地理信息系統(tǒng)概論課后習(xí)題全部答案

地理信息系統(tǒng)概論課后習(xí)題全部答案■黃杏元版

課后習(xí)題

第一章

，什么是地理信息系統(tǒng)（GIS）?它與一般計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有哪些異同

點(diǎn)？

答：地理信息系統(tǒng)：是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，

以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。GIS脫胎于地圖學(xué)，是譏算機(jī)科學(xué)、

地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和

管理科學(xué)等眾多學(xué)科交叉融合而成的新興學(xué)科。但是,地理信息系統(tǒng)與

這學(xué)科和系統(tǒng)之間既有聯(lián)系又有區(qū)別：（1）GIS與機(jī)助制圖系統(tǒng)機(jī)

助制圖是地理信息系統(tǒng)得主要技術(shù)基礎(chǔ)，它涉及GIS中的空間數(shù)據(jù)采

集、表示、處理、可視化甚至空間數(shù)據(jù)的管理。地理信息系統(tǒng)和數(shù)字

制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別在于空間分析方面。一個(gè)功能完善的地理信息系

統(tǒng)可以包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的所有功能，此外它還應(yīng)具有豐富的空間分

析功能。（2）GIS與DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）GIS除需要功能強(qiáng)大

的空間數(shù)據(jù)的管理功能之外，還需要具有圖形數(shù)據(jù)的采集、空間數(shù)據(jù)的

可視俯口空間分析等功能。因此，GIS在硬件和軟件方面均比一般事務(wù)

數(shù)據(jù)庫(kù)更加復(fù)雜，在功能上也比后者要多地多。（3）GIS與CAD系

統(tǒng)二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則

的幾何圖形、屬性庫(kù)功能弱，更缺乏分析和判斷能力。（4）GIS與

遙感圖像處理的系統(tǒng)遙感圖像處理的系統(tǒng)是專門用于對(duì)遙感圖像數(shù)據(jù)

處理進(jìn)行分析處理的軟件c它主要強(qiáng)調(diào)對(duì)遙感柵格數(shù)據(jù)的幾何處理、

灰度處理和專題信息提取。這種系統(tǒng)一般缺少實(shí)體的空間關(guān)系描述，

難以進(jìn)行某一實(shí)體的屬性查詢和空間關(guān)系查詢以及網(wǎng)絡(luò)分析等功能。

2、地理信息系統(tǒng)有哪幾個(gè)主要部分組成？它的基本功能有哪些？試舉

目前廣泛應(yīng)用的兩個(gè)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)軟件為例，列出它們的功能分類

表，并比較異同點(diǎn)？

(1)系統(tǒng)硬件:包括各種硬件設(shè)備，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)；(2)

系統(tǒng)軟件:支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)；

(3)空間數(shù)據(jù):系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象，構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)；(4)

應(yīng)用人員:GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和

更新的高級(jí)用戶；(5)應(yīng)用模型:解決某一專門應(yīng)用的應(yīng)用模型，是GIS

技術(shù)產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。

3、試說(shuō)明地理信息系統(tǒng)的基本分析功能與應(yīng)用模型之間的區(qū)別和聯(lián)系

是什么？

答：地理信息系統(tǒng)分析功能是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律或者參數(shù)進(jìn)

行計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)，這些規(guī)律和參數(shù)就可以構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用模型，比

如降雨量計(jì)算模型和風(fēng)力強(qiáng)度計(jì)算模型等。但應(yīng)用模型很多是專業(yè)領(lǐng)

域的模型，其表現(xiàn)可以是參數(shù)表格也可以是圖標(biāo)或計(jì)算公式，不利于

地理信息這種要與地理坐標(biāo)想聯(lián)系，并且需要特殊的可視化效果的信

息分析與表達(dá)。因此要構(gòu)建適合于地理信息分析和表達(dá)的應(yīng)用模型就

要吧如氣象農(nóng)業(yè)等行業(yè)應(yīng)用模型轉(zhuǎn)變或者結(jié)合地理信息做成與空間信

息想連接的模型應(yīng)用于分析。

4.根據(jù)你的了解，闡述地理信息系統(tǒng)的相關(guān)學(xué)科及關(guān)聯(lián)技術(shù)，并就地

理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的簡(jiǎn)歷和發(fā)展問(wèn)題，發(fā)表你的意見(jiàn)和觀點(diǎn)？

答：地理信息系統(tǒng)與其他相關(guān)學(xué)科系統(tǒng)間的關(guān)系（1）GIS與地圖學(xué)

GIS是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)（主要來(lái)自地圖）為基礎(chǔ)，其最終產(chǎn)品之一也是地

圖，因此它與地圖有著極密切的關(guān)系。GIS是地圖學(xué)理論、方法與功

能的延伸，GIS與地圖學(xué)一脈相承，它們都是空間信息處理的學(xué)科,

地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)圖形信息傳輸，而GIS則強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析，地圖

學(xué)與GIS之間的聯(lián)系是通過(guò)地圖可視化工具與他們的潛力來(lái)增強(qiáng)GIS

的數(shù)據(jù)綜合和分析能力。（2）GIS與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)GIS離不開

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)主要通過(guò)屬性來(lái)管理和檢索，但一般沒(méi)有空

間概念，GIS恩能夠處理空間數(shù)據(jù)。（3）GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖計(jì)

算機(jī)地圖制圖技術(shù)的發(fā)展對(duì)GIS的產(chǎn)生起了有力的促進(jìn)作用，的出現(xiàn)

又反過(guò)來(lái)為地圖GIS制圖提供了現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)手段。數(shù)字地圖是

GIS的數(shù)據(jù)源，也是GIS的表達(dá)形式，計(jì)算機(jī)地圖制圖是GIS的重

要組成部分。（4）GIS與計(jì)算機(jī)輔助制圖（CAD）GIS處理的多為

自然目標(biāo)，CAD處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合。GIS的屬性庫(kù)內(nèi)

容結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，圖形屬性的相互作用十分頻繁，且多具有專

業(yè)化特征。

5.地理信息系統(tǒng)課應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？根據(jù)你的了解論述地理信息系統(tǒng)

的應(yīng)用和發(fā)展前景？

答:現(xiàn)今地理信息系統(tǒng)已應(yīng)用于測(cè)繪與地圖制圖、資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、

災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、國(guó)防、宏觀決策支持等領(lǐng)域；應(yīng)用：L資源

管理、2、區(qū)域規(guī)劃3、國(guó)土監(jiān)測(cè)、4、輔助設(shè)計(jì)

6.你對(duì)地理信息系統(tǒng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)是怎么理解的？

答：當(dāng)前地理信息系統(tǒng)正向集成化、產(chǎn)業(yè)化、和社會(huì)化發(fā)展方向邁進(jìn),

呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：1）地理信息系統(tǒng)已成為一門綜合性技術(shù)，地理信

息系統(tǒng)不僅與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）構(gòu)成〃3S〃

集成系統(tǒng)，而且與CAD、多媒體、通信、英特網(wǎng)、辦公自動(dòng)化、虛擬

現(xiàn)實(shí)等多種技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了綜合的信息技術(shù)；2）地理信息系統(tǒng)產(chǎn)

