湖南师范大学903地理信息概论历年考研真题.docx
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湖南师范大学903地理信息概论历年考研真题
湖南师范大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：
地理信息概论科目代码：
903考试时间：
月日
（注：
特别提醒所有答案一律写在答题纸上，直接写在试题或草稿纸上的无效！
）
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一、名词解释
1.地理信息系统
2.TIN模型
3.元数据
4.信息
二、简答题
1.地理信息系统的组成。
2.简述栅格数据及其主要编码方式。
3.格网DEM分析的主要应用。
4.根据下面示意图，给出其的矢量数据结构编码。
三、分析题（每题20分，共40分）
1.论述点、线、多边形数据之间的叠加分析的内容和方法。
2.结合自己的实际工作，论述一个地理信息系统的应用实例
一、名词解释
1.地理信息系统的定义是由两个部分组成的。
一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
2. TIN即不规则三角网（TriangulatedIrregularNetwork），是一种表示数字高程模型的方法。
TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。
如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。
3. 元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。
元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。
4. 信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。
二、简答题
1. 地理信息系统的组成。
一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。
其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
（1）计算机硬件系统：
是计算机系统中的实际物理装置的总称，是GIS的物理外壳。
包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。
（2）计算机软件系统：
计算机软件系统是指必需的各种程序。
对于GIS应用而言，通常包括：
计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。
（3）系统开发、管理和使用人员：
完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。
地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。
（4）空间数据：
它是由系统的建立者输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
主要包括空间位置、空间关系、属性等。
2.简述栅格数据及其主要编码方式。
栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。
因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
栅格数据的主要编码方式包括：
（1）直接栅格编码：
这是最简单直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐个象元记录，也可以奇数行地从左到右而偶数行地从右向左记录，为了特定目的还可采用其他特殊的顺序。
（2）压缩编码方法：
目前有一系列栅格数据压缩编码方法，如键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其目的是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
a）链码：
又称为弗里曼链码或边界链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。
b）游程长度编码：
栅格图像常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
一种编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同的代码重复的个数；另一种方案是逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码，
c）块码：
块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单位的代码组成。
d）四叉树：
又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。
四叉树将整个图像区逐步分解为一系列被单一类型区域内含的方形区域，最小的方形区域为一个栅格象元。
分割的原则是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的少数几种地物时，则不再继续划分，否则一直划分到单个栅格象元为止。
3. 格网DEM分析的主要应用。
（1）地形曲面拟合：
DEM最基础的应用是求DEM范围内任意点的高程，在此基础上进行地形属性分析。
由于已知有限个格网点的高程，可以利用这些格网点高程拟合一个地形曲面，推求区域内任意点的高程。
（2）立体透视图：
绘制透视立体图是DEM的一个极其重要的应用。
透视立体图能更好地反映地形的立体形态，非常直观。
人们可以根据不同的需要，对于同一个地形形态作各种不同的立体显示，更好地研究地形的空间形态。
（3）通视分析：
通视分析有着广泛的应用背景。
典型的例子是观察哨所的设定、森林中火灾监测点的设定、无线发射塔的设定等。
通视问题可以分为五类：
a）已知一个或一组观察点，找出某一地形的可见区域；b）欲观察到某一区域的全部地形表面，计算最少观察点数量；c）在观察点数量一定的前提下，计算能获得的最大观察区域；d）以最小代价建造观察塔，要求全部区域可见；e）在给定建造代价的前提下，求最大可见区。
