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地理信息系統試題及答案
在日常學習、工作生活中,我們都可能會接觸到試題,借助試題可以檢測考試者對某方面知識或技能的掌握程度。什么樣的試題才是好試題呢?下面是小編收集整理的地理信息系統試題及答案,僅供參考,希望能夠幫助到大家。
地理信息系統試題 1
一、名詞解釋
1、地理信息系統的定義是由兩個部分組成的。一方面,地理信息系統是一門學科,是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科;另一方面,地理信息系統是一個技術系統,是以地理空間數據庫為基礎,采用地理模型分析方法,適時提供多種空間的和動態的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。
2、TIN 即不規則三角網(Triangulated Irregular Network),是一種表示數字高程模型的方法。 TIN 模型根據區域有限個點集將區域劃分為相連的三角面網絡,區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內。如果點不在頂點上,該點的高程值通常通過線性插值的方法得到。
3、元數據是關于數據的描述性數據信息,它應盡可能多地反映數據集自身的特征規律,以便于用戶對數據集的準確、高效與充分的開發與利用。元數據的內容包括對數據集的描述、對數據質量的描述、對數據處理信息的說明、對數據轉換方法的描述、對數據庫的更新、集成等的說明。
4、信息是向人們或機器提供關于現實世界新的事實的知識,是數據、消息中所包含的意義,它不隨載體的物理設備形式的改變而改變。
二、簡答題
1、地理信息系統的組成。
一個完整的 GIS 主要由四個部分構成,即計算機硬件系統、計算機軟件系統、地理數據(或空間數據)和系統管理操作人員。其核心部分是計算機系統(軟件和硬件),空間數據反映 GIS 的地理內容,而管理人員和用戶則決定系統的工作方式和信息表示方式。
(1)計算機硬件系統:是計算機系統中的實際物理裝置的總稱,是 GIS 的物理外殼。包括輸入/輸出設備、中央處理單元、存儲器等,向提供信息、保存數據、返回信息給用戶。
(2)計算機軟件系統:計算機軟件系統是指必需的各種程序。對于 GIS 應用而言,通常包括:計算機系統軟件、地理信息系統軟件和其他支持軟件、應用分析程序。
(3)系統開發、管理和使用人員:完善的地理信息系統項目應包括負責系統設計和執行的項目經理、信息管理的技術人員、系統用戶化的應用工程師以及最終運行系統的用戶。地理信息系統專業人員是地理信息系統應用的關鍵。
(4)空間數據:它是由系統的建立者輸入 GIS ,是系統程序作用的對象,是 GIS 所表達的現實世界經過模型抽象的實質性內容。主要包括空間位置、空間關系、屬性等。
2、簡述柵格數據及其主要編碼方式。
柵格結構是最簡單最直接的空間數據結構,是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網格陣列,每個網格作為一個象元或象素由行、列定義,并包含一個代碼表示該象素的屬性類型或量值,或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。因此,柵格結構是以規則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織,組織中的每個數據表示地物或現象的非幾何屬性特征。
柵格數據的主要編碼方式包括:
(1)直接柵格編碼:這是最簡單直觀而又非常重要的一種柵格結構編碼方法,就是將柵格數據看作一個數據矩陣,逐行(或逐列)逐個記錄代碼,可以每行都從左到右逐個象元記錄,也可以奇數行地從左到右而偶數行地從右向左記錄,為了特定目的還可采用其他特殊的順序。