業(yè)化的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，地理信息系統(tǒng)及其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展日益受到各國(guó)普

遍關(guān)注，許多基礎(chǔ)地理信息數(shù)字化產(chǎn)品和大批專業(yè)地理科學(xué)數(shù)字化產(chǎn)

品已進(jìn)入市場(chǎng)，地理信息系統(tǒng)一成為信息產(chǎn)業(yè)鎮(zhèn)南關(guān)市場(chǎng)前景十分廣

闊，又相對(duì)獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)；3地理信息網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn)，

逐步受到關(guān)注；4）地理信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，地理信息系統(tǒng)一發(fā)展

到地信息科學(xué)，但學(xué)科體系尚未健全，還處在發(fā)展階段。

7、敘述地理信息系統(tǒng)的幾個(gè)主要發(fā)展階段，它們的標(biāo)志性進(jìn)展及其對(duì)

地理信息

系統(tǒng)發(fā)展的影響？

答：1）地理信息系統(tǒng)開拓期（二十世界60年代）萌芽：這一時(shí)期計(jì)

算機(jī)廣泛應(yīng)用，1963年RogerTomlinson開創(chuàng)了世界上第一個(gè)地理

信息系統(tǒng)即加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）,Tomlinson被譽(yù)為地理

信息系統(tǒng)之父；2?也理信息系統(tǒng)的鞏固和發(fā)展朗二十世界70年代）

計(jì)算機(jī)打在到第三代，推出了額大容量直接存取設(shè)備磁盤，而且通過(guò)

計(jì)算機(jī)屏幕直接件事數(shù)字化操作，ESRI公司開發(fā)了著名的Arcinfo軟

件，這一個(gè)階段還先后召開了一系列地理信息的國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)；3）

地理信息系統(tǒng)技術(shù)的大發(fā)展時(shí)期（二十世紀(jì)80年代）：由于第四代

計(jì)算機(jī)推出，促進(jìn)了地理信息系統(tǒng)技術(shù)提高，先后開發(fā)出了Arcinfo.

Genqmp、Microstation.System9等地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件,1987

年美國(guó)成立了國(guó)家地理信息與分析中心＜NCGIA）地理信息系統(tǒng)開始

與哦能夠與結(jié)局全球化問(wèn)題；4）地理信息系統(tǒng)普及時(shí)代（二十世紀(jì)90

年代）：地理信息系統(tǒng)被認(rèn)為一種痛用得地理信息技術(shù)工具被廣泛應(yīng)

用,美國(guó)前副總統(tǒng)提出了〃數(shù)字地球〃這一概念；5）地理信息系統(tǒng)用

用普及階段（二十一世紀(jì)）：地理信息系統(tǒng)正在開始走進(jìn)千家萬(wàn)戶，

地理信息系統(tǒng)也英特網(wǎng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了人類社會(huì)巨大資源共享，網(wǎng)絡(luò)GIS,

移動(dòng)GIS逐漸普及。

8、給出〃Geomatics〃一詞的定義。如何理解"Geo"和"matics"

的含義？、"Geomatics"的出現(xiàn)有什么意義？

答：1990年Gagnon將“Geomatics”定義為〃利用各種手段，通過(guò)

一切途徑來(lái)獲取和管理有關(guān)空間基礎(chǔ)信息的空間數(shù)據(jù)部分的科學(xué)技術(shù)

領(lǐng)域。MGeo"是地理的意思，〃〃Matics〃是數(shù)據(jù)的意思，他們

只是從地理學(xué)科來(lái)考慮地理信息系統(tǒng)，從"Geomatics”T司出現(xiàn)的過(guò)程

可以看出,"Geomatics"反映了現(xiàn)在測(cè)繪科學(xué)、遙感和地理信息系統(tǒng)

御現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合的多學(xué)科集成，以滿足對(duì)空間信

息要求的發(fā)展趨勢(shì)。信息是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界各種事實(shí)

的知識(shí)，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體的物理形式的各

種改變而改變。信息具有如下的特點(diǎn)：①信息的客觀性。任何信息都

是與客觀事物緊密相聯(lián)系的；②信息的適用性。信息對(duì)決策是十分重要

的，建立地理信息系統(tǒng)的目的就是為生產(chǎn)、管理和決策服務(wù)的，因而

信息具有適用性；③信息的傳輸性。信息可以在信息發(fā)送者和接受者

之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設(shè)備（包括遠(yuǎn)程終端），

和以一定形式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳

輸和交換。④信息的共享性。信息與實(shí)物不同，它可以傳輸給多個(gè)用

戶，為多個(gè)用戶共享，而其本身并無(wú)損失。信息的這些特點(diǎn)，使信息

成為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。數(shù)據(jù)（Data）是通過(guò)數(shù)字化或直

接記錄下來(lái)的可以被鑒別的符號(hào)，不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號(hào)

和圖像也是數(shù)據(jù)。地理信息是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、

分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。

第一早

1.通過(guò)實(shí)列說(shuō)明GIS空間數(shù)據(jù)的基本特征及在計(jì)算機(jī)中的表示方法？

答：GIS空間數(shù)據(jù)的基本特征：空間特征、屬性特征、時(shí)間特征；在

計(jì)算機(jī)中空間特征采取空間分幅，即將整個(gè)地理空間劃分為許多子空

間，在選擇要素表達(dá)子空間；屬性特征采取屬性分層即將要表達(dá)的

空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來(lái)表；時(shí)間特征采取時(shí)間分段

即將有時(shí)間特征的地理數(shù)據(jù)按其表化規(guī)律劃分為不同的時(shí)間短數(shù)據(jù)再

逐一表示。

2.簡(jiǎn)述空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系及其對(duì)GIS數(shù)據(jù)處理和空間分析有何重要

意義？

答：空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，在

GIS中，它不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應(yīng)用

中都具有非常重要的意義。意義：（1）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用

坐標(biāo)或者計(jì)算距離，就可以確定一種地理實(shí)體，相對(duì)于另一種地理實(shí)

體的空間位置關(guān)系；（2）利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢；（3）

可以利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體。

3、試比較矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有什么特征？

答：矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：用離散的點(diǎn)、線、面織成的邊界或表向來(lái)表達(dá)

空間實(shí)體，用標(biāo)識(shí)符

表達(dá)的內(nèi)容描述空間實(shí)體的屬性。描述的空間對(duì)象位置明確，屬性隱含。

矢量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系表示丁空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn):

用離散的量化的網(wǎng)格值來(lái)表示和描述空間目標(biāo)；具有屬性明顯、位置

隱含的特點(diǎn)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大；幾何和

屬性偏差湎向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，難以建立空間對(duì)象之間的關(guān)系。（1）

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型具有〃屬性明顯、位置隱含〃的特點(diǎn)，它易于實(shí)現(xiàn),

且操作簡(jiǎn)單，有利于基于柵格的空間信息模型的分析，而采用矢量數(shù)

