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历年考研真题整理

2006年武汉大学地理信息系统（GIS）基础考研试题

一、解释下列概念（共5小题，每题4分，共30分）

1、分布式数据库

是一组将物理上分布的数据库，通过网络连接，由数据库管理软件统一管理的数据库系统。它的主要特点是：①、物理上分布；②、逻辑上统一；③、支持全局应用。

2、地理信息流 p11

它是由于物质和能量在空间分布上存在着不平衡现象所产生的，它依附于物质流和能量流而存在，也是物质流和能量流的性质、特性和状态的表征和知识。它是地理系统的纽带，有了它地理系统才能运转。

3、窗坐标索引 p97

窗坐标索引是基于记录对象空间范围的索引机制，它在记录每个空间对象的坐标时，记录每空间对象的最大最小坐标，在检索时，先根据空间对象的最大最小坐标范围，排除没有落入检索窗口的空间对象，然后仅对落入检索窗口的空间对象进行判断，最后检索出真正落入窗口内的空间对象。

4、对象-关系型管理模式 p133 在RDBMS中进行扩展，在RDBMS中增加了空间数据管理专用模块，使之能直接存储和管理（非结构化的）空间数据的数据库管理模式。 5、多边形统计叠置分析 p205

是指确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。

二、简答题（共8小题，每小题10分，共80分）

1、地理系统可用数学形式描述为S={Ω，R}，请解释其含义。

地理系统：指某一个特定时间和特定空间的，由两个以上相互区别又相互联系、相互制约的地理要素或过程所组成的，并具有特定的功能和行为，与外界环境相互作用，并能自动调节和具有自组织功能的整体。

Ω=｛x1，x2，?，xn｝表示系统各地理要素的集合，x1，x2，?，xn为n个不同类型的地理要素；R表示×1，×2，?，×n 之间的相互联系，相互制约关系。

2、在地理信息系统中，是如何描述空间位置数据的？

空间数据具有三个基本特征：空间位置特征、空间属性特征、时间特征。

空间位置特征表示地理实体或现象在空间参照系中的位置，其绝对位置由空间坐标定义，相对位置由空间关系定义。

空间属性特征是对空间实体或现象的说明信息，它从定性角度、定量角度来描述和区分不同的地理实体或现象。

时间特征是描述地理实体或现象随时间变化的特征。按照地理信息系统记录时间的方式，可以分为绝对时间和相对时间。绝对时间是地理实体或现象发生变化的绝对时刻，相对时间则是发生变化的时间段。

要完整地描述地理空间数据，必须从一下几个方面进行：编码（用于区别不同的实体）、位置（通常用坐标值的形式或空间关系给出实体的空间位置）、类型（属于哪一种实体类型或由哪些实体类型组成）、行为（地理实体可以具有的行为和功能）、属性（地理实体所对应的非空间信息）、说明（实体数据的来源、质量等信息）、关系（数据集合之间的关系）等。

3、传统的关系数据库用于存储地理数据存在哪些局限性？当前的关系数据库在技术上有哪些发展？

局限性：许多操作都要求在文件中顺序查找满足特定关系的数据，如果数据库很大的

话，这一查找过程要花很多时间。搜索速度是关系数据库的主要标准，也是建立关系数据库花费高的主要原因。

4、说明四叉树是如何定义的，线性四叉树是如何编码的，它在GIS中会有哪些应用？ 定义：把一幅图像或栅格地图按2k×2k，（k>1）等分成四部分，逐块检查其格网值，如果某个子区的所有格网都含有相同的值，则这个子区不再往下分割；否则，把这个子区再分成四个子区。这样递归地分割直到每个子块都含有相同的值为止。

线性四叉树只记录叶节点信息，不记录中间节点。叶节点最常用的地址编码有四进制和十进制的Morton码。

5、在图形数据的编辑中，通常会存在哪些需要编辑修改的错误？请至少举出八种情况。 图形的删除、增加、修改、移动、拷贝，结点拓扑关系的检查；属性范围、内容、空值检查修改；图形装饰（线型、颜色、符号、注记的检查修改）

6、两种不同的空间数据格式转换应包含哪些基本内容？一般会产生哪些信息损失？p164

不同的GIS软件所支持的数据存储格式由于数据定义、存储结构的差别，不能直接相互利用，需经过格式转化才能互相被对方使用。

格式转换包括三方面内容：

空间定位信息，及几何信息，主要是实体的坐标

空间关系信息，几何实体之间的拓扑或几何关系数据 属性信息，几何实体的属性说明数据 格式转换的三种方式：

通过外部数据交换文件进行转换 通过标准空间数据文件转换 通过标准的API函数进行转换

7、简述分布式空间数据共享的方法和原理。

随着计算机网络技术的发展，基于客户/服务器（局域网环境）、浏览器/服务器（因特网环境）体系结构以及它们的混合体系结构的分布式系统结构已成为GIS的发展趋势。

分布式地理信息系统是指在计算机网络环境下，以分布式计算的理论技术和计算机网络技术为知道，来设计地理信息系统中的时空数据采集、存储、管理、分析、表现等运算的理论计算模型。

