1、安徽师范大学09级地理信息系统硕士研究生考试考题2009级硕士研究生期末考试考题专业：地图学与地理信息系统 考试科目：地理信息系统 说明：答案必须写在答题纸上，写在本考题纸上的无效。-一、名词解释（每小题4分，共计24分） 1 数字地图数字地图，是以地图数据库为基础，以数字形式存储在计算机外储存器上，可以在电子屏幕上显示得地图。数字地图上可以表示的信息量远大于普通地图。数字地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。它易于修改，可极大的缩短成图时间；可以很方便地与卫星影象、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种
2、。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据。如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用数字地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。这是普通地形图不可能达到的表现效果。 2 程序代码代码就是程序员用开发工具所支持的语言写出来的源文件 源代码是相对目标代码和可执行代码而言的。 源代码就是用汇编语言和高级语言写出来的地代码。目标代码是指源代码经过编译程序产生的能被cpu直接识别二进制代码。可执行代码就是将目标代码连接后形成的可执行文件，当然也是二进制的。 A.一组有序的数字或字母的排列，是代表客观实体及其属性的符号。 B.记录计
3、算机程序的符号。代码设计的原则包括惟一确定性、标准化和通用性、可扩充性与稳定性、便于识别与记忆、力求短小与格式统一以及容易修改等。源代码是代码的一个分支，但在某种意义上来说，源代码是相当于代码的。 3 数据库管理系统数据库管理系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库
4、。它使用户能方便地定义和操纵数据，维护数据的安全性和完整性，以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。4 空间叠加分析叠加分析是 GIS 中的一项非常重要的空间分析功能。是指在统一空间参考系统下，通过对两个数据进行的一系列集合运算，产生新数据的过程。这里提到的数据可以是图层对应的数据集，也可以是地物对象。叠加分析的目的就是通过对空间数据的加工或分析，提取用户需要的新的空间几何信息。在叠加分析中至少涉及到三个数据，其中一个数据的类型可以是点、线、面等，被称作输入数据（Demo 中称作被操作图层/地物）；另一个数据是面数据被称作叠加数据（Demo 中称作操作图层/地物）；还有一个数据就是叠加结果数据
5、，包含叠加后数据的几何信息和属性信息。5 1985国家高程基准根据青岛验潮站年验潮资料计算确定的平均海水面所决定的水准原点高程，于年由国家测绘局颁布作为我国统一的测量高程基准。6 DPI图像的分辨率，即每英寸长度所排列的像素值，如300dpi就是指每英寸（相当于25.4mm）有300个像素。 二、简答题（每小题7分，共计28分） 1 简述一个应用型GIS建立的步骤。应用型GIS：是根据用户需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的GIS，除了具有GIS的基本功能，还具有解决地理空间实体及空间信息的分布规律、分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法。是面向具体的应用领域的，如城市交通地
6、理信息系统应用型GIS根据研究对象的性质、内容又可分为：专题地理信息系统、区域地理信息系统。其实也是遵循一般软件工程的步骤1.系统建设方案2.需求分析3.总体设计4.详细设计5.数据库设计6.代码编写7.系统测试8.维护，需要注意的是2和5，经过正射纠正后的遥感图像与数字地图信息融合，可产生影像地图，其特点有：1.具有一定的数学基础，有丰富的光谱与几何信息。2.有行政界线和属性信息。3.提高用户的可视化效果，并使用户能方便的得到各种统计信息。2 结合自己的专业，简述RS与GIS数据的融合。3 1985国家高程基准我国目前法定采用的高程基准是1985 国家高程基准,其基准面是由青岛验潮站1952
7、1979年验潮资料确定的黄海平均海平面。计算时取19a 的资料为一组,滑动步长为1a ,得到10 组以19a 为一个周期的平均海面,取均值得到的结果作为黄海平均海平面。该基准面只与青岛验潮站所处的黄海平均海平面重合,并认为大地水准面通过该点,因此,1985 国家高程基准属于局部高程基准。此外,我国采用正常高系统,在高程基准点处,认为大地水准面与似大地水准面重合。从应用角度上看,以青岛验潮站长期平均海平面作为我国高程基准起算面是适宜的,不会因验潮站数目的增减或具体站的不同选择而改变总体平均海平面所确定的高程基准的量值。但由于温室效应造成冰川消融等原因,全球海平面呈上升趋势, 造成高程基准起算面的
