2012年

一、名词解释

1 大地基准

大地基准是地球的一个数学模型，可作为计算某个位置地理坐标的参考或基础，大地基准的定义包括大地原点、用于计算的椭球参数、椭球与地球在原点的分离。

2 拓扑

是研究几何对象在弯曲与拉伸等变换下仍保持不变的性质。为将其运用于地理空间数据，拓扑常被解释为通过图论这一数学分支，用图表或图形来研究集合对象排列及其相互关系。

3 屏幕数字化

屏幕数字化也被称为平视显示其显示数字化，是利用诸如DOQ数据源作为背景，在计算机屏幕进行手扶跟踪数字化。屏幕数字化是编辑或更新现有地图的一种有效方法。

4 图幅拼接

指沿着一个图层的边缘对相邻图层的线条作匹配，以使线条连续穿过两个图层的边界，进而用于最短路径等空间分析操作。

5 HSV模式

HSV模式即用色调、饱和度和亮度来定义颜色的色彩模式，色调是颜色的基本属性，是色彩的外相，是在不同波长的光照射下人眼所感觉的不同的颜色；饱和度是指色彩的纯度，值越高色彩越纯，越低则逐渐变灰，亮度也叫明度，指的是色彩的亮度。HSV模式以人类更加熟悉的方式，封装关于颜色的信息，颜色深浅和明暗，因此HSV更符合人类感觉颜色的方式，具有较强的感知度。

6 地理可视化

地理可视化强调将地图学、GIS、图像分析和探索性数据分析进行综合运用于地理空间数据的视觉检查、分析、综合和表达以及空间决策支持，可以将地理可视化看作，数字可视化的一种特殊类型。地图是地理可视化的重要部分。

二、简答题

1 IDW插值常要求用户做一下操作，运用GIS知识说明所做操作的意义，并解释搜索半径类型不同，则用户输入选项不同的原因。

（1）  输入点图层数据

2 写出高斯-克吕格投影的变形特点以及选择分带投影的原因，并说明该投影适合的地图比例尺

变形的特点以及分带原因：

高斯-克吕格投影以椭圆柱面作为投影面，并与椭球体面相切与一条经线上，该经线即为投影带的中央经线，按等角条件将中央经线东西一定范围的区域投影到椭圆柱面上，发展成平面便构成了横轴等角切椭圆柱投影。在高斯克吕格投影上，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标的原点。

在这个投影上，角度没有变形。中央经线长度比等于一，没有长度变形，其余 经线长度比均大于一，长度变形为正，距离中央经线越远变形越大，最大变形在边缘经线与赤道的交点上；面积变形也是距离中央经线越远，变形越大。为了保证地 图的精度，采用分带投影方法，即将投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度，这样将许多带结合起来，成为整个区域的投影。

适合比例尺：

我国规定在大比例尺地形图上使用高斯克吕格投影，具体为：1:10000、1:25000、1：50000、1：100000、1:250000、1：500000比例尺地形图，其中1:25000至1：500000比例尺地形图均采用经差6°分带，1:10000比例尺地形图采用经差3°分带。

3 现有一幅扫描后的等高线图，请问将该图转换成一个含有高程属性的矢量图的方法。

纸质图经过扫面以后得到栅格数据，将栅格数据转换成矢量图的过程即矢量化，矢量化的主要步骤为：

（1）  选择矢量化软件：根据实际情况和需要选择合适的矢量化软件，目前主流的矢量化软件有：ARCGIS、superMap、MAPGIS、AUTOCAD、MAPINFO、R2V等等，下面步骤中以ARCGIS为例。

（2）  预处理：对于扫描输入的图幅，由于原始图不干净等原因，都会出现一点飞白、污点、线画边缘凹凸不平等，可通过手工方法或利用一些算法进行处理。

（3）  地图配准：在ARCMAP中加载图像，通过添加控制点对图像进行配准，然后为图像选择合适的坐标系。

（4）  重采样：校正以后要重采样，选择重采样类型进行重采样，生成新的栅格文件，加载新的栅格文件。

（5）  矢量化：在ArcCatalog中新建要素类，回到ARCMAP中，在编辑的状态下进行矢量化提取等高线并保存到新建的要素类中，同时输入要素的高程属性，完成矢量化。

4 仿射变换的原理是什么，在地里配准中有何用途？

仿射变换的原理：

仿射变换是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，它的变换公式为：

仿射变换也可以理解为先乘以一个矩阵（线性变化），再加上一个向量（平移变化），即Y=AX+b。 其变换效果为一系列原子变换（包括平移、旋转、缩放、翻转等）的复合。仿射变换是平面到自身的一类变换。它的特点是能够保持点的共线性（即直线变换后还为 直线，圆弧变换后还是圆弧）和线的平行性（即保持二位图形中间的相对位置关系不变，平行线仍是平行线，直线交角不变）。

仿射变换在地里配准中的作用：

在GIS中常常遇到地图的仿射变形，即x，y方向上的比例因子不一致，这时候就需要对地图进行配准和矫正，利用仿射变换的原理能够对地图的仿射变形进行有效的矫正。在实际应用中，通常通过选取控制点（三个以上）来确定上述变换公式中的系数，然后利用他们将整幅图进行仿射变换，以使图像更准确。

5 写出线性四叉树编码（以十进制Morton码为例）栅格图像的原理，怎样才能够通过该编码获得栅格单元相对应的空间位置？

十进制Morton码的基本思路

将2n*2n像元组成的图像所构成的二维平面，按四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树，该树最高为n级，

6 什么是空间索引，建立空间索引的目的是什么，请写出GIS软件常使用的空间索引技术（写出三种以上）

概念：

空间索引就是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。

目的：

空间索引的目的是为了在GIS系统中快速定位到所选中的空间要素，从而提高空间操作的速度和效率。 提高系统响应时间。

常见索引方法：

（1）外接矩形索引（对象范围索引）

在记录每个空间实体的坐标时记录包围每个空间实体的外接矩形的最大、最小 坐标，这样在索引空间实体时，根据空间实体的最大、最小范围，预先排除那些没有落入检索窗口内的空间实体，仅对那些外界矩形落在检索窗口测空间实体作进一 步的判断，最后检索出那些真正落入检索窗口内的空间实体。

（2）格网索引

其基本思路是将研究区域用横竖线条划分成大小相等或不等的格网记录任何一个格网所包含的空间实体，当用户进行空间查询，首先计算出用户查询对象所在的网格，然后再在该网格中快速查询所选空间实体，这样一来就大大加快了空间索引的查询速度。

（3）四叉树空间索引

在建立四叉树索引时根据所有空间对象覆盖的范围，进行四叉树分割，使每个子块中包含单个实体，然后根据包含每个实体的字块层数或子块大小，建立相应的索引。

（4）R树和R+树空间索引

R树索引的机制是设计一些虚拟矩形，将一些空间距离相近的空间对象包含在矩形内。矩形中包含空间对象的指针因而可以作为空间索引。构造矩形的原则是矩形间重叠少；矩形尽可能包含更多的空间对象；矩形可以嵌套。R+树是改进的R树索引，其机制是允许虚拟矩形相互重叠，允许一个空间对象同时为多个虚拟矩形所包含。

