1、地理信息系統(tǒng)原理課后作業(yè)答案第1章緒論1 什么叫信息、數(shù)據(jù)？它們有何區(qū)別？信息有何特點？答：信息是客觀事物的存在及演變情況的反映。 對于計算機而言，數(shù)據(jù)是指輸入到計算機并能為計算機進行處理的一切現(xiàn)象（數(shù)字、文字、符號、聲音、圖像等），在計算機環(huán)境中數(shù)據(jù)是描述實體或?qū)ο蟮奈ㄒ还ぞ摺?數(shù)據(jù)是用以載荷信息的物理符號， 沒有任何實際意義， 只是一種數(shù)學符號的集合， 只有在其上加上某種特定的含義， 它才代表某一實體或現(xiàn)象， 這時數(shù)據(jù)才變成信息。 信息的特點：客觀性 適用性 傳輸性 共享性。2 什么叫空間數(shù)據(jù)、地圖？舉例說明空間數(shù)據(jù)有哪幾種類型。答：空間數(shù)據(jù)是以點、 線、面等方式采用編碼技術(shù)對空間物體進行

2、特征描述及在物體間建立相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)集。 地圖是表達客觀事物的地理分布及其相互聯(lián)系的空間模型，是反映地理實體的圖形，是對地理實體簡化和再現(xiàn)。 空間數(shù)據(jù)主要有點、線、面三種類型。例如，地圖上的點可以是礦點、采樣點、高程點、地物點和城鎮(zhèn)等；線可以是地質(zhì)界線、鐵路、公路、河流等；面可以是土壤類型、水體、巖石類型等。3 什么叫地理信息、 地學信息、信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)？它們之間有何區(qū)別？答：地理信息是表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。 地學信息所表示的信息范圍更廣，它不僅來自地表，還包括地下、大氣層，甚至宇宙空間。凡是與人類居住的地球有關(guān)的

3、信息都是地學信息。 能對數(shù)據(jù)和信息進行采集、存貯、加工和再現(xiàn)，并能回答用戶一系列問題的系統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)（ GIS）是在計算機軟硬件支持下，以采集、存貯、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問題等為主要任務的計算機系統(tǒng)。 區(qū)別：地理信息屬于空間信息， 其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的， 這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。 地學信息所表示的信息范圍更廣，它不僅來自地表，還包括地下、大氣層，甚至宇宙空間。凡是與人類居住的地球有關(guān)的信息都是地學信息。地學信息具有無限性、多樣性、靈活性、共享性等特點。同地球上的自然資源、 能源本身不同， 地

4、學信息不但沒有限度， 而且會爆炸式地增長。 信息系統(tǒng)的四大功能為數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達。信息系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫的問答系統(tǒng)。 空間信息系統(tǒng)是一種十分重要而又與其它類型信息系統(tǒng)有顯著區(qū)別的信息系統(tǒng)，因為它所要采集、管理、處理和更新的是空間信息。4 試述地理信息系統(tǒng)的發(fā)展階段及我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程。答：地理信息系統(tǒng)發(fā)展階段： 以時間發(fā)展為序列， 可分為 60 年代起始發(fā)展階段、70 年代發(fā)展鞏固階段、 80 年代推廣應用階段和90 年代蓬勃發(fā)展階段。我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程：GIS 在中國的發(fā)展可分為三個階段。第一階段從1970年到 1980 年，為準備階段，主要進行輿論準備，正式提出倡儀

5、，開始組建隊伍，培訓人才，組織個別實驗研究。第二階段從 1981 年到 1985 年，為起步階段，完成了技術(shù)引進， 研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標準， 空間數(shù)據(jù)庫建立， 數(shù)據(jù)處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等， 對 GIS 進行理論探索和區(qū)域性實驗研究。 第三個階段從 1986 年到現(xiàn)在，為初步發(fā)展階段，我國 GIS 的研究和應用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構(gòu)、研究中心和實驗室，中國科學院于 1985 年開始籌建國家資源與環(huán)境系統(tǒng)實驗室，是一個新型的開放性研究實驗室， 1994 年中國 GIS 協(xié)會在北京成立。5 試述地理信息系統(tǒng)與其他相關(guān)學科系統(tǒng)間的關(guān)系。答： GI

6、S 與地圖學的關(guān)系： GIS 是以地圖數(shù)據(jù)庫（主要來自地圖）為基礎，其最終產(chǎn)品之一也是地圖， 因此它與地圖有著極密切的關(guān)系， 兩者都是地理學的信息載體，同樣具有存儲分析和顯示（表示）的功能。由地圖學到地圖學與 GIS 結(jié)合，這是科學發(fā)展的規(guī)律， GIS 是地圖學在信息時代的發(fā)展。 GIS 是地圖學理論、方法與功能的延伸，地圖學與 GIS 是一脈相承的，它們都是空間信息處理的科學，只不過地圖學強調(diào)圖形信息傳輸，而 GIS 則強調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析，在地圖學與 GIS 之間一個最有力的連接是通過地圖可視化工具與它們的潛力來增加 GIS 的數(shù)據(jù)綜合和分析能力。 GIS 與一般事務數(shù)據(jù)庫的關(guān)系： GI

