GIS软件操作试题(正式版)

一、操作基础（60分）1、ArcGIS主要的文件格式有哪些？各自有什么特点？（10分）答：ArcGIS主要的文件格式有：（1）矢量型Shapefile和对应的要素属性表；（2）矢量为主的空间数据库Geodatabase；（3）传统ArcInfo矢量型Coverage和栅格型Grid（格网）；（4）基于关系模型的属性表，包括dBASE格式的dbf表、INFO数据库表、Access数据库表；（5）ArcGIS专用的不规则三角网（Triangle Irregular Network，TIN）；（6）针对交通系统，基于Shapefile或Geodatabase的网络（Network）；（7）通用影像、图像文件（Image）；（8）常用CAD（计算机辅助设计）软件的图形文件。

Shapefile是一种基于文件方式存储GIS数据的文件格式。

至少由.shp、.dbf、.shx三个文件组成，分别存储空间、属性以及前两者的关系，是GIS中比较通用的一种数据格式。

Coverage是一种拓扑数据结构，一般的GIS原理书中都有它的原理论述。

数据结构复杂，属性缺省存储在Info表中。

目前ArcGIS中仍然有一些分析操作只能基于这种数据格式进行操作。

Geodatabase是ArcInfo发展到ArcGIS时候推出的一种数据格式，一种基于RDBMS存储的数据格式，共分两大类：1.Personal Geodatabse 用来存储小数据量数据，存储在Access的mdb格式中。

2.ArcSDE Geodatabse 存储大型数据，存储在大型数据库中Oracle,Sql Server,DB2等。

可以实现并发操作，不过需要单独的用户许可。

2、在GIS应用中，常见的地图数据符号化有哪几类？举例说明它们的特点？（10分）答：地图数据符号化是地图可视化的重要手段,常见的地图数据符号有点符号、线符号、面符号、注记符号、统计地图。

（1）点符号：用不同颜色、大小、形状的符号表达点状要素；符号类型为点状符号，可控制的形式包括点的式样、大小、颜色，特殊形式包括倾斜、偏移、多属性统计图。

点状符号有位置，无宽度和长度，是抽象的点。

点状符号有城镇、居民地、交通枢纽、车站、码头、工厂、学校、医院、商场、写字楼、机关、火山口、山峰、景点、基地等。

（2）线符号：用不同颜色、宽度、线型表达线状要素，包括多边形的边界；符号类型为线型，可控制的形式包括线的式样、宽度、颜色，特殊形式包括侧向偏移、有方向的线型。

线状符号有长度，但无宽度和高度，用来描述线状实体。

线状符号有河流、海岸、铁路、公路、地下管网、行政边界等。

（3）面符号：用不同颜色、密度、图案填充多边形要素；符号类型为填充符号、边界线，可控制的形式包括晕线式样、图案、密度、颜色、边界线型，特殊形式包括多属性统计图、点密度图。

面状符号具有长和宽的目标，通常用来表示自然或人工的封闭多边形。

面状符号有土壤、耕地、森林、草原、沙漠、行政区域、绿地、操场等。

（4）注记符号：用不同颜色、大小、字体注记地图；符号类型为字体，可控制形式包括字体、大小、颜色，特殊形式包括加粗、倾斜、字间距、下划线。

通常包括文字注记、数字注记、符号注记3种类型。

（5）统计地图：将常用的统计图布置到地图上，用图表、图形表示整个制图区域统计资料的地图。

包括分级统计图、图表统计图、定位统计图。

分级统计地图是按行政区划或经济区划，以不同深浅的颜色或疏密不等的晕线表示现象相对指标差异的图件。

图表统计地图是以图表、图形显示各统计单位内现象的总和以及内部结构的图件。

定位统计地图是以统计图表表示相应点的特殊现象和变化规律，一般有柱状图表、曲线图表以及玫瑰图表等。

3、比较栅格模型和矢量模型的特点、简述栅格数据和矢量数据常见的空间分析方法并举例说明。

（10分）答：栅格数据模型是将地理空间划分成若干行、若干列，称为一个像元阵列，其最小单元称为像元或像素，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征，每个像元的位置由行列号确定，其属性则以唯一属性值形式表示。

矢量数据模型是通过记录坐标的方式，用一系列有序的x、y坐标对来表示点、线、面等地理实体的空间位置，尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。

栅格模型的优点是：（1）结构简单，易数据交换；（2）叠置分析和地理现象模拟较易；（3）利于遥感数据的应用和分析，便于图像处理；（4）输出快速，成本低廉。

缺点是：（1）难以表达拓扑；（2）图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题；（3）投影转换困难；（4）图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。

矢量模型的优点是：（1）结构紧凑，冗余度低；（2）便于描述线或边界；（3）利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效；（4）图形显示质量好，精度高。

缺点是：（1）数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难；（2）多边形叠置分析困难；（3）表达空间变化性能力差；（4）软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。

栅格数据常见的空间分析方法有聚类、聚合分析，信息复合分析，追踪分析，窗口分析，量算分析。

聚类、聚合分析法是理想的多变量统计技术，主要有分层聚类法和迭代聚类法。

例如，我们可以根据各个银行网点的储蓄量、人力资源状况、营业面积、特色功能、网点级别、所处功能区域等因素情况，将网点分为几个等级，再比较各银行之间不同等级网点数量对比状况。