根据问题输出维数的不同，通视可分为点的通视，线的通视和面的通视。
（4）流域特征地貌提取与地形自动分割：
是进行流域空间模拟的基础技术。
主要包括两个方面：
a）流域地貌形态结构定义，定义能反映流域结构的特征地貌，建立格网DEM对应的微地貌特征；b）特征地貌自动提取和地形自动分割算法。
（5）计算地形属性：
DEM派生的地形属性数据可以分为单要素属性和复合属性二种。
前者可由高程数据直接计算得到，如坡度因子，坡向。
后者是由几个单要素属性按一定关系组合成的复合指标，用于描述某种过程的空间变化，这种组合关系通常是经验关系，也可以使用简化的自然过程机理模型。
4. 根据下面示意图，给出其的矢量数据结构编码。
点：
点号
坐标
1
x1,y1
12
x12,y12
21
X21,y21
28
X28,y28
39
X39,y39
线：
ID
起点
终点
点号
a
39
1
39,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,1
b
28
39
28,40,41,42,43,44,39
c
12
28
12,25,26,27,28
d
1
12
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
e
12
1
12,13,14,15,16,1
f
21
12
12,22,23,24,12
g
1
21
1,17,18,19,20,21
h
28
21
28m29,30,31,21
i
21
39
21,32,33,34,35,36,37,38,39
多边形
多边形编号
多边形边界
I
d,e
II
c,f,h
III
b,h,i
IV
a,i,g
三、分析题（每题20分，共40分）
1. ;
（1）点与多边形叠加
点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的包含关系，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。
在完成点与多边形的几何关系计算后，还要进行属性信息处理。
最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的点上。
当然也可以将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形，如果有多个点分布在一个多边形内的情形时，则要采用一些特殊规则，如将点的数目或各点属性的总和等信息叠加到多边形上。
通过点与多边形叠加，可以计算出每个多边形类型里有多少个点，不但要区分点是否在多边形内，还要描述在多边形内部的点的属性信息。
通常不直接产生新数据层面，只是把属性信息叠加到原图层中，然后通过属性查询间接获得点与多边形叠加的需要信息。
例如一个中国政区图（多边形）和一个全国矿产分布图（点），二者经叠加分析后，并且将政区图多边形有关的属性信息加到矿产的属性数据表中，然后通过属性查询，可以查询指定省有多少种矿产，产量有多少；而且可以查询，指定类型的矿产在哪些省里有分布等信息。
（2）线与多边形叠加
线与多边形的叠加，是比较线上坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。
计算过程通常是计算线与多边形的交点，只要相交，就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。
叠加的结果产生了一个新的数据层面，每条线被它穿过的多边形打断成新弧段图层，同时产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。
根据叠加的结果可以确定每条弧段落在哪个多边形内，可以查询指定多边形内指定线穿过的长度。
如果线状图层为河流，叠加的结果是多边形将穿过它的所有河流打断成弧段，可以查询任意多边形内的河流长度，进而计算它的河流密度等；如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量。
（3）多边形叠加
多边形叠加是GIS最常用的功能之一。
多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。
叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。
几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。
多边形叠加结果通常把一个多边形分割成多个多边形，属性分配过程最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到新对象的属性表中，或把输入图层对象的标识作为外键，直接关联到输入图层的属性表。
这种属性分配方法的理论假设是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。
也可以结合多种统计方法为新多边形赋属性值。
多边形叠加完成后，根据新图层的属性表可以查询原图层的属性信息，新生成的图层和其它图层一样可以进行各种空间分析和查询操作。
根据叠加结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的GIS软件都提供了三种类型的多边形叠加操作：
并、叠和、交。
2. 结合自己的实际工作，论述一个地理信息系统的应用实例。
（略）
1、GIS空间数据的分类：
1）按照数据来源分类：
地图数据、影像数据、文本数据2）按照数据结构分类：
矢量数据、栅格数据3）按照数据特征分类：
空间定位数据、非空间属性数据4）按照数据几何特征分类：
点、线、面、曲面、体5）按照数据发布形式:
数字线画地图（DLG）、数字栅格地图（DRG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）。
即“4D”产品
7、矢量数据结构类型：
（1）实体数据结构（也称面条数据结构）优点：
结构简单、直观、易实现以实体单位的运算和显示。
缺点：
1）相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数据冗余和碎屑多边形—数据不一致，浪费空间，导致双重边界不能精确匹配。
