1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上2000年南京師范大學地理信息系統(tǒng)概論試題一、名詞解釋（每題5分，共40分）1、國家信息基礎設施（NII） 是一個國家范圍的信息網絡設施，連接政府、學校、工廠、企業(yè)、圖書館、博物館、科研機構等的信息數據，使一個國家的人們可以共享資源，使任何人在任何地點、任何時間都可以把信息傳輸給世界上的另一個人，使人們通過信息的交流相互合作。NII的基本組成有通信網絡、計算機設備、動態(tài)的信息和人。2、空間對象（實體） 是對復雜地理事物和現象進行簡化抽象得到的結果，又稱空間實體，它們的一個典型特征是與一定的地理空間位置有關，都具有一定的幾何形態(tài)，分布狀況以及彼此之間的相互關系。空間對象

2、具有4個基本特征：空間位置特征、屬性特征、時間特征和空間關系。3、拓撲結構為在點、線和多邊形之間建立關聯，以及徹底解決鄰域和島狀信息處理問題而必須建立的數據結構。這種結構應包括以下內容：唯一標識，多邊形標識，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標值）等。4、元數據（Metadata）元數據是指描述空間數據的數據，它描述空間數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特征，是空間數據交換的基礎，也是空間數據標準化與規(guī)范化的保證，在一定程度上為空間數據的質量提供了保障。5、層次數據庫模型 用層次結構表示實體類型及實體間聯系的數據模型稱為層次數據模型

3、。層次結構是樹結構，樹的結點是記錄類型，非根結點有且只有一個父結點。上一層 記錄類型和下一層記錄類型是1：N聯系。記錄之間的聯系通過指針來實現，查詢效率較高。6、GIS互操作 在異構的數據庫或平臺以及分布計算情況下出現的，具體指在異構環(huán)境下的兩個或多個實體，盡管它們實現的語言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但仍然可以通過一個穩(wěn)定的接口相互通信和協(xié)作，實現數據和數據處理的互操作，最終完成某一特定任務。這些實體包括應用程序、對象、系統(tǒng)運行環(huán)境等。與數據轉換相比，它是“動態(tài)”的數據共享，獨立于平臺，具有高度的抽象性，是空間數據共享的發(fā)展方向。7、四叉樹編碼 對采用四叉樹結構進行存儲的數據進行壓縮，以減

4、少數據量，消除數據間的冗余。四叉樹數據結構是將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割（2n×2n，且n1），直到子象限的數值單調為止。凡數值（特征碼或類型值）呈單調的單元，不論單元大小，均作為最后的存儲單元。這樣，對同一種空間要素，其區(qū)域網格的大小，隨該要素分布特征而不同。四叉樹編碼主要有常規(guī)四叉樹編碼和線性四叉樹編碼。常規(guī)四叉樹編碼除了記錄葉結點之外，還要記錄中間結點。結點之間借助指針聯系，每個結點需要用六個量表達：四個葉結點指針，一個父結點指針和一個結點的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數據貯存量，而且增加了操作的復雜性。常規(guī)四叉樹主要在數據索引和圖幅索引等方面應用。線性四叉樹編碼則只

5、存貯最后葉結點的信息，包括葉結點的位置、深度和本結點的屬性或灰度值。所謂深度是指處于四叉樹的第幾層上，由深度可推知子區(qū)的大小。線性四叉樹葉結點的編號需要遵循一定的規(guī)則，這種編號稱為地址碼，它隱含了葉結點的位置和深度信息。最便于應用的地址碼是十進制Morton碼。8、空間索引指依據空間對象位置和形狀或空間對象之間的某種空間關系按一定順序排列的一種數據結構，其中包含空間對象的概要信息。作為一種輔助性的空間數據結構，空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。主要有對象范圍索引、格網索引、四叉樹空間索引、R樹和R+樹空

6、間索引。二、簡述題（每題8分，共40分）1、簡述柵格數據結構的三種數據組織方法。1）基于像元。以像元為獨立存儲單元，每一個象元對應一條記錄，每條記錄中的記錄內容包括象元坐標及其各層屬性值的編碼；節(jié)省了許多存儲坐標的空間，因為各層對應象元的坐標只需存儲一次。2）基于層。以層為存儲基礎，層中又以象元為序記錄其坐標和對應該層的屬性值編碼。3）基于面域。也以層作為存儲基礎，層中再以面域為單元進行記錄，記錄的內容包括：面域編號、面域對應該層的屬性值編碼、面域中所有柵格單元的坐標；同一屬性的多個相鄰象元只需記錄一次屬性值。基于象元的數據組織方式簡單明了，便于數據擴充和修改，但進行屬性查詢和面域邊界提取時速