信息复合分析是将不同专题的内容叠加显示在结果图件上，以便系统使用者判断不同专题地理实体的相互空间关系，获得更为丰富的信息。

追踪分析是指对于特定的栅格数据系统，由某一个或多个起点，按照一定的追踪线索进行目标追踪或者轨迹追踪，以便进行信息提取的空间分析方。

窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其它层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

矢量数据常见的空间分析方法有包含分析，缓冲区分析，叠置分析，网络分析。

包含分析是用于确定空间要素之间是否存在直接的联系，即点、线、面之间在空间位置上的联系。

缓冲区分析是针对点、线、面实体，自动建立起周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形，通常用于确定地理空间目标的一种影响范围或服务范围。

缓冲区分析是地理信息系统重要的空间分析功能之一，它在交通、林业、资源管理、城市规划中有着广泛的应用，例如湖泊和河流周围的保护区的定界、汽车服务区的选择、民宅区远离街道网络的缓冲区的建立等。

叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征的分析方法。

主要有点与多边形的叠置、线与多边形的叠置、多边形与多边形的叠置。

网络分析的基本功能是基于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件来进行分析得到结果并且应用在实际中，它主要包括路径分析、地址匹配和资源分配三个方面。

例如最短路径可以根据网络流和距离的权重，并利用一定的路径追踪的原理来得到代价最小的路径，故而可以将网络分析划分成两个基础模块：流向分析和追踪分析。

4、比较Append、Merge和Union三种操作的异同？（20分）答：ArcToolbox中将两个要素类合并成一个的工具主要有Append、Merge和Union。

虽然它们都能将两个要素类合并成一个要素类，但功能上有所不同，主要区别有：（1）Append：合并输入要素类、表、栅格影像及栅格目录到一个已有的要素类、表、栅格影像及栅格目录中。

当schema type选项为test时，输入输出的要素类属性表结构必须一致，既字段名、类型、排列顺序必须完全相同，当schema type选项为no_test时可以不同。

图形：append可以合并点、线、多边形等要素类和表、栅格影像及栅格目录，但必须是相同类型的。

append不处理要素，只简单地把要素放到一个要素类里，因此输出的要素类可能会有重叠或缝隙。

属性表：同输出要素类的属性表。

输入要素类属性表中的字段如果在输出要素类属性表中没有将会被丢弃，但可做字段映射，将输入要素类的某个字段映射到输出要素类的某个字段。

（2）Merge：合并输入要素类、表到新的要素类、表中。

图形：Merge可以合并点、线、多边形等要素类和表，但必须是相同类型的。

Merge不处理要素，只简单地把要素放到一个要素类里，因此输出的要素类可能会有重叠或缝隙。

属性表：Merge处理属性表时会把相同名字的字段合成一个，不同名字的字段按原名字、顺序全部加入输出要素类属性表中，原fid将会丢弃。

Merge可以进行字段映射。

（3）Union：合并输入要素类到新的要素类中。

图形：Union只能合并polygon类型的要素类。

两个要素类合并时会处理相交部分，使之单独形成多部件要素，并且有选项选择允许缝隙（gaps）或不允许缝隙。

如果选择不允许缝隙，两个要素类合并后的缝隙将生成新要素。

属性表：Union合并属性表的选项有三个：all、no_fid和only_fid。

all将两个要素类的属性表字段按顺序全部放在输出要素类的属性表中，包括fid。

同名的字段（除fid外）在字段名后加数字以示区别（fid后加要素类名称）；no_fid将两个要素类的属性表中除fid 外的字段按顺序全部放在输出要素类的属性表中；only_fid只将两个要素类的属性表中的fid放到输出要素类的属性表中，在fid后加要素类名称以示区别。

Union不做字段映射。

编辑里的merge和union是对选中的要素进行操作，而Arctoolbox里的是对要素类（图层）进行操作。

5、栅格空间析中有哪些类型的距离制图？请结合实际案例说明它们在现实中的应用。

（10分）答：距离制图即根据每一栅格相距其最邻近要素的距离来进行分析制图，从而反映出每一栅格与其最邻近源的相互关系。

栅格空间分析中的距离制图包括成本距离和直线距离。

成本距离是计算离开“源”到达每个单元（或从每个单元开始到达“源”）沿途经过所有单元的累计成本，在一定条件下选择累积通行成本最低为路径，和直线距离不同。

直线距离是每一栅格单元和指定“源”之间的直线长度，从一个栅格单元的中心到另一个栅格单元中心的直线距离。

成本距离计算不仅需要“源”图层，还需要“成本”图层。

成本图层中每一个栅格单元的取值表示通过该单元的成本，可称“通行成本”。

按累计通行成本最低的路径决定离开“源”到达每个单元（或从每个栅格单元到达“源”）的成本值。

累计通行成本的计算既要考虑栅格单元之间的距离，也要考虑每个单元的通行成本。

如果每个单元的通行成本都一样，结果就和直线距离相同。

如果每个单元的成本有差异，计算方法就比较复杂，Spatial Analyst称作Cost Weighted Distance（以成本为权重的距离）。