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河南大学环境与规划学院2006～2007学年第 1学期期末

地理信息系统 试卷A卷

一 、判断题（每小题1分，共10分）

1、作为一种特定的信息系统，GIS由两个部分组成：计算机硬件和必要的软件。（ × ）计算机硬件; 计算机软件; 数据; 人; 处理过程

2、GIS技术起源于计算机地图制图技术，因此，地理信息系统与计算机地图制图系统在本质上是同一种系统。（ × ） 3、空间数据所具有的各种特征可以概括为空间特征、属性特征和时间特征。（ √ ） 4、手扶跟踪数字化是从现有地图中获取建立地理信息系统所需图形数据的唯一有效的方式。（ × ）使用数字化仪进行数字化叫做手扶跟踪数字化, 扫描仪矢量化 法

5、在描述空间对象时，可以将其抽象为点、线、面、体四类基本元素。（ √） 6、虽然矢量数据结构和栅格数据结构在表达空间对象时有着本质的不同，但这两者之间可以通过特定的方法实现相互转换。（ √ ）

7、GIS空间数据库中数据是经过精心编辑处理的，所以空间数据库中所存储的数据是精确的，不存在数据质量问题。（ × ）

8、在对空间数据进行组织时，通常将点、线、面类的所有要素都放在同一个层上，以便于数据的编码、组织和存贮。（ × ）

9、在采用矢量数据结构的GIS中，一般将图形数据组织成一个或多个文件，而属性数据可组织成关系表，它们之间可通过对每个实体赋予唯一的标识号（id）来建立联系。（ √ ）

10、无论采用什么数据压缩编码方法，对空间数据进行压缩处理，都会降低原始的精度。（ × ）

二 、填空题（每空1分，共10分）

1、在GIS可能使用到的硬件中，下列设备分别用于：图形图象扫描仪 数据输入 ； 显示器 数据输出或地图显示 ；磁盘或磁带 数据存储 。

2、数据和信息的关系为信息是数据的内容和 数据是信息的表现形式 。 3、从现有地图获取GIS所需图形数据的有效方法有 手扶跟踪 和 扫描 等。

4、在空间要素的布尔代数运算中，设A为真，B为假，C为真，则A OR B 为 真 ； A AND (B OR C)为 真 。

5、在进行栅格数据编码时，栅格单元的值可以采用 面积占优 、 中心点 和 重要性 方法来确定。

三 、选择题（每小题1分，共10分）

1、GIS 所包含的数据均与： （ A ）

A.地理空间位置相联系 B.非空间属性相联系

C.地理事物的质量特征相联系 D.地理事物的类别相联系 2、有一点实体P，其矢量坐标为P（10.5，16.2），若栅格为方格,其边长为2，则P 点栅格化

的行列坐标为： （D）

A.P(7,6) B.P(6,7) C.P(5,8) D.P(8,5)

3、以下分析方法中不属于空间统计分类分析的是（ A ）。 A.地形分析； B.主成分分析； C.系统聚类分析； D.判别分析 4、在GIS 数据中，把非空间数据称为： （ C ） A. 几何数据 B.关系数据 C.属性数据 D.统计数据

5、对于估算长度、转折方向的凹凸度方便的编码方法是： （ D ） A.游程编码 B.块码 C.四叉树编码 D.链码

完全栅格结构：大多数的数字图像处理系统采用完全栅格结构。

链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。

节省栅格数据的空间需求

6、GIS 区别于其它信息系统的一个显著标志是： （ A ） A.空间分析 B.计量分析 C.属性分析 D.统计分析 7、世界上第一个地理信息系统是： （ B ） A.美国地理信息系统 B.加拿大地理信息系统 C.澳大利亚地理信息系统 D.奥地利地理信息系统 8、有关信息的论述错误的是： （ D ） A.信息具有传输性 B.信息具有共享性 C.信息具有适用性 D.信息具有主观性

9、GIS 与机助制图的差异在于： （ A ）

A. 具有强大的空间分析功能体 B.具有存储地理信息的功能 C.具有显示地理信息的功能 D. 是地理信息的载 10、“3S”技术指的是： （ A ）

A．GIS、RS、GPS B．GIS、DSS、GPS C．GIS、GPS、OS D．GIS、DSS、RS

四 、名词解释（每个名词4分，共20分）

1、 GIS

地理信息系统（Geographical Information Systems或 Geo－Information systems，GISs）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。地理信息系统是在相关学科的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统；是一门挖掘多种空间和动态的地理信息、模拟地理现象与过程，为人们认知、管理和充分利用地理空间信息资源的系统理论与方法的交叉科学。 2、数据编码

