GIS试题库.docx
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GIS试题库
一、名词解释（每题5分，4X5）
1、地理信息系统：
是由计算机硬、软件系统和不同的方法组成的系统，该系统支持空间数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示和建模，以便解决复杂的规划和管理问题。
P4
2、数据：
通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
3、信息：
信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
4、地理数据：
是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
P3
5、地理信息：
指表征地理圈或地理环境各要素的数量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
6、空间数据：
P19
7、属性数据：
P19
8、DTM与DEM：
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。
9、拓扑关系：
地理图形要素之间的各种关联、邻接以及包含等空间关系的总和就是拓扑关系。
P45
10、数字地球：
是用数字化的形式对地球表层及其空间甚至于地表以下某些特征的一种抽象描述的模型，是地球诸要素信息的数字集合．
11、缓冲区分析：
即邻近度分析，是对空间点、线、面实体周围形成范围的一种距离空间的分析技术，主要描述地理实体目标的影响范围和服务范围．
12、矢量数据结构：
P42
13、空间网络分析：
以点线二元关系形成的系统，用来模拟一种物体或物质在路径上的运动情况。
14、数据变换：
将数据从一种数学状态转换为另一种数学状态的过程，包括投影、变换、几何纠正、误差修正等。
15、空间分析：
是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。
16、数字地图：
即已经数字化了的地图。
可以存储在数字存储介质上；可以显示在屏幕或打印输出；显示内容可以调整，并且地图连接数据库等。
17、大地测量控制系统：
P38
18、地图投影：
P40
19、矢量数据结构：
采用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合来描述地理空间的实体的一种数据组织方式。
P42
20、栅格数据结构：
指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
P42
21、控制点：
地图上具有控制地图图幅精确度的一些点，也称地理控制点（同名点），通常这些点都具有准确的实地坐标或可以精确定位的，如图幅图廓点、公路网格点、测量点、道路交叉口等
22、TIN模型：
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。
23、空间网络分析：
以点线二元关系形成的系统，用来模拟一种物体或物质在路径上的运动情况。
一、填空题（10分，每空0.5分）
1、地理信息系统是由计算机硬、软件系统和不同的方法组成的系统，该系统支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和输出，以便解决复杂的规划和管理问题。
2、GIS一般由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型构成。
3、地理信息系统最基本的功能有数据的采集、管理、处理、分析和输出。
4、综观GIS发展，可分为开拓期（60年代）、巩固发展期（70年代）、技术突破期（80年）和社会化（90年）四个阶段。
5、GIS是空间数据和属性数据的综合体
6、地理数据一般具有的三个基本特征是空间特征、属性特征和时间特征。
7、大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成。
8、GIS空间数据的分类按数据结构来分，可分为矢量数据和栅格数据。
9、矢量数据结构的类型包括简单数据结构、拓扑数据结构和曲面数据结构。
10、局部函数内插法通常包括线性内插、双线性多项式内插和双三次多项式（样条函数）。
P96
11、GIS空间数据的拓扑关系主要包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含。
12、在GIS中，空间查询的方式主要包括属性查询图形和图形查询属性两种。
13、空间数据管理的实现方式有初级式管理模式、混合式管理模式、扩展式管理模式和集成式管理模式。
14、在进行空间缓冲区分析时，通常将研究的问题抽象为主体、邻近对象和作用条件三种因素。
15、由栅格数据向矢量数据转换的步骤主要分为边界提取、二值化、细化和跟踪。
16、拓扑元素
主要包括节点、弧段与多边形。
17、拓扑关系具体可由4个关系表来表示，分别为节点与弧段
