地理信息系统考试试卷

《地理信息系统原理及应用》试卷

判断题

1、点、线、面是GIS的三类基本要素，能实现点面之间转换，但不能实现线面之间的转换。 （ ） 2、世界上第一个GIS产生于美国。 （ ）

3、TIN数据结构和四叉树结构都是可变分辨率的数据结构。 （ ） 4、判断点是否在多边形内常采用平板技术。 （ ）

5、空间数据的分层组织与数据库中的层次数据模型概念相同。 （ ）

1、╳2、╳ 3、√ 4、╳ 5、╳

选择题

1、获取栅格数据的方法有： （ ） A．手扶跟踪数字化法 B．屏幕鼠标跟踪数字化法 C．扫描数字化法 D．人工读取坐标法

2、矢量结构的特点是： （ ）

A． 定位明显、属性隐含 B．定位明显、属性明显

C．定位隐含、属性明显 D．定位隐含、属性隐含

3、“二值化”是处理何种数据的一个技术步骤： （ ） A.扫描数据 B．矢量数据 C．关系数据 D．属性数据

4、给出的方法中，哪项适合生成DEM： （ ） A．等高线数字化法 B．多边形环路法 C．四叉树法 D．拓扑结构编码法

5、生成电子地图必须要经过的一个关键技术步骤是： （ ）

A． 细化 B．二值化 C．符号识别 D．符号化

6、描述地理实体本身位置、形状和大小等的数据为： （ ）

A． 属性数据 B．几何数据 C．关系数据 D．统计数据

7、解决道路拓宽中拆迁指标的计算问题，可应用的空间分析方法是：（ ） A.缓冲区分析 B.包含分析 C.网络分析 D.最短路径分析 8、在栅格数据获取过程中，为减少信息损失提高精度可采取的方法是：（ ） A.增大栅格单元面积 B.缩小栅格单元面积 C.改变栅格形状 D.减少栅格总数

9、对于估算长度、转折方向的凹凸度方便的编码方法是： （ ） A.游程编码 B.块码 C.四叉树编码 D.链码

10、GIS区别于其它信息系统的一个显著标志是： （ ） A.空间分析 B.计量分析 C.属性分析 D.统计分析

1、C 2、B 3、B 4、A 5、D 6、A 7、A 8、B 9、D 10、A 填空题

1、 与其他类型信息相比，地理信息具有_________,__________,__________三个主要的特性。 2、 一个完整的

GIS

主要由四个部分构成，即______________,

______________,__________________,其中__________是GIS处理对象。

____________

3、 GIS中两种最基本的数据结构是___________,_____________。其中___________是基

于场模型，而___________是基于要素模型的。

4、 图1中，A，B，C为各种植被类型代码，D为铁路代码，小黑原点为栅格中心点。

在确定该栅格单元的代码时，若该栅格单元代码为C，是利用__________方法,若该栅格单元代码为B，是利用__________方法，若栅格单元的代码为D，则利用了__________方法来确定栅格代码的。

5、 矢量结构向栅格结构的转换中，面实体的转换包括__________和面域的充填，面充填的方法有

______________,_____________,____________等三种。

6、 GIS一般用数据层来组织空间数据，空间数据分层方法有：____________,______________,______________

三种。

7、 矢量数据编码的方法有：____________,_____________,______________, ____________等四种，Arc/Info软件

采用的是_________________编码方法。

8、 GIS中表示和存储DEM的常用方法有___________、____________和_____________三种。其中_________方

法结构最简单，但对于平坦地区存在冗余存储。

9、 3S集成是指___________,____________,____________三者的集成利用。其中_____主要用于获取数据。 10、 以线性四叉树表示的栅格矩阵时，最多可进行_______（1分）次四叉树分割，第10行13列位置处

（起始行列号均为0）的栅格的十进制Morton码为____________。（1分）

11、 图幅接边中的几何接边是为了处理____________问题，逻辑接边是为了解决____________问题。 12、 统计分析主要针对GIS中的________数据进行的，若要了解数据分布的集中位置，可以计算

_______________，如_________、________、_________等；若要了解数据分布的离散程度，可以计算_______________，如__________、________、_________等。

1、地域性，结构，时序特征

2、用户，软件，硬件，数据，数据3、矢量，栅格，栅格，矢量4、中心点法，面积占优法，重要性法 5、边界的转换，内部点扩散法（种子扩散法），扫描法 ，边填充算法

6、专题分层，时间序列分层，地面垂直高度分层7、实体式，索引式，双重式编码，链状双重式编码，链状双重式编码

8、等高线，TIN（不规则三角网），规则格网，规则格网 9、GPS，RS，GIS，RS 10、6，217

11、几何裂缝，逻辑裂缝

12、属性，（属性数据的）集中特征数，频数和频率，平均数，数学期望，（属性数据的）离散特征数，极差，离差， 方差与标准差 简答题

1、 什么是拓扑关系？在GIS中引入拓扑关系有何意义？常用的拓扑关系有哪些？（10分）

答：拓扑关系是指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。 在GIS中引入拓扑关系对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：

1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，--面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。