(2)壓縮編碼方法:目前有一系列柵格數據壓縮編碼方法,如鍵碼、游程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼等。其目的是用盡可能少的數據量記錄盡可能多的信息,其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分。 a)鏈碼:又稱為弗里曼鏈碼或邊界鏈碼,鏈碼可以有效地壓縮柵格數據,而且對于估算面積、長度、轉折方向的凹凸度等運算十分方便,比較適合于存儲圖形數據。
b)游程長度編碼:柵格圖像常常有行(或列)方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼,因而可采取
某種方法壓縮那些重復的記錄內容。一種編碼方案是,只在各行(或列)數據的代碼發生變化時依次記錄該代碼以及相同的代碼重復的個數;另一種方案是逐個記錄各行(或列)代碼發生變化的位置和相應代碼, c)塊碼:塊碼是游程長度編碼擴展到二維的情況,采用方形區域作為記錄單元,每個記錄單元包括相鄰的若干柵格,數據結構由初始位置(行、列號)和半徑,再加上記錄單位的代碼組成。
d )四叉樹:又稱四元樹或四分樹,是最有效的柵格數據壓縮編碼方法之一。四叉樹將整個圖像區逐步分解為一系列被單一類型區域內含的方形區域,最小的方形區域為一個柵格象元。分割的原則是,不管是哪一層上的象限,只要劃分到僅代表一種地物或符合既定要求的少數幾種地物時,則不再繼續劃分,否則一直劃分到單個柵格象元為止。
3、格網 DEM 分析的主要應用。
(1)地形曲面擬合:DEM 最基礎的應用是求 DEM 范圍內任意點的高程,在此基礎上進行地形屬性分析。由于已知有限個格網點的高程,可以利用這些格網點高程擬合一個地形曲面,推求區域內任意點的高程。
(2)立體透視圖:繪制透視立體圖是 DEM 的一個極其重要的應用。透視立體圖能更好地反映地形的立體形態,非常直觀。人們可以根據不同的需要,對于同一個地形形態作各種不同的立體顯示,更好地研究地形的空間形態。
(3)通視分析:通視分析有著廣泛的應用背景。典型的例子是觀察哨所的設定、森林中火災監測點的設定、無線發射塔的設定等。通視問題可以分為五類:a)已知一個或一組觀察點,找出某一地形的可見區域;b)欲觀察到某一區域的全部地形表面,計算最少觀察點數量;c)在觀察點數量一定的前提下,計算能獲得的最大觀察區域;d)以最小代價建造觀察塔,要求全部區域可見;e)在給定建造代價的前提下,求最大可見區。根據問題輸出維數的不同,通視可分為點的通視,線的通視和面的通視。
(4)流域特征地貌提取與地形自動分割:是進行流域空間模擬的基礎技術。主要包括兩個方面:a)流域地貌形態結構定義,定義能反映流域結構的特征地貌,建立格網 DEM 對應的微地貌特征;b)特征地貌自動提取和地形自動分割算法。
(5)計算地形屬性:DEM 派生的地形屬性數據可以分為單要素屬性和復合屬性二種。前者可由高程數據直接計算得到,如坡度因子,坡向。后者是由幾個單要素屬性按一定關系組合成的復合指標,用于描述某種過程的空間變化,這種組合關系通常是經驗關系,也可以使用簡化的自然過程機理模型。
三、分析題(每題 20 分,共 40 分)
1、論述點、線、多邊形數據之間的疊加分析的內容和方法。
(1)點與多邊形疊加