據(jù)結(jié)構(gòu)則麻煩的多；（2）但柵格數(shù)據(jù)表達(dá)精度不高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大,

工作效率較低。因此，對(duì)于基于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要根據(jù)

應(yīng)用項(xiàng)目的自身特點(diǎn)及其精度要求來(lái)恰當(dāng)?shù)仄胶鈻鸥駭?shù)據(jù)的表達(dá)精度

和工作效率兩者之間的關(guān)系。（3）另外，因?yàn)闁鸥駭?shù)據(jù)格式的簡(jiǎn)單性

（不經(jīng)過(guò)壓縮編碼），其數(shù)據(jù)格式容易為大多數(shù)程序設(shè)計(jì)人員和用戶

所理解，基于柵格數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的信息共享也較矢量數(shù)據(jù)容易。矢量

數(shù)據(jù)具有〃位置明顯，屬性隱含〃的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)表達(dá)精度較高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

量小，較高分辨率，便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，但在多辨析跌至和摳門那個(gè)

鍵均值處理等操作比較苦難。

4.請(qǐng)簡(jiǎn)述平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)在GIS中的應(yīng)用？

答：平面控制網(wǎng)用以確定在地球上得平面位置通常是地理經(jīng)緯度坐標(biāo)；

高程控制網(wǎng)利用空間某點(diǎn)高于或低于基準(zhǔn)面的垂直距離來(lái)提供地形信

息。

5、什么是4D數(shù)據(jù)？它們與矢量和柵格數(shù)據(jù)之間具有什么聯(lián)系？

答：4D數(shù)據(jù)是指:數(shù)字線畫圖數(shù)據(jù)（DLG）、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG）、

數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM）、數(shù)正射影像數(shù)據(jù)（DOM）;數(shù)字線畫

圖數(shù)據(jù)（DLG）:是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)。數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG）:

是現(xiàn)有紙質(zhì)地圖經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文件。數(shù)字高程模型

數(shù)據(jù)（DEM）:是藝術(shù)字形式表達(dá)的地形起伏數(shù)據(jù)，也是矢量數(shù)據(jù)；

數(shù)正射影像數(shù)據(jù)（DOM）:是對(duì)遙感數(shù)字影像，經(jīng)像元進(jìn)行投影差改

正、鑲嵌，也是一種柵格形式的數(shù)據(jù)。

6.什么是游程編碼？游程編碼的壓縮效果與哪些因素有關(guān)？

答：游程編碼是逐行將相同值得柵格合并，記錄合并后柵格的值及合

并柵格的數(shù)量（即游程），其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的

冗余。游程編碼的壓縮效果主要取決于柵格數(shù)據(jù)的性質(zhì)級(jí)與原圖的復(fù)

雜成反比，變化多得部分有游程數(shù)就多，變化少的部分游程數(shù)就少，圖

件越簡(jiǎn)單壓縮效率就越高。

7、什么是柵格四叉樹結(jié)構(gòu)？請(qǐng)比較常規(guī)四叉樹與線性四叉樹的區(qū)別？

答:柵格四叉樹結(jié)構(gòu)是指將空格鍵區(qū)域按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分n次,

每次分割形成2n*2N個(gè)子象限中的屬性數(shù)值都相同為止，該子象限就

不再分割。常規(guī)四叉樹與線性四叉樹的區(qū)別：常規(guī)四叉樹：常規(guī)四叉

樹每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常儲(chǔ)存6個(gè)量，即4個(gè)子節(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父節(jié)點(diǎn)指的口

一個(gè)節(jié)點(diǎn)值。常規(guī)四叉樹可采用子下而上的方法建立，對(duì)柵格按莫頓碼

順序進(jìn)行檢測(cè)，這種方法除了要記錄葉節(jié)點(diǎn)，還要記錄中間節(jié)點(diǎn)。常

規(guī)四叉樹在處理上簡(jiǎn)便靈活，而且當(dāng)柵格矩陣很大，存儲(chǔ)和處理整個(gè)

矩陣較困難時(shí)，可用常規(guī)四叉樹存儲(chǔ)法；線性四叉樹：線性四叉樹每

個(gè)節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)3個(gè)量，即莫頓碼、深度(或節(jié)點(diǎn)大小)和節(jié)點(diǎn)值。線

性四叉樹編碼不需要記錄中間節(jié)點(diǎn)的、0值節(jié)點(diǎn)，也不適用指針，僅記

錄非0值也節(jié)點(diǎn)，并用莫頓碼表示葉節(jié)點(diǎn)的位置。線性四叉樹比常

規(guī)四叉樹節(jié)省存儲(chǔ)空間；由于記錄節(jié)點(diǎn)地址，既能直接找到其在四叉

樹中的走向路徑，又可以換算出他在整個(gè)柵格區(qū)域內(nèi)的行列位置，壓

縮和解壓縮比較方便，各部分分辨率可不同，即可精確地表示圖形結(jié)構(gòu)，

又可減少存儲(chǔ)量，易于進(jìn)行大部分圖形操作和運(yùn)算。

8.什么是TIN?Grid和TIN在表達(dá)曲面數(shù)據(jù)的時(shí)候各有什么特點(diǎn)？

答：Grid規(guī)則網(wǎng)格和TIN不規(guī)則三角網(wǎng)都是表示數(shù)字高程的兩種方法。

Grid規(guī)則網(wǎng)格通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)

則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)

值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中則是一個(gè)二維數(shù)組。

每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值；TIN不規(guī)則三角

網(wǎng)是將離散分布的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)連成三角網(wǎng)，網(wǎng)中的每份三角形要求盡

量接近等邊形狀，并保證由最近鄰點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長(zhǎng)之

和最小。特點(diǎn)：Grid規(guī)則網(wǎng)格：可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，

特別是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)。它還可以很容易地計(jì)算等高線、

坡度坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形，使得它成為數(shù)字高程模型

(DEM)最廣泛使用的格式。規(guī)則格網(wǎng)的缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確表示表面網(wǎng)

格所代表的地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部：在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)

據(jù)冗余；在不改變格網(wǎng)大小的情況下，又難以表達(dá)復(fù)雜地形的突變現(xiàn)

象。止的卜，規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)量通常比較大，給數(shù)據(jù)管理帶來(lái)了不便，

需要進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)。如果采用無(wú)損壓縮難以達(dá)到很好的壓縮效果，如果

要保證壓縮效果，只能采用有損壓縮，即犧牲了地形的細(xì)節(jié)信息。TIN

不規(guī)則三角網(wǎng)：減少了規(guī)則格網(wǎng)帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)在計(jì)算效率和表

達(dá)精度方面也有其優(yōu)越性。不規(guī)則三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式比規(guī)則格網(wǎng)