8、现势性较差。1985 国家高程基准也不例外。如果可求得平均海平面的变化率,就可在计算平均海面时扣除这种长期变化的影响,从而将平均海面即局部高程基准归算到某一参考历元,使垂直基准具有历元意义,并可将时间变化参数纳入基准中,构造单点动态垂直基准,这也是高程基准现代化的要求。从理论上讲,应选择大地水准面作为高程基准起算面。大地水准面是地球形状的数学物理描述,是陆地高程的起算面,是海面地形的基准面,是地面数字高程模型的基础。验潮站确定的平均海平面受海面升降变化和地壳垂直运动的影响,且两者无法严格分离,由此确定的高程基准仅具有相对意义。但由于平均海平面考虑的问题比较简单,并且是自然界中一个很重要的分界面
9、,是许多工程建设和科学研究的依据,因而被广泛采用。在给出全球大地水准面以后,只要求出局部平均海平面相对于全球大地水准面的垂直偏差,就可将局部高程基准纳入全球高程基准,从而完成全球高程基准的统一4 DPI打印分辨率Dots Per Inch的缩写。每英寸所打印的点数或线数，用来表示打印机打印分辨率。这是衡量打印机打印精度的主要参数之一。一般来说，该值越大，表明打印机的打印精度越高。 dpi是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度，目前国际上都是计算一平方英寸面积内像素的多少。dpi越小，扫描的清晰度越低，由于受网络传输速度的影响，web上使用的图片都是72dpi,但是冲洗照片不能使用这个参数，必
10、须是300dpi或者更高350dpi。例如要冲洗4*6英寸的照片，扫描精度必须是300，那么文件尺寸应该是(4*300)*(6*300)=1200像素*1800像素。DPI 原来是印刷上的记量单位，意思是每个英寸上，所能印刷的网点数（Dot Per Inch）。但随着数字输入，输出设备快速发展，大多数的人也将数字影像的解析度用DPI表示，但较为严谨的人可能注意到，印刷时计算的网点（Dot）和电脑显示器的显示像素（Pixel）并非相同，所以较专业的人士，会用PPI(Pixel Per Inch)表示数字影像的解析度，以区分二者。现在我们通常讲的打印机分辨率是多少DPI，指的是在该打印机最高分辨率
11、模式下,每英寸所能打印的最多理论墨点数。 概念ppi (pixels per inch)：图像分辨率 （在图像中，每英寸所包含的像素数目）dpi (dots per inch)： 打印分辨率 （每英寸所能打印的点数，即打印精度）打印尺寸、图像大小与分辨率之间的关系可以利用下列的计算公式加以表示：图像的大小=图像的分辨率打印的尺寸，图像的大小/图像的分辨率=打印的尺寸。针对特定的图像而言，图像的大小是固定的，所以，分辨率和打印尺寸便呈现反比的关系。ppi(pixels per inch)是图像分辨率的单位，图像ppi值越高，画面的细节就越丰富，因为单位面积的像素数量更多，数码相机拍出来的图片因品
12、牌或生产时间不同可能有所不同，常见的有72ppi，180ppi和300ppi,默认出来就是这么多(A710拍出的是180ppi，个人感觉此参数好象影响不大，一般没人提起这个)。 dpi(dots per inch)是指输出分辨，针对于输出设备而言的，一般的激光打印机的输出分辨率是300dpi-600dpi，印刷的照排机达到1200dpi-2400dpi，常见的冲印一般在150dpi到300dpi之间。三、论述题（前4小题：每小题10分，第5题8分，共计48分） 1 结合您的工作或了解的情况，简述GIS发展的主要趋势(理论、技术和应用)。GIS 正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球
13、GIS 发展。1.GIS 与其它学科结合更加紧密，应用更加广泛3S(地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS)或5S(前面3S 加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES)的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS 广泛用于交通、环保规划、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等。不管是在3S 还是5S 的集成概念中，“3”和“5”己不是一个确切的数字概念，它们是泛指多个系统。3S 和5S 强调的是“l+l2”，有了这个观念，我们就可以将GIS 与其它可以结合的任何学科进行集成研究，输出方式更直