关系、弧段与节点关系、弧段与多边形关系和多边形与弧段关系。
18、拓扑数据结构中由弧段坐标文件、节点文件、弧段文件和多边形文件等一系列包含拓扑关系的数据文件组成。
P51
19、栅格代码可以用中心点法、面积占优法、重要性法和长度占优法来确定。
20、栅格数据的压缩编码方式主要有链式
编码、游程
编码、块状编码和四叉树编码。
21、链式编码由起点行列号和方向值组成。
22、常规四叉树每个节点通常储存6个变量，即4子节点指针、1个父节点指针和1个节点值。
23、线性四叉树每个节点只储存3个变量，即莫顿码、深度和节点值。
24、GIS的数据采集将地理实体的几何数据和属性数据输入到地理数据库中。
25、空间数据误差分为几何误差、属性误差、时间误差和逻辑误差。
其中逻辑误差和几何误差为GIS特有。
26、矢量数据压缩方法
主要有道格拉斯——普克法、垂距法、间隔取点法、合并法（偏角法）。
27、DEM数据采集方法主要有地面测量、现有地图数字化、空间传感器和数字摄影测量方法。
28、在地理信息系统中，DEM最主要的三种表示模型是规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。
29、叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。
30、投影转换的三种主要方式为正解变换、反解变换和数值变换。
三、简答题（54分）
1、简述GIS基础软件平台的主要功能。
1）数据的采集和编辑2）数据的输入和存储3）数据的管理和维护4）数据的处理和分析5）数据的显示和输出
6）系统的二次开发与编程
3、请简要回答GIS的空间数据可分为哪几类？
P41
4、简述GIS空间数据的拓扑关系。
5、对比分析矢量数据结构和栅格数据结构的优缺点。
P80
优点
缺点
矢量数据结构
1、便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）的数据表示
2、数据结构紧凑、冗余度低
3、有利于网络分析
4、图形显示质量好、精度高
1、数据结构复杂
2、软件与硬件的技术要求比较高
3、多边形叠合分析比较困难
4、显示与绘图成本比较高
栅格数据结构
1数据结构简单
2空间分析和地理现象的模拟均比较容易
3有利于与遥感数据的匹配应用和分析
4输出方法快速，成本比较低
1、图形数据量大
2、投影转换比较困难
3、栅格地图的图形质量比较低些
4、现象识别的效果不如矢量方法
4、给定下图所示栅格数据，分别给出R区域的游程长度编码和链式编码。
（10分）
5、简要介绍栅格数据的组织方法
方法a：
以象元为记录序列，不同层上同一象元位置上的各属性值表示为一个列数组。
N层中只记录一层的象元位置，节约大量存储空间，栅格个数很多。
方法b：
每层每个象元的位置、属性一一记录，结构最简单，但浪费存储。
方法c：
以层为基础，每层内以多边形为序记录多边形的属性值和多边形内各象元的坐标。
节约用于存储属性的空间。
将同一属性的制图单元的n个象元的属性只记录一次，便于地图分析和制图处理。
6、简述空间数据的拓扑关系在GIS的数据应用中的意义。
根据拓扑关系，可以确定地理实体间的空间位置关系
利用拓扑数据，有利于空间要素的查询
可以利用拓扑数据重建地理实体
7、简述指建立GIS地理数据库所需的各种数据的来源。
图形图像数据：
地图、工程图、规划图、照片和航空与遥感影像等。
文字数据：
调查报告、文件、统计数据、实验数据、野外调查的原始记录等。
8、简述GIS矢量数据的获取方式主要有哪些。
1）由外业测量获得
可利用测量仪器自动记录测量成果（常称为电子手薄）然后,转到地理数据库中。
2）由栅格数据转换获得
利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据
3）跟踪数字化
用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。
9、简述GIS空间数据质量控制的基本方法。
––传统的手工方法
与原始地图或者属性数据比较；
–元数据方法
阅读元数据了解数据质量的信息；
–地理相关法
利用空间数据描述的地理特征要素自身的相关性
10、简述GIS空间数据质量问题的来源主要有哪些。
空间现象自身存在的不稳定性
–分布的不确定性、属性类型划分和表达多样性等；
空间现象的表达
–测量误差、地图投影、数值采样和量化等；
空间数据处理中的误差
–投影转换、地图数字化与扫描矢量化、格式转换、数据抽象（聚类、归并等）可视化等；
空间数据使用中的误差
–生产者和使用者对数据的解释和理解不同；
11、简述规划网格与不规划网格的优缺点。
规则格网的高程矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统。
它还可以很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式，目前许多国家提供的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供的。
