地理信息系統課后習題

第一章

1、什么是地理信息系統（GIS）?它與一般計算機應用系統有哪些異同點？

答：地理信息系統：是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統，該系統設計支持空間數據的采集、管理、

處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題。

GIS脫胎于地圖學，是計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學

等眾多學科交叉融合而成的新興學科。但是，地理信息系統與這學科和系統之間既有聯系又有區別：

（1）GIS與機助制圖系統機助制圖是地理信息系統得主要技術基礎，它涉及GIS中的空間數據采集、表示、處

理、可視化甚至空間數據的管理。地理信息系統和數字制圖系統的主要區別在于空間分析方面。一個功能完善的

地理信息系統可以包含數字制圖系統的所有功能，此外它還應具有豐富的空間分析功能。

（2）GIS與DBMS（數據庫管理系統）GIS除需要功能強大的空間數據的管理功能之外，還需要具有圖形數據的采

集、空間數據的可視化和空間分析等功能。因此，GIS在硬件和軟件方面均比一般事務數據庫更加復雜，在功能

上也比后者要多地多。

（3）GIS與CAD系統二者雖然都有參考系統，都能描述圖形，但CAD系統只處理規則的幾何圖形、屬性庫功

能弱，更缺乏分析和判斷能力。

（4）GIS與遙感圖像處理的系統遙感圖像處理的系統是專門用于對遙感圖像數據處理進行分析處理的軟件。它主

要強調對遙感柵格數據的幾何處理、灰度處理和專題信息提取。這種系統一般缺少實體的空間關系描述，難以

進行某一實體的屬性查詢和空間關系查詢以及網絡分析等功能。

2、地理信息系統有哪幾個主要部分組成？它的基本功能有哪些？試舉目前廣泛應用的兩個基礎地理信息系統軟件為

例，列出它們的功能分類表，并比較異同點？

（1）系統硬件:包括各種硬件設備，是系統功能實現的物質基礎；

（2）系統軟件:支持數據采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機程序系統；

（3）空間數據:系統分析與處理的對象，構成系統的應用基礎；

（4）應用人員:GIS服務的對象，分為一般用戶和從事建立、維護、管理和更新的高級用戶；

（5）應用模型:解決某一專門應用的應用模型，是GIS技術產生社會經濟效益的關鍵所在。

3、試說明地理信息系統的基本分析功能與應用模型之間的區別和聯系是什么？

答：地理信息系統分析功能是基于現有數據按照一定規律或者參數進行計算得出的結構，這些規律和參數就可以

構成一個應用模型，比如降雨量計算模型和風力強度計算模型等。但應用模型很多是專業領域的模型，其表現

可以是參數表格也可以是圖標或計算公式，不利于地理信息這種要與地理坐標想聯系，并且需要特殊的可視化效

果的信息分析與表達。因此要構建適合于地理信息分析和表達的應用模型就要吧如氣象農業等行業應用模型轉變

或者結合地理信息做成與空間信息想連接的模型應用于分析。

4、根據你的了解，闡述地理信息系統的相關學科及關聯技術，并就地理信息系統基礎理論的簡歷和發展問題，發表

你的意見和觀點？

答：地理信息系統與其他相關學科系統間的關系

（1）GIS與地圖學GIS是以地圖數據庫（主要來自地圖）為基礎，其最終產品之一也是地圖，因此它與地圖有

著極密切的關系。G1S是地圖學理論、方法與功能的延伸，GIS與地圖學一脈相承，它們都是空間信息處理的學

科，地圖學強調圖形信息傳輸，而GIS則強調空間數據處理與分析，地圖學與GIS之間的聯系是通過地圖可視

化工具與他們的潛力來增強GIS的數據綜合和分析能力。

（2）GIS與一般事務數據庫GIS離不開數據庫技術。數據庫技術主要通過屬性來管理和檢索，但一般沒有空間

概念，GIS恩能夠處理空間數據。

（3）GIS與計算機地圖制圖計算機地圖制圖技術的發展對GIS的產生起了有力的促進作用，的出現又反過來為

地圖GIS制圖提供了現代化的先進技術手段。數字地圖是GIS的數據源，也是GIS的表達形式，計算機地圖制

圖是GIS的重要組成部分。

（4）GIS與計算機輔助制圖（CAD）GIS處理的多為自然目標，CAD處理的多為規則幾何圖形及其組合。GIS的

屬性庫內容結構復雜，功能強大，圖形屬性的相互作用十分頻繁，且多具有專業化特征。

5、地理信息系統課應用于哪些領域？根據你的了解論述地理信息系統的應用和發展前景？

答：現今地理信息系統已應用于測繪與地圖制圖、資源管理、城鄉規劃、災害監測、環境保護、國防、宏觀決策支

持等領域；應用：1、資源管理、2、區域規劃3、國土監測、4、輔助設計

6、你對地理信息系統社會的發展趨勢是怎么理解的？

答：當前地理信息系統正向集成化、產業化、和社會化發展方向邁進，呈現以下發展趨勢：

1）地理信息系統己成為一門綜合性技術，地理信息系統不僅與全球衛星定位系統（GPS）、遙感（RS）構成“3S”