7、S 離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要是通過屬性來管理和檢索， 其優(yōu)點是存儲和管理有效，查詢和檢索方便， 但數(shù)據(jù)表示不直觀， 不能描述圖形拓撲關(guān)系， 一般沒有空間概念，即使存貯了圖形，也只是以文件形式管理，圖形要素不能分解查詢。 GIS 能處理空間數(shù)據(jù)， 其工作過程主要是處理空間實體的位置、 空間關(guān)系及空間實體的屬性。 GIS 與計算機地圖制圖的關(guān)系：計算機地圖制圖技術(shù)的發(fā)展對 GIS 的產(chǎn)生起了有力的促進作用， GIS 出現(xiàn)進一步為地圖制圖提供了現(xiàn)代化的先進技術(shù)手段 ,它必將引起地圖制圖過程深刻變化 ,成為現(xiàn)代地圖制圖主要手段， GIS 應用于地圖制圖，可實現(xiàn)地圖圖形數(shù)字化，建立圖形和屬性兩類

8、數(shù)據(jù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫。但 GIS 系統(tǒng)不同于計算機地圖制圖，計算機地圖制圖主要考慮可視材料的顯示和處理 ,考慮地形、地物和各種專題要素在圖上的表示，并且以數(shù)字形式對它們進行存貯、管理，最后通過繪圖儀輸出地圖。 計算機地圖制圖系統(tǒng)強調(diào)的是圖形表示，GIS 既注重實體的空間分布又強調(diào)它們的顯示方法和顯示質(zhì)量， 強調(diào)的是信息及其操作。數(shù)字地圖是 GIS 的數(shù)據(jù)源，也是 GIS 表達形式，計算機地圖制圖是 GIS 重要組成部分。 GIS 與計算機輔助設計 (CAD) 的關(guān)系： GIS 與 CAD 系統(tǒng)的共同特點是兩者都有空間坐標， 都能把目標和參考系統(tǒng)聯(lián)系起來， 都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系，也都能處理非

9、圖形屬性數(shù)據(jù)。它們的主要區(qū)別是： CAD 處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合， 它的圖形功能尤其是三維圖形功能極強， 屬性庫功能相對要弱，采用的一般是幾何坐標系。而 GIS 處理的多為自然目標，有分維特征（海岸線、地形等高線等） ，因而圖形處理的難度大， GIS 的屬性庫內(nèi)容結(jié)構(gòu)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(yè)化特征，GIS 采用的多是大地坐標，必須有較強的多層次空間疊置分析功能， GIS 的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)輸入方式多樣化， 所用的數(shù)據(jù)分析方法具有專業(yè)化特征。 因此一個功能較全的 CAD ，并不完全適合于完成 GIS 任務。6 試述地理信息系統(tǒng)的組成及各部分的主要功能。答：

10、地理信息系統(tǒng)主要由四部分組成，即計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員。 計算機硬件系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的建立的保證。 計算機軟件系統(tǒng)是指地理信息系統(tǒng)運行所必須的各種程序及有關(guān)資料。主要包括計算機系統(tǒng)軟件、 地理信息系統(tǒng)軟件和應用分析軟件三部分。 地理空間數(shù)據(jù)是 GIS 的操作對象，是 GIS 所表達的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容，地理空間數(shù)據(jù)實質(zhì)上就是指以地球表面空間位置為參照， 描述自然、社會和人文經(jīng)濟景觀的數(shù)據(jù)。 人是地理信息系統(tǒng)中重要構(gòu)成因素， GIS 不同于一幅地圖，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應用程序開發(fā)，并采用地理分析

11、模型提取多種信息。7 舉例說明地理信息系統(tǒng)的應用。答：資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能， 其主要任務是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能， 按多種邊界和屬性條件， 提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和進行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。 以土地利用類型為例，可以輸出不同土地利用類型的分布和面積， 按不同高程帶劃分的土地利用類型，不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀， 以及不同類型的土地利用變化等， 為資源的合理利用、開發(fā)和科學管理提供依據(jù)。 又如中國西南地區(qū)國土資源信息系統(tǒng)， 設置了三個功能子系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)。資源數(shù)據(jù)存儲了 1500 多項 300 多萬個。該系統(tǒng)

12、提供了一系列資源分析與評價模型、資源預測預報及西南地區(qū)資源合理開發(fā)配置模型。 該系統(tǒng)可繪制草場資源分布圖、 礦產(chǎn)資源分布圖、各地縣產(chǎn)值統(tǒng)計圖、農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計圖、交通規(guī)劃圖、重大項目規(guī)劃圖等不同的專業(yè)圖。第 2 章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)答：將工作區(qū)域的平面表象按一定分解力作行和列的規(guī)則劃分，形成許多格網(wǎng)，每個網(wǎng)格單元稱為像素，即像元。灰度值是根據(jù)所表示實體的表象信息差異對各像元的表示。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實際上就是像元陣列， 即像元按矩陣形式的集合， 柵格中 1.什么叫像元、灰度值、柵格數(shù)據(jù)？的每個像元是柵格數(shù)據(jù)中最基本的信息存儲單元， 其坐標位置可以用行號和列號確定。2.舉例說明柵格數(shù)據(jù)層的概念。答：地理數(shù)據(jù)在