7 举例说明局域运算和邻域运算的区别

局域运算和邻域运算都是栅格数据分析中的重要运算，但两者有很大不同主要区别：

局域运算是一个像元接一个像元的运算，局域运算的结果只与该像元对应的像元值有关，不涉及位置运算，而邻域运算是像元周围环绕像元的值来确定的，其值受邻域像元的影响。

三 论述题

1 简述地理信息系统中数据的来源、数据采集方法、误差来源及数据质量控制的主要办法。

1、GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类。根据数据获取方式可以分为：

（1）图形图像数据

地图数据：地图是GIS的重要数据源，来源于各种类型的普通地图和专题地图。

影像数据：主要来源于卫星遥感和影响遥感，也是GIS最有效的数据源之一。

地形数据：包括地形图、实测地形数据、已建立的数字高程模型数据。

测量数据及GPS数据：图形图像必须有确定的地理坐标基础。

（2）文字符号数据

主要是数字、文字、符号表示的数据，包括空间要素数据、测量数据、统计数据、调查数据、各种法律文档、社会经济数据、元数据等各种形式的电子数据。文字数据可以 手工录入或从其他地方转换而来，对获取的文字数据需要进行、分类及标准化处理。

（3）多媒体数据

主要是音频或视频数据，一般以数字化形式提供。通过数据转换或解释等方法或得。

2、数据采集方法

（1）地图数据的获取

地图数字化是获取地图数据最基本的方法，它将传统的纸质或其他材料上的地图转换成计算机可识别的图形数据，并将数字化数据在计算机中进行存储，以便分析和输出。目前有两种方法：直接数字化（数字化仪）输入和扫描输入。

（2）遥感数据的获取

遥感是利用航空航天技术获取地球资源和环境信息的重要途径，它能获取动态 的宏观信息，并直接以数字方式记录和传送，因此常用来获取和更新信息系统中的数据库，并直接用于模型综合分析。获取的方法有两种：目视法获取遥感数据（经 过目视判读，编制出各种专题图）。遥感影像数据经识别后直接进入GIS数据库，遥感影像数据经识别后直接进入GIS数据库是获取空间数据理想方式这必须要有遥感图像数据处理及相关技术的支持。

（3）摄影测量数据获取

摄影测量在我国基本比例尺测图生产中起关键作用，大部分1:1万、1:5万的地形图都使用摄影测量的方法。获取手段包括：1）地面摄影测量和航空摄影测量，通过立体摄影测量，直接获取空间数据作为GIS数据源。2）解析摄影测量，是获取高精度数字地图、数字高程模型的重要手段。3）数字摄影测量，用于生产数字高程模型、数字正射影像等。，

（4）属性数据获取

一般属性数据录入主要采用键盘输入的方法，属性数据的获取主要在于资料的搜集，通过对现场专题调查采集样本资料；通过社会调查与统计获取社会信息；现有地图、历史遥感资料、政府部门的各种统计数据也是最常用的属性数据来源。

3、数据误差来源

（1）地图数据的质量

地图数据是现有地图经过数字化或扫描后生成的数据。在地图数据质量问题中，不仅含有地图固有的误差，还包括图纸变形、图形数字化等误差。

1）地图固有误差

指用于数字化的地图本身所带有的误差，包括控制点误差、投影误差等。

2)材料变形产生的误差

这类误差是由于图纸的大小受湿度和温度变化的影响而产生的。

3)图形数字化误差

跟踪数字化时由于数字化操作人员技术与经验不同，常引人不同量的数字化误差。

数字化仪分辨率和精度对数字化的质量产生影响。通常，数字化仅的实际分辨率和精度比标称的分辨率和精度都要低一些。扫描数字化时影响扫描数字化数字质量的因素包括原图质量(如清晰度)、扫描精度、扫描分辨率、配准精度、校正精度等。

（2）遥感数据的质量

遥感数据的质量问题，一部分来自遥感仪器的观测过程，另一部分来自遥感图像处理和解译过程。遥感观测过程本身存在着精确度和准确度，其产生的误差主要表现为空间分辨率、几何畸变和辐射误差，这些误差将影响遥感数据的位置和属性精度。

遥感图像处理和解译过程，主要产生空间位置和属性方面的误差。这是由图像处理中的影像或图像校正、匹配、遥感解译判读和分类引入，其中包括混合像元的解译判读所带来的属性误差。

（3）测量数据的质量

这部分数据质量问题，主要是空间数据的位置误差。通常考虑的是系统误差、操作误差和偶然误差。

系统误差的发生与一个确定的系统有关，它受环境囚素(如温度、湿度和气压等)、仪器结构与性能以及操作人员技能等方面的因素影响。

操作误差是操作人员在使用设备、读数或记录观测值时，因粗心或操作不当而产生的。

偶然误差是一种随机的误差，由一些不可预料和不可控制的因素引入。

4、数据质量控制办法

(1)传统的手工方法

质量控制的手工方法主要是将数字化数据与数据源进行比较。通常图形部分的检杳包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较;属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。

(2)元数据方法

数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化。通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。

 (3)地理相关法

用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。例如，从自然特征的分布分析，发现山区河流在山脊线上，则说明必有数据存在质量问题。为帮助分析，可建立有关地理特征要素相关关系的知识库，以便对地理特征要素进行相关分析。

2 2011年3月日本9.0级地震引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站6座反应堆不同程度被损坏，请利用所学知识分析日本核泄漏可能会对我国的影响以及影响的程度，并讨论该事件对我国核电站选址的借鉴意义。

核泄漏影响分析建模方法选择：

由于福岛核电站核泄漏的扩散到了海洋中，而这种扩散在海洋中受到洋流和海 洋季风的等等的影响，并不是以核电站为中心有规律的向周围均匀扩散，所以此处不能使用缓冲区进行扩散模型的建立；在这种复杂的情况下，最有效的分析手段应 该是进行区域内多点采样，每个点测量辐射参数，最后进行空间插值，得到整个可能污染区域的辐射情况；然后根据插值结果，依照国际或国内辐射的分级标准进行 分类，发布影响程度结果。

分析流程

首先需要的数据包括我国的行政区划图，海洋上主要受影响区域的均匀采样点 测量的放射量数据，在此基础上，将采样点数据整理之后，转换为点图层数据，然后依据该数据选择一种空间插值方法进行空间插值，根据核泄漏扩散的全局性规 律，可以选择一种全局性插值方法，比如趋势面插值，同时绘制一个插值的范围，控制插值边界，最后执行插值，得到的结果为栅格图层数据，    然后根据国家发布的相关核辐射污染规定，对该数据进行重分类，得到区域污染等级数据，最后将该污染等级数据与我国的近海省市边界数据进行叠加分析，得到近海的海域污染等级以及直接受污染的省份。