14、观，以满足人们生产、生活的各种需求，使人们可以合理利用资源、保护环境，实现人类可持续性发展。事实上，GIS 己涉及到社会科学、自然科学的许多领域，因此，我们还可以得出这样的结论，GIS 必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性巨型软科学。2.基于因特网的WebGIS 是下阶段GIS 发展的一个主流。从GIS 发展的历程来看，GIS 每一次大的发展都与计算机发展水平有关,今后仍将是这样。如今计算机网络的兴起和迅速发展，信息高速公路的建设，为GIS 的新发展铺设了通行无阻的金光大道。由于地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，送入电子计算机，便可
15、方便、快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去，以发挥地理信息在国民经济建设、国防建设和文化教育等行业中的应用价值。而GIS 工作者则需研制一个万维网上的GIS 和GIS 浏览器(即视窗GIS)，使亿万网民随时根据需要来查询GIS。3.空间数据基础设施建设 “数字地球”一词已在世界广为提及，但很多人并不理解它的真正含义，仅仅把它理解成全球各零散的数字信息在因特网上的流通。按照美国副总统戈尔在阐述“数字地球”概念时所举的例子不难理解，它实际上就是一个GIS。要实现地球数字化必须有数据基础，数字地球的基础是空间数据基础设施。空间数据基础设施建设包括空间数据服务体系、空间数据交换网站、数字地球空间数
16、据框架和空间数据标准体系的建立。要在今后做到“秀才不出门，便知天下事”，做到网上“逛商场”，空间数据基础设施建设必须要搞好。4.组件式GIS 的研究。建立一个小型的GIS 己不是一两个人所能完成的，数字地球的建立更是一个极为庞大的工程，需要全世界各地的人们参与。因此，把庞大的GIS 软件系统分解成可按应用需要组装成“定做系统”的GIS“元件”，怎样将这些GIS“元件”通过标准的系统环境(如OLE 和OpenDOC)与其它非GIS 的“元件”嵌接，有效地实现系统合成，自然就成了GIS 的研究方向。一旦实现了这一步，全世界的人都可以参与GIS 的建设，完善数据库，建立丰富的元件库，用户可根据需要拼
17、装调用。这种组件式的GIS 的各元件或数据应该是分布式的存贮，通过分布式对象管理系统进行管理。5.与多媒体技术的结合。多媒体技术正在进入GIS 中，以改善GIS 的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中，DPS 与GIS 的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS 的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。2 数字高程模型的构建过程及其主要用途。 数字高程模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁性介质上的大量密
18、集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。 DEM以数字的形式按一定的组织结构组织在一起，表示实体地形特征空间分布的模型，是地形形状大小和起伏的数字描述。 DEM是2.5维表面，具有真实外部形状特征的建筑物表面模型，如有特殊的屋顶达到了2.75维，真三维实体应该是完整描述建筑物外部形状特征内部构造特征的模型。（三） DEM与传统地形图比较DEM与传统地形图相比有如下特点：1、容易以多种形式显示地形信息，地形数据经计算机处理后能产生比例尺、纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，在绘制其他的地形图需要人工处理；2、精度不会损失，没有载体变形的问题；3、形象逼真。
19、（四） DEM的数学表达DEM的核心是地形表面特征点的三维坐标数据和一套对地表提供连续描述的算法，最基本的DEM由一系列地面x,y位置及其相联系的高程z所组成。数学表达是z=f(x,y)，x,y属于DEM所在区域。Z=f(x,y)，可用其0次项表示平面；用其1次项表示线性；用其2次项表示二次曲面；用其3次项表示三次曲面；用其4次项表示四次曲面；用其5次项表示五次曲面；不同的地形可选其中一个或多个描述。（五） DEM数据的分布特征按其空间分布特征可分为两类：格网状数据和离散数据。把 DEM覆盖区划分为规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维