13、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中必須分層組織存儲， 每一層構(gòu)成單一的屬性數(shù)據(jù)層或?qū)ｎ}信息層，例如同樣以線性特征表示的地理要素， 河流可以組織為一個層，道路可以作為另一層，同樣以多邊形特征表示的地理要素， 湖泊可以作為一個層，房屋可以作為另一層， 根據(jù)使用目的不同， 可以確定需要建立哪些層及需要建立哪些描述性屬性。3 柵格數(shù)據(jù)如何以數(shù)組的形式進行存儲？答：二維數(shù)組是把柵格數(shù)據(jù)中各像素的值對應于二維數(shù)組相應的各元素加以存儲的方式，適合于灰度級大的濃淡圖像的存儲以及在通用計算機中的處理， 所以是最常采用的一種方式。在采用二維數(shù)組的方式中，還有組合方式和比特面方式。組合方式是在計算機的一個字長中存儲多個像素的方式。 比

14、特面方式，就是把數(shù)據(jù)存儲到能按比特進行存取的二維數(shù)組 （可以理解為 1 比特 /1 字）即比特面中的方式。如果給柵格數(shù)據(jù)內(nèi)的全體像素賦予按照某一順序的一維的連續(xù)號碼， 則能夠把柵格數(shù)據(jù)存儲到一維數(shù)組中。 其次，也有不是存儲柵格數(shù)據(jù)全體， 而只是把應該存儲的像素的信息，按照一定規(guī)則存儲到一維數(shù)組中去的方法。4 柵格數(shù)據(jù)有哪幾種組織方法？各自有何優(yōu)缺點？答：柵格數(shù)據(jù)的組織方法：（1）以像元為記錄的序列。（2）以層為基礎。（ 3）以層為基礎，但每一層內(nèi)則以多邊形 （也稱制圖單元） 為序記錄多邊形的屬性值和充滿多邊形的各像元的坐標。優(yōu)缺點：這三種方法中（ 1）節(jié)省了許多存儲空間，因為 N 層中實際只存

15、儲了一層的像元坐標；方法（ 3）則節(jié)省了許多用于存儲屬性的空間，同一屬性的制圖單元的個像元只記錄一次屬性值。 它實際上是地圖分析軟件包中所使用的分級結(jié)構(gòu)，這種多像元對應一種屬性值的多對一的關(guān)系， 相當于把相同屬性的像元排列在一起，使地圖分析和制圖處理較為方便；方法（ 2）則是每層每個像元一一記錄，它的形式最為簡單。5 柵格數(shù)據(jù)如何進行取值？答：中心歸屬法：每個柵格單元的值以網(wǎng)格中心點對應的面域?qū)傩灾祦泶_定。長度占優(yōu)法： 每個柵格單元的值以網(wǎng)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(yōu)法：每個柵格單元的值以在該網(wǎng)格單元中占據(jù)最大面積的屬性值來確定。重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)

16、不同地物的重要性程度， 選取特別重要的空間實體決定對應的柵格單元值，如稀有金屬礦產(chǎn)區(qū)，其所在區(qū)域盡管面積很小或不位于中心，也應采取保留的原則。6 柵格數(shù)據(jù)存儲壓縮編碼方法主要有哪幾種？每種方法是如何進行壓縮的？答： 柵格數(shù)據(jù)存儲壓縮編碼方法主要有： （ 1）鏈式編碼 （2）行程編碼 （ 3）塊式編碼 （ 4）四叉樹編碼（ 1）鏈式編碼：由某一原點開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。基本方向可定義為：東 0，南 3，西 2，北 1 等，還應確定某一點為原點。（ 2）行程編碼：只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數(shù)，即按（屬性值，重復個數(shù)）編碼（ 3）塊式編碼：

17、塊式編碼是將行程編碼擴大到二維的情況，把多邊形范圍劃分成由像元組成的正方形，然后對各個正方形進行編碼。（ 4）四叉樹編碼：而塊狀結(jié)構(gòu)則用四叉樹來描述，將圖像區(qū)域按四個大小相同的象限四等分，每個象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個象限，無論分割到哪一層象限， 只要子象限上僅含一種屬性代碼或符合既定要求的少數(shù)幾種屬性時， 則停止繼續(xù)分割。 否則就一直分割到單個像元為止。 而塊狀結(jié)構(gòu)則用四叉樹來描述。按照象限遞歸分割的原則所分圖像區(qū)域的柵格陣列應為2n×2n（n 為分割的層數(shù)）的形式。7 什么叫矢量數(shù)據(jù)？點、線、面實體數(shù)據(jù)編碼的基本內(nèi)容是什么？答：矢量數(shù)據(jù)就是代表地圖圖形的各

