《地理信息系统原理与应用》期末试题

《地理信息系统原理与应用》期末试题1、如果写一篇关于GIS系统设计的文章，大体思路？GIS的系统设计包括四个阶段：开发计划，系统分析，系统设计、系统实验。

①在对现行系统进行调查分析的基础上，确定用户需求和系统的设计开发目标和总要求，制定并筛选出最佳方案，编制可行性研究报告。

②系统分析工作内容主要包括：详细系统调查、功能需求分析、数据分析，提出系统开发设计的逻辑模型和系统报告的编制。

③提出一个物理模型，在各种技术手段和处理方法中权衡利弊，选择最合适的方案，实施物理模型，解决“如何做”的问题。

④系统设计完成，经调试、组织验收，通过后实施。

在运行过程中，要注意系统的维护，以保证系统的可持续使用。

2、GIS某一研究热点的发展现状？3、GIS在某一方面的具体应用？利用GIS的数值分析方法来估算土壤水土流失程度，首先确定土壤流失的数字分析模型，根据模型确定影响土壤流失的因子，这些因子必须能够反映不同的土壤的性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件；然后选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据；最后将多种信息加以复合，确定研究地区土壤流失量的各种不同等级，为制定区域的水土保持规划提供依据。

应用模型的步骤：1）明确分析目的评价准则2）准备分析数据3）空间分析操作4）结果分析5）解释评价结果。

4、空间数据管理的难点是什么？为什么？在Arcgis等软件中如何管理？由于地理实体或地理现象的非结构化特征，决定了地理空间数据存在非结构特征。

如一条弧段可能只有两个坐标对，也可能有千百个坐标对，因此弧段记录的长度是不定的；此外，一个多边形可能只由一条弧段封闭组成，也可以由若干弧段首尾相连而成，因此多边形记录是多条弧段的嵌套。

这种变长记录和不定结构的特征，是一般关系型数据库不能满足的，也是空间数据管理的难点。

ArcGIS软件使用geodatabase数据库管理空间数据。

5、空间数据处理的内容？空间数据处理包括：坐标转换、数据格式转换、投影转换、数据压缩处理、图幅拼接以及拓扑关系的生成。

坐标转换包括：平移、缩放、旋转。

数据格式转换的内容包括：空间定位信息、空间拓扑关系、属性信息。

转换方式有三种：外部数据交换、标准空间数据交换、空间数据互操作方式。

投影转换可由三种途径实现：①直接转换，通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由一种投影数字化坐标变换为另一种投影的直角坐标。

②间接转换：先用坐标反算公式，将一种投影的平面坐标换算为球面大地坐标，然后再用坐标正算公式将所得的大地坐标代入另一个投影的坐标公式中，将其换算为平面坐标，实现两种投影坐标间的换算。

③数值变换：根据两种投影在变换区内的已知坐标的若干同名控制点，采用插值法或有限差分法、有限元法、待定系数最小二乘法，实现两种坐标之间的变换。

数据压缩包括：栅格数据压缩和矢量数据压缩；①栅格数据压缩方法有：块码、行程编码、链式编码、四叉树编码。

②矢量数据压缩方式有：间隔取点法、垂距法和偏角法、Douglas-Peucker 法。

6、空间数据压缩—道格拉斯的算法优缺点？以及步骤？及改进？Douglas-peucker法的用于矢量数据的压缩，根据线性要素中心轴线和面状要素的边界线的特征，减少弧段矢量坐标串中顶点的个数。

其计算步骤：①把曲线首末两点连成一条直线；②计算出各点到该直线的距离；③选取距离中最大者与规定限差比较，若大于限差，则离该直线距离最大的点保留，否则将直线两端点间各点全部舍去；④将已知点列分成两部分处理，计算2、3点到1、4点连线的距离，选距离大者与限差比较，结果2、3点均舍去；计算5点到4、6两点连线的距离，经比较，应保留；⑤依此类推，最后保留的点在原数据库中的编号为1、4、5、6点，重新排序后得到经压缩后的点序为1、2、3、4。

优缺点：在压缩诸如公路等弯曲度很大的曲线时,有可能使本来没有自相交的曲线压缩后会自相交；在压缩用闭合曲线表达的多边形时,会出现“裂缝”现象,是由于公共边被两次或可能更多次压缩,而每次运用Douglas-Peucker算法压缩时所选择的初始点和终点不同造成的.对于“裂隙”现象的改进方法：①首先将多边形公共边界的两个端点作为约束点处理(做好分段标记),使得多边形从约束点处逻辑上分成几段；然后利用常规DP算法进行分段压缩,使每一多边形公共边界压缩时的初始点和结束点一致，从而保证了无拓扑多边形数据的一致性压缩,但这种方法需要对公共边进行重复压缩,导致时间效率低。

②为此,采用OOP技术，创建公共边类。

每提取出一段公共边就用此公共边类将其实例化，即创建了公共边对象，并将此公共边的各种标记信息初始化。

然后把对象存入动态数组。

当有此公共边的相应多边形j要压缩时，查看压缩标记是否为true，若是，则直接将压缩过的公共边替换多边形j中的此段公共边，再压缩j中的非公共边；若压缩标记为false，则分段压缩多边形j，并将压缩后的公共边坐标存入动态数组Com-CoordVector中，并修改对象中相应的Compressed_j标记为true。