復(fù)雜，不規(guī)則三角網(wǎng)與規(guī)則格網(wǎng)不同之處是隨地形起伏變化的復(fù)雜性

而改變采樣點(diǎn)的密度和決定采樣點(diǎn)的位置，因而它能夠避免地形平坦

時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點(diǎn)如山脊、山谷線、地形變化線等

表示數(shù)字高程特征。

第三章

1、比較空間內(nèi)插的移動(dòng)擬合法、局部函數(shù)和按距離加權(quán)法等。P108

答：移動(dòng)擬合法：是只對(duì)每一個(gè)待插值點(diǎn)P用一個(gè)多項(xiàng)式曲面擬合該

店附近的表面，從而計(jì)算出該點(diǎn)的高程值。

3、試述克里金內(nèi)插法的基本原理、優(yōu)點(diǎn)及實(shí)施過(guò)程？

答：原理：將被插值的莫要素（例如地形要素）當(dāng)做一個(gè)區(qū)域化地變量

來(lái)看待。所謂區(qū)域化的變量就是介于完全隨機(jī)的變量和完全確定的變

量之間的一種變量，它隨所在區(qū)域位置的改變而連續(xù)地變化，因此,

彼此離得近點(diǎn)之間有某種程度上的空間相關(guān)性，而相隔比較遠(yuǎn)的點(diǎn)之

間在統(tǒng)計(jì)上看是相互獨(dú)立無(wú)關(guān)的。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)施過(guò)程：首先是利用那

些搖搖用來(lái)插值的離散點(diǎn)集合建立一個(gè)變量圖，變量圖通常包括兩部

分，一個(gè)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的變量圖，另一個(gè)是模型變量圖。其次將變

量圖用來(lái)計(jì)算Kriging方法中的權(quán)重。

4、請(qǐng)舉例說(shuō)明常用的矢量和柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法？

矢量轉(zhuǎn)柵格：矢量轉(zhuǎn)柵格：內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法，即由多邊形內(nèi)部種子點(diǎn)向

周圍鄰點(diǎn)擴(kuò)散，直至到達(dá)各邊界為止；復(fù)數(shù)積分算法，即由待判別點(diǎn)

對(duì)多邊形的封閉邊界計(jì)算復(fù)數(shù)積分，來(lái)判斷兩者關(guān)系；射線算法和掃

描算法，即由圖外某點(diǎn)向待判點(diǎn)引射線，通過(guò)射線與多邊形邊界交點(diǎn)

數(shù)來(lái)判斷內(nèi)外關(guān)系；邊界代數(shù)算法，是一種基于積分思想的矢量轉(zhuǎn)

柵格算法，適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系的多邊形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，方法是由多

邊形邊界上某點(diǎn)開始，順時(shí)針?biāo)阉鬟吔缇€，上行時(shí)邊界左側(cè)具有相同

行坐標(biāo)的柵格減去某值，下行時(shí)邊界左側(cè)所有柵格點(diǎn)加上該值，邊界

搜索完之后即完成多邊形的轉(zhuǎn)換。柵格轉(zhuǎn)矢量：即是提取具有相同編

號(hào)的柵格集合表示的多邊形區(qū)域的邊界和邊界的拓?fù)鋿鸥褶D(zhuǎn)矢量關(guān)

系，并表示成矢量格式邊界線的過(guò)程。步驟包括：多邊形邊界提取，即

使用高通濾波將柵格圖像二值化；邊界線追蹤，即對(duì)每個(gè)弧段由一個(gè)

節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)搜索；拓?fù)潢P(guān)系生成和去處多余點(diǎn)及曲線圓滑。

答：矢量向柵格轉(zhuǎn)換方法：矢量向柵格轉(zhuǎn)換處理的更笨任務(wù)就是把點(diǎn)、

線或面的矢量數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)，這一過(guò)程叫做柵格化。

柵格化可以分別針對(duì)點(diǎn)、績(jī)口面來(lái)進(jìn)行，點(diǎn)的柵格化是線和面柵格化

的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)換方法：立矢量數(shù)據(jù)的平面直角坐標(biāo)系和柵格行列坐標(biāo)系

之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。點(diǎn)的柵格化：矢量坐標(biāo)（X,y）,轉(zhuǎn)換后的柵格但

愿行列值（I,J）；線的柵格化：線的柵格化先分解成折線的每一個(gè)

線段的柵格化，對(duì)應(yīng)一條線段的柵格化，先使用點(diǎn)柵格化地方法，柵

格化線段的兩個(gè)端點(diǎn)，然后再柵格化線段中間的部分；面得柵格化：基

于弧段數(shù)據(jù)的柵格化方法與線段柵格化地方法類似，基于多邊形數(shù)據(jù)

柵格化地方法，這種方法是以非拓?fù)涞膶?shí)體的實(shí)體多邊形作為柵格化

地處理單元，將一個(gè)多邊形的內(nèi)部柵格單元賦予多邊形的屬性值，基

于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法包括：內(nèi)點(diǎn)填充法、邊界代數(shù)法和包含檢

驗(yàn)法等。柵格向矢量的轉(zhuǎn)換方法：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化

又稱為矢量化。矢量化方法：1）二值化，想根據(jù)柵格數(shù)據(jù)建立一個(gè)

閾值，再根據(jù)這個(gè)閾值將不同的數(shù)據(jù)灰度嚴(yán)肅哦到2個(gè)弧度形成二

值圖。2）細(xì)化，是消除線畫橫斷面柵格樹的差異，使得每一條線只保

留代表其軸線或周圍輪廓線位置的單個(gè)柵格的寬度。細(xì)化又可分為〃剝

皮法〃，和"骨架法〃兩大類?！▌兤しāǎ簩?shí)質(zhì)是從曲線的邊緣

開始，每一次剝掉等于一個(gè)柵格寬的一層，直到最后留下彼此連通的

由單個(gè)柵格點(diǎn)組成的圖形。〃骨架法〃3）跟蹤法：是講細(xì)化處理后的

柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為從節(jié)點(diǎn)出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲(chǔ)

線段的坐標(biāo)。柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法：1）首先在柵格數(shù)據(jù)中收索多邊

形邊界弧段相交處的節(jié)點(diǎn)位置；2）接著從收索出得節(jié)點(diǎn)里任選一個(gè)座

位其實(shí)跟蹤節(jié)點(diǎn)，順著柵格單元屬性值不同的兩個(gè)柵格單元之間進(jìn)行

多邊形邊界弧段的跟蹤，記錄每一步跟蹤的坐標(biāo)，直到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止;

3）最后將各宗得到的弧段數(shù)據(jù)連接組織成多邊形。

6.試述GIS空間拓?fù)潢P(guān)系編輯的功能及具體算法？P106、空間拓

撲關(guān)系編輯的功能及具體算法？

答：1）多邊形連接編輯功能：首先要找出要編輯多邊形相關(guān)的所有記

錄，其次找在找出的記錄中，檢查當(dāng)前編輯的多邊形所處的位置：如

果帶編輯的多邊形在左多邊形位置，將之與處于有多邊形位置的多邊

形號(hào)相交換，同時(shí)也將該記錄的節(jié)點(diǎn)號(hào)位置作相應(yīng)的交換，反之則該

記錄的所有數(shù)據(jù)順序不作改變；隨后，從經(jīng)過(guò)代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，