集成系統，而且與CAD、多媒體、通信、英特網、辦公自動化、虛擬現實等多種技術相結合，構成了綜合的信息

技術；

2）地理信息系統產業化的發展勢頭強勁，地理信息系統及其產業化的發展日益受到各國普遍關注，許多基礎地理

信息數字化產品和大批專業地理科學數字化產品已進入市場，地理信息系統一成為信息產業鎮南關市場前景十分

廣闊，又相對獨立的新興產業；

3）地理信息網絡化已成為當今社會熱點，逐步受到關注；

4）地理信息科學的產生和發展，地理信息系統一發展到地信息科學，但學科體系尚未健全，還處在發展階段。

7、敘述地理信息系統的幾個主要發展階段，它們的標志性進展及其對地理信息

系統發展的影響？

答：1）地理信息系統開拓期（二十世界60年代）萌芽：這一時期計算機廣泛應用，1963年RogerTomlinson開

創了世界上第一個地理信息系統即加拿大地理信息系統（CGIS）,Tomlinson被譽為地理信息系統之父；

2）地理信息系統的鞏固和發展期（二十世界70年代）計算機打在到第三代，推出了額大容量直接存取設備磁盤，

而且通過計算機屏幕直接件事數字化操作，ESRI公司開發了著名的Arcinfo軟件，這一個階段還先后召開了一系

列地理信息的國際學術討論會；

3）地理信息系統技術的大發展時期（二十世紀80年代）：由于第四代計算機推出，促進了地理信息系統技術提

高，先后開發出了ArclnfosGenqmp、Microstation.System9等地理信息系統基礎軟件，1987年美國成立了國家

地理信息與分析中心（NCGIA）,地理信息系統開始與哦能夠與結局全球化問題；

4）地理信息系統普及時代（二十世紀90年代）：地理信息系統被認為一種痛用得地理信息技術工具被廣泛應用，

美國前副總統提出了“數字地球”這一概念；5）地理信息系統用用普及階段（二十一世紀）：地理信息系統正在

開始走進千家萬戶，地理信息系統也英特網結合實現了人類社會巨大資源共享，網絡GIS,移動GIS逐漸普及。

8、給出“Geomatics”一詞的定義。如何理解"Geo"和"matics”的含義？、“Geomatics”的出現有

什么意義？

答：1990年Gagnon將"Geomatics”定義為“利用各種手段，通過一切途徑來獲取和管理有關空間基礎信息的空間

數據部分的科學技術領域。"Geo”是地理的意思，”“Matics”是數據的意思，他們只是從地理學科來考慮地理

信息系統，從“Geomatics"一詞出現的過程可以看出，"Geomatics"反映了現在測繪科學、遙感和地理信息系統御現

代計算機科學和信息科學相結合的多學科集成，以滿足對空間信息要求的發展趨勢。信息是向人們或機器提供關

于現實世界各種事實的知識，是數據、消息中所包含的意義，它不隨載體的物理形式的各種改變而改變。信息具有

如下的特點：

①信息的客觀性。任何信息都是與客觀事物緊密相聯系的：

②信息的適用性。信息對決策是十分重要的，建立地理信息系統的目的就是為生產、管理和決策服務的，因而信息

具有適用性；

③信息的傳輸性。信息可以在信息發送者和接受者之間傳輸，既包括系統把有用信息送至終端設備（包括遠程終

端），和以一定形式提供給有關用戶，也包括信息在系統內各子系統之間的傳輸和交換。

④信息的共享性。信息與實物不同，它可以傳輸給多個用戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些

特點，使信息成為當代社會發展的一項重要資源。數據（Data）是通過數字化或直接記錄下來的可以被鑒別的符號，

不僅數字是數據，而且文字、符號和圖像也是數據。地理信息是指表征地理系統諸要素的數量、質量、分布特征、

相互聯系和變化規律的數字、文字、圖像和圖形等的總稱。

第二章

1、通過實列說明GIS空間數據的基本特征及在計算機中的表示方法？

答：GIS空間數據的基本特征：空間特征、屬性特征、時間特征；在計算機中空間特征采取空間分幅，即將整個

地理空間劃分為許多子空間，在選擇要素表達子空間；屬性特征采取屬性分層即將要表達的空間數據抽象成不同

類型屬性的數據層來表；時間特征采取時間分段即將有時間特征的地理數據按其表化規律劃分為不同的時間短數

據再逐一表示。

2、簡述空間數據的拓撲關系及其對GIS數據處理和空間分析有何重要意義？

答：空間數據的拓撲關系是明確定義空間結構關系的一種數學方法，在GIS中，它不但用于空間數據的編輯和組

織，而且在空間分析和應用中都具有非常重要的意義。意義：（1）根據拓撲關系，不需要利用坐標或者計算距離,

就可以確定一種地理實體，相對于另一種地理實體的空間位置關系；（2）利用拓撲數據有利于空間要素的查詢；

（3）可以利用拓撲數據作為工具，重建地理實體。

3、試比較矢量與柵格數據結構各有什么特征？

