地理空間數(shù)據(jù)庫原理期末考試題總卷

《地理空間數(shù)據(jù)庫原理》課程期末考試卷一、選擇題（每題3分，共10題）1、下列不適合直接采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對空間數(shù)據(jù)進行管理說法錯誤的是（A）A.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的是連續(xù)的相關(guān)性較小的數(shù)字或字符，而空間數(shù)據(jù)是連續(xù)的，并且有很強的空間相關(guān)性；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的實體類型較少，并且實體類型間關(guān)系簡單固定，而GIS數(shù)據(jù)庫的實體類型繁多，實體間存在著復雜的空間關(guān)系；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)通常為等長記錄的數(shù)據(jù)，而空間數(shù)據(jù)的目標坐標長度不定，具有變長記錄，并且數(shù)據(jù)項可能很多，很復雜；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫只查詢和操作數(shù)字和文字信息，而空間數(shù)據(jù)庫需要大量的空間數(shù)據(jù)操作和查詢。下列關(guān)于的空間數(shù)據(jù)庫管理方式經(jīng)歷的階段及其各自特點說法錯誤的是（C）A.文件關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理階段，用一組文件形式來存儲地理空間數(shù)據(jù)及其拓撲關(guān)系，利用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲屬性數(shù)據(jù)，通過唯一的標識符來建立它們之間的連接。全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理階段，基于關(guān)系模型方式，將圖形數(shù)據(jù)按關(guān)系模型組織。圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，即將圖形文件轉(zhuǎn)成關(guān)系存放在目前大部分關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提供的二進制塊中。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理階段，面向?qū)ο笮涂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)最適合空間數(shù)據(jù)的表達和管理。持變長記錄，還支持對象的嵌套，信息的繼承和聚集。支持SQL語言，有一定的通用性。允許定義合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)操作。對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理階段，解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄管理，使數(shù)據(jù)管理效率大大提高；空間和屬性之間聯(lián)結(jié)有空間數(shù)據(jù)管理模塊解決，不僅具有操作關(guān)系數(shù)據(jù)的函數(shù)，還具有操作圖形的API函數(shù)；3.對下述圖形進行鏈式編碼，編碼結(jié)果為（D）1,4,5,4,6,6,5,5,5,4,4,4B.1,4,5,5,5,6,6,6,6,4,4,4C.1,4,5,4,5,6,6,6,6,5,4,4D.1,4,5,4,5,6,6,6,6,4,4,4使用游程編碼對下述編碼壓縮后的結(jié)果為（B）WWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWBBBWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWWWA.12W1B11W3B24W1B14WB.12W1B12W3B24W1B14WC.12W1B12W3B24W1B13WD.12W1B12W3B25W1B14W下列關(guān)于各種數(shù)據(jù)模型說法錯誤的是（A）Shapefile可以支持點，線，面等圖形要素的存儲。是一種比較原始的矢量數(shù)據(jù)存儲方式，既能夠存儲幾何體的位置數(shù)據(jù)，又可在一個文件之中同時存儲這些幾何體的屬性數(shù)據(jù)。可用ArcCatalog對hapefile進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作，且ArcCatalog將自動維護數(shù)據(jù)的完整性，將所有文件同步改變。Coverage數(shù)據(jù)模型是第二代地理數(shù)據(jù)模型，也被稱為地理相關(guān)模型。它采用的是一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)。Coverage要素的主要類型是點、弧、多邊形和節(jié)點，具有拓撲關(guān)聯(lián)。次要類型是控制點、連接和注釋。下列不屬于柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲編碼方法的是：（D）A.游程長度編碼B.四叉樹編碼C.鏈式編碼D.哈夫曼編碼下列哪項不是常用的空間索引（C）A.BSP樹B.Cell樹C.二叉樹D.R樹8.下列關(guān)于SQL的說法正確的是（C）SQL，StrueturedQueryLanguage（結(jié)構(gòu)化查詢語言），關(guān)系數(shù)據(jù)庫的主要訪問方式。SQL中，任何時候都可以執(zhí)行一個數(shù)據(jù)定義語句，隨時修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。C.SELECT語句充分體現(xiàn)了SQL語言的特征：過程化和面向集合。D.SQL語言提供了數(shù)據(jù)控制功能，能夠在一定程度上保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全性、完整性，并提供了一定的并發(fā)控制及恢復能力。