任取一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)作為起點(diǎn)，順序連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，必要時(shí)可對(duì)記錄的

前后JII頁(yè)序作調(diào)整，是的連接的節(jié)點(diǎn)能自行封閉；如節(jié)點(diǎn)不能閉合則必

須改正出錯(cuò)得記錄。2）節(jié)點(diǎn)連接編輯功能：首先從弧段文件中找出與

當(dāng)前編輯的節(jié)點(diǎn)相關(guān)的所有記錄；其次在找出的記錄中，檢查當(dāng)前編

輯的節(jié)點(diǎn)所在的位置：如果待編輯的節(jié)點(diǎn)在起始節(jié)點(diǎn)位置，將之與處

于終止節(jié)點(diǎn)位置的節(jié)點(diǎn)號(hào)相交換，同時(shí)也將該記錄的多邊形號(hào)位置作

相應(yīng)的交換反之則該記錄的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)順序不作改變；再者，從經(jīng)過(guò)

代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，任取一個(gè)左多邊形作為起點(diǎn)JI頁(yè)序連接各個(gè)

多邊形，同樣必要時(shí)可對(duì)記錄的前后順便作調(diào)整，使得連接的多邊形

能首尾呼應(yīng)。

7、仿射變換的原理及其誤差糾正的方法？

答：放射變化是幾何糾正的常用方法，放射變換后的特性直線變化后任

是直線，平行線變化后任是平行線，不同方向上的長(zhǎng)度比發(fā)生變化；

8.請(qǐng)簡(jiǎn)述地圖投影的分類及作用？

答：地圖投影實(shí)質(zhì)是將地球托球體面上的經(jīng)緯度線間按照一定的數(shù)學(xué)

法則轉(zhuǎn)移到平面上，在地球橢球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)

系的數(shù)學(xué)方法；地圖投影分類：按地圖投影的構(gòu)成方法可分為：1）

幾何投影：方位投影、圓柱投影、圓錐投影按球面與投影免得幾何位

置不同可風(fēng)為正軸投影、橫軸投影和斜軸投影；2）非幾何投影：偽方

位投影、偽圓柱投影、偽圓推投影、多圓錐投影按地圖投影變形性質(zhì)

可分為：等積投影、等角投影、任意投影

第四章

空間數(shù)據(jù)庫(kù)的概念及其組成部分有哪些？PHO

答：空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要是為GIS提供空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方法?？臻g

數(shù)據(jù)庫(kù)由三個(gè)部分組成：空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、空

間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。

2.空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)有哪些主要的步驟和內(nèi)容？

答：空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要經(jīng)歷一個(gè)由現(xiàn)實(shí)世界到信息世界，再到計(jì)算機(jī)

世界的轉(zhuǎn)化過(guò)程。具體步驟和內(nèi)容為：1）需求分析：即用系統(tǒng)的觀點(diǎn)

分析與某一特點(diǎn)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用有關(guān)系的數(shù)據(jù)集合；2）概念設(shè)計(jì)：

把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達(dá)出來(lái)。3）邏輯設(shè)計(jì)：空間

數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是，把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理

系統(tǒng)所提共的工具映射為計(jì)算機(jī)世界中偉數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)

據(jù)庫(kù)模型，并用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)；4）物理設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)庫(kù)的物理

設(shè)計(jì)指數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)路徑的設(shè)計(jì)，即將數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型在

實(shí)際的物理存儲(chǔ)設(shè)備上加以實(shí)現(xiàn)，從而建立一個(gè)具有較好性能的物理數(shù)

據(jù)庫(kù)。

3、語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型中的實(shí)體一聯(lián)系模型的圖示中有那些基本元素？

答：.實(shí)體一聯(lián)系模型由1）實(shí)體：實(shí)體是對(duì)客觀現(xiàn)存的其獨(dú)立作用的

食物的一種抽象；2）聯(lián)系：聯(lián)系是實(shí)體見(jiàn)有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)

系；3）屬性：屬性是對(duì)實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。

4、什么是關(guān)系數(shù)據(jù)模型？其中的基本概念，如元組、屬性、關(guān)鍵字、

模式、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系完整性等的含義分別是什么？

答：關(guān)系數(shù)據(jù)模型是將用戶對(duì)數(shù)據(jù)的視圖與其物理實(shí)現(xiàn)分割開來(lái)，從

而使得關(guān)系模型十分有利于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)?；靖拍詈x：元組：

每個(gè)實(shí)例對(duì)應(yīng)于表中的一行，在關(guān)系鎮(zhèn)南關(guān)叫做元組?相當(dāng)于通常的一

個(gè)記錄；域：表中的列表示屬性，叫做域，相當(dāng)于通常記錄中的一個(gè)

數(shù)據(jù)項(xiàng)；屬性：關(guān)鍵字：關(guān)系中的某一屬性組，若它的唯一地標(biāo)識(shí)了

一個(gè)元組則稱該屬性組為候選關(guān)鍵字；關(guān)系模式：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：一系

列關(guān)系的集合構(gòu)成一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；關(guān)系完整性：關(guān)系的正確性相容

性和有效性；

5.在關(guān)系數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)中，函數(shù)依賴和范式的含義是什么？

函數(shù)依賴：是由數(shù)學(xué)理論派生的術(shù)語(yǔ),它表征一個(gè)屬性集合的值，對(duì)另

一屬性值集合的依賴性。范式：由于關(guān)系的屬性之間存在著多種關(guān)

系依賴特性當(dāng)用關(guān)系模式表達(dá)時(shí)，一些不良的語(yǔ)義特性就可能造成數(shù)

據(jù)存儲(chǔ)的冗余及由此造成的數(shù)據(jù)操作的異常，所以提出了必須遵循的

一些規(guī)范化形式，稱范式。

6.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型中的基本概念，如對(duì)象、消息、繼承、重載、多

態(tài)、概括、聚集的含義是什么？

答：對(duì)象：人們對(duì)世界上的事物的認(rèn)識(shí)形成概念使我們可以感知和推理

世界上的事物，這些概念運(yùn)用到的事物稱為對(duì)象；

消息：是對(duì)象與對(duì)象之間相互請(qǐng)求或相互協(xié)作的唯一途徑；類：是對(duì)

一組對(duì)象的抽象描述，它將改組對(duì)象所具有的共同特征集中起來(lái)，以說(shuō)

明改組對(duì)象的能力和性質(zhì)；繼承：是對(duì)具有層次關(guān)系的屬性和操作進(jìn)

行的共享的一種機(jī)制；重載：一個(gè)類型上可以才能在使用名的方法，

當(dāng)出現(xiàn)這種方法時(shí)，必須按照某種明顯的方式區(qū)分它們，將這種特性

稱為重載；多態(tài)：是只同一個(gè)消息可以根據(jù)發(fā)送消息對(duì)象的不同采用

多種不同的行為方式；概括：是吧舉有相同特征和草做的類歸納在一

個(gè)更一般的超類中；聚集：聚集反映了潛逃對(duì)象的概念，仙桃對(duì)象是

有一些其他對(duì)象組成的，他是用來(lái)描述更高層次對(duì)象的一種形式。

7、什么是空間數(shù)據(jù)庫(kù)索引？主要的空間數(shù)據(jù)庫(kù)索引有哪些？

答：所謂空間數(shù)據(jù)庫(kù)索引就是依據(jù)空間實(shí)體的位置形狀或空間實(shí)體的

某種空間關(guān)系，按一定的順序徘列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。主要的空間數(shù)據(jù)

