水土流失等），敘述基于GIS的地學(xué)應(yīng)用模型建模步驟和方法（限于建模步驟和方法的清晰表述，必要時(shí)可以用框架圖表示，但不需要有具體數(shù)據(jù)）。（20分）參考答案名詞解釋（每小題5分，共50分）空間數(shù)據(jù)分類指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢和共享提供依據(jù)

3、。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡稱為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。數(shù)據(jù)變換指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換，包括幾何糾正、投影轉(zhuǎn)換和輻射糾正等，以解決空間數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)。DTMDTM是數(shù)字地面模型的簡稱，它是定義于二維區(qū)域上的一個(gè)有限項(xiàng)的向量序列，它以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形。第一范式（1NF）是一個(gè)關(guān)系模式所要遵循的最基本的條件，即關(guān)系中的每個(gè)屬性必須是原子的、不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。地圖投影即將地球橢球面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)法則，變換為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)。類是對(duì)一組對(duì)象的抽象

4、描述，它將該組對(duì)象所具有的共同特征集中起來，以說明該組對(duì)象的能力和性質(zhì)。數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型可看作是表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的規(guī)格化的說明，具體地說，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作集合和完整性約束規(guī)則集合等組成了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型。原型化設(shè)計(jì)法就是根據(jù)用戶提出的需求，由用戶與開發(fā)人員共同商定其中重要和基本的開發(fā)目標(biāo)，然后選擇一個(gè)試驗(yàn)區(qū)，設(shè)計(jì)出初步方案，在較短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出一個(gè)能滿足用戶基本需求的初步原型或系統(tǒng)雛形，交用戶試用，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，根據(jù)用戶意見對(duì)原型加以修改或擴(kuò)充，產(chǎn)生一個(gè)新的原型版本，如此反復(fù)和迭代，最后形成一個(gè)比較完善和質(zhì)量較高的應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)。10關(guān)系完整性即指關(guān)系的正確性、相容性和有效性。它是

5、給定的關(guān)系模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系的所有制約和依存規(guī)則，用以限定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化，從而保證數(shù)據(jù)的正確、相容和有效。什么是地理信息？地理信息有何特點(diǎn)？（10分）地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。特點(diǎn)：1. 地理信息屬于空間信息，其位置的識(shí)別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的；2. 地理信息具有多維結(jié)構(gòu)，即在二維空間的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多專題的第三維的信息結(jié)構(gòu)；3地理信息的時(shí)序特征十分明顯。簡述空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的基本過程。（10分）空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供物質(zhì)基

6、礎(chǔ)。其基本過程為：根據(jù)用戶的需求確定數(shù)據(jù)項(xiàng)目，根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目確定數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)分類和編碼，確定數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，數(shù)據(jù)輸入與編輯操作。其中，數(shù)據(jù)輸入與編輯操作包括矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的輸入及操作。不同的GIS軟件系統(tǒng)使用的空間數(shù)據(jù)格式往往不同，要解決這些不同格式數(shù)據(jù)之間的融合，主要有哪些方法？每種方法的特點(diǎn)是什么（15分）主要有以下方法：1基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合。即利用不同GIS軟件可輸入或輸出一種或幾種共同的數(shù)據(jù)格式，通過交換格式的方式來實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合。特點(diǎn)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程復(fù)雜，轉(zhuǎn)換次數(shù)頻繁，系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式需要公開，但轉(zhuǎn)換采用的技術(shù)不公開。2基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合。即采用一種空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

7、標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合。特點(diǎn)是能處理多個(gè)數(shù)據(jù)集，轉(zhuǎn)換次數(shù)少，系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式不需公開，但轉(zhuǎn)換采用的技術(shù)需要公開。3基于公共接口的數(shù)據(jù)融合。又稱為數(shù)據(jù)互操作模式，即通過制定大家達(dá)成統(tǒng)一并共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)，使一個(gè)系統(tǒng)能同時(shí)支持不同的空間數(shù)據(jù)格式，以實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合。特點(diǎn)是獨(dú)立于具體平臺(tái)，轉(zhuǎn)換技術(shù)高度抽象，數(shù)據(jù)格式不需公開。4基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合。指在一個(gè)GIS軟件中實(shí)現(xiàn)對(duì)其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個(gè)GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。特點(diǎn)是不僅避免了繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而且在一個(gè)GIS軟件中訪問某種軟件的數(shù)據(jù)格式，不要求用戶擁有該數(shù)據(jù)格式的宿主軟件，更不需要該軟件的運(yùn)行，使多源數(shù)據(jù)的融合