18、離散點平面坐標（ x，y）的有序集合，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種最常見的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 主要用于表示地圖圖形元素幾何數(shù)據(jù)之間及其與屬性數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。點實體：在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除點實體的（ x,y ）坐標外還應存儲其它一些與點實體有關(guān)的數(shù)據(jù)來描述點實體的類型、制圖符號和顯示要求等。線實體：線實體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對 x， y 坐標定義。最簡單的線實體只存儲它的起止點坐標、 屬性、顯示符等有關(guān)數(shù)據(jù)。面實體：多邊形（也就是面實體）矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達區(qū)域的拓撲特征， 如形狀、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等， 以便恢復這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進

19、行顯示和操作， 由于要表示的信息十分豐富， 基于多邊形的運算多而復雜， 因此多邊形矢量編碼比點和線實體的矢量編碼要復雜得多，也更為重要。8 什么叫拓撲關(guān)系？舉例說明拓撲關(guān)系有哪幾種類型？答：拓撲關(guān)系是指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素結(jié)點、弧段、面域之間的空間關(guān)系。主要表現(xiàn)：拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)、拓撲包含。9 舉例說明實體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它有何缺點？答：實體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指， 一個區(qū)域或一幅地圖可以劃分成許多多邊形，每個多邊形由一條或若干條弧段組成，每條弧段由一串有序的 x，y 坐標對組成，每條弧段的兩端點為結(jié)點， 每個結(jié)點連接兩條以上的弧段， 多邊形矢量編碼主要用于表示空間圖形為多邊形的面狀要素， 每個多邊形在數(shù)據(jù)庫中是

20、相互獨立、 分開存儲的。例如用于行政區(qū)、土地類型、植被分布等。其缺點是：（ 1）鄰接多邊形的公共邊被數(shù)字化和存儲兩次，結(jié)點在數(shù)據(jù)庫中被多次記錄。不僅造成數(shù)據(jù)冗余， 而且容易造成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的破壞， 引起嚴重的匹配誤差， 如狹長多邊形及裂隙的產(chǎn)生。 （2）每個多邊形自成體系，缺少有關(guān)鄰域關(guān)系的信息。（ 3）不能解決 “洞”和 “島 ”之類的多邊形嵌套問題，島只作為單個的圖形建造，沒有與外包多邊形的聯(lián)系。（ 4）沒有方便方法來檢查多邊形邊界的拓撲關(guān)系正確與否，如有無不完整的多邊形（死點）或拓撲學上不能接受的環(huán)（奇異多邊形） 。10 舉例說明索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、DIME 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、鏈狀雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。答

21、：索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指根據(jù)多邊形邊界索引文件， 來檢索多邊形邊界的坐標數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)組織形式。雙重獨立地圖編碼，簡稱 DIME 結(jié)構(gòu)（ Dual Independent Map Encoding）。它是由美國人口調(diào)查局建立起來的為人口調(diào)查目的而設計的一種拓撲編碼方法， 是一種把幾何量度信息 （直角坐標） 與拓撲邏輯信息結(jié)合起來的系統(tǒng)。 也可用于土地利用等多種信息系統(tǒng)的編輯和分析，是 GIS 發(fā)展早期使用的一種拓撲編碼方式。鏈狀雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 DIME 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進。在 DIME 中，一條邊只能用直線端點的序號及相鄰的面域來表示， 而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中， 一條邊可以由許多點組成，這樣在尋

22、找兩個多邊形之間的公共界線時，只要查詢鏈名就行，與這條界線的長短和復雜程度無關(guān)。11 地理數(shù)據(jù)的顯式和隱式表示有何區(qū)別？答： (1)隱式（矢量）表示法用于存儲地理事物的數(shù)據(jù)量較少，即需要的存儲空間少（矢量表示的 x，y 坐標和連接指示字較少而柵格表示需要的像元較多） ；(2)矢量法比柵格法（顯式）要精美得多。柵格法要達到相同的分辨率，格網(wǎng)要非常小才行，這就需要更多的 x，y 坐標； (3)矢量法中的連接信息使數(shù)據(jù)搜索能沿著一定的方向進行。 柵格法則能方便地改變地理事物的形狀和大小， 因為柵格數(shù)據(jù)修改只包括清除某些舊值和輸入新值兩個步驟。 而矢量數(shù)據(jù)的修改除改變坐標值外，還需要重建連接關(guān)系（指示

23、字） 。12 在實際工作中應如何對矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行有效的選擇？答：在 GIS 建立過程中，應根據(jù)應用目的要求、實際應用特點、可能獲得的數(shù)據(jù)精度以及地理信息系統(tǒng)軟件和硬件配制情況， 在矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是人們最熟悉的圖形表達形式， 對于線劃地圖來說，用矢量數(shù)據(jù)來記錄往往比用柵格數(shù)據(jù)節(jié)省存貯空間。 相互連接的線網(wǎng)絡或多邊形網(wǎng)絡則只有矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式才能做到， 因此矢量結(jié)構(gòu)更有利于網(wǎng)絡分析 （交通網(wǎng)，供、排水網(wǎng)，煤氣管道， 電纜等）和制圖應用。矢量數(shù)據(jù)表示的數(shù)據(jù)精度高，并易于附加上對制圖物體的屬性所作的分門別類的描述。 矢量數(shù)據(jù)只能在矢量式數(shù)據(jù)繪圖機上輸出。