对我国规划核电站选址的借鉴意义

首先根据福岛核电站核泄漏事件发现，核泄漏污染物一旦进入海洋具有扩散速 度快，不易控制的特点，所以在选址时，应尽量避免出现污染海洋，那么要求必须与海洋有一定的距离，同时在选址高度上也要有一定的要求，避免污染的冷却水或 液体，向较低的海洋流动；其次核电站的安全尤其重要，所以选址应在更为安全的区域，防止自然灾害，如地震、台风、火山等造成的破坏，所以应该建设在非地震 带，火山带和沿海台风多发或常登陆的区域。

2013年

一、名词解释

1 专题地图

是表示特定专题信息的地图。他着重反映自然和社会经济现象中某一方面的特征。专题图是属性信息图形化、符号化的结果，他强调某一特定要素或概念。反应自然、经济、社会分布特性。

2 四叉树编码

对栅格数据进行压缩的一种方法，实质上实在两个方向上对歌王数据进行压 缩。其基本思想是：把每一幅图像或一幅栅格地图等分成四部分（子区），然后不断检查每个子区的所有格网值，如果该子区都含有相同的格网值（灰度或属性 值），那么，这个子区就不再向下分割；否则将该子区域再次分割成四个子区域，这样递归分割，直至每个子区都只含有相同的值为止。

3 无损压缩

数据压缩的一种方法，可以使原图像精确重构的一种数据压缩类型，该方法保留像元或像素值，允许原始栅格或图像被精确重构。因此无损压缩可用来分析或产生新的数据，游程编码方法就是一个实例。

4 TIN

不规则三角网模型：将地面上离散的采样点数据按优化组合的方法，连成相互 连续的三角面，三角面的顶点就是离散点或离散点的插值。因此，区域内的有限点集划分为相连的三角面网，以此来逼近地面的地形表面，三角形面的形状和大小取 决于不规则分布的观测点数据的位置和密度。对于地形变化较大的区域，TIN可以增加数据采集量，减少三角网面积等尽可能的模拟细节，而对于平原地带，TIN通过大三角等形式，减少数据量。

5 空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，是借助计算机技术，利用特定的原理和算法，对空间数据进行操作、处理、分析、模拟、决策等功能。空间分析是GIS的重要功能，也是GIS区别于一般信息系统的关键特征，人们常把GIS所提供的空间分析能力，作为评价该系统性能的主要指标之一。

6 地图符号

地图符号是在地图上表达空间对象的图形记号，常称它为地图的语言。地图符 号通过尺寸、形状和颜色来表示事物空间的位置、形状、分布特点以及质量和数量的特征。地图符号丰富了地图的内容，增加了地图的可读性。在地图中单个符号可 以表示某个事物的空间位置、大小、质量和数量特征；不同符号可以反映各类要素的分布特点；各类符号的总和，则可以表明各类要素之间的相互关系以及区域整体 特征。

二、简答题

1、什么是拓扑关系，GIS中建立拓扑关系有什么优缺点？

拓扑的概念：拓扑是研究几何对象在弯曲或拉伸等变换下仍保持不变的性质。

拓扑关系：即拓扑空间关系，是指在拓扑变换下的拓扑不变量，它描述了空间目标对象间的空间关系，即结点、弧段、面域间的邻接、关联、包含等空间关系。

优点：1）数据结构紧密、拓扑关系明确，有利于空间数据的拓扑查询和拓扑分析。2）便于系统内数据共享，减少了数据冗余。缺点：1）难以表达复杂的地理实体，使对实体的操作如增加实体、删除实体和修改实体效率变低，同时影响对实体快速查询和复杂的时间分析效率，尤其在大区域的复杂空间分析方面表现尤为明显。2）数据结构复杂，不利于系统的维护和更新，如局部实体的变化要重建拓扑，增加数据处理的时间。

2、图形编辑的内容主要有哪些，数字化时纸质地图发生扭曲形变需要什么办法进行纠正。

1)坐标点的编辑

空间数据的遗漏、丢失、点位不准，主要通过坐标点的插人、坐标点的移动、坐标点的删除、坐标点的复制等完成。

2)多余点的消除

组成GIS复杂图形的最基本要素是直线，从几何上说.两点决定一直线。如保存直线数据时，保存的数据点大于两点，则认为该直线上存在多余点。因此消除多余点的实质是除去直线上的多余点，以减少数据的冗余。

3)弧段编辑

图形数据的弧段编辑包括遗漏、丢失、重复、断线编辑;公共弧段一致性检查编辑;弧段打折检查修改编辑;空间数据位置正确性编辑;结点的吻合(结点移动法、容差法、求交法)编辑;假结点和悬线的消除等。

4)图形的拓扑编辑 主要检查拓扑正确性，并进行修改。

数字化纸质地图时，对原始图介质、遥感图像等存在的几何变形，必须经过几何纠正解决，在GIS软件中提供的几何纠正常用二次变换、高次变换、仿射变换等实现。为了实现各种变换首先要确定变换方程，然后通过输入多对控制点坐标和理论值坐标，求出方程的待定系数，从而实现几何纠正。

3、请说明多边形栅格数据矢量化的方法

多边形栅格数据向矢量数据转换的实质是将具有同一属性的单元归为一类，再检测两类不同属性的边界作为多边形的边，最终提取以栅格集合表示的区域边界和边界的拓扑关系。

过程：

（1）栅格数据的二值化：由于栅格数据常以不同灰度级或彩色来表示，为实现矢量化转换需要先进行二值化。二值化的关键是在灰度级的范围内取一个阂值，使小于阂值的灰度级取值为0，大于阂值的灰度级取值为1。

（2）多边形边界提取和细化：通过高通滤波、边缘跟踪等方法提取多边形边界，并进行细化。细化实质是消除线段横截面栅格数的不一致，将图像中的线条沿中心细化，使其具有一个像素宽度的线条。

（3）多边形边界跟踪：多边形边界跟踪的目的是，将细化处理后的栅格数据转换成矢量图形坐标系列。

（4）去除多余点及曲线光滑：由于上述过程是逐个栅格进行的，因此存在大量多余点需要除去，多余点去除根据直线方程求得，即找线段上连续的3个点，检查中间点是否在直线上或基本上(规定误差范围内)在直线上时，如上述条件成立则去除中间点。

（5）矢量数据转换的过程：拓扑关系生成需要找出用矢量表示的结点、线段，形成拓扑关系，并建立相应属性信息。

4、在栅格数据存储时一般GIS软件包中会有一个头文件表示该栅格数据的相关信息，问头文件的内容主要有哪些？怎样才能确定某一个行列的位置？假如有如下栅格数据，请按照十进制Morton码编码方式对该数据进行编码压缩并写出编码结果。

（1）头文件的主要内容

栅格数据头文件主要储存一些关于栅格数据的信息，主要有数据结构、区域范围、格网大小、光谱波段数、每一像元的比特数等，还包括统计文件、色彩文件等。

（2）  栅格数据中某一行列的位置确定方法

栅格描述的空间对象属性明确，位置隐含，其位置坐标如下确定：

1）直接记录栅格单元的行列号。栅格单元的行列号通常以左上角为坐标零点。

2）在给定分辨率参数（指行数和列数）前提下，将栅格单元按顺序编号，编号顺序左上角为起点，右下角为终点。

假设当前栅格单元行列号为（i,j）,i=1,2,3,…n,j=1,2,3…m

一个栅格单元所代表的空间区域大小为：Δx,Δy.