答：矢量數據的特點：用離散的點、線、面織成的邊界或表向來表達空間實體，用標識符

表達的內容描述空間實體的屬性。描述的空間對象位置明確，屬性隱含。矢量數據之間的關系表示丁空間數據的拓

撲關系。柵格數據的特點：用離散的量化的網格值來表示和描述空間目標；具有屬性明顯、位置隱含的特點；數

據結構簡單，易于遙感數據結合，但數據量大；幾何和屬性偏差；面向位置的數據結構，難以建立空間對象之間的

關系。

（1）柵格數據結構類型具有“屬性明顯、位置隱含”的特點，它易于實現，且操作簡單，有利于基于柵格的空間

信息模型的分析，而采用矢量數據結構則麻煩的多；

（2）但柵格數據表達精度不高，數據存儲量大，工作效率較低。因此，對于基于柵格數據結構的應用來說，需要

根據應用項目的自身特點及其精度要求來恰當地平衡柵格數據的表達精度和工作效率兩者之間的關系。

（3）另外，因為柵格數據格式的簡單性（不經過壓縮編碼），其數據格式容易為大多數程序設計人員和用戶所理

解，基于柵格數據基礎之上的信息共享也較矢量數據容易。矢量數據具有“位置明顯，屬性隱含”的特點，數據表

達精度較高數據存儲量小，較高分辨率，便于進行網絡分析，但在多辨析跌至和摳門那個鍵均值處理等操作比較苦

難。

4、請簡述平面控制網和高程控制網在GIS中的應用？

答：平面控制網用以確定在地球上得平面位置通常是地理經緯度坐標；高程控制網利用空間某點高于或低于基準面

的垂直距離來提供地形信息。

5、什么是4D數據？它們與矢量和柵格數據之間具有什么聯系？

答：4D數據是指：數字線畫圖數據（DLG）、數字柵格數據（DRG）、數字高程模型數據（DEM）、數正射

影像數據（DOM）;數字線畫圖數據（DLG）:是現有地形圖要素的矢量數據。數字柵格數據（DRG）：是現有紙

質地圖經計算機處理后得到的柵格數據文件。數字高程模型數據（DEM）：是藝術字形式表達的地形起伏數據，

也是矢量數據；數正射影像數據（DOM）：是對遙感數字影像，經像元進行投影差改正、鑲嵌，也是一種柵格

形式的數據。

6、什么是游程編碼？游程編碼的壓縮效果與哪些因素有關？

答：游程編碼是逐行將相同值得柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數量（即游程），其目的是壓縮

柵格數據量，消除數據間的冗余。游程編碼的壓縮效果主要取決于柵格數據的性質級與原圖的復雜成反比，變化多

得部分有游程數就多，變化少的部分游程數就少，圖件越簡單壓縮效率就越高。

7、什么是柵格四叉樹結構？請比較常規四叉樹與線性四叉樹的區別？

答：柵格四叉樹結構是指將空格鍵區域按照四個象限進行遞歸分n次，每次分割形成2n*2N個子象限中的屬性數

值都相同為止，該子象限就不再分割。

常規四叉樹與線性四叉樹的區別：常規四叉樹：常規四叉樹每個節點通常儲存6個量，即4個子節點指針、一個

父節點指針和一個節點值。常規四叉樹可采用子下而上的方法建立，對柵格按莫頓碼順序進行檢測，這種方法除

了要記錄葉節點，還要記錄中間節點。常規四叉樹在處理上簡便靈活，而且當柵格矩陣很大，存儲和處理整個矩陣

較困難時，可用常規四叉樹存儲法；

線性四叉樹：線性四叉樹每個節點只存儲3個量，即莫頓碼、深度（或節點大小）和節點值。線性四叉樹編碼不

需要記錄中間節點的、0值節點，也不適用指針，僅記錄非0值也節點，并用莫頓碼表示葉節點的位置。線性四

叉樹比常規四叉樹節省存儲空間；由于記錄節點地址，既能直接找到其在四叉樹中的走向路徑，又可以換算出他

在整個柵格區域內的行列位置，壓縮和解壓縮比較方便，各部分分辨率可不同，即可精確地表示圖形結構，又可

減少存儲量，易于進行大部分圖形操作和運算。

8、什么是TIN?Grid和TIN在表達曲面數據的時候各有什么特點？

答：Grid規則網格和TIN不規則三角網都是表示數字高程的兩種方法。Grid規則網格通常是正方形，也可以是

矩形、三角形等規則網格。規則網格將區域空間切分為規則的格網單元，每個格網單元對應一個數值。數學上可以

表示為一個矩陣，在計算機實現中則是一個二維數組。每個格網單元或數組的一個元素，對應一個高程值；TIN不

規則三角網是將離散分布的實測數據點連成三角網，網中的每份三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰

點構成三角形，即三角形的邊長之和最小。

特點：Grid規則網格：可以很容易地用計算機進行處理，特別是柵格數據結構的地理信息系統。它還可以很容易

地計算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動提取流域地形，使得它成為數字高程模型（DEM）最廣泛使用的格式。

規則格網的缺點是不能準確表示表面網格所代表的地形的結構和細部：在地形平坦的地方，存在大量的數據冗余;