为实现空间数据的计算机存储、处理和管理，将空间实体按一定的数据结构转换成适合于计算机操作的过程。其中矢量数据结构的编码方式有实体式、索引式、双重独立式和链状双重独立式；栅格数据结构的编码方式有直接栅格编码、行程编码、链式编码。 ．3、制图综合

制制图综合是指在地图主题与用途、比例尺和制图区域地理特点等条件下，通过对地图内容的选取、概括和关系协调，建立起能反映区域地理规律和特点的新的

地图模型的理论、方法和过程。 4、DEM

数字地形模型(Digital Terrain Model,DTM)是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)。

5、TIN

TIN即不规则三角网，是一种表示数字高程模型的方法，他根据有限个点集将区域划分为相连的三角形网络，区域中任意点落在三角形的顶点，边上或三角形内。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续而不可微。他既减少了规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。

6、栅格数据结构

是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或像素，有行列号定义，并包含一个代码，表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织。 7、矢量数据结构

是指将现实世界的要素位置和范围采用点、线、面表达，与他们在地图上表示相似，每一个实体的位置是用它们在坐标参考系统中的空间位置定义。

五 、问答题（共30分）

1、以下图为例，采用层次模型、网络模型和关系模型，表达空间数据，并说明各种数据模型的优缺点。（8分））

1 a 层次模型 2 2 3 3 4 4 1 4 3 3 5 4 5 b c d c e f Ⅰ Ⅱ M

M Ⅰ Ⅱ f a 2 b 3 c d 4 网络模型

e 5 1 M M Ⅰ Ⅱ Ⅰ 多边形 Ⅱ a b e c f d c Ⅰ Ⅰ Ⅰ 线 Ⅱ Ⅱ Ⅱ a b c d e f 1 2 3 1 3 4 2 3 4 4 5 5 关系模型 数据模型 优点 1. 易于理解、更新与扩充 层次模型 2. 通过关键字数据访问易于实现 3. 事先知道全部可能的查询结构，数据检取方便 1. 空间特征及其坐标数据易于连接 网络模型 2. 在很复杂的拓扑结构中搜索，有环路指针是一种很有效的方法 3. 避免数据冗余，已有数据可充分使用 关系模型 1. 结构灵活 2. 可以满足布尔逻辑和数学运算表达的各种缺点 1. 访问限于自上而下的路径，不够灵活 2. 大量索引文件需要维护 3. 一些属性值重复多次，导致数据冗余，存储和访问的开销增加 1. 间接的指针使数据库扩大，在复杂的系统可能占数据库的很大部分 2. 每次数据库变动，这些指针必须更新维护，其工作量相当大 1. 为找到满足指定关系要求的数据，许多操作涉及到对文件的顺序搜索，对大查询需要 3. 允许对各种数据类型的搜索、组合和比较 型系统而言，很费时间 2. 为保证以适宜速度进行搜索的能力，商用系统一般需经过十分精心的设计，故价格昂贵 2、一个典型的地理信息系统，应至少具备哪些基本的功能？（7分）

答：GIS之所以有如此广泛的应用，是因为它具有丰富多彩的功能。其功能包括数据采集、存储、处理、分析、模拟和决策的全部过程，能够回答和解决位置、条件、趋势、模式、模型和模拟等问题，具体功能有。（1） 数据采集和输入；（2） 空间数据处理；（3） 空间数据管理；（4） 空间数据分析；（5） 空间数据输出

3、简述栅格数据的游程长度编码方法，并举例说明。（7分）

答：游程是指相邻同值网格的数量，游程编码结构似乎逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的似乎压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。

游程编码结构的建立方法是：将栅格矩阵的数据序列X1X2…Xn，映射为相应的二元组序列（Ai，Pi），i=1,K，且K<=n。其中，A为属性值，P为游程，K为游程序号。

例如，将下图的栅格矩阵结构转换成游程编码为：（2，2）（5，2）（2，1）（7，1）（5，2）（7，3）（5，1）（5，4）

4、空间数据的索引有哪些方法？比较各种方法的优缺点？（8分）。

空间数据的索引比较有代表性的方法包括格网型、BSP树、K-D-B树、R树、R+树和CELL树等。

格网型空间索引思路比较简单明了，容易理解和实现，但是实体分割后关系复杂，与空间对象适应程度小。BSP树能很好地与空间数据库中空间对象的分布情况相适应，但对一般情况而言，BSP树深度较大，对各种操作均有不利影响。KDB树是B树向多维空间的一种发展。它对于多维空间中的点进行索引具有较好的动态特性，删除和增加空间点对象也可以很方便地实现；其缺点是不直接支持占据一定空间范围的地物要素。R树可以较容易地进行插入和删除操作；但正因为区域之间有重叠，空间索引可能要对多条路径进行搜索后才能得到最后的结果，因此，其