目的是要解决网络上地理信息系统中存在的数据异构、数据共享、复杂运算等问题，也是实现网络地理信息系统的途径和重要的计算模式。

分布式的主要表现：

数据的分布特点 以分布式的方式存在于分离的计算机上，通过计算机网络来实现数据的共享。

应用功能的分布 外设的共享 并行计算

8、简述DCOM技术可为WebGIS解决哪些主要问题？ 当前实现分布式GIS计算技术的主要有： 分布式组件对象模型（distribute component object model, DCOM）及其程序设计技术、 公用对象请求代理结构（common object request broker architecture, CORBA）及其程序设计技术 EJB( enterprise javebeans)及其程序设计技术。

COM(组件对象模型)，将组件连接，并运行在同一台计算机或另一台计算机上的服务。

其局限性之一是对各种操作系统应用请求的接口必须通过硬连接 接入到应用中。

DCOM是基于ActiveX技术、对COM技术的延续。主要增加了远程调用COM部件的功能。它支持现有的TCP/IP、HTTP网络协议，兼容Java语言，同时微软公司也授权在UNIX等操作系统上使用这种技术。

DCOM特点：每个模块无须存储在各客户端，更无须下载本程序在客户端运行，只要在服务器内存放一份DCOM部件，不同地方的用户可以通过网络来访问这一部件。使用DCOM构成的大型应用程序，可以把处理相同任务的部分分割出来，组成一个专门的软件模块，其他程序或部件只要对其调用，即可获得所需信息。

公用对象请求代理结构（CORBA）是一种对象分布计算规范，它规定了对象请求代理机制，已成为事实上的企业分布计算和集成框架开发和应用标准。有四个组成部分：

对象请示代理、对象服务、通用设施、应用对象

CORBA规范充分利用了现今软件技术发展的最新成果，在基于网络的分布式应用环境下实现应用软件的集成，使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。 其特点：

1) 引入中间件作为事物代理，完成客户机向服务对象方提出的业务请求 2) 实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位

置

3) 提出软总线机制，使得在任何环境下，采用任何语言开发的软件只要符合接口规范

的定义，均能够集成到分布式系统中

4) 采用面向对象的软件实现方法开发应用系统，实现对象内部细节的完整封装，保留

对象方法的对外接口定义。

三、分析题（共1小题，每小题20分，共20分）

1、在空间数据结构方面，有无拓扑关系矢量数据结构、具有拓扑关系矢量数据结构和面向对象的数据结构。请说明它们分别是如何定义的，并对它们进行简要的分析评价。

无拓扑关系矢量数据结构：是对Spaghetti数据模型的具体定义和描述。仅记录空间对象的位置坐标和属性数据，而不记录空间关系。优点是数据结构简单，占用存储资源小，数据显示的速度比拓扑数据结构快，数据维护更容易。缺点是缺乏拓扑信息，不能反映要素间的相互关系。

具有拓扑关系矢量数据结构：为数据错误的查找和空间分析提供了必要的前提。优点：结构紧凑，可以进行数据检索，反映要素间的相互关系，可以进行拓扑分析。缺点：结构复杂，不便于系统维护和更新，前期工作量较大，难以表达复杂的地理实体。 2、分析网格GIS和网络GIS的技术区别。

Webgis分为客户服务器模式、浏览器服务器模式，从层次上说一般都由后端数据库、应用服务器、客户端组成的3层体系结构。当前WebGIS 中，应用服务器往往使用中间件技术构建。这样的体系结构，受到了地理位置、网络传输速度和服务器处理能力的限制，使其不可能承受大数据量的应用。

应用WebGIS 可以提供一些基础的地理信息系统功能，如网上发布电子地图，地图浏览、查询、量距等，WebGIS 对于容量不大的数据甚至可以提供简单的空间分析功能

网格GIS是一个开放的体系结构，由若干种标准化服务和服务协议组成，其服务是由不同的组件实现的。五层体系：基础设施层（互相通信的基础）、网格服务层（对各种网络资源进行管理）、核心服务层（任务调度与管理的核心）、网格应用服务与实现层（元信息服务、接受用户层请求、解析并提交给核心层，并将核心层结果反馈给用户层）、用户层（用户访问介质）。

网格GIS 依靠网格强大的计算能力，可以整合各种异构的计算资源、信息系统、硬件

设备，可以对海量数据进行深度的挖掘和高效的利用，这就为构建数字地球模型奠定了基础，从而为解决地球科学相关问题提供统一而有效的手段。

GridGIS 和WebGIS 相比，具有明显的优势和特点：

l) 实现了空间数据与GIS 服务共享。

2）高性能的计算。，网格计算是在Internet 基础上强调对计算、数据、设备等网络基本资源进行整合，力图将Internet 作为一个社会化的计算基础设施。

3）简化了GIS 开发。中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使GIS 程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性。