24、目前解析幾何被頻繁地應用于矢量數(shù)據(jù)的處理中， 對于一些直接與點位有關(guān)的處理以及有現(xiàn)成數(shù)學公式可循的針對個別符號的操作計算， 用矢量數(shù)據(jù)有其獨到的便利之處。 矢量數(shù)據(jù)便于產(chǎn)生各個獨立的制圖物體， 并便于存貯各圖形元素間的關(guān)系信息。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種影像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，適用于遙感圖像的處理。 它與制圖物體的空間分布特征有著簡單、 直觀而嚴格的對應關(guān)系， 對于制圖物體空間位置的可探性強，并為應用機器視覺提供了可能性，對于探測物體之間的位置關(guān)系,柵格數(shù)據(jù)最為便捷。多邊形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計算方法中常常采用柵格選擇方案，而且在許多情況下，柵格方案還更有效。例如，多邊形周長、面積、總和、平均值的計算、從一點出發(fā)的半徑等

25、在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中都減化為簡單的計數(shù)操作。又因為柵格坐標是規(guī)則的，刪除和提取數(shù)據(jù)都可按位置確定窗口來實現(xiàn)，比矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方便得多。最近以矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎發(fā)展起來的柵格算法表明存在著一種比以前想象中更為有效的方法去解決某些柵格結(jié)構(gòu)曾經(jīng)存在的問題。 例如，柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲量過大的問題可用壓縮方法使其減少。柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)都有一定的局限性。一般來說 ,大范圍小比例的自然資源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)等區(qū)域問題的研究 ,城市總體規(guī)劃階段的戰(zhàn)略性布局研究等 ,使用柵格模型比較合適。城市分區(qū)或詳細規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應用，矢量模型比較合適。當然，也可以把兩種模型混合起來使用，在同一屏幕上

26、同時顯示兩種方式的地圖。13 三維空間數(shù)據(jù)模型有哪些？其對應空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么特點？答：三維空間數(shù)據(jù)模型主要包括三維矢量模型， 三維體元模型和三維混合數(shù)據(jù)模型。三維矢量模型將三維空間中的實體抽象為三維空間中的點、 線、面、體四種基本元素，然后以這四種基本幾何元素的集合來構(gòu)造更復雜的對象。 以起點、終點來限定其邊界；以一組型值曲線來限定其形狀；以一組曲面來限定其邊界和形狀。體元模型可以按體元的面數(shù)分為四面體、六面體、棱柱體和多面體共四種類型，也可以根據(jù)體元的規(guī)整性分為規(guī)則體元和非規(guī)則體元兩大類。基于面模型的構(gòu)模方法優(yōu)點是便于顯示和數(shù)據(jù)更新， 不足之處是難以進行空間分析。基于體模型的構(gòu)模方法優(yōu)點是

27、易于進行空間操作和分析， 但存儲空間大， 計算速度慢。混合模型的目的則是綜合面模型和體模型的優(yōu)點， 以及綜合規(guī)則體元與非規(guī)則體元的優(yōu)點，取長補短。第 3 章GIS 的地理數(shù)學基礎1 什么是地圖投影，它與GIS 的關(guān)系如何答：將地球面上的點投影到平面上，而使其誤差最小的各種投影方法稱為地圖投影。其實質(zhì)就是建立地球橢球面上的點的坐標 （，）與平面上對應的坐標 （x,y）之間的函數(shù)關(guān)系。地圖投影對 GIS 有較大的影響，其影響是滲透在地理信息系統(tǒng)建設的各個方面的，如數(shù)據(jù)輸入，其數(shù)據(jù)包括地圖投影數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理，需要對投影進行變換； 數(shù)據(jù)應用中的檢索、 空間分析依據(jù)數(shù)據(jù)庫投影數(shù)據(jù)； 輸出應有相應投影的地

28、圖。2 地圖投影的變形包括哪些？答：地圖投影的變形，通常可分為長度、面積和角度三種變形，其中長度變形是其它變形的基礎。3 地圖投影的分類方法有幾種？它們是如何進行分類的？答：地圖投影的分類方法很多， 總的來說， 基本上可以依外在的特征和內(nèi)在的性質(zhì)進行分類。（ 1） 根據(jù)地圖投影的變形 (內(nèi)蘊的特征 )分類根據(jù)地圖投影中可能引入的變形的性質(zhì)，可以分為等角、等面積和任意 (其中包括等距離 )投影。（ 2） 根據(jù)投影面與地球表面的相關(guān)位置分類根據(jù)投影面與地球表面的相對位置將投影區(qū)分為正軸投影 ( 極點在兩地極上，或投影面的中心線與地軸一致 )、橫軸投影 (極點在赤道上，或投影面的中心線與地軸垂直 )

