地理信息系统问答题

地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？

（1）系统硬件:包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；（2）系统软件:支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；（3）空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；（4）应用人员:GIS 服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；（5）应用模型:解决某一专门应用的应用模型，是GIS 技术产生社会经济效益的关键所在。

试比较矢量与栅格数据结构各有什么特征？

答：矢量数据的特点：用离散的点、线、面织成的边界或表向来表达空间实体，用标识符

表达的内容描述空间实体的属性。描述的空间对象位置明确，属性隐含。矢量数据之间的关系表示丁空间数据的拓扑关系。栅格数据的特点：用离散的量化的网格值来表示和描述空间目标；具有属性明显、位置隐含的特点；数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大；几何和属性偏差；面向位置的数据结构，难以建立空间对象之间的关系。（1）栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，且操作简单，有利于基于栅格的空间信息模型的分析，而采用矢量数据结构则麻烦的多；（2）但栅格数据表达精度不高，数据存储量大，工作效率较低。因此，对于基于栅格数据结构的应用来说，需要根据应用项目的自身特点及其精度要求来恰当地平衡栅格数据的表达精度和工作效率两者之间的关系。（3）另外，因为栅格数据格式的简单性（不经过压缩编码），其数据格式容易为大多数程序设计人员和用户所理解，基于栅格数据基础之上的信息共享也较矢量数据容易。矢量数据具有“位置明显，属性隐含”的特点，数据表达精度较高数据存储量小，较高分辨率，便于进行网络分析，但在多辨析跌至和抠门那个键均值处理等操作比较苦难。

什么是栅格四叉树结构？请比较常规四叉树与线性四叉树的区别？

答：栅格四叉树结构是指将空格键区域按照四个象限进行递归分n 次，每次分割形成2n*2N 个子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。常规四叉树与线性四叉树的区别：常规四叉树：常规四叉树每个节点通常储存 6 个量，即4 个子节点指针、一个父节点指针和一个节点值。常规四叉树可采用子下而上的方法建立，对栅格按莫顿码顺序进行检测，这种方法除了要记录叶节点，还要记录中间节点。常规四叉树在处理上简便灵活，而且当栅格矩阵很大，存储和处理整个矩阵较困难时，可用常规四叉树存储法；线性四叉树：线性四叉树每个节点只存储3 个量，即莫顿码、深度（或节点大小）和节点值。线性四叉树编码不需要记录中间节点的、0 值节点，也不适用指针，仅记录非0 值也节点，并用莫顿码表示叶节点的位置。线性四叉树比常规四叉树节省存储空间；由于记录节点地址，既能直接找到其在四叉树中的走向路径，又可以换算出他在整个栅格区域内的行列位置，压缩和解压缩比较方便，各部分分辨率可不同，即可精确地表示图形结构，又可减少存储量，易于进行大部分图形操作和运算。

请举例说明常用的矢量和栅格数据的转换方法？

矢量转栅格：矢量转栅格：内部点扩散法，即由多边形内部种子点向周围邻点扩散，直至到达各边界为止；复数积分算法，即由待判别点对多边形的封闭边界计算复数积分，来判断两者关系；射线算法和扫描算法，即由图外某点向待判点引射线，通过射线与多边形边界交点数来判断内外关系；边界代数算法，是一种基于积分思想的矢量转栅格算法，适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换，方法是由多边形边界上某点开始，顺时针搜索边界线，上行时边界左侧具有相同行坐标的栅格减去某值，下行时边界左侧所有栅格点加上该值，边界搜索完之后即完成多边形的转换。栅格转矢量：即是提取具有相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑栅格转矢量关系，并表示成矢量格式边界线的过程。步骤包括：多边形边界提取，即使用高通滤波将栅格图像二值化；边界线追踪，即对每个弧段由一个节点向另一个节点搜索；拓扑关系生成和去处多余点及曲线圆滑。答：矢量向栅格转换方法：矢量向栅格转换处理的更笨任务就是把点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据，这一过程叫做栅格化。栅格化可以分别针对点、线和面来进行，点的栅格化是线和面栅格化的基础。转换方法：立矢量数据的平面直角坐标系和栅格行列坐标系之间的对应关系。点的栅格化：矢量坐标（x，y），转换后的栅格但愿行列值（I，J）；线的栅格化：线的栅格化先分解成折线的每一个线段的栅格化，对应一条线段的栅格化，先使用点栅格化地方法，栅格化线段的两个端点，然后再栅格化线段中间的部分；面得栅格化：基于弧段数据的栅格化方法与线段栅格化地方法类似，基于多边形数据栅格化地方法，这种方法是以非拓扑的实体的实体多边形作为栅格化地处理单元，将一个多边形的内部栅格单元赋予多边形的属性值，基于多边形数据的栅格化方法包括：内点填充法、边界代数法和包含检验法等。栅格向矢量的转换方法：栅格数据结构向矢量数据结构转化又称为矢量化。矢量化方法：1）二值化，想根据栅格数据建立一个阈值，再根据这个阈值将不同的数据灰度严肃哦到2 个弧度形成二值图。2）细化，是消除线画横断面栅格树的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。细化又可分为“剥皮法”，