7、度較慢；基于層的數據組織方式便于進行屬性查詢，但每個象元的坐標均要重復存儲，浪費了存儲空間；基于面域的數據組織方式雖然便于面域邊界提取，但在不同層中象元的坐標還是要多次存儲。2、簡述地理信息系統(tǒng)數據采集的方法及特點。A、空間數據采集1.野外數據采集：是GIS數據采集的一個基礎手段。對于大比例尺的城市地理信息系統(tǒng)而言，野外數據采集更是主要手段。（1）平板測量：獲取的是非數字化數據。雖然現在已不是GIS野外數據獲取的主要手段，但由于它的成本低、技術容易掌握，少數部門和單位仍然在使用。平板儀測量包括小平板測量和大平板測量，測量的產品都是紙質地圖。在傳統(tǒng)的大比例尺地形圖的生產過程中，一般在野外測量繪制

8、鉛筆草圖，然后用小筆尖轉繪在聚酯薄膜上，之后可以曬成藍圖提供給用戶使用。當然也可以對鉛筆草圖進行手扶跟蹤或掃描數字化使平板測量結果轉變?yōu)閿底謹祿＃?）全野外數字測圖：全野外數據采集設備是全站儀加電子手簿或電子平板配以相應的采集和編輯軟件，作業(yè)分為編碼和無碼兩種方法。數字化測繪記錄設備以電子手簿為主。還可采用電子平板內外業(yè)一體化的作業(yè)方法，即利用電子平板（便攜機）在野外進行碎部點展繪成圖。全野外空間數據采集與成圖分為三個階段：數據采集、數據處理和地圖數據輸出。數據采集是在野外利用全站儀等儀器測量特征點，并計算其坐標，賦予代碼，明確點的連接關系和符號化信息。再經編輯、符號化、整飾等成圖，通過繪圖

9、儀輸出或直接存儲成電子數據。數據采集和編碼是計算機成圖的基礎，這一工作主要在外業(yè)完成。內業(yè)進行數據的圖形處理，在人機交互方式下進行圖形編輯，生成繪圖文件，由繪圖儀繪制地圖。通常工作步驟為：先布設控制導線網，然后進行平差處理得出導線坐標，再采用極坐標法、支距法或后方交會法等，獲得碎部點三維坐標。（3）空間定位測量：是GIS空間數據的主要數據源。目前，常用的空間定位系統(tǒng)主要有美國的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），俄羅斯的GLONASS全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，以及歐洲的伽利略（GALILEO）導航衛(wèi)星系統(tǒng)。我國的北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)也在逐步完善之中，它必將給我國用戶

10、提供快速、高精度的定位服務，也必將給我國范圍內GIS空間數據提供更為豐富、高效的空間定位數據。GPS自其建立以來，因其方便快捷和較高的精度，迅速在各個行業(yè)和部門得到了廣泛的應用。它從一定程度上改變了傳統(tǒng)野外測繪的實施方式，并成為GIS數據采集的重要手段，在許多應用型GIS中都得到了應用，如車載導航系統(tǒng)。GPS有3個組成部分：衛(wèi)星、控制系統(tǒng)和用戶。2.地圖數字化：指根據現有紙質地圖，通過手扶跟蹤或掃描矢量化的方法，生產出可在計算機上進行存儲、處理和分析的數字化數據。（1）手扶跟蹤數字化：早期，地圖數字化所采用的工具是手扶跟蹤數字化儀。這種設備是利用電磁感應原理，當使用者在電磁感應板上移動游標到圖

11、件的指定位置，按動相應的按鈕時，電磁感應板周圍的多路開關等線路可以檢測出最大信號的位置，從而得到該點的坐標值。這種方式數字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度低，數字化精度與作業(yè)員的操作有很大關系，所以目前已基本上不再采用。（2）掃描矢量化：目前，地圖數字化一般采用掃描矢量化的方法。根據地圖幅面大小，選擇合適規(guī)格的掃描儀，對紙質地圖掃描生成柵格圖像。然后在經過幾何糾正之后，即可進行矢量化。對柵格圖像的矢量化有軟件自動矢量化和屏幕鼠標跟蹤矢量化兩種方式。軟件自動矢量化工作速度較快、效率較高，但是由于軟件智能化水平有限，其結果仍然需要再進行人工檢查和編輯。屏幕鼠標跟蹤方法其作業(yè)方式與數字化儀基本相