9.橫向分塊組織中，分塊尺寸的確定錯誤的是（B）A.按存取頻率較高的空間分布單元劃分圖塊。B.依據(jù)規(guī)定的大小，對空間進行規(guī)則的劃分。C.使基本存儲單元具有較為合理的數(shù)據(jù)量。D.考慮未來地圖數(shù)據(jù)更新的圖形屬性信息源及空間分布。10.下列不屬于空間數(shù)據(jù)的基本特征的是（B）A.空間特征B.物理特征C.屬性特征D.時間特征二、專業(yè)術(shù)語解釋（每題6分，共15題）地理空間數(shù)據(jù)庫指的是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲的與應用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的?？臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個對與空間數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)進行輸入、編輯處理、存儲、分析和輸出的系統(tǒng)。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對空間邏輯數(shù)據(jù)模型描述的數(shù)據(jù)組織關(guān)系和編排方式。數(shù)據(jù)模型對現(xiàn)實世界進行認知、簡化和抽象表達，并將抽象結(jié)果組織成有用、能反映形式世界真實狀況數(shù)據(jù)集的橋梁。對象模型將研究的整個地理空間看成一個空域，地理現(xiàn)象和空間實體作為獨立的對象分布在該空域中。拓撲關(guān)系拓撲關(guān)系(topologicalrelation)，指滿足拓撲幾何學原理的各空間數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系。即用結(jié)點、弧段和多邊形所表示的實體之間的鄰接關(guān)聯(lián)、包含和連通關(guān)系?？臻g索引依據(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)。空間數(shù)據(jù)引擎空間數(shù)據(jù)引擎，簡稱SDE,是一種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，即在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)庫引擎，以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲和管理的能力?？臻g數(shù)據(jù)查詢其屬于空間數(shù)據(jù)庫的范疇，一般定義為從空間數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象。矢量結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對矢量數(shù)據(jù)模型進行數(shù)據(jù)的組織。它通過記錄實體坐標及其關(guān)系，盡可能精確的表示點、線、多邊形等地理實體，坐標空間設為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。柵格結(jié)構(gòu)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)。是指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，稱為柵格單元，在各個柵格單元上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。四叉樹編碼思想其基本思想是首先把一幅圖象或一幅柵格地圖等分成四部分，如果檢查到某個子區(qū)的所有格網(wǎng)都含有相同的值（灰度或?qū)傩灾担?，那么這個子區(qū)域就不再往下分割；否則，把這個區(qū)域再分割成四個子區(qū)域，這樣遞歸地分割，直至每個子塊都只含有相同的灰度或?qū)傩灾禐橹?。游程長度編碼游程長度編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法，它的基本思路是：對于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復的記錄內(nèi)容。其編碼方案是，只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數(shù)（或終止列號），數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是（代碼，重復數(shù)或終止列號），從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。鏈式編碼鏈式編碼也稱為弗里曼鏈碼（Freeman）或邊界鏈碼。首先定義基本方向，可定乂為：東=0,東南=1,南=2,西南=3,西=4,西北=5,北=6,東北=7等八個基本方向。然后對圖形邊界編碼，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是（起點,方向，方向…）。BSP樹BSP樹（BinarySpacePartitioningTree,二值空間劃分樹）是一種二叉樹,它將空間逐級進行一分為二的劃分,空間實體是該樹的葉子結(jié)點。三、簡答題（每題10分,共10題）1.什么是空間數(shù)據(jù)庫？其主要特點是什么？空間數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)中用于儲存和管理空間數(shù)據(jù)的場所。特點（a）數(shù)據(jù)量特別大；2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了哪些階段？各個個階段有什么的特點？人工管理階段：用戶負責數(shù)據(jù)的組織、存儲結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等細節(jié)；數(shù)據(jù)完全面向特定的應用程序走；數(shù)據(jù)與程序沒有獨立性。文件系統(tǒng)階段：系統(tǒng)提供存取方法,支持對文件的基本操作,用戶程序不必考慮物理細節(jié)。