2）点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。
3）岛或洞作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。
不易检查拓扑错误。
所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。
（2）拓扑数据结构点是相对独立的，点连成线，线构成面。
每条线始于节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接。
14遥感与GIS数据的融合：
遥感影像与数字线划图（DLG）的融合，遥感影像与数字高程模型（DEM）的融合，遥感影像与数字栅格图（DRG）的融合
15空间数据的压缩分类：
基于矢量的压缩，基于栅格的压缩
17道格拉斯—佩克算法是基于现状实体的点压缩算法，是对数据的简化处理。
原理;先拟定一个阈值，然后生成一条连接折线首尾节点的直线段，并计算原始折线上的点到直线段的垂直距离。
假如所有折线上的点到直线段的距离都小于预先设定的阈值，这条直线段就被用来代替原来的那条折线；假如有些点的距离大于阈值，距离最远的那一点保留，以此点将原折线分为两段。
对两段折线重复上述过程，最后保留下来的点就是经过数据压缩的折线
3、地理信息系统：
是用于采集、存储、查询、分析和显示地理空间数据的计算机系统。
【地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。
其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
】
7、矢量数据结构类型：
（1）实体数据结构（也称面条数据结构）优点：
结构简单、直观、易实现以实体单位的运算和显示。
缺点：
1）相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数据冗余和碎屑多边形—数据不一致，浪费空间，导致双重边界不能精确匹配。
2）点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。
3）岛或洞作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。
不易检查拓扑错误。
所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。
28、常见的空间索引方法：
一、范围索引二、格网空间索引三、四叉树空间索引
16基于矢量数据的叠合分析：
①点与多边形的叠合：
确定某图层上的点落入到另一图层的哪些多边形内，以建立每个点的新的属性。
如查询某市所有水井（邮局）的分布。
实质：
点层与面层的叠置。
核心算法：
判断点是否在多边形内。
②线与多边形的叠合：
确定某图层上的弧段落入到另一图层的哪些多边形内，以建立每个弧段的新的属性。
如道路层与县界层叠加，可得各县内道路的里程。
实质：
线层与面层的叠置。
核心算法：
线的多边形裁剪（计算交点，截断弧段并重新编号，建立归属关系）③多边形与多边形的叠和：
是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。
合成叠置（Union）：
得到一张新的叠置图，产生了许多新的多边形，每个多边形内都具有两种以上的属性，通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域，例如确定商业区内地址结构稳定的区域；统计叠置：
是统计计算一种要素在另一种要素中的分布特征，例如统计某种城市功能区内所包含的土地类型数，各类土地的面积等，叠置的结果是统计报表。
27网络：
是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常来描述某种资源或物质沿着路径在空间上的运动
湖南师范大学2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：
地理信息概论科目代码：
903考试时间：
月日
（注：
特别提醒所有答案一律写在答题纸上，直接写在试题或草稿纸上的无效！
）
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一、名词解释
1、GIS
GeographicInformationSystem简称GIS是在计算机软硬件支持下把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。
2、DTM
DTM为数字地形模型DigitalTerrainModel是地形表面形态属性信息的数字表达是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型DigitalElevationModel简称DEM。
3、缓冲区分析
缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体自动建立其周围一定距离的带状区用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
4、栅格数据结构
又称网格结构或像元结构它是基于栅格模型的数据结构。
是指将空间分割成有规则的网格然后在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
5、地理信息系统地理信息系统GeographicInformationSystem简称GIS是在计算机软硬件支持下把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。
6、空间叠加分析
空间叠加分析（SpatialOverlayAnalysis）是指在统一空间参照系统条件下每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠加以产生空间区域的多重属性特征或建立地理对象之间的空间对应关系。
7、矢量数据结构
是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。
它由表示位置的标量和表示方向的矢量两部分构成。
二、简答题
1、简述地理信息及其特点