栅格区域的原点坐标为（x0,y0）,那么，当前栅格单元的平面坐标（x，y）为：

          x= x0+j×Δx；

          y= y0+i×Δy；

（3）  对该数据进行Morton编码的步骤

1）计算Morton码

5、简述高斯-克吕格投影与UTM投影的区别。高斯-克吕格投影在我国主要用于何种比例尺的地图上。

（1）高斯-克吕格投影与UTM投影的区别

从投影几何方式看，仅在于高斯-克吕格投影是“横轴等角切圆柱投影”，投影后中央经线保持不变，即比例系数为1；UTM投影是“横轴等角割圆柱投影”圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比为0.9996.

从投影分带上看，UTM和高斯克吕格豆浆经度分为60个带，每带6°。UTM从西经180°起算，两条标准经线距中央经线180㎞左右，自西向东，第一带中央经度为177°。高斯克吕格从0°子午线起，自西向东每隔经差6°为一投影带，第一带中央经度为3°。

从计算结果上，两者主要差别在比例因子上，高斯克吕格中央经线比例系数为1，而UTM为0.9996。

此外高斯克吕格投影纵轴向西移500km，UTM除纵轴西移500km外，横轴南移1000km。（2）高斯-克吕格投影我国主要用于以下比例尺的地图上

我国规定在大比例尺地形图上使用高斯克吕格投影，具体为：1:10000、1:25000、1：50000、1：100000、1:250000、1：500000比例尺地形图，其中1:25000至1：500000比例尺地形图均采用经差6°分带，1:10000比例尺地形图采用经差3°分带。

6、什么是空间数据的元数据？它在数据质量控制中的作用有哪些？

（1）空间数据元数据的概念

简要地说元数据就是关于数据的数据，是一种说明性数据，在地理空间信息中 用于描述地理数据采集的内容、质量、状况、表示方式、空间参考、管理方式及其他特征，通过建立空间数据的元数据库并进行有效管理，使数据获取更加容易，这 已成为信息资源实现有效管理和应用的重要手段。空间数据的元数据是实现地理空间信息共享的核心标准之一。

（2）它在空间数据质量控制中的作用

空间数据存在数据精度问题，空间数据精度主要受源数据的精度和数据加工处理工程中精度质量的控制。空间数据质量控制内容包括:（1）准确定义的数据字典，以说明数据的组成、各部分的名称、表征的内容等;（2）保证数据逻辑科学地集成，如植被数据库中不同亚类的区域组合成大类区，这要求数据按一定逻辑关系有效地组合;（3）有足够的说明数据来源、数据的加工处理上程、数据释译的信息。

这些要求可通过元数据来实现，这类元数据的获取往往由专业和计算机领域的 工作者来完成。数据逻辑关系在数据中的表达要由专业工作者来设计，空间数据库的编码要求一定的专业基础，数据质量的控制和提高要有数据输人、数据查错、数 据处理专业背景知识的工作人员，而数据再生产要由计算机基础较好的人员来实现。所有这方面的元数据，按一定的组织结构集成到数据库中构成数据库的元数据来 实现上述功能。

7、什么是色调、明度和彩度？简述常用的色彩方案有哪些？

色调、明度和彩度是色彩的三属性。色调是颜色的基本属性，是色彩的外相，是在不同波长的光照射下人眼所感觉的不同的颜色；彩度也叫饱和度，是指色彩的纯度，值越高色彩越纯，越低则逐渐变灰；亮度也叫明度，指的是色彩的亮度。色调、明度和彩度是色彩的三属性，是HSV彩色模式。

（2）常用的色彩模式

HSV模式即用色调、饱和度和亮度来定义颜色的色彩模式，色调是颜色的基本属性，是色彩的外相，是在不同波长的光照射下人眼所感觉的不同的颜色；饱和度是指色彩的纯度，值越高色彩越纯，越低则逐渐变灰，亮度也叫明度，指的是色彩的亮度。HSV模式以人类更加熟悉的方式，封装关于颜色的信息，颜色深浅和明暗，因此HSV更符合人类感觉颜色的方式，具有较强的感知度。

RGB色彩模式是一种加色法色彩模式，它通过对红、绿、蓝三个颜色通道的变化以及他们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色，RGB色彩模式使用RGB模式，为图像中每一个像素的RGB分量分配一个0-255范围内的强度值。RGB模式用于电子设备、多媒体等的显示

CMYK色彩模式是一种与RGB模式完全不同的模式，它是一种减色色彩模式，CMYK分别代表印刷上的四种颜色，C代表青色，M代表洋红色，y代表黄色，K代表黑色，CMYK模式基于纸张上打印的油墨的光吸收特性，是最佳的打印模式。

三、论述题

1、简述空间数据引擎的概念、特点及涉及的主要技术，并列出两种以上常见的空间数据引擎。

1、空间数据引擎的概念

空间数据库引擎是空间数据组织管理的重要基础技术，从用户的角度看，空间数据库引擎是用户和异构空间数据库之间的接口;从软件的角度看，空间数据库引擎是应用程序和RDBMS之间的中间件，用来管理空间数据库。从系统的角度看，空间数据库引擎利用RDBMS和其扩展功能，实现空间数据在数据库中的物理存储。

空间数据库引擎采用C/S体系结构，从客户机看，空间数据库引擎是服务器，它提供空间数据服务的接口，接受空间数据服务的请求;从数据库服务器看，空间数据库引擎是客户机，它提供数据库接口，用于连接数据库和存取空间数据。

2、空间数据库引攀的特点：

空间数据库引擎改变了传统的部门之间信息共享的方式，其主要特点为：

（1）空间数据库引擎用RDBMS来高效组织和管理海量空间数据，具有大型RDBMS管理数据的许多优点，通过空间数据库引擎，能访问RDBMS中的空间数据和GIS软件的传统数据格式文件，还能实现传统格式文件和RDBMS中空间数据的相互转换，并能很好平衡服务器和客户端的网络负担。

（2）空间数据库引擎采用高度结构化的关系表存储，不会因不同格式转换带来信息损失。

（3）空间数据库引整利用RDBMS的互操作性，可以实现真正的C lient/ Server计算，并在系统级、数据库级实现信息共享。各部门只需发出请求，中心数据库就会返回结果信息，整个系统只需存储数据的一份拷贝，各部门可以随时获取最新的数据。

（4）空间数据库引擎的主要不足是它还没有实现不同G1S平台之间的数据互操作。

3、空间数据库引擎主要技术

（1）空间数据的组织结构

    空间数据的组织结构是描述和表示空间数据的依据，用于确定空间地物及其之间的数据联系。空间数据的组织结构的关键是确定空间数据拓扑关系的表示和处理，包括无拓扑关系的空间数据组织结构。

（2）空间索引机制

建立空间索引实质之一是通过合理的空间数据组织，实现空间数据的快速检索。这里所讲的空间索引，主要指解决对图形数据的检索。建立了空间索引，人们对空间数据操作时，只提取同操作相关的数据，剔除了无关数据，从而可提高空间数据操作速度和效率。