點與多邊形疊加,實際上是計算多邊形對點的包含關系,進行點是否在一個多邊形中的空間關系判斷。在完成點與多邊形的幾何關系計算后,還要進行屬性信息處理。最簡單的方式是將多邊形屬性信息疊加到其中的點上。當然也可以將點的屬性疊加到多邊形上,用于標識該多邊形,如果有多個點分布在一個多邊形內的情形時,則要采用一些特殊規則,如將點的數目或各點屬性的總和等信息疊加到多邊形上。通過點與多邊形疊加,可以計算出每個多邊形類型里有多少個點,不但要區分點是否在多邊形內,還要描述在多邊形內部的點的屬性信息。通常不直接產生新數據層面,只是把屬性信息疊加到原圖層中,然后通過屬性查詢間接獲得點與多邊形疊加的需要信息。例如一個中國政區圖(多邊形)和一個全國礦產分布圖(點),二者經疊加分析后,并且將政區圖多邊形有關的屬性信息加到礦產的屬性數據表中,然后通過屬性查詢,可以查詢指定省有多少種礦產,產量有多少;而且可以查詢,指定類型的礦產在哪些省里有分布等信息。
(2)線與多邊形疊加
線與多邊形的疊加,是比較線上坐標與多邊形坐標的關系,判斷線是否落在多邊形內。計算過程通常是計算線與多邊形的交點,只要相交,就產生一個結點,將原線打斷成一條條弧段,并將原線和多邊形的屬性信息一起賦給新弧段。疊加的結果產生了一個新的數據層面,每條線被它穿過的多邊形打斷成新弧段圖層,同時產生一個相應的屬性數據表記錄原線和多邊形的屬性信息。根據疊加的結果可以確定每條弧段
落在哪個多邊形內,可以查詢指定多邊形內指定線穿過的長度。如果線狀圖層為河流,疊加的結果是多邊形將穿過它的所有河流打斷成弧段,可以查詢任意多邊形內的河流長度,進而計算它的河流密度等;如果線狀圖層為道路網,疊加的結果可以得到每個多邊形內的道路網密度,內部的交通流量,進入、離開各個多邊形的交通量,相鄰多邊形之間的相互交通量。
(3)多邊形疊加
多邊形疊加是 GIS 最常用的功能之一。多邊形疊加將兩個或多個多邊形圖層進行疊加產生一個新多邊形圖層的操作,其結果將原來多邊形要素分割成新要素,新要素綜合了原來兩層或多層的屬性。疊加過程可分為幾何求交過程和屬性分配過程兩步。幾何求交過程首先求出所有多邊形邊界線的交點,再根據這些交點重新進行多邊形拓撲運算,對新生成的拓撲多邊形圖層的每個對象賦一多邊形唯一標識碼,同時生成一個與新多邊形對象一一對應的屬性表。多邊形疊加結果通常把一個多邊形分割成多個多邊形,屬性分配過程最典型的方法是將輸入圖層對象的屬性拷貝到新對象的屬性表中,或把輸入圖層對象的標識作為外鍵,直接關聯到輸入圖層的屬性表。這種屬性分配方法的理論假設是多邊形對象內屬性是均質的,將它們分割后,屬性不變。也可以結合多種統計方法為新多邊形賦屬性值。多邊形疊加完成后,根據新圖層的屬性表可以查詢原圖層的屬性信息,新生成的圖層和其它圖層一樣可以進行各種空間分析和查詢操作。根據疊加結果最后欲保留空間特征的不同要求,一般的 GIS 軟件都提供了三種類型的多邊形疊加操作:并、疊和、交。
地理信息系統試題2
地理信息系統:是在計算機硬、軟件系統支持下,對現實世界(資源與環境)的研究和變遷的各類空間數據及描述這些空間數據特性的屬性進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。
信息特點:客觀性、適用性、傳輸性、共享性。
記錄信息手段:數字、文字、符號、聲音、圖像。
數據:指輸入到計算機并能為計算機進行處理的一切現象,在計算機環境中數據是描述實體或現象的唯一工具。
世界上第一個GIS:1963年由加拿大測量學家提出并建立的,稱作加拿大地理信息系統。
GIS的組成:計算機硬件系統、計算機軟件系統、地理空間數據、應用分析模型、系統開發管理和使用人員。
GIS應用:資源清查、城鄉規劃、災害監測、土地調查、環境管理、城市網管、作戰指揮、宏觀決策、城市公共服務、交通、導航、電子政務。
像素:將工作區域的平面表象按一定分解力做行和列的規則劃分,使形成許多網格,每個網格單元稱像素。柵格數據結構實際上就是像元陣列,即像元按矩陣形式的集合。柵格中的每個像元是柵格數據中最基本的信息單元,其坐標位置可用行號和列號確定。