地理信息（GeographicInformation）是指与空间地理分布有关的信息它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称地理信息属于三维空间信息。
或地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
4分
地理信息除了具有信息的一般特性外还有以下独特的特性
1、空间分布性地理信息具有空间定位的特点先定位后定性并在区域上表现出分布式的特点其属性表现为多层次性。
2分
2、数据量大地理信息既有空间特征又有属性特征且随着时间的变化而变化具有时间特征因此数据量非常大。
2分
3、载体多样性地理信息的载体除了地理实体的物质和能量本身外还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像符号以及纸质、磁带光盘等物理介质载体。
2分
2、简述地理信息系统的构成
1硬件计算机主机、输入设备、输出设备、传输设备、储存设备2分
2软件包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作、数据显示与输出软件其功能是存储、分析、显示地理数据2分
3数据包括基础数据如地形、地貌、地质数据等和专题数据如规划、房地产、交通、环保、公用事业数据等2分
4人员包括专业人员和用户2分
5模型是解决各种实际问题的专业程式。
2分
3、简述地理信息系统中的地理投影及其原因
定义将地球椭球面上的点映射到平面上的方法称为地图投影2分。
地理信息系统中采用地图投影的原因如下
1、地理坐标为球面坐标不方便进行距离、方位、面积等参数的量算2分
2、地球椭球体为不可展曲面要向将其转化为平面坐标必须进行投影3分
3、地图为平面符合视觉心理并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析
4、简述属性数据的编码原则
属性数据的编码一般要遵循以下几个原则
1、系统性和科学性满足所涉及学科的科学分类方法能反映出同一类型中不同的级别特点。
2分
2、一致性对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。
2分
3、标准化和通用性有国家或行业标准的要按标准进行没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。
2分
4、简捷性在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。
2分
5、可扩展性编码的设置应留有扩展的余地避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。
2分
5、简述地理信息系统的基本功能
地理信息系统具有如下5大基本功能
1、
数据采集与处理2分
2、数据存储和管理
3、制图功能
4、空间查询与空间分析2分
5、二次开发和编程
6、简述传统数据库管理空间数据的局限性
1、传统数据库管理的是不连续、相关性较小的数字和字符而地理信息数据是连续的且具有很强的空间相关性。
2、传统数据库管理的实体类型较少且实体类型之间通常只有简单的固定的空间关系而地理空间数据的实体类型繁多实体类型之间存在着复杂的空间关系并且还能产生新的关系如拓扑关系。
3、传统数据库存储的数据通常为等长记录数据而地理空间数据通常由于不同空间目标的坐标串长度不定具有变长记录并且数据项也可能很大、很复杂。
4、传统数据库只操作和查询文字和数字信息而空间数据库需要有大量的空间操作和查询如相邻、连通、包含和叠加等。
三、论述题
1、已知一伐木公司获准在某林区采伐为防止水土流失规定不得在河流周维1km内采伐林木。
另外为便于运输决定将采伐区定在道路周围5km之内。
试论述找出符合上述条件的采伐区需要那些空间数据并描述在GIS支持下的操作步骤。
答所需数据区域的道路分布图、河流分布图、森林分布图3分
解题步骤
1、将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图进行预处理和数字化3分
2、利用河流分布图生成1km的等距缓冲区3分
3、利用道路分布图生成5km的等距缓冲区3分
4、森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠加叠加条件表达式为:
采伐区森林分布图中可伐林地∩道路周围5km缓冲区∩非河流周围1km缓冲区将上述3张图进行两两叠加所得结果即为森林采伐图。
2、试述空间数据误差来源与数据质量控制方法
空间数据的误差来源空间数据的质量通常用误差来衡量其来源是多方面的如原始数据本身包含着数据采集过程中引入的误差。
数据录入到空间数据库以及随后的数据分析处理和结果输出过程中的每一步都会引入新的误差。
根据P.A.Burrough的建议
可将GIS的数据误差来源归纳为三类3分
1、源误差主要包括数据年代、空间覆盖范围、地图比例尺、观测密度、数据的可访问性、数据格式、数据与用途的一致性、数据采集的费用等其特点是明显、易探测3分
2、由自然变化或原始测量引起的误差主要包括位置误差、属性误差、数据偏差、输入输出错误、观测者偏差、自然变化等其特点是不明显、难测定
3、空间数据处理过程引起的误差计算机步长引起的误差、拓扑分析引起的误差、逻辑错误、地图叠加分析、分类与综合引起的误差、分类方法、分类间隔、内插方法等
空间数据的质量控制
数据质量控制是个复杂的过程要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手分别用一定的方法减少误差。
空间数据质量控制常见的方法有
1传统的手工方法将数字化数据与数据源进行比较图形部分的检查包
括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。
3分
2元数据方法数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息通过它可以检查数据质量同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。
3分
3地理相关法用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。
3、谈
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