在不改變格網大小的情況下，又難以表達復雜地形的突變現象。此外，規則格網的數據量通常比較大，給數據管理

帶來了不便，需要進行壓縮存儲。如果采用無損壓縮難以達到很好的壓縮效果，如果要保證壓縮效果，只能采用

有損壓縮，即犧牲了地形的細節信息。

TIN不規則三角網：減少了規則格網帶來的數據冗余，同時在計算效率和表達精度方面也有其優越性。不規則三

角網的數據存儲方式比規則格網復雜，不規則三角網與規則格網不同之處是隨地形起伏變化的復雜性而改變采樣

點的密度和決定采樣點的位置，因而它能夠避免地形平坦時的數據冗余，又能按地形特征點如山脊、山谷線、地

形變化線等表示數字高程特征。

第三章

1、比較空間內插的移動擬合法、局部函數和按距離加權法等。P108

答：移動擬合法：是只對每一個待插值點P用一個多項式曲面擬合該店附近的表面，從而計算出該點的高程值。

2.討論在空間數據坐標變換中，選擇控制點數量及分布的判斷標準。

3、試述克里金內插法的基本原理、優點及實施過程？

答：原理：將被插值的莫要素（例如地形要素）當做一個區域化地變量來看待。所謂區域化的變量就是介于完全隨

機的變量和完全確定的變量之間的一種變量，它隨所在區域位置的改變而連續地變化，因此，彼此離得近點之間

有某種程度上的空間相關性，而相隔比較遠的點之間在統計上看是相互獨立無關的。

優點：實施過程：首先是利用那些搖搖用來插值的離散點集合建立一個變量圖，變量圖通常包括兩部分，一個

是根據實驗獲得的變量圖，另一個是模型變量圖。其次將變量圖用來計算Kriging方法中的權重。

4、請舉例說明常用的矢量和柵格數據的轉換方法？

矢量轉柵格：矢量轉柵格：內部點擴散法，即由多邊形內部種子點向周圍鄰點擴散，直至到達各邊界為止；復數

積分算法，即由待判別點對多邊形的封閉邊界計算復數積分，來判斷兩者關系；射線算法和掃描算法，即由圖外

某點向待判點引射線，通過射線與多邊形邊界交點數來判斷內外關系：邊界代數算法，是一種基于積分思想的

矢量轉柵格算法，適合于記錄拓撲關系的多邊形矢量數據轉換，方法是由多邊形邊界上某點開始，順時針搜索邊

界線，上行時邊界左側具有相同行坐標的柵格減去某值，下行時邊界左側所有柵格點加上該值，邊界搜索完之后

即完成多邊形的轉換。柵格轉矢量：即是提取具有相同編號的柵格集合表示的多邊形區域的邊界和邊界的拓撲柵

格轉矢量關系，并表示成矢量格式邊界線的過程。步驟包括：多邊形邊界提取，即使用高通濾波將柵格圖像二值

化；邊界線追蹤，即對每個弧段由一個節點向另一個節點搜索；拓撲關系生成和去處多余點及曲線圓滑。

答：矢量向柵格轉換方法：矢量向柵格轉換處理的更笨任務就是把點、線或面的矢量數據，轉換成對應的柵格數據，

這一過程叫做柵格化。柵格化可以分別針對點、線和面來進行，點的柵格化是線和面柵格化的基礎。轉換方法：立

矢量數據的平面直角坐標系和柵格行列坐標系之間的對應關系。點的柵格化：矢量坐標（x,y）,轉換后的柵格

但愿行列值（I，J）;線的柵格化：線的柵格化先分解成折線的每一個線段的柵格化，對應一條線段的柵格化，

先使用點柵格化地方法，柵格化線段的兩個端點，然后再柵格化線段中間的部分；面得柵格化：基于弧段數據的

柵格化方法與線段柵格化地方法類似，基于多邊形數據柵格化地方法，這種方法是以非拓撲的實體的實體多邊形

作為柵格化地處理單元，將一個多邊形的內部柵格單元賦予多邊形的屬性值，基于多邊形數據的柵格化方法包括:

內點填充法、邊界代數法和包含檢驗法等。柵格向矢量的轉換方法：柵格數據結構向矢量數據結構轉化又稱為矢

量化。矢量化方法：1）二值化，想根據柵格數據建立一個閾值，再根據這個閾值將不同的數據灰度嚴肅哦到2個

弧度形成二值圖。2）細化，是消除線畫橫斷面柵格樹的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線位置

的單個柵格的寬度。細化又可分為“剝皮法”，和“骨架法”兩大類。“剝皮法”：實質是從曲線的邊緣開始，

每一次剝掉等于一個柵格寬的一層，直到最后留下彼此連通的由單個柵格點組成的圖形。“骨架法”3）跟蹤法：

是講細化處理后的柵格數據轉換為從節點出發的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲線段的坐標。柵格數據的