格网DEM的缺点是不能准确表示地形的结构和细部，为避免这些问题，可采用附加地形特征数据，如地形特征点、山脊线、谷底线、断裂线，以描述地形结构。
格网DEM的另一个缺点是数据量过大，给数据管理带来了不方便，通常要进行压缩存储。
1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余；
2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象；
不规则三角网（TriangulatedIrregularNetwork,TIN）是另外一种表示数字高程模型的方法[Peuker等，1978]，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。
TIN的数据存储方式比格网DEM复杂，它不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，三角形及邻接三角形等关系。
12、简述几何纠正的数学意义与步骤
选择控制点—坐标采集—变换方法—逐点或网格纠正
13、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。
14、简述格网DEM分析的主要应用。
规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。
数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。
每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。
（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。
15、地理信息系统数据源的类型有哪些？
在地理信息系统中有哪些主要的数据输入方法？
GIS数据源有：
（1）地图资料；
（2）影像数据；（3）遥感数据；（4）实测数据；（5）文本资料；（6）统计数据；（7）多媒体数据；（8）其它已有的非系统化的数据。
数据输入方法有：
（1）手工键盘输入；
（2）手扶跟踪数字化仪输入；（3）扫描数字化仪输入；（4）解析测图法输入；（5）已有数字化形式数据转换。
16、简述DEM的概念，构建方法及应用领域。
DEM的概念：
是用数值矩阵对地表起伏变化的一种连续表示方法，它是地表单元的高程集合，是国家空间地理信息的重要组成部分。
DEM构建方法：
（1）等高线法；
（2）规划格网法；（3）不规划三角网法。
DEM的应用：
（1）用于民用和工程的土石方填挖和计算；
（2）为军事目的显示地形景观；（3）为武器精确制导提供地形匹配；（4）通视分析；（5）坡度、坡向分析；（6）和GIS结合进行各种空间分析；（7）对不同地貌进行分析，研究土地浸蚀和泾流；（8）对各种专题地图进行组合分析；（9）是国家地理信息的重要基础；（10）其它用途。
17、GIS的构成及主要功能。
GIS的构成：
（1）系统硬件；
（2）系统软件；（3）数据；（4）用户。
GIS的主要功能：
（1）空间数据的采集和输入；
（2）空间数据的编辑与管理；（3）空间数据的处理与转换；（4）空间查询与空间分析；（5）空间数据的显示与输出。
18、在什么情况下需要用矢量与栅格的互换，如何实现？
当进行空间线性拓扑关系分析以及网络分析，单个实体的定义和操作和对成图精度质量要求高时，具体当进行城市分区规划、详细规划、土地管理等时用矢量数据格式，这时需把栅格数据转换为矢量数据。
当进行缓冲区分析、与遥感影像或其它图像匹配处理、数据共享时，具体当进行大范围小比例尺的环境、农林等区域问题研究时，以及建立地理实体模型和进行DEM地形分析时，需把矢量转换为栅格。
矢量转换为栅格的实现方法有：
（1）扫描法；
（2）内部点填充法；（3）边界代数算法；（4）包含检验法。
具体步骤是：
（1）选择合理的栅格尺寸；
（2）点的栅格化；（3）线的栅格化；（4）面的填充。
栅格转换为矢量的过程：
（1）边界提取；
（2）二值化；（3）细化；（4）边界跟踪；（5）拓扑关系生成；（6）去除多余点和边界光滑处理。
19、数据处理在地理信息系统中的作用及数据处理的主要内容。
数据处理在GIS中的作用：
（1）将实测数据或不符合GIS质量要求的数据通过处理使之符合GIS质量的要求；
（2）对已有的GIS数据进行处理派生出新的信息。
数据处理的主要内容：
（1）图形编辑；
（2）自动拓扑；（3）数据转换；（4）坐标转换；（5）数据压缩；（6）数据内插等。
20、简述DEM的数据结构类型、数据来源和模型生成方法。
DEM的数据结构类型有：
线模式、三角网模式、规则格网模式、函数生成。
数据来源有：
模型生成方法有：
人工网格法、空间插值、等值线、曲面拟合、与相关因子的耦合
2.简述空间数据误差来源与数据质量控制方法。
从空间数据的形式表达到空间数据的生成，从空间数据的处理变换到空间数据的应用，在这两个过程中都会有数据质量问题的发生。
（1）空间现象自身存在的不稳定性：