3）根据拓扑关系可重建地理实体。

常用的拓扑关系有拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。 2、举例说明多边形拓扑关系的自动建立过程。（10分） 答：多边形拓扑关系的自动建立包括以下内容：

1）链的组织，首先找出在链的中间相交的情况，将其自动切成新链；然后把链按一定顺序存储，并把链按顺序编号。 2）结点匹配，首先把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值。然后再对结点顺序编号。 3）检查多边形是否闭合，通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行. 4）建立多边形的基本算法

1°从P1开始，起始链定为P1P2,从P2点算起，P1P2最右边的链为P2P5；从P5算起，P2P5最右边 的链为P5P1,...形成的多边形为P1P2P5P1。

2°从P1开始，以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4P1。 3°从P1开始，以P1P4为起始链,形成的多边形为P1P4P3P2P1。

4° 这时P1为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追踪出五个多边形，即A1、A2、A3、A4、A5。

5)岛的判断, 找出多边形互相包含的情况6)最后确定多边形的属性 3、空间数据质量的内容包含哪些？GIS数据的主要误差来源？（10分） 答：空间数据质量包含以下基本内容：1）位置（几何）精度：如数学基础、

平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差。2) 属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。

3) 逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差。4) 完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。

5) 现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。 GIS数据的主要误差来源包括：

1）数据采集误差：如实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）；

数据输入误差：数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显边界引起的误差（地类界） 3）数据存贮误差：数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）；4）数据操作误差：类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）；多层数据叠加误差，多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形），各种内插引起的误差；

5）数据输出误差：比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定（如图纸伸缩）；

6）成果使用误差：用户错误理解信息、不正确使用信息。4、已知某栅格矩阵对应的线性四叉树编码（十进制Morton码-- MD码）如表1，回答下列问题。（共10分） 1) 写出该线性四叉树编码对应的栅格矩阵；（3分） 2) 写出行程编码（3分）和二维行程编码；（4分） 答：1）该线性四叉树编码对应的栅格矩阵为：

A B

A B B B B 1 B 2 3 4 B B B 12 13 14 B C C A 11 B MD码 0 属性值 MD码 属性值 A 10 C

B C C B B C C C 2）行程编码为：2A，2B 4B 1B,1C,1B,1C 1C,1B,2C

二维行程编码:

二维行程编码 0 2 9 11 13 属性值 A B C B C

5、线捕捉是实现GIS中什么功能的关键算法，加快线捕捉速度有哪些常用方法？（5分） 答：线捕捉是实现GIS中图形编辑、实体选取功能的关键算法，加快线捕捉速度的常用方法有：

1） 在实际的捕捉中，可每计算一个距离di就进行一次比较，若di＜D，则捕捉成功，不需再进行下面直线段到点S的

距离计算了。

2）把不可能被光标捕捉到的线，用简单算法去除。 3）对于线段也采用类似的方法处理。 4）简化距离公式：

点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d的计算公式：

简化为：

6、GIS与其它信息系统的关系和区别。（10分）

答：GIS属于信息系统中的空间信息系统（SIS）中的一类，包括专题GIS和综合信息系统。具体如下图：

1）、GIS与一般MIS的区别是：GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。如电话查号台是一个一般MIS，只能回答用户询问的电话号码，而通信信息系统除了可查询电话号码外，还提供用户的地理分布、空间密度、最近的邮局等空间关系信息。

2）、GIS与CAD/CAM的异同点是：

GIS与CAD共同点是：a.都有空间坐标系统；b.都能将目标和参考系联系起来；c.都能描述图形数据的拓扑关系； d.两者都能处理属性和空间数据。 GIS与CAD 不同点是：

a.ＣＡＤ研究对象为人造对象—规则几何图形及组合；图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；b.ＣＡＤ中的拓扑关系较为简单，一般采用几何坐标系。

c.ＧＩＳ处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；d.GIS的属性库结构复杂，功能强大；强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；e.GIS采用地理坐标系 。 GIS与CAD共同点 都有空间坐标系统； 都能将目标和参考系联系起来； 都能描述图形数据的拓扑关系； 都能处理属性和空间数据 图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱； CAD中的拓扑关系较为简单； GIS与CAD不同点 CAD研究对象为人造对象―规则几何图形及组合； GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化； GIS的属性库结构复杂，功能强大； GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁； 一般采用几何坐标 GIS与CAM共同点 都有地图输出、空间查询、分析和检索功能 GIS采用地理坐标系 GIS与CAM不同点 CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制； CAM强调数据显示而不是数据分GIS综合图形和属性数据进行深信息。 CAM是GIS的重要组成部分 析，地理数据往往缺乏拓扑关系； 层次的空间分析，提供辅助决策

CAM与数据库的联系通常是一些简单的查询。 7、何谓矢量数据结构？矢量数据的获取可以通过哪些途径？ 答：矢量数据结构是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体。 矢量数据的获取方式通常有：

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。 8、何谓栅格数据结构？栅格数据的获取可以通过哪些途径？