庫(kù)所以有：范圍索引、格網(wǎng)空間索引、四叉樹空間索引。

8、什么事空間元數(shù)據(jù)？空間元數(shù)據(jù)的作用是什么？

答：空間元數(shù)據(jù)是指在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中用于描述空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量表示方

法,空間參考和管理方法等特征的數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)空間信息共享的核

心標(biāo)準(zhǔn)之一；空間元數(shù)據(jù)的作用是幫助空間數(shù)據(jù)的使用者查詢所需的

空間信息進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的共享，進(jìn)一步處理空間數(shù)據(jù)。

第五章

1、試解釋緩沖區(qū)分析和疊合分析概念，并舉例說(shuō)明這兩種空間分析方

法的用途？

答：緩沖區(qū)分析是指在點(diǎn)、線、面試題的周圍，自動(dòng)建立的一定寬度的

多邊形區(qū)域或帶狀區(qū)域；疊合分析是指在相同的空間坐標(biāo)系統(tǒng)條件下,

將同一地區(qū)的兩個(gè)不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)重疊相加，以產(chǎn)生

空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對(duì)象之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。緩

天劍俠的影響區(qū)域分析。疊合分析應(yīng)用于查詢和和建模方面，也很有

效的解決插值問(wèn)題。

2■比較緩沖區(qū)查詢與緩沖區(qū)分析的概念？

答：1.緩沖區(qū)查詢與緩沖區(qū)分析不是一個(gè)概念的兩種形式，緩沖區(qū)查詢

屬于數(shù)據(jù)查詢，而緩沖區(qū)分析屬于數(shù)據(jù)的空間分析；2.緩沖區(qū)查詢不

對(duì)原有圖形進(jìn)行切割，只是根據(jù)用戶需要給定一個(gè)點(diǎn)緩沖、線緩沖或

面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的

原理，檢索出言該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。而緩沖區(qū)分析對(duì)原有圖

形進(jìn)行切割，形成一個(gè)點(diǎn)緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而獲得該

緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。

3、P172

4、討論從數(shù)字高程模型中還可以派生出那些數(shù)字地形數(shù)據(jù)？

答：高程模型是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面

模型是數(shù)字地形模型的一個(gè)分支。因此高程模型可以派生出如：坡度、

坡向、曲面面積等地形數(shù)據(jù)。

5、試以格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,提取山丘地區(qū)的山頂高程信息。

答：1）以地表單元網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的高程的平均值為該單元的平均高程；

2）一地表單元格頂點(diǎn)的高程與研究區(qū)域內(nèi)最低點(diǎn)高程只差打得平均值

為該單元的相對(duì)高程；3）高程變異是反映地表單元網(wǎng)格個(gè)頂點(diǎn)高程

變化的指標(biāo)數(shù)字高程模型(DEM)包括平面位置和高程數(shù)據(jù)兩種信息，

可以直接在野外通過(guò)全站儀或者GPS等進(jìn)行測(cè)量,也可以間接地從

航空影像或者遙感圖像以及既有地圖上得到。具體采用何種數(shù)據(jù)源和

相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，一方面取決于這些源數(shù)據(jù)的可獲得性，另一方面也

取決于DEM的分辨率、精度要求、數(shù)據(jù)量大小和技術(shù)條件等數(shù)據(jù)

來(lái)源：遙感影像航攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集，，形圖數(shù)字化地形圖數(shù)字化

就是指對(duì)地形圖中的地形要素進(jìn)行數(shù)字化處理，從模擬數(shù)據(jù)，地形圖，

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，其它數(shù)據(jù)源中獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：手扶跟蹤數(shù)字化：描數(shù)字化

或屏幕數(shù)字化

6.什么是地圖代數(shù)，主要存在那些地圖代數(shù)的方法？

答：地圖代數(shù)是以一尺度空間內(nèi)柵格點(diǎn)集的變換和運(yùn)算來(lái)解決地理信

息的圖形符號(hào)可視化及空間分析的新型理論和方法。主要存在基于柵

格數(shù)據(jù)的疊合分析方法。

7、什么是Voronoi圖，他有哪些主要特征和用途？

答：它是由一組由連接兩鄰點(diǎn)直線的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成。

N個(gè)在平面上有區(qū)別的點(diǎn)，按照最鄰近原則劃分平面；每個(gè)點(diǎn)與它

的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)。

Voronoi圖特征:1)所有Voronoi圖都是凸多邊形;2)Voronoi多

邊形的頂點(diǎn)是相鄰已知點(diǎn)構(gòu)成的三角形外接圓的圓心3)所有這些外

接圓的內(nèi)部不包含已知點(diǎn)。Voronoi圖的用途：可以用該已知數(shù)據(jù)

點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)和分析該多邊形內(nèi)的所有其他數(shù)據(jù)點(diǎn)，Voronoi圖可

以用于空間插值計(jì)算。

8.請(qǐng)簡(jiǎn)述Dijkstra算法及其在GIS最短路徑分析中的應(yīng)用?

答：Dijkstra算法是按路徑長(zhǎng)度遞增順序產(chǎn)生各頂點(diǎn)的最短路徑。算法

過(guò)程：設(shè)最短距離已確定的頂點(diǎn)集合稱為紅集點(diǎn)，最短距離尚未確定

的為藍(lán)集點(diǎn)。1）按路徑長(zhǎng)度遞增W頁(yè)序產(chǎn)生

各藍(lán)頂點(diǎn)的最短路徑；2）在當(dāng)前藍(lán)點(diǎn)集中選擇一個(gè)距離最小的藍(lán)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)

充紅點(diǎn)集，以保證算法按路徑長(zhǎng)度遞增的順序產(chǎn)生各頂點(diǎn)的最短路徑；

3）沒(méi)擴(kuò)充一個(gè)藍(lán)點(diǎn)到紅點(diǎn)集中，則剩余的藍(lán)點(diǎn)的路徑按照新加入的紅

點(diǎn)作為中間頂點(diǎn)進(jìn)行修正，一旦加入新頂點(diǎn)使得藍(lán)點(diǎn)路徑長(zhǎng)度最短,

則用變短的路徑代替原來(lái)的藍(lán)點(diǎn)路徑長(zhǎng)度，重復(fù)以上過(guò)程；4）直到所

需求的藍(lán)點(diǎn)已擴(kuò)充到紅點(diǎn)集時(shí)，算法結(jié)束。應(yīng)用：1）選擇要進(jìn)行計(jì)

算的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)；2）對(duì)這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)通分析，即采用寬度優(yōu)先搜索

方法，來(lái)快速判斷這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間是否聯(lián)通，也就是確定是否存在計(jì)算

最短路徑的必要，若聯(lián)通則進(jìn)行3）調(diào)用Dijkstra算法，計(jì)算兩個(gè)結(jié)

點(diǎn)之間的最短路徑4）進(jìn)過(guò)對(duì)計(jì)算出來(lái)的最短路徑樹進(jìn)行優(yōu)化處理后,

生成最終的最短路徑樹，輸出并推出。

第六章

結(jié)合你的興趣領(lǐng)域（水土保持、洪水防災(zāi)、土地分等定級(jí)等），敘

述基于GIS的地球科學(xué)應(yīng)用模型的建模步驟和方法?