12、同，仍然是手動跟蹤，但是數字化的精度和工作效率得到了顯著的提高。掃描獲得的是柵格數據，數據量比較大。除此之外，掃描獲得的數據還存在著噪聲和中間色調像元的處理問題。噪聲是指不屬于地圖內容的斑點污漬和其它模糊不清的東西形成的像元灰度值。噪音范圍很廣，沒有簡單有效的方法能加以完全消除，有的軟件能去除一些小的臟點，但有些地圖內容如小數點等和小的臟點很難區(qū)分。對于中間色調像元，則可以通過選擇合適的閾值選用一些軟件等來處理，如Photoshop。常使用GIS軟件如MapInfo、Arc/Info、GeoStar、Super Map等對掃描所獲取的柵格數據進行屏幕跟蹤矢量化并對矢量化結果數據進行編輯和處理。

13、3.攝影測量方法：曾經在我國基本比例尺地形圖生產過程中扮演了重要角色，我國絕大部分1:1萬和1:5萬基本比例尺地形圖使用了攝影測量方法。隨著數字攝影測量技術的推廣，在GIS空間數據采集的過程中，攝影測量也起著越來越重要的作用。（1）攝影測量原理攝影測量包括航空攝影測量和地面攝影測量。地面攝影測量一般采用傾斜攝影或交向攝影，航空攝影一般采用垂直攝影。攝影機鏡頭中心垂直于聚焦平面（膠片平面）的連線稱為相機的主軸線。航測上規(guī)定當主軸線與鉛垂線方向的夾角小于3°時為垂直攝影。攝影測量通常采用立體攝影測量方法（立體攝影測量的原理如圖6.8所示）采集某一地區(qū)空間數據，對同一地區(qū)同時攝取兩張或多張

14、重疊的像片，在室內的光學儀器上或計算機內恢復它們的攝影方位，重構地形表面，即把野外的地形表面搬到室內進行觀測。航測上對立體覆蓋的要求是當飛機沿一條航線飛行時相機拍攝的任意相鄰兩張像片的重疊度（航向重疊）不少于55%-65%，在相鄰航線上的兩張相鄰像片的旁向重疊應保持在30%。（2）數字攝影測量的數據處理流程數字攝影測量一般指全數字攝影測量，它是基于數字影像與攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法，提取所攝對象用數字方式表達的集合與物理信息的攝影測量方法。數字攝影測量是攝影測量發(fā)展的全新階段，與傳統(tǒng)攝影測量不同的是，數字攝影測量所處理的原始影像是

15、數字影像。數字攝影測量繼承立體攝影測量和解析攝影測量的原理，同樣需要內定向、相對定向和絕對定向。不同的是數字攝影測量直接在計算機內建立立體模型。由于數字攝影測量的影像已經完全實現了數字化，數據處理在計算機內進行，所以可以加入許多人工智能的算法，使它進行自動內定向、自動相對定向、半自動絕對定向。不僅如此，還可以進行自動相關、識別左右像片的同名點、自動獲取數字高程模型，進而生產數字正射影像。還可以加入某些模式識別的功能，自動識別和提取數字影像上的地物目標。圖6.9為數字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo數據采集的作業(yè)流程，可以說明數字攝影測量數據采集的一般流程。4.遙感圖像處理通常所稱的遙感影像數據指的

16、是衛(wèi)星遙感影像，其信息獲取方式與航空像片不同。地面接受太陽輻射，地表各類地物對其反射的特性各不相同，搭載在衛(wèi)星上的傳感器捕捉并記錄這種信息，之后將數據傳輸回地面，然后從所得數據。經過一系列處理過程，可得到滿足GIS需求的數據。遙感數據的處理與具體的數據類型（衛(wèi)星影像、雷達影像）、存儲介質等因素相關。遙感數據處理基本處理流程包括：（1）觀測數據的輸入：采集的數據包括模擬數據和數字數據兩種，為了把像片等模擬數據輸入到處理系統(tǒng)中，必須用膠片掃描儀等進行AD變換。對數字數據來說，因為數據多記錄在特殊的數字記錄器 (HDDT等) 中，所以必須轉換到一般的數字計算機都可以讀出的CCT(Computer C

17、ompatible Tape)等通用載體上。（2）再生、校正處理：對于進入到處理系統(tǒng)的觀測數據，首先進行輻射量失真及幾何畸變的校正，對于SAR的原始數據進行圖像重建；其次，按照處理目的進行變換、分類，或者變換與分類結合的處理。（3）變換處理：變換處理意味著從某一空間投影到另一空間上，通常在這一過程中觀測數據所含的一部分信息得到增強。因此，變換處理的結果多為增強的圖像。（4）分類處理：分類是以特征空間的分割為中心的處理，最終要確定圖像數據與類別之間的對應關系。因此，分類處理的結果多為專題圖的形式。（5）處理結果的輸出：處理結果可分為兩種情況，一種是經DA變換后作為模擬數據輸出到顯示裝置及膠片上；