矢量化方法：1）首先在柵格數據中收索多邊形邊界弧段相交處的節點位置；2）接著從收索出得節點里任選一個座

位其實跟蹤節點，順著柵格單元屬性值不同的兩個柵格單元之間進行多邊形邊界弧段的跟蹤，記錄每一步跟蹤的坐

標，直到另一個節點為止；3）最后將各宗得到的弧段數據連接組織成多邊形。

5、除本章所述的空間數據結構轉換方法外，你還了解哪些其它方法？比較它們的優缺點和使用方法。

6、試述GIS空間拓撲關系編輯的功能及具體算法？空間拓撲關系編輯的功能及具體算法？P106

答：1）多邊形連接編輯功能：首先要找出要編輯多邊形相關的所有記錄，其次找在找出的記錄中，檢查當前編輯

的多邊形所處的位置：如果帶編輯的多邊形在左多邊形位置，將之與處于有多邊形位置的多邊形號相交換，同時

也將該記錄的節點號位置作相應的交換，反之則該記錄的所有數據順序不作改變；隨后，從經過代碼位置轉換的

記錄中，任取一個起始節點作為起點，順序連接各個節點，必要時可對記錄的前后順序作調整，是的連接的節點能

自行封閉；如節點不能閉合則必須改正出錯得記錄。

2）節點連接編輯功能：首先從弧段文件中找出與當前編輯的節點相關的所有記錄；其次在找出的記錄中，檢查當

前編輯的節點所在的位置：如果待編輯的節點在起始節點位置，將之與處于終止節點位置的節點號相交換，同時

也將該記錄的多邊形號位置作相應的交換反之則該記錄的所有數據項順序不作改變；再者，從經過代碼位置轉換的

記錄中，任取一個左多邊形作為起點，順序連接各個多邊形，同樣必要時可對記錄的前后順便作調整，使得連接的

多邊形能首尾呼應。

7、仿射變換的原理及其誤差糾正的方法？

答：放射變化是幾何糾正的常用方法，放射變換后的特性直線變化后任是直線，平行線變化后任是平行線，不同方

向上的長度比發生變化；

8、請簡述地圖投影的分類及作用？

答：地圖投影實質是將地球托球體面上的經緯度線間按照一定的數學法則轉移到平面上，在地球橢球面和平面之

間建立點與點之間函數關系的數學方法；地圖投影分類：按地圖投影的構成方法可分為：1）幾何投影：方位投

影、圓柱投影、圓錐投影按球面與投影免得幾何位置不同可風為正軸投影、橫軸投影和斜軸投影；2）非幾何投影:

偽方位投影、偽圓柱投影、偽圓錐投影、多圓錐投影按地圖投影變形性質可分為：等積投影、等角投影、任意投

影

第四章

1、空間數據庫的概念及其組成部分有哪些？P110

答：空間數據庫主要是為GIS提供空間數據的存儲和管理方法。空間數據庫由三個部分組成：空間數據庫存儲、

空間數據庫管理系統、空間數據庫應用。

2、空間數據庫的設計有哪些主要的步驟和內容？

答：空間數據庫的設計要經歷一個由現實世界到信息世界，再到計算機世界的轉化過程。

具體步驟和內容為：

1）需求分析：即用系統的觀點分析與某一特點的空間數據庫應用有關系的數據集合；

2）概念設計：把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達出來。

3）邏輯設計：空間數據庫邏輯設計的任務是，把信息世界中的概念模型利用數據庫管理系統所提共的工具映射

為計算機世界中偉數據庫管理系統所支持的數據庫模型，并用數據描述語言表達出來；

4）物理設計：數據庫的物理設計指數據庫存儲結構和存儲路徑的設計，即將數據庫的邏輯模型在實際的物理存儲

設備上加以實現，從而建立一個具有較好性能的物理數據庫。

3、語義數據模型中的實體一聯系模型的圖示中有那些基本元素？

答：.實體一聯系模型由1）實體：實體是對客觀現存的其獨立作用的食物的一種抽象；2）聯系：聯系是實體見有

意義的相互作用或對應關系；3）屬性：屬性是對實體和聯系特征的描述。

4、什么是關系數據模型？其中的基本概念，如元組、屬性、關鍵字、模式、關系數據庫、關系完整性等的含義分

別是什么？

答：關系數據模型是將用戶對數據的視圖與其物理實現分割開來，從而使得關系模型十分有利于數據庫的設計。

基本概念含義：元組：每個實例對應于表中的一行，在關系鎮南關叫做元組，相當于通常的一個記錄；域：表中

的列表示屬性，叫做域，相當于通常記錄中的一個數據項；屬性：關鍵字：關系中的某一屬性組，若它的唯一地

標識了一個元組則稱該屬性組為候選關鍵字；關系模式：關系數據庫：一系列關系的集合構成一個關系數據庫；關

系完整性：關系的正確性相容性和有效性；

5、在關系數據模型設計中，函數依賴和范式的含義是什么？

函數依賴：是由數學理論派生的術語，它表征一個屬性集合的值，對另一屬性值集合的依賴性。范式：由于關系

的屬性之間存在著多種關系依賴特性當用關系模式表達時，一些不良的語義特性就可能造成數據存儲的冗余及由

此造成的數據操作的異常，所以提出了必須遵循的一些規范化形式，稱范式。

6、面向對象數據模型中的基本概念，如對象、消息、繼承、重載、多態、概括、聚集的含義是什么？

答：對象：人們對世界上的事物的認識形成概念使我們可以感知和推理世界上的事物，這些概念運用到的事物稱為

對象；

消息：是對象與對象之間相互請求或相互協作的唯一途徑；類：是對一組對象的抽象描述，它將改組對象所具有的

共同特征集中起來，以說明改組對象的能力和性質；繼承：是對具有層次關系的屬性和操作進行的共享的一種機

制；重載：一個類型上可以才能在使用名的方法，當出現這種方法時，必須按照某種明顯的方式區分它們，將這

種特性稱為重載；多態：是只同一個消息可以根據發送消息對象的不同采用多種不同的行為方式；概括：是吧舉

有相同特征和草做的類歸納在一個更一般的超類中；聚集：聚集反映了潛逃對象的概念，仙桃對象是有一些其他對

象組成的，他是用來描述更高層次對象的一種形式。

7、什么是空間數據庫索引？主要的空間數據庫索引有哪些？

答：所謂空間數據庫索引就是依據空間實體的位置形狀或空間實體的某種空間關系，按一定的順序排列的一種數

據結構。主要的空間數據庫所以有：范圍索引、格網空間索引、四叉樹空間索引。

8、什么是空間元數據？空間元數據的作用是什么？

答：空間元數據是指在空間數據庫中用于描述空間數據的質量表示方法，空間參考和管理方法等特征的數據，是

實現空間信息共享的核心標準之一；空間元數據的作用是幫助空間數據的使用者查詢所需的空間信息進行空間數

據的共享，進一步處理空間數據。

第五章

1、試解釋緩沖區分析和疊合分析概念，并舉例說明這兩種空間分析方法的用途？

答：緩沖區分析是指在點、線、面試題的周圍，自動建立的一定寬度的多邊形區域或帶狀區域；

疊合分析是指在相同的空間坐標系統條件下，將同一地區的兩個不同地理特征的空間和屬性數據重疊相加，以產

生空間區域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系。緩沖區分析應用于某一主題對象對鄰近對象在

一定輻射強度或影響強度天劍俠的影響區域分析。疊合分析應用于查詢和和建模方面，也很有效的解決插值問題。

2、比較緩沖區查詢與緩沖區分析的概念？

答：1.緩沖區查詢與緩沖區分析不是一個概念的兩種形式，緩沖區查詢屬于數據查詢，而緩沖區分析屬于數據的空

間分析；2.緩沖區查詢不對原有圖形進行切割，只是根據用戶需要給定一個點緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而

形成一個緩沖區的多邊形，再根據多邊形檢索的原理，檢索出言該緩沖區多邊形內的空間地物。而緩沖區分析對原

有圖形進行切割，形成一個點緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而獲得該緩沖區多邊形內的空間地物。

3、P172省略

4、討論從數字高程模型中還可以派生出那些數字地形數據？

答：高程模型是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型是數字地形模型的一個分支。因此高程

模型可以派生出如：坡度、坡向、曲面面積等地形數據。

5、試以格網DEM數據為數據源，提取山丘地區的山頂高程信息。

答：1）以地表單元網格四個頂點的高程的平均值為該單元的平均高程；

2）一地表單元格頂點的高程與研究區域內最低點高程只差打得平均值為該單元的相對高程；

3）高程變異是反映地表單元網格個頂點高程變化的指標數字高程模型（DEM）包括平面位置和高程數據兩種信息，

可以直接在野外通過全站儀或者GPS等進行測量，也可以間接地從航空影像或者遙感圖像以及既有地圖上得到。

具體采用何種數據源和相應的生產工藝，一方面取決于這些源數據的可獲得性，另一方面也取決于DEM的分辨

率、精度要求、數據量大小和技術條件等數據來源：遙感影像航攝影測量數據采集，，形圖數字化地形圖數字

化就是指對地形圖中的地形要素進行數字化處理，從模擬數據，地形圖，現場測量，其它數據源中獲得數字數據：

手扶跟蹤數字化：描數字化或屏幕數字化

6、什么是地圖代數，主要存在那些地圖代數的方法？

答：地圖代數是以一尺度空間內柵格點集的變換和運算來解決地理信息的圖形符號可視化及空間分析的新型理論

和方法。主要存在基于柵格數據的疊合分析方法。

7、什么是Voronoi圖，他有哪些主要特征和用途？

答：它是由一組由連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續多邊形組成。N個在平面上有區別的點，按照最鄰近