層:在柵格數據結構中,物體的空間位置就用期在笛卡兒平面網格中的行號和列號坐標表示,物體的屬性用像元表示,每個像元在一個網格中只能取值一次,同一像元表示多重屬性的事物就要用多個迪卡兒平面網格,每個迪卡兒平面網格表示一種屬性或同一屬性的不同特征,這種平面稱為層。
柵格數據取值方法:中心歸屬法;每個柵格單元的值以網格中心對應的面域屬性值來確定。長度占優法;以網格中線(水平或垂直)的大部分長度所對應的面域的屬性值來確定。面積占優法;以在該網格單元中占據最大面積的屬性值來確定。重要性法;根據重要性程度,選取特別重要的空間實體決定對應的柵格單元值。
拓撲關系:指網結構元素節點,弧段,面域之間的空間關系;有三種:拓撲鄰接;指存在于空間圖形的同類元素之間的拓撲關系。拓撲關聯;存在于空間圖形的不同類元素之間的拓撲關系。拓撲包含;存在于空間圖形的同類但不同級的元素之間的拓撲關系。
中國大地坐標系;1954年北京坐標系,1980年國家大地坐標系。
高程系:高程分絕對高程和相對高程,絕對高程指由高程基準面算起的地面點的垂直高度;地面點間的高程差稱為相對高程。高程基準面是根據驗潮站所確定的多年平均海水面而確定的。有1956年黃海高程系;1985年國家高程基準。
地圖投影:指建立地球橢球表面(或球體表面)與地圖平面之間點與點或線與線之間的一一對應關系。
GIS的數據來源:地圖數據、遙感圖像、數據測量、數字資料、文字報告。
數據輸入:是對GIS所管理、處理的數據進行必要的編碼和寫入數據庫的操作過程。
空間數據輸入方法:手工輸入;直接手動輸入數據。手扶跟蹤數字化儀輸入。自動掃描數字化儀輸入。解析測圖儀:利用航空或航天影像建立空間立體模型,直接測得地面三維坐標,并直接輸入計算機形成空間數據。
地圖數字化:將各種圖形信號離散成計算機所能識別和處理的數字信號的過程。
圖形數據類型包括:各種地圖、航天航空相片、遙感數據、點采樣數據等。
數據模型:是描述數據內容和數據之間聯系的工具,是衡量數據庫能力強弱的標志之一,有傳統數據模型和面向對象模型。
傳統數據模型包括:層次模型、網絡模型和關系模型。
緩沖分析:就是在點、線、面實體(緩沖目標)周圍建立一定寬度范圍的多邊形。任何目標所產生的緩沖區總是一些多邊形,這些多邊形將構成新的數據層。
數字高程模型(DEM):是以數字的形式按一定結構組織在一起,表示實際地形特征空間分布的數字模型,也是地形形狀大小和起伏的數字描述。
規則矩形格網(GRID):DEM最普遍的形式,又叫做高程矩陣。以柵格數據為基礎的GIS中高程矩陣已成為DEM的通用形式。
高程矩陣優缺點:有利于計算等高線、坡度、坡向、山地陰影、自動描繪流域輪廓等。缺點:在地形簡單的地區存在大量冗余數據。如不改變網格大小,無法適用于起伏復雜程度不同的地區。對于某些特種計算如視線計算,過分依賴格網軸線。
不規則三角網(TIN):由不規則分布的數據點連成的三角網組成,三角面的形狀和大小取決于不規則分布的觀測點或稱節點的密度和位置。
TIN優缺點:能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,因而能克服地形起伏不大的地區產生數據冗余的問題,利用它來繪制三維立體圖具有較好的顯示效果,對于某些類型運算,他比建立在數字等高線基礎上的系統更有效。同時還能按地形特征點如山脊、山谷及其他重要地形特征獲得DEM數據。能夠較好地表示復雜地形,缺點是數據結構復雜,不便于規范化管理,難以與矢量和柵格數據進行聯合分析。而且由于三角網是不規則的,計算每一點高程值的實時性不如規則網格模型。
空間分析步驟:建立分析的目的和目標。準備空間操作的數據。進行空間分析操作。準備表格分析的數據。進行表格分析。結果的評價與解釋。如有必要,改價分析。產生最終的結果圖和表格報告。