（3）空间数据的查询

SQ L是支持RDBMS的标准查询语言，GIS软件都支持标准SQL.但是由于空间数据的复杂性带来了空间数据查询的复杂性，使标准SQL无法实现空间关系的查询。为此提出了扩展SQL。

4、几种常见的空间数据库引攀

（1） ESRI公司推出的空间数据库引擎ArcSDE 。ArcSDE在关系数据库环境中工作，它将数据库中各层的图形数据划分为不同的单元，并建立了相应的索引表，实现图形要素在数据库中的定位，即将空间数据的类型加到关系数据表的图形数据项，真正的图形数据放在另外的表中，通过关键字段与之关联，实现系统的访问和操作。

ArcSDE采用客户机/服务器结构.为空间数据库管理提供了一种多用户分布式管理方式。同时，在客户端和服务器之间采用异步缓冲机制，从而大大提高了数据传输效率。

（2） MAPINFO公司的Spatial Ware。在对象一关系数据库支持下，实现了在数据库中存储空间数据类型的目标，并建立一套基于标准SQL的空间运算符，实现空间数据的查询和分析。

2、我国一名知名专家指出：数字城市+物联网+云计算=智慧城市。请阐述你对这句话的理解，并举例说明智慧城市建成后对人们日常生活的影响。

（1） 相关概念

数字城市：以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即用信息技术的手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。

物联网：物联网也就是物物相连的物联网，指通过装置在各类物体上的射频识别、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，从而赋予物体“智能”，可实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话，这种将物体连接起来的网络称为“物联网”。

云计算：是一种基于互联网的计算方式。通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。 狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获取所需资源；广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获取所需服务。

智慧城市：指运用物联网、云计算、大数据空间地理信息集成新一代信息技术，促进城市规划。建设、管理和服务智能化的新理念和新模式。

（2）  对“数字城市+物联网+云计算=智慧城市”的理解

数字城市为城市规划、数字化交通、网络化管理和服务、基于位置的服务、城 市安全应急响应等创造了条件。是信息时代城市和谐发展的重要手段。数字地球把遥感技术、地理信息系统技术和网络技术与可持续发展等社会需要联系在一起，为 全球信息化提供了一个基础框架，而将数字地球与物联网结合起来，就可以实现智慧的地球。当今世界数字地球正向智慧地球转型，智慧城市应运而生。智慧城市是 城市全面数字化基础上建立的可视化和可量测的智能化城市管理和运营，包括城市的信息、数据基础化设施以及在此基础上

2014年

一、名词解释

1 游程编码

游程编码是应用较多的一种栅格数据编码。用于对栅格数据的面状地物进行压缩。游程编码把具有相同属性值的临近栅格单元逐行合并在一起，从而对面状栅格数据进行压缩。

2 标准线

标准线指的是投影面与参考椭球的切线。标准线上没有投影变形，因为它与参考椭球的比例尺相同。距离标准线越远，投影变形程度越大。

3 合并

是用两个表格的一个共同关键字或者主关键字和外部关键字把两个表格合并在一起的关系数据库操作。典型的例子是把一个或多个非空间数据表中的属性数据合并到一个要素属性表中，进行数据查询和数据分析。合并并推荐用于“一对一”或“多对一”的关系，不适合“一对多”的关系。

4 局域运算

局域运算是一个单元接一个单元运算，构成栅格数据分析的核心。局部运算由单个或多个输入格网生成一个新的格网，新格网的单元值由输入与输出的关系函数计算而得。

5 数字正射影像

数字正射影像是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正摄影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。

6 仿射变换

仿射变换是使用得最多的一种几何纠正。主要针对地形图或影像图在X,Y方向上的变形进行变换。变换后，原平行线的平行关系不变，原来的直线仍为直线，但在不同方向上的长度比发生了变化。

二、简答题

1.投影文件都包含了那些信息

投影文件是一个文本文件，它存储了数据集所基于的坐标系统的信息。投影文件包括有关坐标系统、投影参数和线单位等信息。

这些信息包括三部分：第一部分定义坐标系统，包括大地基准面定义、椭球体定义、本初子午线定义、椭球体长半轴、扁率分母。第二部分列明了投影参数：名称、横坐标东移假定值、纵坐标北移假定值、中央经线、比例系数和纬度原点。第三部分定义线单位为米。

除了识别数据集的坐标系之外，投影文件至少还有两个用途：一是可用于该数据集的投影或重新投影；二是可输出到基于相同系统的其他数据集。

2.简述DEM模型在洪水灾害中的应用

3.简述栅格数据重采样方法。

1．概念：重采样是指以原始图像的像元值或导出值填充新图像的每个像元。用途：只要发生输入图像和输出图像的位置或像元大小的改变，都需要进行重采样。

2具体方法介绍

栅格数据三种常见的重采样方法是：临近点插值法、双线性插值法和三次卷积插值法。

（1）临近点插值法

临近点插值法是将原始图像的最邻近像元值填充到新图像的每个像元中。临近点插值法具有计算速度快的有点，同时还具有保持原像元值的特征，这对于类别数据非常重要，也是进行某些图像处理（如边缘检测）的理想方法。

（2）双线性插值法

双线性插值法是把原始图像像元值的距离加权平均值填充到新图像中。双线性插值法把基于三次线性插值得到的四个最邻近像元值的平均值赋予新图像的相应像元。

（3）三次卷积插值法

三次卷积插值法也是把原始图像像元值的距离加权平均值填充到新图像中。但三次卷积插值法则用五次多项式插值法求出16个相邻像元值的平均值。比如双线性插值法，三次卷积插值法得出的图像更平滑，但是需要较长的处理时间。

4. DijKstra算法的实现

DijKstra算法是一种对结点不断进行标号的算法。每次标号一个结点，标号的值即为从给定起点到该点的最短路径长度。在标定一个结点的同时，还对所有未标号结点给出了"暂时标号"即当时能够确定的相对最小值。设定K表示待确定最短路径的起点，L表示终点，则最短路径搜索的步骤如下:

(1)令起点K标号为零，其他结点标号为∞。

(2)对未被定标的结点全部给出暂时标号，其值为min[ j的旧标号，(i的标号+wij)]，这里i是前一步刚被标定的结点，wij是边eij的权，如果结点i和j不相邻接，wij=∞。 

(3)找出所有暂时标号的最小值，用它作为相应结点的固定标号。如果存在几个有同一最小标号值的结点，则可任取一个加以定标。

(4)重复进行(2)与(3)，直至指定的终点L被定标时为止。用此法可直接得到由起点K到其他结点的最短路径的长度，那就是该结点的定标数值。

5.简述缓冲区分析及运用

缓冲区分析是GIS常用的空间分析。这里所说的缓冲区是指GIS中在基本空间要素点、线、面实体周围建立的具有一定宽度的邻近区域。从数据的角度看，缓冲区是给定空间对象的邻域，可以用邻近度描述地理空间中两个地物距离相近的程度。缓冲区分析是解决邻近度问题的分析工具，也是GIS中基本的空间分析工具。如确定公共设施的服务半径、确定交通线及河流周围的特殊区域、确定街道拓宽的范围、确定放射源影响的范围，等等。