數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位；一個數(shù)據(jù)文件對應一個或幾個用戶程序,還是面向應用的；數(shù)據(jù)與程序有一定的獨立性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；面向全組織,面向現(xiàn)實世界；獨立性較強；由DBMS統(tǒng)一存取,維護數(shù)據(jù)語義及結(jié)構(gòu)。簡述空間實體抽象的三個層次，并畫圖說明抽象的結(jié)構(gòu)圖如下：空間概念數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型是人們對客觀現(xiàn)實或現(xiàn)象象的一種認識。不同的人，由于在所關(guān)心的問題、研究的對象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，對同一客觀現(xiàn)象的抽象和描述會形成不同的用戶視圖，既稱為外模式。②空間邏輯數(shù)據(jù)模型空間邏輯數(shù)據(jù)模型將空間概念數(shù)據(jù)模型確定的空間數(shù)據(jù)庫信息內(nèi)容，具體地表達為數(shù)據(jù)項、記錄等之間的關(guān)系，這種表達有多種不同的實現(xiàn)方式。常用的數(shù)據(jù)模型包括層次模型、網(wǎng)絡模型和關(guān)系模型。③物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型將邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成為物理數(shù)據(jù)模型，即要求完成空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法和數(shù)據(jù)庫總體存儲結(jié)構(gòu)等的設計工作。簡述基于場、對象和網(wǎng)絡的地理空間認知模型基于場的模型：把地理空間中的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量或體來看待，根據(jù)不同的應用可以表示為二維的，也可表示為三維的。在空間信息系統(tǒng)中場模型一般用柵格模型表示，其主要特點就是用二維劃分覆蓋整個連續(xù)空間。劃分可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，通常是采用正多邊形作為劃分的單位如三角形、方格、六邊形等。基于對象的模型：將研究的整個地理空間看成一個空域，地理實體和現(xiàn)象作為對立的對象分布在該空域中。按照其空間特征的分為點、線和面三種基本對象，對象也可能是由其它的對象構(gòu)成構(gòu)成的復雜對象，并且與其它的對象保持著特定的關(guān)系。每個對象對應著一組相關(guān)的屬性以區(qū)分出各個不同的對象。只適合于那些具有完整邊界的地理現(xiàn)象?；诰W(wǎng)絡的模型：網(wǎng)絡模型是從圖論中發(fā)展而來。在網(wǎng)絡模型中，空間要素被抽象為鏈、節(jié)點等對象，同時還要關(guān)注其間的連通關(guān)系。這種模型適合用于對相互連接的線狀現(xiàn)象進行建模，如交通線路、電力網(wǎng)線等網(wǎng)絡模型可以形式化定義為：網(wǎng)絡圖=（節(jié)點，｛節(jié)點間的關(guān)系，即鏈｝）簡述矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有哪幾種常用編碼？矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：矢量結(jié)構(gòu)是以點、線、面等圖形元素為基礎的空間數(shù)據(jù)組織方式。地圖中面狀特征數(shù)字化的數(shù)據(jù)可描述為點（point）、矢量（vector）、結(jié)點（node）、線段（line）和多邊形（polygon）等基本數(shù)據(jù)元素。點為最基本的地圖數(shù)據(jù)元素，由一對坐標（某，Y）確定在平面中的位置。矢量由連結(jié)兩點構(gòu)成，有方向性，取決于線段數(shù)字化方向。結(jié)點為線段的兩個端點，分為起始結(jié)點和終止結(jié)點。線段由兩結(jié)點及結(jié)點間的一組有序點組成，包含一個或若干個連接的矢量，是兩個多邊形的公共邊界。多邊形表示面狀地理實體的平面分布，是由一條或若干線段組成的閉合范圍。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼：簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼、樹狀索引編碼法、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼。簡述柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)游程長度編碼游程長度編碼：是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法，它的基本思路是：對于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復的記錄內(nèi)容。其編碼方案是，只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數(shù)（或終止列號），數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是（代碼，重復數(shù)或終止列號），從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。優(yōu)缺點：數(shù)據(jù)壓縮率高，易于實現(xiàn)疊置，檢索運算。只考慮水平分解元素之間相關(guān)性而未考慮垂直分解元素之間相關(guān)性，又稱一維游程編碼。簡述柵格數(shù)據(jù)組織方法柵格數(shù)據(jù)以層的方式來組織文件，在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，物體的空間位置就用其在笛卡爾平面網(wǎng)格中的行號和列號坐標表示，物體的屬性用象元的取值表示，每個象元在一個網(wǎng)格中只能取值一次，同一象元要表示多重屬性的事物就要用多個笛卡爾平面網(wǎng)格，每個笛卡爾平面網(wǎng)格表示一種屬性或同一屬性的不同特征，這種平面稱為層。