当Compressed_i和Compressed_j都为true时，说明共用此公共边的两多边形都压缩完了，可把此对象销毁，以减少空间。

（谢亦才等，2010）7、Dijkstlas算法。

Dijkstra算法是按路径长度递增顺序产生各顶点的最短路径。

算法过程：设最短距离已确定的顶点集合称为红集点，最短距离尚未确定的为蓝集点。

（1）按路径长度递增顺序产生各蓝顶点的最短路径；（2）在当前蓝点集中选择一个距离最小的蓝点来扩充红点集，以保证算法按路径长度递增的顺序产生各顶点的最短路径；（3）每扩充一个蓝点到红点集中，则剩余的蓝点的路径按照新加入的红点作为中间顶点进行修正，一旦加入新顶点使得蓝点路径长度最短，则用变短的路径代替原来的蓝点路径长度，重复以上过程；（4）直到所需求的蓝点已扩充到红点集时，算法结束。

8、地理空间认知模型？地理空间认知模型分为三类：基于对象、基于网络和基于域的认识模型。

①基于对象认知模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理实体和现象作为独立的对象分布在该空域之中。

②基于网络的认知模型：由一系列节点和环链组成，与对象认识模型相同，都是描述不连续的地理现象，但重点考虑了通过路径相互连接多个地理现象之间的相交情况。

③基于域的模型：将地理空间中的事物作为连续的变量或体来看待，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度等。

按照基于对象的观点考虑，基于网络认知模型也可以看成是基于对象的模型，是由点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的。

因而也可以认为，地理空间认知模型可以划分为：基于对象和基于域两种类型。

9、空间数据库引擎？空间数据引擎，简称SDE，是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。

空间数据引擎在用户和异种空间数据库的数据之间提供了一个开放的接口，它是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术。

使用不同厂商GIS的客户可以通过空间数据引擎将自身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS统一管理；同样，客户也可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS的数据，并转化成客户可以使用的方式。

10、Mortan码的计算，，以及编码怎默写？11、266页的Geodatabase好好看哈？12、ArcSDE?空间数据库引擎(SDE,Spatial Database Engine)是GIS中介于应用程序和空间数据库之间的中间件技术，它为用户提供了访问空间数据库的统一接口，是GIS 中的关键性技术。

空间数据库引擎大多以两种方式存在:一种是利用数据库本身面向对象的特性，定义面向对象的空间数据抽象数据类型，同时对SQL 实现空间方面的扩展，使其支持Spatial SQL 查询，支持空间数据的存储和管理。

这种方式大多是以数据库插件的形式存在。

另一种是利用关系数据库，开发一个专用于空间数据的存储管理模块。

1.与空间数据库联合为任何支持的用户提供空间数据服务。

2.提供开放的数据访问，通过TCP/IP 横跨任何同构或异构网络，支持分布式的GIS 系统。

3.快速的数据提取和分析。

SDE 提供快速的空间数据提取和分析功能，可进行基于拓扑的查询、缓冲区分析、叠加分析、合并和切分等。

4.提供从基于文件的系统到RDBMS 管理数据系统的平滑升迁，提供多种交换文件与实际的空间数据库表的互相转换，其中的过程对用户是透明的。

5.与空间数据库联合可以管理海量空间信息，SDE 在用户与物理数据的远程存储之间构建了一个抽象层，允许用户在逻辑层面上与数据库交互，而实际的物理存储则交由数据库来管理。

数据的海量是由空间数据库管理系统来保障的。

6.无缝的数据管理，实现空间数据与属性数据统一存储。

传统的地理信息的存储方式是将空间数据与属性数据分别存储，空间数据因其复杂的数据结构，多以文件的形式保存，而属性数据多利用关系数据库存储。

而通过SDE，则可以把这两种数据同时存储到数据库中，保证了更高的存储效率和数据完整性。

7.并发访问。

SDE 与空间数据库相结合，提供空间数据的并发响应机制。

用户对数据的访问是动态的，透明的。

13、空间内插样条函数的公式如何？（P179）所谓样条函数，即三次多项式。

样条函数法的实质：采用三次多项式对采样曲线进行分段修匀。

每次的分段拟合仅利用少数采样点的观测值，并要求保持各分段的连接处连续，即光滑可导。

•样条函数的一般形式为：样条函数拟合必须满足观测值与拟合值之差的平方和最小：要求解样条函数中的各个系数，需要9个以上的采样点。

14、网格GIS 与WebGIS 有什么区别？Web GIS（万维网地理信息系统）是通过互联网技术扩展和完善GIS 的一项新技术，其基本思想是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得GIS 中的数据和功能服务。

特点：超越sr r s rs y x b y x f ∑∑===3030),(min)],(),([212=-∑=i i i i n i i y x f y x z W空间的信息共享与GIS服务；方便简单的访问与使用；功能易于扩展；跨平台的能力；大幅度降低成本和减少重复劳动。

网格GIS是GIS在网格环境下的一种应用。

从网格上的任意一个节点，可以访问网格上的各种分布式的、具有超媒体特性的地理空间数据及属性数据，进行地理空间分析、查询，并能对复杂空间问题进行并行计算，从而支持和辅助决策。

区别：网格GIS是基于网格计算，Web GIS是基于广域网的；网格GIS是网格体系结构，客户端是各种上网设备，而连在网上的各种服务器将组成单一的逻辑上的网络；Web GIS的平台是分布式的，体系结构是传统的Client形式，其服务器和用户可以使用广域网上任意一台处于服务状态的服务器的GIS服务。