包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。
（2）空间现象的表达：
数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。
（3）空间数据处理中的误差：
在空间数据处理过程中，容易产生的误差有以下几种：
投影变换产生的差异；地图数字化和扫描后的矢量化处理都可能出现误差；数据格式转换中的位置差异性；数据抽象时产生的误差；建立拓扑关系过程中的位置坐标的变化；与主控数据层的匹配位移导致误差；数据叠加操作和更新产生空间位置和属性值的差异；数据集成处理产生的误差；数据的可视化产生表达上的误差；数据处理过程中误差的传递和扩散
（4）空间数据使用中的误差：
主要包括两个方面：
一是对数据的解释过程，一是缺少文档，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差扩散。
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。
（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）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。
21、如图所示的6×6栅格数据，请给出它的游程长度编码和链式编码 。
B
B
B
A
A
A
B
B
C
C
A
A
B
C
C
C
C
A
C
C
D
D
C
C
C
D
D
D
C
C
C
D
D
C
C
C
游程长度编码为：
（B，3），（A，6）
（B，2），（C，4），（A，6）
（B，1），（C，5），（A，6）
（C，3），（D，4），（C，6）
（C，1），（D，4），（C，6）
（C，1），（D，3），（C，6）
链式编码为：
B：
3，1，7，7，4，4，2，2
C：
6，1，6，6，7，7，0，1，1，2，2，4，4，7，6，5，4，3，3，2
A：
1，4，0，0，2，2，5，5
D：
6，2，6，7，0，2，3，4
22、如图所示，N1、N2、N3、N4、N5为节点，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8为弧段，P1、P2、P3、P4为多边形,请用拓扑数据结构编码方式对下图的多边形进行编码。
（8分）
写出四个文件，每个2分，分别为
1）点文件
3）弧段坐标文件
3）弧段文件
4）多边形文件
P52
23、试举例说明多边形与多边形叠合分析的类型，并以图示说明。
多边形叠合有5种方式：
UnionIntersectIdentityEraseUpdate
P161
24、某规划部门需为公园选址，要求该公园的位置必须是从主要公路上容易到达，要减少噪声干扰，同时依山傍水，而且公园的可利用面积最大。
试以GIS方法模拟选址分析步骤，设计其数据处理流程图并说明其相关操作。
（10分）
分析步骤：
1）明确分析和评价目的
2）收集基础数据，包括空间数据和属性数据
3）利用GIS软件进行分析处理
4）获取分析结果并进行评价
5）专题图输出
数据处理流程图略
操作方法：
综合应用GIS的空间分析模块，包括叠加分析和缓冲区分析
1）求出栅格中每一象元到目标的直线距离DISTANCE
2）数据重分类
3）缓冲区分析
4）叠加分析
评价结果输出
二、综述题（15分）
结合GIS的最新发展趋势，谈谈GIS在资环环境与城乡规划专业中的应用，并举例说明。
（15分）
一、综述题（20分）
结合GIS的理论与技术知识，谈谈GIS在资环环境与城乡规划专业中的应用，并举例说明。
评分标准：
要求结合自己的专业，说明GIS的最新发展趋势，意思表述清楚，内容相对完整可以给满分。
三、分析题（每题20分，共40分）
1.为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的分析流程。
利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。
（1）明确分析的目的和标准
目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是：
a）道路从原有的20m拓宽至60m；
b）拓宽道路应尽量保持直线；
c）部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。
（2）准备进行分析的数据
需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。
（3）进行空间操作
首先选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。
然后将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。
（4）进行统计分析
首先对全部或部分位
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