20、为特征值，可以是高程和属性。网格大小代表数据精度。不可能用规格网获取数据时，则获取离散数据，离散数据 DEM的平面二维地理空间定位由不规则分布的离散样点平面坐标实现，第三维仍未高程或属性特征值。如气象、水文与其他地理抽样条调查等呈不规则分布，需取离散数据。三 DEM数据获取和采样方法（一）数据获取对不同的数据源，可分别借助摄影测量、遥感、全球定位系统、机助地图制图的图形数字化输入和编辑以及野外数字测图等技术，进行数字高程模型原始数据的采集工作。 TIN生成DEM包括平面位置和高程数据两种数据，2DGIS中DEM一般由离散高程点通过TIN构造生成，这种方法精度高但费时。目前的主要研究方向转向由高
21、分辨影像获取，另一方面由机载激光扫描仪获取等两条途径。现有的城市三维模型构建中获取途径有以下几种：直接使用 2DGIS中的DEM。由于其是通过实测高程点构建TIN得来，能逼真地反映实体，精度高但获取和更新慢，不腻构建和维护一个大型的虚拟现实系统。通过数字测量系统，处理摄影影像生成。受扫描仪分辨率与测量手段影响，精度受到影响但获取速度较快。由机载扫描仪系统直接扫描并经后续处理后得到。优点直接测量地面高程，无需人工干预自动快速的数据处理，获取速度快。缺点，精度低，需要专门的处理算法。用合成孔径雷达 (SAR)获取数字高程模型。分辨率高，获取成本高。目前不宜推广。 文理数据的获取 建筑物高度数据的获
22、取（二）采样方法摄影测量数据采集方法：模拟摄影测量、解析摄影测量与数字摄影测量。模拟摄影测量采用光学投影器或机械投影器模拟摄影过程；随着模数转换技术、电子计算机与自动控制技术的发展，用数字投影仪代替物理投影，物理投影指光学的机械的模拟投影，数字投影是利用计算机实时地进行共线方程的结算，从而交会被摄物体的空间位置从现有地图获取数据 :从地形图上采集数据最基本的问题是数据化处理，如手扶跟踪数字化、扫描数字化等设备数字化，而后再用某种数据建模方法产生DEM。其过程为：地形图 -地图扫描-质量检测与元数据文件记录-矢量化-等高线高程赋值-构造三角网内插DEM网格DEM建库与刻盘。利用基于不规则三角网的
23、方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠地生产高精度格网 DEM切实可行的方案。主要用途模型是地理空间定位的数字数据的集合，因此凡涉及到空间定位，在研究过程中又要依靠计算机系统支持的课题，一般都要建立数字高程模型。在测绘中可用于绘制等高线、坡度图、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制作正射影像、立体地形模型与地图修测。在环境与规划中可用于土地现状的分析、各种规划与洪水险情预报等。3 高斯投影构成的原理、经纬网形式、变形分布及其适用。高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”，又名等角横切椭圆柱投影”，是以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按照等角
24、条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭球圆柱面上，再将其展成平面而成。经线：中央经线投影为直线，其他对称于中经的曲线（两边边缘经线之间为6）纬线：赤道。经纬线关系：直交。同一经线上变形也不同，赤道比极点变形大，最大变形点在赤道与边缘经线交界点。高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大之处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，能在图上进行精确的量测计算。在我国，一般应用于1：1-1：50万的比
25、例尺地图，其中1：1万为3分带，1：50万为6分带。高斯投影：它是一种横轴等角切圆柱投影。它把地球视为球体,假想一个平面卷成一个横圆柱面并把它套在球体外面,使横轴圆柱的轴心通过球的中心,球面上一根子午线与横轴圆柱面相切。这样,该子午线在圆柱面上的投影为一直线,赤道面与圆柱面的交线是一条与该子午线投影垂直的直线。将横圆柱面展开成平面,由这两条正交直线就构成高斯-克吕格平面直角坐标系。为减少投影变形,高斯-克吕格投影分为3o带和6o带投影。 高斯克吕格投影分带规定:该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础,为控制变形,采用分带投影的方法,在比例尺 1:2.5万-1:50万图上采用6分带,对比例尺为