答：利用GIS的數(shù)值分析方法來(lái)估算土壤水土流失程度,首先確定土

壤流失的數(shù)字分析模型，根據(jù)模型確定影響土壤流失的因子，這些因

子必須能夠反映不同的土壤的性質(zhì),不同的坡面形態(tài)，以及不同的植

被條件；然后選擇格網(wǎng)尺寸，建立各個(gè)影響因子的柵格數(shù)據(jù)；最后將

多種信息加以復(fù)合，確定研究地區(qū)土壤流失量的各種不同等級(jí)，為制

定區(qū)域的水土保持規(guī)劃提供依據(jù)。應(yīng)用模型的步驟：1）明確分析目

的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則2）準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)3）空間分析操作4）結(jié)果分析5）解

釋評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.通過(guò)應(yīng)用實(shí)例或?qū)嶋H操作過(guò)程圖，說(shuō)明在解決地球科學(xué)問(wèn)題中，如

何將地球科學(xué)知識(shí)與GIS應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,并討論兩者之間的

相互關(guān)系？

答：地球科學(xué)是一門研究地球資源、環(huán)境演化規(guī)律與人類社會(huì)活動(dòng)之

間相互作用關(guān)系的科學(xué)，它尋求人類社會(huì)與環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展

的途徑?，F(xiàn)在已發(fā)展為集自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)與社會(huì)科學(xué)為一體，是

由多學(xué)科科學(xué)體系組成的邊緣學(xué)科，是21世紀(jì)的支柱性科學(xué)。地球科

學(xué)是GIS兩個(gè)理論基礎(chǔ)支持點(diǎn)的其中一個(gè)，它涉及信息的組織、存儲(chǔ)、

處理、可視化表示及傳輸中的理論問(wèn)題和實(shí)踐問(wèn)題。而隨地球科學(xué)工

作的不斷深入，地球科學(xué)的難度逐漸增加，以往單一的研究方法已難

見(jiàn)成效。越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到，只有將地球科學(xué)領(lǐng)域的不同研究方法

得到的信息進(jìn)行綜合分析研究，才是提高效果的根本出路。近年來(lái)計(jì)

算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步特別是GIS技術(shù)的發(fā)展使這一可能變成現(xiàn)實(shí)。操作過(guò)

程圖P197土壤侵蝕數(shù)據(jù)處理流程圖

3.為公園選址，要求該公園的位置必須是從主要公路上容易到達(dá)，要

減少噪聲干擾，同時(shí)依山傍水，而且公園的可利用面積最大。試以GIS

方法模擬選址分析步驟，設(shè)計(jì)其數(shù)據(jù)處理流程圖，并說(shuō)明其有關(guān)的操作

和算子。

分析目的：確定建立公園的合適區(qū)域評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：1）相對(duì)安靜（離公

路0.2公里之外）且交通方便（離公路0.8公里之內(nèi)）2）依附在大小

適中的天然河流上，即等級(jí)為2的河流才適合建公園。3）公園選址要

避免沼澤地，即土地利用圖中非沼澤地的適合建公園。

所需數(shù)據(jù)：交通圖水系圖（帶有分級(jí)屬性的水系圖）土地利用圖具

體步驟：1）對(duì)交通圖中的公路分別建立080.2公里緩沖區(qū)2）將兩

緩沖區(qū)進(jìn)行空間疊置（擦除分析）得到公園候選區(qū)域--zones3）通過(guò)

賦屬性再分類，將土地利用圖分成沼澤地及非沼澤地兩類（1為非沼澤

地,0為沼澤地）；4）合并土地利用圖中屬性相同的相鄰多邊形的

邊界，得至（JMarsh層；5）將Marsh層和zones進(jìn)行多邊形空間疊

置分析（相交分析或裁剪分析），得到zones內(nèi)的土地利用區(qū)域

Zmarsh;6）將Stream層與Zmarsh進(jìn)行空間疊置（相交分析）7）

查詢輸出所選中的區(qū)域。查詢〃土地^用類型二T"且〃河流等級(jí)

=2〃的區(qū)域，該區(qū)域即為公園建立的候選地址。具體操作步驟：

1腥緩沖區(qū)將交通圖層添加到新的M叩中,Layers的Properties,

General欄中的Unit設(shè)置為meters點(diǎn)在2）空間疊置分析3）查

詢選擇Selection菜單下的SelectByAttributes,在彈出的對(duì)話框

中輸入查詢語(yǔ)句

4.GIS支持下的建設(shè)項(xiàng)目科學(xué)管理與分析（選自2000年國(guó)產(chǎn)GIS基

礎(chǔ)軟件測(cè)評(píng)試題）。背景條件：現(xiàn)有一經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，它由五大功能區(qū)組

成，各功能區(qū)范圍地理坐標(biāo)和允許排污負(fù)荷量如圖表A、表B所示。

現(xiàn)在此經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)有兩個(gè)建設(shè)項(xiàng)目（其地理坐標(biāo)如表C所示），它

們的設(shè)計(jì)排污量負(fù)荷分別為和

5t/km28t/km2e

環(huán)境管理審批條件：建設(shè)項(xiàng)目通過(guò)環(huán)境審批的條件是建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)排污

量負(fù)荷不超過(guò)建設(shè)項(xiàng)目所占功能區(qū)允許排污量負(fù)荷之合。

題目要求：（1）編制專題地圖：①開發(fā)區(qū)功能區(qū)圖，顯示出各功能區(qū)

的面積、允許排污負(fù)荷量（要求有圖例）；建設(shè)項(xiàng)目圖，顯示建設(shè)項(xiàng)

目及其與開發(fā)區(qū)各功能區(qū)的空間位置關(guān)系。②建設(shè)項(xiàng)目圖，顯示建設(shè)

項(xiàng)目及其與開發(fā)區(qū)各功能區(qū)的空間位置關(guān)系。

（2）、輸出統(tǒng)計(jì)表①建設(shè)項(xiàng)目使用開發(fā)區(qū)各功能區(qū)土地面積統(tǒng)計(jì)表；

假設(shè)項(xiàng)目在開發(fā)區(qū)各功能區(qū)的排污負(fù)荷量統(tǒng)計(jì)表；②假設(shè)項(xiàng)目在開發(fā)