以像元為序。不同層上同一像元位置上的各屬性值表示為一個列數(shù)組以層為基礎。每一層又以像元為序記錄它的坐標和屬性值。以層為基礎。但每一層內(nèi)則以多邊形為序記錄多邊形的屬性值和充滿多邊形的各像元的坐標。簡述3種以上柵格數(shù)據(jù)單元值確定方法中心點法：將柵格中心點的值作為柵格元素值重要性法：某些主要屬性，只要在柵格中出現(xiàn)就把該屬性作為柵格屬性面積占優(yōu)法：柵格中占最大面積的屬性值為它的屬性.百分比法：根據(jù)柵格內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格的代碼參與，如可記面積最大的兩類AB,也可根據(jù)A類和B類所占百分比數(shù)在代碼中加入數(shù)字。簡述矢量和柵格數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點，以及二者的比較①矢量數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點：優(yōu)點為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低，有利于網(wǎng)絡和檢索分析，圖形顯示質(zhì)量好、精度高；缺點為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜，多邊形疊加分析比較困難。②柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點：八、、?優(yōu)點為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，便于空間分析和地表模擬，現(xiàn)勢性較強；缺點為數(shù)據(jù)量大，投影轉(zhuǎn)換比較復雜。③矢量和柵格數(shù)據(jù)模型的比較：柵格數(shù)據(jù)操作總的來說容易實現(xiàn)，矢量數(shù)據(jù)操作則比較復雜；柵格結(jié)構(gòu)是矢量結(jié)構(gòu)在某種程度上的一種近似，對于同一地物達到于矢量數(shù)據(jù)相同的精度需要更大量的數(shù)據(jù)；在坐標位置搜索、計算多邊形形狀面積等方面柵格結(jié)構(gòu)更為有效，而且易于遙感相結(jié)合，易于信息共享；矢量結(jié)構(gòu)對于拓撲關(guān)系的搜索則更為高效，網(wǎng)絡信息只有用矢量才能完全描述，而且精度較高。對于地理信息系統(tǒng)軟件來說，兩者共存，各自發(fā)揮優(yōu)勢是十分有效的。什么是空間數(shù)據(jù)引擎？舉例說明空間數(shù)據(jù)引擎的體系結(jié)構(gòu)、工作原理。空間數(shù)據(jù)庫引擎(SpatialDatabaeEngine，SDE)是基于特定空間數(shù)據(jù)模型，在特定的數(shù)據(jù)存儲、管理系統(tǒng)(如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)或文件系統(tǒng)的基礎上，提供對空間數(shù)據(jù)的存儲、檢索等操作，以提供在此基礎上的二次開發(fā)。原理：SDE只提供存儲、讀取、檢索、管理數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的基本處理等功能；SDE不負責進行空間分析和復雜處理；基于第三方API(如OracleSpatial和ESRISDE）開發(fā)的引擎可以提供更多功能。③SDE的體系結(jié)構(gòu)：如何進行空間數(shù)據(jù)分層組織？分層有哪些原則？分層有哪些方法？層的概念同時適合于柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)。層是指地理特征及其屬性在邏輯上的集合。在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每種屬性可形成一個獨立的層，而新的屬性就意味著在數(shù)據(jù)庫中新加一層。在矢量結(jié)構(gòu)中，層是用來區(qū)分空間實體的主要類型，目的是為了制圖與顯示。數(shù)據(jù)分層的原則：考慮特征類型：點線面分別處于不同層?？紤]特征的邏輯分組：相關(guān)的地物位于同一層。分層時應使處理更加方便。數(shù)據(jù)分層的方法:按專題分層按時間序列分層以地面垂直高度分層什么是空間索引？建立空間索引的目的？空間索引：依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。目的：對空間數(shù)據(jù)進行篩選和過濾，使得在進行空間操作時，大量與空間對象無關(guān)的空間數(shù)據(jù)被預先排除，從而提高空間操作速度和效率?？臻g索引建立的基本原理和基本原則？基本原理：盡管有許多特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法用來完成空間索引，但基本原理相似，采用分割原理，把查詢空間劃分為若干區(qū)域，這些區(qū)域或單元包含空間數(shù)據(jù)并可唯一標識?；驹瓌t：存儲效率高:為一組數(shù)據(jù)創(chuàng)建的索引數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量應該盡量的小。查詢效率高:建索引的目的就是提高查詢效率。更新效率高:數(shù)據(jù)集的變化可以抽象為數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)對象的修改、增加和刪除。簡述基于文件的索引和基于數(shù)據(jù)庫的索引的區(qū)別。基于數(shù)據(jù)庫的索引：實質(zhì)上是基于數(shù)據(jù)庫的SQL語言優(yōu)化。通過適當?shù)谋斫Y(jié)構(gòu)設計、表索引設計，以及SQL查詢的設計，達到對空間數(shù)據(jù)的快速檢索基于文件的索引和基于內(nèi)存的索引：都是用結(jié)構(gòu)來適應算法，而基于數(shù)據(jù)庫的索引是用算法來適應結(jié)構(gòu)簡述Shapefile、Coverage、Geodatabae三種數(shù)據(jù)模型Shapfile圖形文件是ESRI(EnvironmentalSytemReearchlntitute)公司提供的一種矢量數(shù)據(jù)格式，Shapefile圖形文件存儲了空間地理要素的非拓撲幾何信