原則劃分平面；每個點與它的最近鄰區域相關聯。

Voronoi圖特征：1）所有Voronoi圖都是凸多邊形；2）Voronoi多邊形的頂點是相鄰已知點構成的三角形外接圓

的圓心3）所有這些外接圓的內部不包含已知點。Voronoi圖的用途：可以用該已知數據點的數據來表達和分析該

多邊形內的所有其他數據點，Voronoi圖可以用于空間插值計算。

8、請簡述Dijkstra算法及其在GIS最短路徑分析中的應用？

答：Dijkstra算法是按路徑長度遞增順序產生各頂點的最短路徑。算法過程：設最短距離已確定的頂點集合稱為紅

集點，最短距離尚未確定的為藍集點。1）按路徑長度遞增順序產生

各藍頂點的最短路徑；2）在當前藍點集中選擇一個距離最小的藍點來擴充紅點集，以保證算法按路徑長度遞增的順

序產生各頂點的最短路徑；3）沒擴充一個藍點到紅點集中，則剩余的藍點的路徑按照新加入的紅點作為中間頂點

進行修正，一旦加入新頂點使得藍點路徑長度最短，則用變短的路徑代替原來的藍點路徑長度，重復以上過程；4）

直到所需求的藍點已擴充到紅點集時，算法結束。

應用：1）選擇要進行計算的兩個結點；2）對這兩個結點進行聯通分析，即采用寬度優先搜索方法，來快速判斷這

兩個結點之間是否聯通，也就是確定是否存在計算最短路徑的必要，若聯通則進行3）調用Dijkstra算法，計算

兩個結點之間的最短路徑4）進過對計算出來的最短路徑樹進行優化處理后，生成最終的最短路徑樹，輸出并推出。

第六章

1、結合你的興趣領域（水土保持、洪水防災、土地分等定級等），敘述基于GIS的地球科學應用模型的建模步驟和

方法？

答：利用GIS的數值分析方法來估算土壤水土流失程度，首先確定土壤流失的數字分析模型，根據模型確定影響

土壤流失的因子，這些因子必須能夠反映不同的土壤的性質，不同的坡面形態，以及不同的植被條件；然后選擇格

網尺寸，建立各個影響因子的柵格數據；最后將多種信息加以復合，確定研究地區土壤流失量的各種不同等級，為

制定區域的水土保持規劃提供依據。應用模型的步驟：1）明確分析目的評價準則2）準備分析數據3）空間分析

操作4）結果分析5）解釋評價結果。

2、通過應用實例或實際操作過程圖，說明在解決地球科學問題中，如何將地球科學知識與GIS應用過程進行有機

結合，并討論兩者之間的相互關系？

答：地球科學是一門研究地球資源、環境演化規律與人類社會活動之間相互作用關系的科學，它尋求人類社會與

環境協同演化、持續發展的途徑。現在已發展為集自然科學、技術科學與社會科學為一體，是由多學科科學體系組

成的邊緣學科，是21世紀的支柱性科學。地球科學是GIS兩個理論基礎支持點的其中一個，它涉及信息的組織、

存儲、處理、可視化表示及傳輸中的理論問題和實踐問題。而隨地球科學工作的不斷深入，地球科學的難度逐漸

增加，以往單一的研究方法已難見成效。越來越多的人認識到，只有將地球科學領域的不同研究方法得到的信

息進行綜合分析研究，才是提高效果的根本出路。近年來計算機技術的進步特別是GIS技術的發展使這一可能

變成現實。操作過程圖P197土壤侵蝕數據處理流程圖

3、為公園選址，要求該公園的位置必須是從主要公路上容易到達，要減少噪聲干擾，同時依山傍水，而且公園的可

利用面積最大。試以GIS方法模擬選址分析步驟，設計其數據處理流程圖，并說明其有關的操作和算子。

分析目的：確定建立公園的合適區域評價準則：1）相對安靜（離公路0.2公里之外）且交通方便（離公路0.8公

里之內）2）依附在大小適中的天然河流上，即等級為2的河流才適合建公園。3）公園選址要避免沼澤地，即土地

利用圖中非沼澤地的適合建公園。

所需數據：交通圖水系圖（帶有分級屬性的水系圖）土地利用圖具體步驟：1）對交通圖中的公路分別建立0.8,0.2

公里緩沖區2）將兩緩沖區進行空間疊置（擦除分析）得到公園候選區域…zones3）通過賺屬性再分類，將土地利

用圖分成沼澤地及非沼澤地兩類（1為非沼澤地，0為沼澤地）：4）合并土地利用圖中屬性相同的相鄰多邊形

的邊界，得到Marsh層；5）將Marsh層和zones進行多邊形空間疊置分析（相交分析或裁剪分析），得到zones

內的土地利用區域Zmarsh；6）將Stream層與Zmarsh進行空間疊置（相交分析）7）查詢輸出所選中的區域。

查詢“土地利用類型='1'”且“河流等級=’2'”的區域，該區域即為公園建立的候選地址。具體操作步驟:

1）建緩沖區將交通圖層添加到新的Map中，Layers的Properties,General欄中的Unit設置為meters點在2）

空間疊置分析3）查詢選擇Selection菜單下的SelectByAttributes,在彈出的對話框中輸入查詢語句

4、GIS支持下的建設項目科學管理與分析（選自2000年國產GIS基礎軟件測評試題）。背景條件：現有一經濟

開發區，它由五大功能區組成，各功能區范圍地理坐標和允許排污負荷量如圖表A、表B所示。現在此經濟開發

區內有兩個建設項目（其地理坐標如表C所示），它們的設計排污量負荷分別為5t/km2和8t/km2.