29、及斜軸投影 (極點既不在兩地極上又不在赤道上，或投影面的中心線與地軸斜交 )。4 我國地理信息系統(tǒng)中為什么要采用高斯-克呂格投影和正軸等角圓錐投影？答：是因為：（ 1）我國基本比例尺地形圖 (15 千， 1 1 萬，12.5 萬， 1 5 萬，110 萬， 125 萬， 1 50 萬和 1100 萬)中大于等于 150 萬的圖均采用高斯 克呂格投影為地理數(shù)學基礎；（ 2）我國 1 100 萬地形圖采用正軸等角割圓錐投影，其分幅與國際百萬分之一所采用的分幅一致；（ 3）我國大部分省區(qū)圖多采用正軸等角割圓錐投影和屬于同一投影系統(tǒng)的正軸等面積割圓錐投影；（ 4）正軸等角圓錐投影中，地球表面上兩點間的

30、最短距離 (即大圓航線 )表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中空間分析和信息量度的正確實施。因此，我國地理信息系統(tǒng)中采用高斯 -克呂格投影和正軸等角圓錐投影既適合我國的國情，也符合國際上通行的標準。5 說明高斯 -克呂格投影的變形性質(zhì)、變形分布規(guī)律及其用途。答： 高斯投影從幾何概念上分析，它是一種等角橫切橢圓柱投影。我們把地球看成是地球橢球體， 假想用一個橢圓筒橫套在其上， 使筒與地球橢球體的某一經(jīng)線相切，橢圓筒的中心軸位于赤道上，按等角條件將地球表面投影到橢圓筒上，然后將橢圓筒展開成平面，這就是高斯投影。高斯投影的基本條件(性質(zhì))為：（ 1）中央經(jīng)線 (橢圓筒和地球橢球體的切線 )和赤道投

31、影成垂直相交的直線；（ 2）投影后沒有角度變形 (即經(jīng)緯線投影后仍正交 )；（ 3）中央經(jīng)線上沒有長度變形。變形分布規(guī)律：（ 1） 中央經(jīng)線上沒有長度變形。（ 2） 在同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠變形越大。（ 3） 在同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大。6 高斯 -克呂格投影中為什么要采取分帶投影的方法？答：分析高斯投影的長度變形可知， 其投影變形最大值在赤道和投影邊緣經(jīng)線的交點上。經(jīng)差為 ±3°時，長度變形為 1.38 ，3°帶范圍內(nèi)最大長度變形為 0.38 。為了控制投影變形不致過大， 保證地形圖精度， 高斯投影采用分帶投影方法， 即將投影范圍的東西界加以限制，

32、使其變形不超過一定的限度。7 1： 10 萬的某圖幅的圖號為 I-50-87,請計算該圖幅所在的高斯投影的投影帶號及投影帶的中央經(jīng)線？答：該圖幅所在的高斯投影的投影帶號為：50 3020， 投影帶的中央經(jīng)線L0=20*60-30=1170。8 什么是正軸等角圓錐投影？我國新編百萬分之一地圖為何要采用雙標準緯線正等角圓錐投影？答：假想一個圓錐其軸與地球橢球旋轉(zhuǎn)軸重合地套在橢球上， 按等角的條件把地球橢球上經(jīng)緯線投影到圓錐面上，然后沿一條母線 (經(jīng)線 ) 將圓錐面切開展成平面，這就是正軸等角圓錐投影。我國新編的 1：100 萬地形圖采用正軸等角圓錐投影的原因是：（ 1）我國位于中緯，應采用正軸圓錐

33、投影；（ 2）地形圖應采用等角投影；（ 3）采用雙標準緯線的相割比采用單標準緯線的相切，其投影變形小而均勻。9 實現(xiàn)地圖投影轉(zhuǎn)換的基本思路是什么？答：首先找出從一種投影點的坐標變換為另一種地圖投影點的坐標變換關(guān)系式，是實現(xiàn)投影變換的基礎， 實現(xiàn)這種關(guān)系式的方法有反解變換法、 正解變換法和數(shù)值變換法。第 4 章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入1 GIS 有哪些數(shù)據(jù)來源？數(shù)據(jù)標準化主要指哪些方面？每個方面的主要內(nèi)容是什么？答： GIS 的主要數(shù)據(jù)源有：地圖數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、數(shù)字資料、文字報告。數(shù)據(jù)標準化主要是指： 統(tǒng)一的地理基礎、 統(tǒng)一的分類編碼原則、 數(shù)據(jù)交換格式標準、標準的數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程。統(tǒng)一的地理基礎

34、： 地理基礎是地理信息數(shù)據(jù)表達格式與規(guī)范的重要組成部分。 它主要包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理坐標系統(tǒng)以及統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)。統(tǒng)一的分類編碼原則： 國家規(guī)范組建議信息分類體系采用宏觀的全國分類系統(tǒng)與詳細專業(yè)系統(tǒng)之間相遞歸的分類方案， 即低一級的分類系統(tǒng)必須能歸并和綜合到高一級分類系統(tǒng)中去。數(shù)據(jù)交換格式標準： 制定的數(shù)據(jù)交換格式應盡量簡單實用， 能獨立于數(shù)據(jù)提供者和用戶的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和硬軟件環(huán)境，數(shù)據(jù)格式應便于修改擴充和維護，便于同國內(nèi)外重要的 GIS 軟件數(shù)據(jù)格式進行交換，保證較強的通用性。標準的數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程：我國現(xiàn)已研究和制定了兩個技術(shù)規(guī)程： 圖形數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程和攝影測量數(shù)據(jù)