18、另一種是作為地理信息系統(tǒng)等其他處理系統(tǒng)的輸入數據而以數字數據輸出。B、屬性數據的采集屬性數據即空間實體的特征數據，一般包括名稱、等級、數量、代碼等多種形式，屬性數據的內容有時直接記錄在柵格或矢量數據文件中，有時則單獨輸入數據庫存儲為屬性文件，通過關鍵碼與圖形數據相聯系。屬性數據一般采用鍵盤輸入。輸入的方式有兩種：一種是對照圖形直接輸入；另一種是預先建立屬性表輸入屬性，或從其它統(tǒng)計數據庫中導入屬性，然后根據關鍵字與圖形數據自動連接。1.屬性數據的來源：國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)規(guī)范在“專業(yè)數據分類和數據項目建議總表”中，將數據分為社會環(huán)境、自然環(huán)境和資源與能源三大類共14小項，并規(guī)定了每項數據的內容

19、及基本數據來源。3、簡述高斯克呂格投影的特點。高斯克呂格投影是橫軸切圓柱等角投影。它是將一橢圓柱橫切于地球橢球體上，該橢圓柱面與橢球體表面的切線為一經線，投影中將其稱為中央經線，然后根據一定的約束條件即投影條件，將中央經線兩側規(guī)定范圍內的點投影到橢圓柱面上從而得到點的高斯投影。高斯投影的中央經線和赤道為互相垂直的直線，其他經線均為凹向，并對稱于中央經線的曲線，其他緯線均是以赤道為對稱軸的向兩極彎曲的曲線，經緯線成直角相交。高斯投影的變形特征是：在同一條經線上，長度變形隨緯度的降低而增大，在赤道處為最大；在同一條緯線上，長度變形隨經差的增加而增大，且增大速度較快。在6帶范圍內，長度最大變形不超過

20、0.14%。5、簡述地理信息系統(tǒng)空間數據的誤差來源?？臻g數據誤差包括幾何誤差、屬性誤差、時間誤差和邏輯誤差四大類。其中又以圖形幾何誤差和屬性誤差對數據質量影響最大。本節(jié)分別對此兩類誤差進行解釋和分析1.幾何誤差：即空間數據在描述空間實體時，在幾何屬性上的誤差。此處以地圖數字化采集為例，分析其誤差來源及累計過程。1）地形圖本身的誤差（1）地形圖的位置誤差（2）地形圖的屬性誤差（3）時間誤差（4）邏輯不一致性誤差（5）不完整性誤差2）數據轉換和處理的誤差（1）數字化誤差（2）格式轉換誤差（3）不同GIS系統(tǒng)間數據轉換誤差3）應用分析時的誤差（1）數據層疊加時的冗余多邊形（2）數據應用時，由應用模型

21、引進的誤差2.屬性誤差屬性數據可以分為命名、次序、間隔和比值四種類型。間隔和比值的屬性數據誤差可以用點誤差的分析方法進行分析評價。此處主要討論命名和次序這類定性、也是離散型的數據誤差評價方法。多數專題圖都用命名或次序表現，如人口分布圖、土地利用圖、地質圖等的內容主要為命名數據，而反映坡度、土壤侵蝕度等一般是次序數據。如將土壤侵蝕度分為若干級，級數即為次序數據?？疾炜臻g任意點處定性屬性數據與其真實的狀態(tài)是否一致，只有對或錯兩種可能。因此可以用遙感分類中常用的準確度評價方法來評價定性數據的屬性誤差。定性屬性數據的準確度評價方法比較復雜，它受屬性變量的離散值（如類型的個數），每個屬性值在空間上分布和

22、每個同屬性地塊的形態(tài)和大小，檢測陽電的分布和選取，以及不同屬性值在特征上的相似程度等多種因素的影響。因此本書對此暫不做詳細介紹，讀者可參閱相關參考文獻。三、論述題（20分）試論網絡GIS的技術特點及尚需解決的問題。特點：GIS技術網絡化特點、GIS 應用網絡化特點、更廣泛的訪問范圍、真正的信息共享、系統(tǒng)成本降低（1）GIS 技術網絡化特點。GIS 技術發(fā)展基本反映了IT 技術的總體發(fā)展過程，網絡GIS 是未來空間信息整合技術的主導方向。此外, GIS 技術網絡化還表現在GIS 的數據模型、數據組織與存儲模式網絡化。（2）GIS 應用網絡化特點。首先是數據共享的網絡化。其次,GIS 應用的協(xié)同性需求也是GIS 應用網絡化的主要特點。（3）更廣泛的訪問范圍：用戶可以同時訪