缓冲区分析的应用：

（1）缓冲区常视为保护区用于规划或调整。如：市政法令可规定酒类商店不能设在距学校1000米范围内。国家林地可禁止在距道路500米范围内钻探油气井。

（2）缓冲区可以视为一个中立地区，而作为解决冲突的一种工具。众所周知的中立地区是沿38°N纬线将南北朝鲜分隔开的非军事区。

（3）有时缓冲区在GIS应用中可以表示包含区。例如，工业园区布局标准可能规定潜在地点必须在距离重型公路1米范围内。在这种情况下，所有重型公路的1米缓冲区都成为包含区。

（4）缓冲区本身可以成为分析对象，而不是仅简单地作为筛选设备。一个典型的例子是发展中国家的城市规划，那里的城市扩展一般发生在现有都市地区和主要公路附近。

（5）多环缓冲作为一种采样方法可能很有用。例如，如对河网按规则间距建立缓冲区，可以用河网距离的函数对植被模式和成分进行分析。还可以将递增的缓冲带应用到其他领域中。

6.GIS软件中设置属性符号时常用分类的方法，写出五种常用的数据分类方法。

数据分类包括集聚数据和地图要素的分类方法和类型数目的使用。GIS软件包通常会提供不{司的数据分类方法。以下介绍5种常用的分类方法。

（1）等间隔。使分类结果中每个类的数值间距(数值变化范围)相等。

（2）几何间隔。该方法将数据值通过逐渐递增的间隔进行分类。

（3）等频率。也称为分位数，该分类方法用类别数去等分数据数，使分类结果中每个类型含有相等数目的数据值。

（4）标准离差。这种分类方法将平均值向上或向下偏移标准值(0，5, 7. 0等)的单元为类别分类点。

（5）自然断点。又称为Jenks优化法。本分类方法将对数据分组进行优化，通过使用一个算法把同一类别中的数据值差异最小化，把类别之间数据值差异最大化。

（6）用户自定义。该方法让用户选择合适的有意义的类别分割点。例如，按州绘制人口变化率地图时，用户可以选择。或者全国平均值作为类别分割点。

 通过改变分类方法、分类数量或者同时改变分类方法与分类数量，同一数据可以绘制出完全不同的地图及其空间格局。这就是为什么制图者通常先进行数据分类实验，而后再决定最终地图的分类方案。尽管最终的决定仍然是主观的，但应遵循制图目的和地图信息传递指南来做出定。

2015年

一、名词解释

1 大地基准

大地基准是地球的一个数学模型，可作为计算某个位置地理坐标的参照或基础。大地基准的定义包括大地原点、用于计算的椭球参数、椭球与地球在原点的分离。

2 不确定性

不确定性是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有的属性。在内容上，它是以真值为中心的一个范围，这个范围越大，数据的不确定性也越大。

3 关联

关联操作只是临时性地把两个表格连接在一起，而各表格保持独立。基于窗口的GIS软件包特别适合于关联操作，因为它可以同时看多个表格。关联的一个优点就是对四种关系类型都适合。这对数据探查和数据查询有很重要的意义，因为关系数据库很可能包括各种各样的关系类型。尽管如此，关联减慢了数据存储的速度，特别是对远程数据库的处理更慢。

4 高斯克吕格投影

高斯一克吕格投影以椭圆柱面作为投影面，并与椭球体向相切于一条经线上，该经线即为投影带的中央经线，按等角条件将中央经线东西一定范围内的区域投影到椭圆柱面上，再展成平面，便构成了横轴等角切圆柱投影。在高斯一克吕格投影上，规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。

5 几何变换

几何变换就是利用一系列控制点和转换方程式在投影坐标上配准数字化地图、卫星图像或航空照片的过程。几何变换是GIS遥感和摄影测量学共同的一种操作。几何变换是指利用一系列控制点来建立数学模型，使一个地图坐标系统与另一个地图坐标系统建立联系，或者使影像坐标与地图坐标建立联系。

6 分析掩膜

用于确定栅格数据空间分析区域范围的一种方法。实质是用选定的图像、图形或物体对待处理的图像（全部或局部）进行遮挡，来控制图像处理的区域或处理过程，用于覆盖的特定图像或物体成为掩膜或模板。分析掩膜中感兴趣区域像元值必须为有效数据，其他区域为“no-data”，处理的结果为0和1组成的二进制图像。分析掩膜的源数据可以使要素图层或者栅格数据。

二、简答题

1、什么是重采样，列举重采样的方法。

重采样的概念：重采样是指以原始图像的像元值或导出值填充新图像的每个像元。

重采样的方法：三种常用的重采样方法是:邻近点插值法、双线性插值法和三次卷积插值值法。

（1）临近点插值法

临近点插值法是将原始图像的最邻近像元值填充到新图像的每个像元中。临近点插值法具有计算速度快的有点，同时还具有保持原像元值的特征，这对于类别数据(如土地覆被类型)非常重要，也是进行某些图像处理（如边缘检测）的理想方法。

（2）双线性插值法

双线性插值法是把原始图像像元值的距离加权平均值填充到新图像中。双线性插值法把基于三次线性插值得到的四个最邻近像元值的平均值赋予新图像的相应像元。

（3）三次卷积插值法

三次卷积插值法也是把原始图像像元值的距离加权平均值填充到新图像中。但三次卷积插值法则用五次多项式插值法求出16个相邻像元值的平均值。比如双线性插值法，三次卷积插值法得出的图像更平滑，但是需要较长的处理时间。

2、什么是坡度？坡度计算的影响因素？在ArcGIS中坡度为什么有百分数和度数两种表示方式？

（1）坡度

所 谓坡度就是水平面与局部地表面之间的夹角的角度，表示地面斜坡的倾斜程度，是描述地形的重要参数。地面上给定点的坡度就是曲面上该点的发矢量与垂直方向间 的夹角。而坡度分析就是利用数字地形模型规则格网上某点的高程数值与周围像元的变化量，来计算出每一个格网点或格网单元的坡度。坡度为栅格数据。常用于地 表三维、流域分析等。

（2）坡度计算的影响因素：

1）用于生成坡度的DEM 数据的分辨率，随着DEM模型分辨率的减少，坡度测算的准确度随之降低，随着DEM模型的分辨率增加坡度图细节也增加。

2）DEM数据的质量，DEM数据的质量不同导致坡度测算的准确度也会不同。

3）坡度和坡向的算法，

4）局部地形也会影响坡度和（坡向）的测算，在陡坡地区，坡度估算的误差较大，（地形起伏小的平坦地区，坡向估算的误差较大）。

补充：坡向：坡向是斜坡方向的量度。指地表面法线在水平面上投影坐标的方位角。

（3）原因分析

百分比：是以地形高度与坡面的的水平投影长度的百分比表示，多用于地形平坦区域。

角度：是以倾斜地形与水平面的夹角表示多用于有较大坡度的地面，目前在工程中较少采用。

所以为了全面的表达地形，常出现坡度的区别。GIS软件会采取两种表达方式。

3、简述DEM 、DTM概念，并比较DEM主要表示方法的优缺点。

DTM：数字地形模式是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

DEM：是通过有限的地形高程，实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示），它是对二维地理空间上具有连续变化特征的地理现象的模型化表达和过程模拟。