答：栅格数据就是以规则的像元阵列来表示空间地物或现象象的分布的数据结构。 1、来自于遥感数据：通过遥感手段获得的数字图像就是一种栅格数据。

2、来自于对图片的扫描：通过扫描仪对地图或其它图件的扫描，可把资料转换为栅格形式的数据。 3、由矢量数据转换而来：通过运用矢量数据栅格化技术，把矢量数据转换成栅格数据。 4、由手工方法获取。

矢量数据向栅格数据转换的方法？

矢量向栅格的转换能利用栅格数据格式的优点。由于矢量数据的点到栅格数据的点只是简单的坐标变换。 线的栅格化方法包括DDA法(数字微分分析法)和Bresenham算法。 面(多边形)的栅格化方法有内部点扩散法、扫描法、边填充算法。 9、栅格数据向矢量数据转换通常包括哪几个步骤？ 答：二值化；二值图像预处理；细化；追踪。 10、矢量数据的叠加有什么作用？

答：叠置分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。 11、栅格数据的叠加与矢量数据的叠加有什么不同？

答：栅格数据叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。其结果虽然数据存储量小，但是运算过程复杂。

矢量数据在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。其结果虽然数据存储量大，但是运算过程较简单。 12、什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。

答：缓冲区是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一。 例如：1）某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析； 2）要分析因道路拓宽而需拆除的建筑物和需搬迁的居民，则需进行线缓冲区分析；

3）对野生动物栖息地的评价中，动物的活动区域往往是在距它们生存所需的水源或栖息地一定距离的范围内，为此可用面缓冲区进行分析。

13、泰森多边形有什么特点？如何建立？ 答：泰森多边形的特性是：

1）、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据； 2）、泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近；

3）、位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。 建立步骤：

1、离散点自动构建三角网，即构建Delaunay三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。

2、找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。这只要在已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的所有三角形即可。

3、对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。 4、计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。

5、根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。

四、分析解答题（20’）

1、GIS要进行网络分析，首先需要解决网络的表达和存储问题。某局部道路网络如图2所示，p1…p9是结点编号，括号中的数字是道路阻强，请解答下列问题：

1）道路p1p7是一双行道，且正向阻强为40km/s，负向阻强为35km/s，具体如何表达? 2）道路p6p8是一单行道，且阻强为20km/s，具体如何表达？ 3）道路p6p9、道路p1p6等是双行道，正向、负向阻强相等，具体如何表达？

4）结点p2是一障碍点，对该道路网的连通性有何影响，具体如何表达？

5）在结点p6处，所有转弯有多少个？由于道路p6p8是一单行道，会引起哪些转弯为禁止的，具体如何表达禁止的转弯？（只需举一例）

6）结点p5是一公共汽车站点，平均每天上车人数为200人，下车人数为300人，具体如何表达？

答：

1） 道路p1p7是一双行道，且正向阻强为40km/s，负向阻强为35km/s，具体表达为

链弧号 p1p7 起结点 1 终结点 7 正方向阻强（km/s） 40 反方向阻强（km/s） 35 2）道路p6p8是一单行道，且阻强为20km/s，具体表达为： 链弧号 P6p8 起结点 6 终结点 8 正方向阻强（km/s） 0 反方向阻强（km/s） -1(表不通) 2） 道路p6p9、道路p1p6等是双行道，正向、负向阻强相等，具体表达为：

链弧号 P6p9 起结点 6 终结点 9 阻强（km/s） 26

p1p6 1 6 28 4）结点p2是一障碍点，对该道路网的连通性的影响是造成p1到p2、p3到p2、p5到p2不通，具体表达为： 链弧号 P1p2 P2p3 P2p5 起结点 1 2 2 终结点 2 3 5 正方向阻强（km/s） -1 30 30 反方向阻强（km/s） 30 -1 -1 5）在结点p6处，所有转弯的个数有4的平方=16个。由于道路p6p8是一单行道，会引起从p8点通过p6点转向其他弧段的转弯是禁止的，如从p8p6转向p6p1的转弯是禁止的，具表达为：

结点号 P6 6）结点p5是一公共汽车站点，平均每天上车人数为200人，下车人数为300人，具体表达为： 结点号 P5 2、叙述将下列图像压缩成二维行程编码（MD）的计算机实现过程。（10分 答：1）将每个栅格的行列用按位操作的方法计算其十进制Morton码： 如计算行为2、列为3的栅格的MD

先将行、列号化为二进制 Ib= 1 0 Jb= 1 1

再I行J列交叉，化为十进制.得到 1 1 0 1 = 13

2)按Morton码读入一维数组。

Morton码： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 象元值： A A C B B B B B C C C C C B B B 3) 四相邻象元合并，只记录第一个象元的Morton码。 0 1 2 3 4 8 12 13 14 15 A A C B B C C B B B 3)由于不能进一步合并，则用游程长度编码压缩。 0 2 3 8 13 A C B C B

C 8 C 10 C 9 C 11 C 12 B 14 B 13 B 15 C C A 0 C 2 B B A 1 B 3 B 4 B 6 B 5 B 7 A C C A B C B B C B B B 上载需求量（人） 200 下载需求量（人） 300 从弧段 P8p6 至弧段 P6p1 角度 90 时间阻强(s) -1(表不通)