矢量系統的疊加分析:多邊形對多邊形(合并、相交、相減、判別等)。線對多邊形(相交、判別、相減等)。點對多邊形(同線)。多邊形對點。點對線。2.操作尺度:對空間實體、現象的數據進行處理操作時應采用最佳尺度,不同操作尺度影響處理結果的可靠程度或準確度
一個伐木公司的決策
分析前準備
1.背景信息
一個伐木公司獲準在某一地區進行采伐,但許可證中同時對這家公司的采伐范圍給出一些限制。
該公司準備利用GIS作為工具設計最好的采伐地點。同時想計算出他們將從采伐過程中可獲取的總收入。每采伐100平方米松樹林可得到100美元的純收入,而每采伐100平方米的橡樹林可獲得200美元的純收入。
2.目的任務
我們將使用下列數字化地圖,以GIS為工具,按照既定的一些規則確定公司可以進行采伐的區域。
a.河流線文件;b.道路線文件;c.墓地點文件;d.湖泊和海域多邊形文件;e.等高線線矢量文件;f.等高線多邊形文件;g.林區覆蓋ASCII格式文件。
3.許可約束條件
(1)不得砍伐墓地周圍10km以內的樹木;
(2)為防止水土流失,不得在海、湖或河流沿岸1km以內的區域砍伐樹木;
(3)因為森林資源保護法不允許在該地區修建新的公路,采伐地點必須位于沿公路5km以內的范圍內,以使重型采伐設備可以進入林區。
4.公司區位選擇原則
(1)采伐地點必須是在雪線(1000m)以下,因為重型設備不能在雪封地區進行采伐;
(2)重型采伐設備不能在任何坡度大于5度的地區操作。
5.數字化數據源分析
(1)道路矢量數據:為線狀道路矢量層,主要用來生成道路緩沖區;
(2)等高線數據a和b:a為以200m高程為間隔等高線的多邊形圖層,該圖層主要用來提取海拔高于1000m的區域;b為線狀矢量數據圖層,其中每一條等高線都有一個高程值,該圖層主要用來生成地形坡度文件;
(3)墓地點狀圖層:該點圖層主要用來生成墓地緩沖區;
(4)海與湖:該數據為多邊形圖層,用來生成海與湖的緩沖區;
(5)河流:為線狀矢量圖層,用來生成河流緩沖區。
(6)林區覆蓋:為ASCII格式描述的林型覆蓋文件,分析時可轉換為柵格數據文件,其中5代表橡樹林,10代表松樹林。
分析操作過程
1.生成緩沖區
(1)生成道路緩沖區:采伐區必須位于道路沿線5km以內,我們沿道路向外5000m為半徑創建緩沖區,采伐地點必須位于該緩沖區以內;
(2)生成海與湖的緩沖區:進行此操作的依據是采伐地點不能位于海或湖沿岸1km范圍以內;
(3)生成河流緩沖區:采伐區不得位于河流兩岸1km范圍以內。因此我們沿河流向外生成1000m的緩沖區;
(4)對墓地生成緩沖區:采伐點不得位于墓地周圍10km以內,因此我們建立一個圍繞10km的緩沖區 。
2.擦除操作
采伐地區必須在道路緩沖區多邊形以內,而不能位于河、湖、海以及墓地緩沖區多邊形以內。因而我們必須從道路緩沖區多邊形中擦除上述其他緩沖區多邊形。
3.數字高程模型建立
選擇采伐地點的最后一個規則是重型采伐設備不能在任何大于5度坡地上進行操作。因此我們必須建立DEM模型來獲得坡度等地形信息,從而提取我們所需區域。
4.格網操作
我們所得到的林區覆蓋數據是以ASCII格式文件儲存的,需要我們將其轉變為格網形式,然后再將網格數據轉換為多邊形圖層,最終我們可以得到包含樹木類型信息的林區多邊形數據。
5.疊加分析
通過將林區多邊形與我們前面得到的采伐區域多邊形(即建立的緩沖區)進行疊加,可以得到包含樹木信息和空間區域信息的新多邊形,同時我們可以在屬性表中對樹木類型和采伐區域進行相應的統計分析,可計算出采伐過程中的預期收益。
緩沖分析就是在點線面( 緩沖目標)周圍建立一定寬度的多邊形
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