（1）规格格网模型：规则格网用规则的采样点数据组成，或把不规则采样点数据内插成规则点数据，而后，以矩阵形式来表示地面形状。

优点： 1）数据结构简单，算法实现容易，便于空间操作和存储，尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。

2）容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。

缺点：1）数据量大，通常采用压缩存储，包括:①无损压缩存储，如游程编码、链码; ②有损压缩存储，如离散余弦、小波变换等。

2）面对不规则的地面特性，采用规则的数据表示，两者之间本身就不协调，也就是说，规则格网不利于表示复杂地形。

（2）不规则三角网模型（TIN）: TIN模型将地面上离散的采样点数据按优化组合的方法，连成相互连续的三角面，三角面的顶点就是离散点或离散点的插值。

优点：1）克服栅格数据中的数据冗余问题;

2）表示地面形态效率高，数据精度高。它能较好地表示地性线，充分表示复杂的地形特征，适应起伏不同的地形。

缺点：1）算法实现复杂，由于形成三角网方法不同有不同算法；2）对特殊的地性线要调整。

（3）等值线模型：等值线图是DTM模型平面图形输出的一种主要形式，它以符号化模型来表示空间立体的形态，即用数值相等的点连结成的曲线来表示连续递变的面状分布特征，如等高线、等温线等。

优点：数据量小，建模容易、适于表达简单的平缓地形、适用于各类比例尺。

缺点：表达拓扑能力差、三维表达效果差。

4、为什么可用插值法得出某区域的气温？为了得到更准确的数据还需要哪些基础数据。

5、什么是描述性统计量？常见的描述性统计量有哪些？列举出至少三种。

针对不同类型的数据，采用不同的描述性统计量进行集中趋势、离散程度、分布形状等统计的描述。也就是说描述性统计量概括数据集的数值，包括以下统计量：

    （1）值域:最大值与最小值之差。

    （2）中值:中间值，或者第50个百分位数值。

    （3）第一个四分位数:第25个百分位数值。

    （4）第三个四分位数:第75个百分位数值。

    （5）平均值:数据值的平均值。

    （6）方差:对于一组数据，其中的各个数值与平均值之差的平方和的平均数。

（7）标准差:方差的平方根。

（8）z得分:由（x一mean)/s计算的标准得分，式中:s为标准差。

6、耕地与DEM

7、大数据的无线网络和智能终端方便人们的同时产生大数据，分析大数据类型及其应用列举至少五种。

“大数据”是一个体量特别大，数据类型特别大的数据集，并且这样的数据集无法用传统数据库工具对其内容进行抓取、管理和处理。

常见的大数据类型有：

（1）传统企业数据

传统企业的CRM系统以及客户的活动可以产生大量的数据，通过这些大数据的分析，可以预测客户的行为，或者对企业的运营状况进行评估，对产生的风险进行预警，例如电信运营商对客户关系的行为进行分析，可以有效的防范客户的流失。

（2）机器和传感器数据

机器和各种传感器是各行各业大量使用的设备，这些机器和传感器实时采集大量的数据，例如电信公司基站流量监测数据，电力行业每个电网监测电压、电流、频率以及其他重要特征的传感器数据，公司根据这些数据，可以经过分析提高工作效率，通过分析发现消耗的数据，调整典礼输送。

（3）Web与社交媒体数据

三、论述题

1、风景区观景路线规划。满足：路线从风景区门口开始到出口终止，保证最佳观景效果，且建材用料费用最省。写出所需基础数据、设计思路和操作步骤。

2016年

一、名词解释

1 游程编码

游程压缩编码是栅格数据的一种比较简单的保真压缩编码方法。编码中，将栅格阵列中具有相同属性值得邻近单元合并在一起，构成一个游程。每个游程使用一对数字来表示(A,P)，其中A代表属性值或属性值的指针，P 表示该游程最右端栅格的列号。(注:还有一种游程编码P是行程的长度即重复单元的个数)。

2 投影文件

投影文件是一个文本文件，它存储了数据集所基于的坐标系统的信息。投影文件包括有关地理坐标系统、投影参数和线单位等信息。投影文件除了具有识别数据集的坐标系之外，投影文件至少还有两个用途:一是可用于该数据集的投影或重新投影;二是可输出到基于相同坐标系统的其他数据集。

3 模式分析

模式分析是指描述和分析空间要素分布模式的定量方法。在整体水平上，模式分析可以揭示某分布模式是随机、离散还是集聚的。在局部水平上，模式分析可以检测出分布模式中是否含有高值或低值的局部集聚。

4 伪节点

伪节点就是两个线要素相连，共享一个节点。或者说是伪节点出现在连续弧段上的节点，把该弧段不必要的分成两段。伪节点是几何要素拓扑错误的一种形式，但某些伪节点是可以接受的，比如把伪节点插入线要素的属性值发生变化的地方。

5 重分类

新分类是通过分类生成一个新的栅格数据的局域运算方法，也称再编码。重新分类方法有两种:第一种方法是一对一改变，即输入栅格中的一个像元值在输出栅格中被赋予一个新值。第二种方法是在输入栅格中对一系列像元值赋予新值。进行重新分类有二个目的:第一，创建简化的栅格数据。第二，生成包含唯一类别或数值的新栅格。

6 空间自相关

空间自相关按照空间赋值状况量测各个变量值之间的相关关系如果相似的值在空间上互相靠近，则被描述为极相关，如果从数值摆布未能得出模式，则为独立或随机的。空间自相关也被称为空间联系或者空间依赖关系。

二、简答题

1、GIS的组成

从信息系统论角度看，一个完整的GIS主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据、系统的使用和维护人员(即用户、应用模型)组成。计算机硬件和软件系统提供工作环境;空间数据是GIS应用优劣的核心;应用模型提供了解决专门问题的理论和方法;用户决定了系统的工作方式。

（1）GIS的硬件系统主要包括计算机主机、输入设备、存储设备和网络设备。

（2）GIS的软件系统主要包括三部分，即GIS软件平台、应用系统和空间数据库。

（3）系统管理、开发和使用人员，作用是维护、组织、开发和更新GIS系统。

（4）空间数据是指用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，以表示地球表层一定范围的地理事物及其关系。

2、空间数据的特点

空间数据是指用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，以表示地球表层一定范围的地理事物及其关系。

1）空间性

空间性是空间信息的最主要特性，是区别于其他信息的一个显著的标志。空间性表示了空间实体的位置或所处的地理位置、空间实体几何特征以及空间实体间的拓扑关系，从面形成了空间物体的位置、形态以及由此产生的一系列特性。

2）专题性(属性}

专题性是指在一个坐标位置上地理信息具有专题属性信息。属性是空间数据中的重要数据成分，它同空间数据相结合，才能表达空间实体的全貌。在GIS中，专题属性常用表格和图像等方式来表达。