和“骨架法”两大类。“剥皮法”：实质是从曲线的边缘开始，每一次剥掉等于一个栅格宽的一层，直到最后留下彼此连通的由单个栅格点组成的图形。“骨架法”3）跟踪法：是讲细化处理后的栅格数据转换为从节点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储线段的坐标。栅格数据的矢量化方法：1）首先在栅格数据中收索多边形边界弧段相交处的节点位置；2）接着从收索出得节点里任选一个座位其实跟踪节点，顺着栅格单元属性值不同的两个栅格单元之间进行多边形边界弧段的跟踪，记录每一步跟踪的坐标，直到另一个节点为止；3）最后将各宗得到的弧段数据连接组织成多边形。

、试述GIS 空间拓扑关系编辑的功能及具体算法？、空间拓扑关系编辑的功能及具体算法？

答：1）多边形连接编辑功能：首先要找出要编辑多边形相关的所有记录，其次找在找出的记录中，检查当前编辑的多边形所处的位置：如果带编辑的多边形在左多边形位置，将之与处于有多边形位置的多边形号相交换，同时也将该记录的节点号位置作相应的交换，反之则该记录的所有数据顺序不作改变；随后，从经过代码位置转换的记录中，任取一个起始节点作为起点，顺序连接各个节点，必要时可对记录的前后顺序作调整，是的连接的节点能自行封闭；如节点不能闭合则必须改正出错得记录。2）节点连接编辑功能：首先从弧段文件中找出与当前编辑的节点相关的所有记录；其次在找出的记录中，检查当前编辑的节点所在的位置：如果待编辑的节点在起始节点位置，将之与处于终止节点位置的节点号相交换，同时也将该记录的多边形号位置作相应的交换反之则该记录的所有数据项顺序不作改变；再者，从经过代码位置转换的记录中，任取一个左多边形作为起点，顺序连接各个多边形，同样必要时可对记录的前后顺便作调整，使得连接的多边形能首尾呼应。

空间数据库的设计有哪些主要的步骤和内容？

答：空间数据库的设计要经历一个由现实世界到信息世界，再到计算机世界的转化过程。具体步骤和内容为：1）需求分析：即用系统的观点分析与某一特点的空间数据库应用有关系的数据集合；2）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来。3）逻辑设计：空间数据库逻辑设计的任务是，把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提共的工具映射为计算机世界中伟数据库管理系统所支持的数据库模型，并用数据描述语言表达出来；4）物理设计：数据库的物理设计指数据库存储结构和存储路径的设计，即将数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个具有较好性能的物理数据库。

答：空间数据库主要是为GIS 提供空间数据的存储和管理方法。空间数据库由三个部分组成：空间数据库存储、空间数据库管理系统、空间数据库应用。

试解释缓冲区分析和叠合分析概念，并举例说明这两种空间分析方法的用途？

答：缓冲区分析是指在点、线、面试题的周围，自动建立的一定宽度的多边形区域或带状区域；叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区的两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。缓冲区分析应用于某一主题对象对邻近对象在一定辐射强度或影响强度天剑侠的影响区域分析。叠合分析应用于查询和和建模方面，也很有效的解决插值问题。

比较缓冲区查询与缓冲区分析的概念？

答：1.缓冲区查询与缓冲区分析不是一个概念的两种形式，缓冲区查询属于数据查询，而缓冲区分析属于数据的空间分析；2.缓冲区查询不对原有图形进行切割，只是根据用户需要给定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索的原理，检索出言该缓冲区多边形内的空间地物。而缓冲区分析对原有图形进行切割，形成一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而获得该缓冲区多边形内的空间地物。

试述应用型GIS 开发的过程和方法，并比较原型法和生命周期法设计的特点？

答：过程：系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护；方法：生命周期设计法、原型化设计法；生命周期设计法：如果系统设计按阶段进行，预先规定每一阶段的开发目标和任务，然后按照一定的准则顺序开发实施；特点：1）严格分阶段进行，便于组织管理2）系统开发过程比较长3）新系统效果的可见性差4）最终用户的反馈比较迟5）不容易把握用户需求的变化；原型设计法：根据用户需求由用户与开发人员共同商定开发目标，设计初步方案，在较短时间内开发出一个能满足用户基本需求的初步原型或系统雏形，交用户使用，经一段时间运行，根据用户意见对原型加以修改或填充，如此反复进行，最终形成一个比较完善和质量较高的应用型GIS；特点：1）用户能积极的产于新系统的设计实现2）开发人员及时获取用户反馈意见3）能更快看到系统的实际效果4）系统的开发的风险降到最低

GIS 产品有哪些表现形式？各适合在什么情况使用？

答：按输出的载体类型分类：1）常规地图（是印刷在纸张、塑料薄膜等材料载体上的，是GIS 产品的重要输出形式）2）数字地图（一种新的以计算机为存储和显示载体的地图形式）按输出的内容和形式分类：1）全要素地形图