《地理信息系统原理及应用》试卷A

武汉大学资源与环境科学学院 2004—2005学年度第二学期期末考试 《地理信息系统原理及应用》试卷A

（每空0.5，共25分）

1、 与其他类型信息相比，地理信息具有_地域性_,_多维结构_,_时序特征_三个主要的特性。 2、 一个完整的GIS主要由四个部分构成，即_用户_, __软件_, __硬件_,_数据_,其中_数据_是

GIS处理对象。

3、 GIS中两种最基本的数据结构是_矢量_,_栅格_。其中_栅格_是基于场模型，而_矢量_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_中心点法_方法,若该栅格单元代码为B，是利用_面积占优法_方法，若栅格单元的代码为D，则利用了_重要性法_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_边界的转换_和面域的充填，面充填的

方法有_内部点扩散法（种子扩散法）_,_扫描法_,_边填充算法_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：_专题分层_,_时间序列分层_,_

地面垂直高度分层_三种。

7、 矢量数据编码的方法有：_实体式_,_索引式_,_双重独立式编码_, _链状双重独立式编码_等

四种，Arc/Info软件采用的是_链状双重独立式编码_编码方法。

8、 GIS中表示和存储DEM的常用方法有_等高线_、_ TIN（不规则三角网）_和_规则格网_

三种。其中_规则格网_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_ GPS _,_ RS _,_ GIS _三者的集成利用。其中_ RS主要用于获取数据。 10、 以线性四叉树表示6464的栅格矩阵时，最多可进行_6_（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_27_。（1分） 11、 图幅接边中的几何接边是为了处理_几何裂缝_问题，逻辑接边是为了解决_逻辑裂缝_问

题。

12、 统计分析主要针对GIS中的_属性_数据进行的，若要了解数据分布的集中位置，可以计

算_（属性数据的）集中特征数_，如_频数和频率_、_平均数_、_数学期望_等；若要了解数据分布的离散程度，可以计算_（属性数据的）离散特征数_，如_极差_、__离差_、_方差与标准差_等。

二．名词解释（每题3分，共15分）

1、 地理信息系统

为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。

2、 空间元数据

地理的数据和信息资源的描述性信息。它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关的数据。

3、 空间数据库重组织

指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。 4、 空间决策支持

是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换，以提取隐含于空间数据中的某些事实和关系，并以图形和文字的形式直观地加以表示，为现实世界中的各种应用提供科学、合理的支持。 5、 网络

是一系列联结的弧段，形式物质，信息流通的通道。

三．简答题(每小题10分,共60分)

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、 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。

3、 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

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 B C A B C B B B B C B B C C MD码 属性值 MD码 属性值 0 1 2 3 4 8 9 A A B B B B C 10 11 12 13 14 15 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：

d=|(x-x1)(y2-y1)-(y-y1)(x2-x1)|\\sqr((x2-x1)2+(y2-y1)2) 简化为：d=min(dx,dy)

简化为：

6、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：（共15分）

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分） 2）道路p6p8是一单行道，且阻强为20km/s，具体如何表达？（2分）

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？（3分） 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？（3分）

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）（3分）

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？（2分） 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 p1p6 起结点 6 1 终结点 9 6 阻强（km/s） 26 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 从弧段 P8p6 至弧段 P6p1 角度 90 时间阻强(s) -1(表不通) 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 上载需求量（人） 200 下载需求量（人） 300

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