8、更為便捷。層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)模型各有何優(yōu)缺點(diǎn)？（15分）1層次模型優(yōu)點(diǎn)：易于理解、更新和擴(kuò)充；通過關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)訪問易于實(shí)現(xiàn)；事先知道全部可能的查詢結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)檢取方便。缺點(diǎn)：訪問限于自上而下的路徑，不夠靈活；大量索引文件需要維護(hù)；一些屬性值重復(fù)多次，導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余，存儲(chǔ)和訪問的開銷增加。2網(wǎng)狀模型優(yōu)點(diǎn)：空間特征及其坐標(biāo)數(shù)據(jù)易于連接；在很復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中搜索，有環(huán)路指針是一種很有效的方法；避免數(shù)據(jù)冗余，已有數(shù)據(jù)可充分利用。缺點(diǎn)：間接的指針使數(shù)據(jù)庫擴(kuò)大，在復(fù)雜的系統(tǒng)中可能占據(jù)數(shù)據(jù)庫的很大部分；每次數(shù)據(jù)庫變動(dòng)，這些指針必須更新維護(hù)，其工作量相當(dāng)大。3關(guān)系模型優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)靈活；可以滿足布爾邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算表達(dá)

9、的各種查詢需要；允許對(duì)各種數(shù)據(jù)類型的搜索、組合和比較。缺點(diǎn)：為找到滿足指定關(guān)系要求的數(shù)據(jù)，許多操作涉及到對(duì)文件的順序搜索，對(duì)大型系統(tǒng)而言，很費(fèi)時(shí)間；為保證以適宜速度進(jìn)行搜索的能力，商用系統(tǒng)一般需經(jīng)過十分精心的設(shè)計(jì)，故價(jià)格昂貴。簡述地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。（15分）詳細(xì)設(shè)計(jì)又稱為實(shí)際設(shè)計(jì)，其任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案確定的目標(biāo)和階段開發(fā)計(jì)劃，緊密結(jié)合特定的硬件、基礎(chǔ)軟件和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的詳細(xì)設(shè)計(jì)，用于具體指導(dǎo)系統(tǒng)的開發(fā)。其主要內(nèi)容包括：1子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。即以對(duì)用戶需求的進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查為依據(jù)，分別完成各子系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)和用戶界面設(shè)計(jì)等。2數(shù)據(jù)庫

10、設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)源的分析與選擇；數(shù)據(jù)分類與分層的確定；數(shù)據(jù)獲取方案的規(guī)定；數(shù)據(jù)編碼設(shè)計(jì)；實(shí)體屬性表與屬性關(guān)系的設(shè)計(jì)；屬性數(shù)據(jù)類型的建立；數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；地理定位控制的確定及其他有關(guān)問題的規(guī)定等。3功能模塊設(shè)計(jì)。詳細(xì)描述各功能模塊的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和算法，輸入輸出的數(shù)據(jù)項(xiàng)和格式等。4用戶界面設(shè)計(jì)七、GIS數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接、查詢和管理，目前采用的解決方法主要有哪些？（15分）目前采用的解決方法主要有：1混合式：即利用兩個(gè)子系統(tǒng)分別存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，其中空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在線狀或面狀實(shí)體的弧段文件中，屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，兩個(gè)子系統(tǒng)之間通過標(biāo)識(shí)碼（ID）進(jìn)行連接。 2擴(kuò)展式：即在標(biāo)準(zhǔn)RDBMS的頂層，通過將地理結(jié)構(gòu)查詢語言（Geo SQL）轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作。 3開放式：即利用專門開發(fā)的DBMS來統(tǒng)一管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。八、結(jié)合你所熟悉的某一領(lǐng)域（如適宜性評(píng)價(jià)、水土流失等），敘述基于GIS的地學(xué)應(yīng)用模型建模步驟和方法（限于建模步驟和方法的清晰表述，必要時(shí)可以用框架圖表示，但不需要有具體數(shù)據(jù)）。（20分）本題主要考察考生：1能否將要解決的問題與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，從問題開始，一步步推導(dǎo)出解決問題所需要的原始數(shù)