35、采集的技術(shù)規(guī)程。 規(guī)程中對設備要求、 作業(yè)步驟、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)記錄格式、數(shù)據(jù)庫管理及產(chǎn)品驗收都作了詳細規(guī)定。2 空間數(shù)據(jù)輸入主要有哪幾種方法？各自如何進行操作？答：鍵盤輸入：將圖形元素點、線、面實體的地理位置數(shù)據(jù)（各種坐標系中的坐標）通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)文件或程序中去。手扶跟蹤數(shù)字化輸入： 數(shù)字化有兩種基本方式： 點方式和流方式。 點方式數(shù)字化時，只要將游標十字絲交點對準數(shù)字化原圖上要數(shù)字化的點， 按下游標上相應的按鍵，記錄該點 x、y 坐標。每記錄一次坐標，操作員需要按鍵一次。流方式數(shù)字化時，將游標十字絲交點沿曲線從起點移動到終點， 讓它以等時間間隔或等距離間隔方式記錄曲線上一系列密集的離散點坐

36、標， 操作員無需對每個點都按鍵一次，僅在曲線的始點和終點各按一次相應的按鍵即可。 掃描數(shù)字化儀輸入：掃描數(shù)字化前準備： 原圖準備，選擇數(shù)據(jù)記錄格式， 選擇光孔的孔徑， 計算坐標差。柵格掃描數(shù)據(jù)到矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化：手工編輯，矢量線化、數(shù)據(jù)識別，手工編輯。現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：在技術(shù)上須解決分類、編碼、格式等標準化問題。3 手扶跟蹤數(shù)字化誤差主要有哪些來源？如何提高數(shù)字化精度？答：數(shù)字化精度受數(shù)字化儀誤差、數(shù)字化方式、操作人員人為誤差、編稿原圖誤差等多種因素的影響。選擇數(shù)字化儀時要根據(jù)既經(jīng)濟實用又能滿足精度要求為原則， 選擇適當?shù)臄?shù)字化方式，提高操作人員的專業(yè)技能，不要過度疲勞。4 手扶跟蹤數(shù)字化與掃描數(shù)字

37、化主要有哪些區(qū)別？答：手扶跟蹤數(shù)字化方法，速度慢、精度低、作業(yè)勞動強度大，利用掃描儀進行數(shù)據(jù)輸入比手工數(shù)字化約快 5 倍 10 倍。數(shù)字化儀在處理少量地圖時比使用掃描儀合算些，但掃描儀在快速、經(jīng)濟地處理山區(qū)地形圖時比手工數(shù)字化有效。5 非空間數(shù)據(jù)如何輸入？如何實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的連接？答：非空間屬性數(shù)據(jù)的輸入， 少量數(shù)據(jù)可在圖形的適當位置鍵入， 大量輸入時的常用方法是， 將屬性數(shù)據(jù)首先輸入一個順序文件， 經(jīng)編輯、檢查無誤后轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)庫的相應文件或表格。空間和非空間數(shù)據(jù)連接的較好方法是用特殊程序把非空間屬性數(shù)據(jù)與已數(shù)字化的點、線、面空間實體連接在一起。6 在 GIS 系統(tǒng)中，不同階段的數(shù)據(jù)，

38、主要有哪些誤差來源？答：見下表：階誤差來源段人差 (對中誤差、讀數(shù)誤差、平差誤差 )、儀器差 (不完善、缺乏檢校、測 未作改正 )、環(huán)境影響 (氣候、氣壓、溫度、磁場、信號干擾、風、光量 源)、 GPS數(shù)據(jù)誤差 (信號精度、接收機精度、定位方法、處理算法、坐標變換、軌道信號等 )等遙 儀器差 (攝影平臺、傳感器的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性、信號數(shù)字化、光電轉(zhuǎn)換、感 分辨率 )、解譯誤差制圖展繪控制點、編繪、清繪、綜合、復制、套色等輸 原稿質(zhì)量、操作員人為誤差 (經(jīng)驗技能、生理因素、工作態(tài)度 )、紙張入 變形、數(shù)字化儀精度、數(shù)字化方式等處 幾何改正、坐標變換、投影變換、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、拓撲匹理 配、地

39、圖疊置等輸比例尺誤差、輸出設備誤差、媒質(zhì)不穩(wěn)定等出使用戶錯誤理解信息造成的誤差、不正確地使用信息造成的誤差等用第 5 章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理1 數(shù)據(jù)處理這一步驟在使用 GIS 系統(tǒng)過程中起什么作用？主要包括哪些內(nèi)容？答：數(shù)據(jù)處理是建立應用地理信息系統(tǒng)過程中不可缺少的一個階段。 在這個階段中，一方面可對輸入的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查與糾正，其中包括： 圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的編輯、圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的對應關(guān)系的校驗及糾正、 空間數(shù)據(jù)的誤差校正等；另一方面是對輸入的圖形數(shù)據(jù)進行整飾處理， 以使這些圖形數(shù)據(jù)能滿足地理信息系統(tǒng)的各種應用要求，其中包括： 對矢量數(shù)據(jù)的壓縮與光滑處理、拓撲關(guān)系的建立、矢量數(shù)據(jù)