4）逻辑结构上的对等性。。GridGIS 中，每个用户是对等的单元和节点，没有服务器和客户机的概念，每个用户可以充分利用网格上的资源，同时别的客户也可以利用该客户提供的资源，每个客户都是以网格节点的方式存在于网格之中，因此每个节点既是“服务器”又是“客户机”。

5) 数据资源的安全性。中间件将用户与数据库隔离起来，用户无权直接访间数据库，有利于安全管理，可有效防止恶意攻击。

四、综述题（共1小题，每小题20分，共20分）

1、GIS中数据具有类型多样，数据源丰富，数据结构复杂，数据量大等特点，请针对这些特点，就数据存储和数据网络传输这两个问题，讨论应采用哪些策略或技术进行协调？

2007年武汉大学地理信息系统（GIS）基础考研试题

一、解释下列概念（共6小题，每题5分，共30分）

1、相对空间 p61

相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，它由不同实体要素之间的空间关系构成。 2、参考椭球

各国为处理其大地测量成果而选用的一个大小、形状与地球接近的地球椭球，并确定它与大地原点的关系的方法

3、几何网络 P146

几何网络由线性系统的一组特征组成，是边界和连接点的集合。 4、窗坐标索引机制

窗坐标索引是基于记录对象空间范围的索引机制，即记录每个空间对象坐标时，同时记录其对象的最大，最小窗坐标。窗坐标就是完全包含该对象的MBR坐标。

5、GIS互操作

即空间数据的互操作，指针对异构的数据库和平台，实现数据处理的互操作，是“动态”的数据共享，独立于平台，具有高度的抽象性，是空间数据共享的发展方向。它包括从最底层的面向硬件的互操作，到应用层次的信息团体之间的语义共享。 其实现方式之一是：OpenGIS。

开放的地理数据互操作规范(Open Geo data Interoperability Specification) 是由OGC(Open GIS Consortium) 提出的有关地理信息互操作的框架和相关标准和规范。OGIS 框架主要由三部分组成: 开放的地理数据模型, 开放的服务模型和信息群模型。 6、无缝图层

物理无缝图层、逻辑无缝图层

二、简答题（共8小题，每小题10分，共80分）

1、我国基础地理数据的产品为4D产品，简述其组成内容和主要用途。

4D GIS（也称为T-GIS）是建立在时态数据库等基础上的综合应用系统。其研究对象是地球及表面实体或现象，在过去、现在和未来等时空状态信息。4D GIS是一种采集、储存、分析与显示空间实体随时间变化信息的空间数据库系统。

现代数字地图主要由DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DRG（数字栅

格地图）、DLG（数字线划地图）以及复合模式组成。

DOM (数字正射影像图)

利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像数据。 它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。

DOM具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息，评价其他数据的精度、现实性和完整性；可从中撮自然资源和社会发展信息，为防止灾害和公共设施建设规划等提供可靠依据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。在城市测绘领域，DOM被广泛应用于城市规划设计、交通规划设计、城市绿化覆盖率调查、城市建成区发展调查、风景名胜区规划、城市发展与生态环境调查与可持续发展研究等诸多方面，取得了显著的社会与经济效益。

DEM (数字高程模型)

数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图，进行工程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。

DEM的应用，在于通过计算机采用一定的算法，能够很方便地将DEM数据转换为等高线、透视图、断面图、坡度图以及专题图等各种衅解产品，或者按照用户的需求计算出体积、空间距离、表面覆盖面积等工程数据和统计数据以及进行通视分析、域特征地貌与地形自动分割等。

DRG (数字栅格地图)

数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。 可作为背景与其他空间信息相关，用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。

DRG可作为背景用于数据参照或修测其他地理相关信息，用于数字线划地图（DLG）的数据采集、评价和更新，还可与数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等数据信息集成使用，派生出新的可视信息，从而提取、更新地图数据，绘制纸质地图。

DLG (数字线划地图)

现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。

DLG满足地理信息系统进行各种空间分析要求，视为带有智能的数据。可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。

2、是否在空间数据库中存储矢量数据的空间关系，直接影响GIS的工程应用。简述有哪些空间关系，含义是什么？

空间拓扑关系、空间顺序关系、度量空间关系

空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。GIS传统的基于矢量数据结构的结点-弧段-多边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。

空间顺序关系描述空间实体之间在空间上的排序，如实体之间的前后、左右和东南西北等方位关系。

空间度量关系用于描述空间实体之间的距离关系。这种距离关系可以定量描述为特定空间中的某种距离。

3、为什么要对空间数据进行分层存储？分层依据有哪些？ 分层为数据的有效管理和使用提供了方便。

按专题分层、按时间序列分层、按实体几何类型分层、按实体属性结构分层。 4、区域数据结构有哪些重要特征？p124