3）时间性

空间数据的时间性是指空间数据的空间特征和属性特征随时间变化的动态变化特征，即时序特性。空间数据的时间性反映了空间数据的动态性。

3、什么是拓扑关系，基本的拓扑关系，什么是拓扑数据结构，基本的拓扑数据结构，拓扑数据结构的优缺点

1.拓扑关系

拓扑即拓扑空间关系，是指在拓扑变换下的拓扑不变量，它描述了空间目标对象间的空间关系，即结点、弧段、面域之间的邻接、包含、关联等空间关系。

主要拓扑关系：（1）拓扑的关联性：拓扑的关联性表示不同类型元素〔结点、弧段、多边形)之间的关系。（2）拓扑的邻接性和连通性：拓扑的邻接性和连通性表示同类元素(结点、弧段、多边形)之间的关系。主要表示多边形之间的邻接性;弧段之间的邻接性;结点之间的连通性。（3）拓扑的包含性：拓扑的包含性主要包括面同点、线、面的包含，指一个点、线或面被另一面包含;也包括点和线被另一线包含。

2.拓扑数据结构

拓扑结构是明确定义空间数据结构关系的一种数学方法，在地理信息系统中不但用于空间数据的编辑和组织，在空间数据的分析与应用中都具有重要意义。

拓扑数据结构包括：索引式结构、双重独立编码结构、链状双重地理编码结构等。

3.拓扑数据结构的优缺点

优点：

 (1)数据结构紧密、拓扑关系明确，有利于空间数据的拓扑查询和拓扑分析:例如，判别某区域与哪些区域邻接;某条河流能为哪些居民区提供水源;某行玫区域包括哪些公共设施;利用拓扑数据进行道路的选取，进行最佳路径的计算等。

(2)便于系统内数据共享，减少了数据的冗余，如因共享公共边界减少了坐标点数据。

缺点：

（1）难以表达复杂的地理实体，使对实体的操作如增加实体、删除实体、修改实体效率低，同时影响对实体快速查询和复杂的空间分析效率，尤其在大区域的复杂空间分析方面表现尤为明显。

（2）数据结构复杂，不便子系统的维护和更新，如局部实体的变化要重建拓扑。增加数据处理的时间。

4、什么是专题地图，指出四种常用的专题地图内容表示方法及其特点。（袁勘省地图学总结P205页）

专题图是对于地物特征或者地理要素的特定的可视化表现，用户通过专题图可将数据图形化，使属性数据直观地在地图上体现出来。 

专题地图是突出、详细地表示一种或几种自然及人文社会经济现象，使地图内容专题、专门、专用或特殊化的地图。（袁勘省地图学）

专题内容的表示方法：

5、指出基于DEM提取水系时影响准确度的主要因素

（1）DEM的分辨率：DEM为流域分析的主要数据源，不同DEM的分辨率对其结果有不同的影响。30m分辨率的DEM可能过于粗糙，无法提供地貌和水文建模所需要的地貌要素细节。10m的DEM能更好地描绘地形要素，10m分辨率的DEIVI比30m分辨率的DEM的河网密度更为详细。更高分辨率的DEM比低分辨率的DEM也更容易细致地反映较小的流域。

（2）DEM的质量：如果DEM包含错误，它将导致在提取河网时发生严重的人为错误。

（3）生成流向的算法是另一个重要影响因素。八方向法，该方法简单有效。在多山地的汇流区，该方法效果良好。但是，在地形变化较大的多泛滥平原和湿地区域，效果却不佳。八方向法在边界明确的峡谷效果良好，但是，在相对平坦地区效果欠佳。

（4）流域自动勾绘通常采用由流量累积栅格生成的河网图。但是生成的河网会偏离美国地质调查局1：24000比例尺的数字线划图，特别是在平坦地区。有种方法可以将基于矢量的河流图层与流域勾绘过程结合起来，该方法通常被称为河流烙印。但是，该方法要求对数据进行多种处理，而且经过水文地理强化处理的DEM，可能导致流域边界变形。

6、现有一张纸质北京市等高线图，图上有多个控制点，以该图为基础列出得到对应区域的规则DEM数据的步骤。

7、某地预设立猕猴生态保护区，工作人员已搜集到猕猴活动区域的一些数据，简述如何设立保护区

（1）数据：猕猴活动区域（矢量面数据）、周围工厂数据（矢量点数据）、人类活动区域（适量面数据）。

（2）分析过程：

①首先以猕猴活动区域为缓冲中心，以猕猴活动范围为缓冲半径，进行缓冲区分析，得到区域A。

②以工厂数据为插值数据，按  IDW插值法（反距离权重）对工厂排除的污染气体浓度进行插值分析，选取利于猕猴活动的气体浓度为阈值，筛选出不符合浓度标准的区域B。

③以人类活动区域为中心，以人类活动范围为缓冲半径，进行缓冲区分析，得到区域C。

④将区域A、B、C转换为矢量面数据，并对三个区域进行叠置分析，即重合区域则为猕猴不适宜活动的区域D。则利用区域A对D进行提取，即筛选出A中不适合猕猴活动的区域，得到区域E，则为猕猴适宜活动的区域，即为猕猴生态保护区。

三、论述题

1、县城东侧准备修一条高速公路，县城西侧有一条已有的与高速公路同向的省道，现要求规划一条连接省道、县城与高速公路的县级道路，要求征地成本最低，问需要哪些数据，哪些基本信息。

根据题意，县城两侧分别有一条省道和高速公路，且省道与高速公路为同向。因此假设为两条平行道路，则需要找出两条道路之间最短且土地征地价格最低的一条路线。两条路之间最短的路线即为垂直于两条道路的线段，因此，现在只需要确定土地征地的价钱即可。

（1）所需数据：高速公路规划图、现有省道数据、及县城的土地利用类型（矢量面数据，属性包括土地价格）。

（2）分析过程

1）根据土地价格将土地分为五个等级，利用条件函数选出第五等级的土地A。

2）利用提取的分析，将1）中得到的土地A，排除居民地，工厂区域以及超市等人群密集的地方（原因：人群密集的居住地征地时需要大量的拆迁费，会导致征地成本较高）；排除基本农田区域，得到区域B。

3）在得到的区域B中选择连通且垂直于省道与高速公路之间的路线来进行县级公路的建设。

2、城市居民PM2.5影响评估，并识别高危人群。问需要哪些数据，如何评估？（假设数据方便获取，且评估需要考虑居民的活动）

根据题意，对城市PM2.5影响进行评估的同时还要识别高危人群，即需要得到PM2.5浓度和居住地区域。1）所需数据：PM2.5监测站（矢量点数据，属性包括PM2.5浓度）、建筑物

2）分析

（1）PM2.5浓度分析：以PM2.5监测站为插值中心，采用IDW空间插值方法，得到全市PM2.5浓度。    

（2）将得到的PM2.5浓度按照危险等级进行重分类。并按照不同的危险度将该数据按属性提取出来，并将其转换成矢量数据，即得到不同危险度的图层。

（3）将不同危险度的图层分别于建筑物进行叠置分析，得到建筑物所在处的PM2.5危险度，即可识别高危人群所在。