區(qū)各功能區(qū)的排污負(fù)荷量統(tǒng)計(jì)表；③項(xiàng)目審批結(jié)果表（表格形式可按

環(huán)境項(xiàng)目審批條件自行設(shè)計(jì)）。

（3）建設(shè)項(xiàng)目可行性分析：對(duì)不可行的建設(shè)項(xiàng)目，可通過(guò)移動(dòng)其地

理坐標(biāo)，使之滿足環(huán)境管理審批條件。試給出在地理坐標(biāo)移動(dòng)最小的前

提下的解決方案。

（4）構(gòu)建可完成上述要求、（1）、（2）、（3）任務(wù)的應(yīng)用界面，

使之能夠適用于其他建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境管理。

功能區(qū)坐標(biāo)A[xXY0020220200

B區(qū)X0400

Y610106

C區(qū)X026400

Y2241062功能區(qū)DE

D區(qū)X28622

Y00420

E區(qū)X8101048

Y0010100

表B

表C

各功能區(qū)允許排污負(fù)荷量功能區(qū)允許負(fù)荷量/(t.km?2)A2.0B8.0

C6.0兩個(gè)新建項(xiàng)目的地理坐標(biāo)項(xiàng)目1項(xiàng)目2XYXY1146318

63482

允許負(fù)荷量/(t.km-2)5.010.0

項(xiàng)目3X-11

Y41

項(xiàng)目4X44

Y26

第七章

1、試述應(yīng)用型GIS開發(fā)的過(guò)程和方法，并比較原型法和生命周期法設(shè)

計(jì)的特點(diǎn)？

答：過(guò)程：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)；方法：

生命周期設(shè)計(jì)法、原型化設(shè)計(jì)法；生命周期設(shè)計(jì)法：如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)按

階段進(jìn)行，預(yù)先規(guī)定每一階段的開發(fā)目標(biāo)和任務(wù)，然后按照一定的準(zhǔn)

則順序開發(fā)實(shí)施；特點(diǎn)：1)嚴(yán)格分階段進(jìn)行，便于組織管理2)系統(tǒng)

開發(fā)過(guò)程比較長(zhǎng)3斷系統(tǒng)效果的可見(jiàn)性差4屢終用戶的反饋上匕較遲

5)不容易把握用戶需求的變化；原型設(shè)計(jì)法：根據(jù)用戶需求由用戶與

開發(fā)人員共同商定開發(fā)目標(biāo)，設(shè)計(jì)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，交用戶使用，經(jīng)一段

時(shí)間運(yùn)行，根據(jù)用戶意見(jiàn)對(duì)原型加以修改或填充，如此反復(fù)進(jìn)行，最終

形成一個(gè)比較完善和質(zhì)量較高的應(yīng)用型GIS;特點(diǎn)：1）用戶能積極的

產(chǎn)于新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)2）開發(fā)人員及時(shí)獲取用戶反饋意見(jiàn)3）能更

快看到系統(tǒng)的實(shí)際效果4）系統(tǒng)的開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3、以實(shí)例說(shuō)明GIS用戶界面的基本類型和設(shè)計(jì)方法

答：用戶界面人機(jī)對(duì)話的工具，他與功能模塊——對(duì)應(yīng)，做到各模塊之

間的界面的形式一直2）用戶可以分為若干層，便于逐層調(diào)用；根據(jù)功

能模塊不同，可分為：菜單式、命令式或表格式的界面；所有界面以

體現(xiàn)以人為本的原則，做到界面友好美觀，并時(shí)時(shí)提豐富的幫助的有

效信息，使用戶易懂易學(xué)易掌握。實(shí)例自己舉

5、為什么制定GIS標(biāo)準(zhǔn)化的工作日以受到關(guān)注？目前正在從事這項(xiàng)工

作的國(guó)際組織有哪些？

答：隨著信息革命在全球的興起，地理信息標(biāo)準(zhǔn)化的工作日益受到關(guān)注。

主要是因?yàn)镚IS標(biāo)準(zhǔn)化有益于促進(jìn)空間數(shù)據(jù)的交換（數(shù)據(jù)是GIS的處

理對(duì)象，由于地理數(shù)據(jù)自身的復(fù)雜特點(diǎn)，造成GIS技術(shù)研究和應(yīng)用的

許多共性問(wèn)題，這些問(wèn)題如果沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)參考，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)庫(kù)

設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品測(cè)評(píng)造成影響），促進(jìn)空間數(shù)據(jù)共享（共享和交換永

遠(yuǎn)是GIS技術(shù)追求的最高目標(biāo)，共享目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)同樣需要一系列技

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為約束）和促進(jìn)軟件的共享（數(shù)據(jù)工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)和提高軟

件開發(fā)效率，共享軟件成果的保證）。

目前這項(xiàng)工作的國(guó)際組織有：1）IS0/TC211.貴哦及標(biāo)準(zhǔn)化組織

TC211專題組、2）FGDC,美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)、3）CEN/TC287,

歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)；4）OGC,美國(guó)OpengGIS委員會(huì);5）MEGRIN,

歐洲地圖事務(wù)組織；6）CGSD,加拿大標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)。

第八章

1.GIS產(chǎn)品有哪些表現(xiàn)形式？各適合在什么情況使用？

答：按輸出的載體類型分類：1）常規(guī)地圖（是印刷在紙張、塑料薄膜

等材料載體上的，是GIS產(chǎn)品的重要輸出形式）2）數(shù)字地圖（一種新

的以計(jì)算機(jī)為存儲(chǔ)和顯示載體的地圖形式）按輸出的內(nèi)容和形式分類:

1）全要素地形圖（在內(nèi)容上通常全面表達(dá)水系、地貌、植被、居民點(diǎn)

和獨(dú)立地物等地理要素，采用統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)地圖投影和分幅編號(hào)，比列

尺系統(tǒng),以及統(tǒng)一的編制規(guī)范和I圖式符號(hào),屬于國(guó)家基本比列尺地形

圖）2）各類專題地圖（突出表現(xiàn)一種或者幾種自然或社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素的

地圖）3）遙感影像地圖（及時(shí)提供準(zhǔn)確，綜合大范圍的各種資源環(huán)境

數(shù)據(jù)，成為GIS重要數(shù)據(jù)源之一）4）統(tǒng)計(jì)圖表與數(shù)據(jù)報(bào)表

2、簡(jiǎn)述GIS圖形輸出的內(nèi)容是什么？

答：1、圖形坐標(biāo)系與顏色模型：1）圖形坐標(biāo)系統(tǒng)（地球表面世界坐標(biāo)

系、輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系）2）顏色模型與顏色空間（RGB、CMYK、

HSV顏色模型）3）GIS圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)；2輸出的幾何變換：

1）二維圖形變換2）地圖投影變換；3地形圖與專題地圖的輸出組織

形式：1）透明圖層與影像圖層2）專題地圖的符號(hào)系統(tǒng)（點(diǎn)位、線、

面狀符號(hào)）

3、試述GIS圖形輸出的組織形式及地圖圖面配置的內(nèi)容和要求？

答：3地形圖與專題地圖的輸出組織形式:1）透明圖層與影像圖層（GIS

數(shù)字地圖通常以圖