26、1:1万及大于1:1万的图采用3分带。 4空间数据拓扑关系及其在GIS数据处理与空间分析中的意义。 3.4 空间数据的拓扑关系在GIS中为了真实地反映地理实体，不仅要包括实体的位置、形状、大小和属性、还必须反映实体之间的相互关系。这些关系是指它们之间的邻接关系，关联关系和包含关系。地图上的拓扑关系是指图形在保持连续状态下的变形、但图形关系不变的性质。地图上各种图形的形状、大小会随图形的变形而改变，但是上述三种关系不会改变。俗称拓扑关系是绘在橡皮上的图形关系，或者说拓扑空间中不考虑距离函数。分析点、线、面三种类型的数据，可得出他们存在以下几种空间关系：（1） 点-点关系点和点之间的关系主要有两点
27、（通过某条线）是否相连，两点之间的距离是多少？如城市中某两点之间可否有通路，距离是多少？这是实际生活常见的点和点之间的空间关系问题。（2） 点-线关系点和线的关系主要表现在点和线的关联关系上。如点是否位于线上，点和线之间的距离等。（3）点-面关系点和面的关系主要表现在空间包含关系上。如某个村子是否位于某个县内？或某个县共有多少个村子？（4）线-线关系线和线是否邻接、相交是线和线之间关系的主要表现形式。如河流和铁路的相交，两条公路是否通过某个点邻接？（5）线-面关系线和面的关系表现为线是否通过面或与面关联或包含在面之内？（1） 面-面关系面和面之间的关系主要表现为邻接和包含的关系。空间数据的拓扑
28、关系，对数据处理和空间分析具有重要的意义，因为：（1） 拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随地图投影而变化。（2） 利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如，某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物、栖息环境作出评价等。（3） 可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。 5 任举你所知道的两个地理信息系统软件，分析、比较其功能优势。ArcView 是一款可提供地理数据显示、制图、管理、分析、创建和编辑的 GIS 桌面软件。用它可以创建
29、许多不同来源数据的智能化的、动态的地图，用户可利用 ArcView 带有的工具和数据立即进行 GIS 分析和地图创建，它也是 ArcGIS 的入门软件， ArcGIS 是一个综合的、可扩展的 GIS 软件产品系列。用于制图和分析的 GIS 桌面软件数据可视化以行列表格显示的数据与以地图形式表示的数据存在巨大的差别，ArcView提供了很完整的可用来创建产品标准级别地图的功能选项，包括直观的地图组合工具和向导、一系列诸如调色板、图标、字体、版面模板的地图功能、高级的标注和文本放置工具及全面的报告创建选项；而且在ArcView中用户也可以用图标、报告、3D及时间来显示数据。数据管理数据管理是所有G
30、IS工程的一个关键方面。ArcView包括许多可用于地理数据、表格数据、元数据管理、创建和组织的工具，它也支持很多数据类型诸如人口统计数据、CAD数据、影像数据、网络数据及多媒体数据。ArcView能够直接读取或输入70多种不同格式的数据，用户也可以通过数据库和网络来查找其他地方的数据。空间分析地理处理功能是任何GIS软件的基本功能之一，ArcView带有数百种可进行空间分析和地理处理任务的工具，地理处理任务包括诸如图层叠加、缓冲区分析和数据转换等常规的GIS操作。通过运用向导或ModelBuilder连接数据集与数据处理过程的交互式建模方式，用户可以在ArcView地理处理模式下很容易地进行
31、地理处理。为何要用ArcView？大部分数据具有地理成分，它可能与一个地方、地址、邮编、GPS位置、人口普查街区、城市、区域、国家或其他位置有关联。ArcView能够让用户显示、探究及分析数据库、表格或统计文件夹中的地理数据，进而揭示不很明显的格局、关系和趋势。ArcView被用于：建立有助于用户观察数据的格局、趋势及异常的地图 整合诸如CAD图、航空相片、人口统计数据、网络数据及数据库等多种数据 ArcView拥有任何GIS桌面系统所具有的最大范围的可用功能。它具有直观的基于Windows的图形用户界面，简单、易用且包括有附加的在线帮助和全面详尽的文档。此外，指导性训练、网络课程及一系列书籍也确保用户成功使用ArcView。纵观全世界，ArcView是学校、学院和大学中最为广泛使用的GIS软件。ARCVIEW是ArcGIS的初级形式，识别shp图形文件，以dbf格式存储属性文件表，能够进行空间运算，空间分析网络分析。数据可以更新，以外表连接形式或者手工添加均可；缺点是功能很有限，软件制作不精致，逐渐会被淘汰；ArcGI