環境管理審批條件：建設項目通過環境審批的條件是建設項目設計排污量負荷不超過建設項目所占功能區允許

排污量負荷之合。

題目要求：（1）編制專題地圖：①開發區功能區圖，顯示出各功能區的面積、允許排污負荷量（要求有圖例）；

建設項目圖，顯示建設項目及其與開發區各功能區的空間位置關系。②建設項目圖，顯示建設項目及其與開發區各

功能區的空間位置關系。

（2）、輸出統計表①建設項目使用開發區各功能區土地面積統計表；假設項目在開發區各功能區的排污負荷

量統計表；②假設項目在開發區各功能區的排污負荷量統計表；③項目審批結果表（表格形式可按環境項目審批

條件自行設計）。

（3）建設項目可行性分析：對不可行的建設項目，可通過移動其地理坐標，使之滿足環境管理審批條件。試

給出在地理坐標移動最小的前提下的解決方案。

（4）構建可完成上述要求、（1）、（2）、（3）任務的應用界面，使之能夠適用于其他建設項目環境管理。

功能區坐標A區XY0020220200

B區X0400

Y610106

C區X026400

Y2241062功能區DE

D區X28622

Y00420

E區X8101048

Y0010100

表B

表C

各功能區允許排污負荷量功能區允許負荷量/（t.km-2）A2.0B8.0C6.0兩個新建項目的地理坐標項目1項目2

XYXY114631863482

允許負荷量/(t.km-2)5.010.0

項目3X-11

Y41

項目4X44

Y26

第七章

1、試述應用型GIS開發的過程和方法，并比較原型法和生命周期法設計的特點？

答：過程：系統分析、系統設計、系統實施、系統運行與維護；方法：生命周期設計法、原型化設計法；生命周期

設計法：如果系統設計按階段進行，預先規定每一階段的開發目標和任務，然后按照一定的準則順序開發實施；

特點：1）嚴格分階段進行，便于組織管理2）系統開發過程比較長3）新系統效果的可見性差4）最終用戶的反

饋比較遲5）不容易把握用戶需求的變化；原型設計法：根據用戶需求由用戶與開發人員共同商定開發目標，設

計初步方案，在較短時間內開發出一個能滿足用戶基本需求的初步原型或系統雛形，交用戶使用，經一段時間

運行，根據用戶意見對原型加以修改或填充，如此反復進行，最終形成一個比較完善和質量較高的應用型GIS；特

點：D用戶能積極的產于新系統的設計實現2）開發人員及時獲取用戶反饋意見3）能更快看到系統的實際效果4）

系統的開發的風險降到最低。

2.試以城市地下管網信息管理為例，簡述建立運行GIS的步驟和方法。

3、以實例說明GIS用戶界面的基本類型和設計方法

答：用戶界面人機對話的工具，他與功能模塊一一對應，做到各模塊之間的界面的形式一直2）用戶可以分為若干

層，便于逐層調用；根據功能模塊不同，可分為：菜單式、命令式或表格式的界面；所有界面以體現以人為本的原

則，做到界面友好美觀，并時時提豐富的幫助的有效信息，使用戶易懂易學易掌握。實例自己舉

4.略

5、為什么制定GIS標準化的工作日以受到關注？目前正在從事這項工作的國際組織有哪些？

答：隨著信息革命在全球的興起，地理信息標準化的工作日益受到關注。主要是因為GIS標準化有益于促進空間數

據的交換（數據是GIS的處理對象，由于地理數據自身的復雜特點，造成G1S技術研究和應用的許多共性問題,

這些問題如果沒有標準參考，會對數據質量，數據庫設計，數據產品測評造成影響），促進空間數據共享（共享

和交換永遠是GIS技術追求的最高目標，共享目標的實現同樣需要一系列技術標準為約束）和促進軟件的共享

（數據工程規范和標準和提高軟件開發效率，共享軟件成果的保證）。

目前這項工作的國際組織有：1）ISO“C211、貴哦及標準化組織TC211專題組、2）FGDC,美國聯邦地理數據委

員會、3）CEN/TC287,歐洲標準化委員會；4）OGC,美國OpengGlS委員會；5）MEGRIN,歐洲地圖事務組

織；6）CGSD,加拿大標準委員會。

6.制定地理信息標準化為什么要采用結構化的方式？略

第八章

1、GIS產品有哪些表現形式？各適合在什么情況使用？

答：按輸出的載體類型分類：

1）常規地圖（是印刷在紙張、塑料薄膜等材料載體上的，是GIS產品的重要輸出形式）

2）數字地圖（一種新的以計算機為存儲和顯示載體的地圖形式）按輸出的內容和形式分類：1）全要素地形圖（在

內容上通常全面表達水系、地貌、植被、居民點和獨立地物等地理要素，采用統一坐標系統地圖投影和分幅編號，

比列尺系統，以及統一的編制規范和圖式符號，屬于國家基本比列尺地形圖）2）各類專題地圖（突出表現一種或

者幾種自然或社會經濟要素的地圖）3）遙感影像地圖（及時提供準確，綜合大范圍的各種資源環境數據，成為GIS

重要數據源之一）4）統計圖表與數據報表

2、簡述GIS圖形輸出的內容是什么？

答：1、圖形坐標系與顏色模型：1）圖形坐標系統（地球表面世界坐標系、輸出設備的物理坐標系）2）顏色模型

與顏色空間（RGB、CMYK、HSV顏色模型）3）GIS圖形數據結構與數據庫；2輸出的幾何變換：1）二維圖形

變換2）地圖投影變換；3地形圖與專題地圖的輸出組織形式：1）透明圖層與影像圖層2）專題地圖的符號系統

（點位、線、面狀符號）

3、試述GIS圖形輸出的組織形式及地圖圖面配置的內容和要求？

答：3地形圖與專題地圖的