40、與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換、 圖形的線性變換和投影變換、地圖符號的設計及調(diào)用、圖框的生成、地圖裁剪以及圖幅拼接等等。2 誤差校正和圖形編輯有何區(qū)別？各用于什么情況？答：數(shù)據(jù)編輯又叫數(shù)字化編輯， 它是指對地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進行編輯加工，其主要目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的同時， 相應地改正數(shù)字化資料的圖形。 因圖紙變形和數(shù)字化過程的隨機誤差所產(chǎn)生的影響，必須經(jīng)過幾何校正或稱誤差校正。3 一般 GIS 系統(tǒng)中有哪幾個坐標系？在什么情況下需做它們之間的轉(zhuǎn)換？答：一般有三種坐標系。(1) 世界坐標系 (WC World Coordinate System)世界坐標系是指用戶坐標系。 世界坐標系通常為直角坐標系，

41、 一般由用戶自己選定，與機器設備無關(guān)。 圖形輸入到數(shù)據(jù)庫時所依據(jù)的就是這種坐標系， 圖形輸出時應當仍然用用戶所使用的坐標系， 因為圖形輸出是面向用戶的。 用戶坐標空間一般為實數(shù)域， 理論上是連續(xù)的、 無限的。作業(yè)區(qū)的左下角的坐標值通常為非零值。(2) 規(guī)格化數(shù)據(jù)庫坐標系 (NDC Normalized Database Coordinate System)在圖形輸入時，其數(shù)據(jù)來源可能是不一樣的， 表現(xiàn)在它們的橢球參數(shù)、 投影方式、比例尺以及單位等的不同。 而圖形輸出時， 又可能會由于用戶的需求不一樣， 要求輸出結(jié)果用不同的橢球參數(shù)、 不同的投影方式、 不同的比例尺、不同的單位等。為了在庫中能統(tǒng)

42、一管理， 通常在地圖數(shù)據(jù)庫中使用規(guī)格化數(shù)據(jù)庫坐標系， 即在庫中將使用統(tǒng)一的橢球參數(shù)、投影方式、比例尺和單位等。(3) 設備坐標系 (DC Device Coordinate System)設備坐標系是物理設備的 I/O 空間。每一種圖形設備都有其獨有的坐標系，在數(shù)字化儀上對地圖或其它圖形數(shù)字化時， 由于數(shù)字化儀的游標器給出的是設備臺面坐標 (也叫相對坐標 )，而不是該圖所依據(jù)的投影坐標，因此，在一般情況下要進行從 DC 到 WC 的變換，使得一幅圖的數(shù)據(jù)， 特別是多幅有關(guān)聯(lián)的圖幅的數(shù)據(jù)位于一個統(tǒng)一的理論參考系中。 在屏幕上顯示圖形或在繪圖機上繪圖時， 則要作另一種坐標變換。4 圖形編輯的主要步

43、驟是什么？答：（1）利用系統(tǒng)的文件管理功能，將存在地圖數(shù)據(jù)庫中的圖形數(shù)據(jù)（文件）裝入內(nèi)存。（ 2）開窗顯示圖形數(shù)據(jù)、檢查錯誤之處。（ 3） 數(shù)字化定位和編輯修改。（ 4） 若在編輯工作中出現(xiàn)誤操作，可用系統(tǒng)提供的多級功能，改正誤操作。（ 5） 當所有編輯工作完成后， 再利用系統(tǒng)的文件管理功能， 將編輯好的圖形數(shù)據(jù)存儲到地圖數(shù)據(jù)庫中。5 什么是圖元捕捉？點、線、面圖元捕捉分別采用什么方法？答：圖元捕捉是一種圖形數(shù)據(jù)處理方法，為了捕捉點、線、面的實體。點的捕捉：點捕捉的實質(zhì)是判斷選擇點 S（x,y ）是否在圓或設定的矩形之內(nèi)。線元的捕捉：選擇點的光標點坐標 S（ x,y ）到線元的各直線段之間的距

44、離 d1,d2,d3, 中，如有一個距離 di<D ，認為該線元被捕捉。面元的捕捉：多邊形的捕捉實際上是判斷選擇點 S（x,y）是否在多邊形內(nèi)。首先查所選點 S（ x,y）是否在多邊形的外接矩陣內(nèi)， 如不在，則不可能捕捉到， 如在，有可能捕捉到，再進一步判斷所選點 S（ x,y）是否在該多邊形之內(nèi)。6 線元端點匹配起什么作用？通常怎樣實現(xiàn)？答：節(jié)點匹配：線元或弧段端點間的匹配。節(jié)點匹配的方法有： 節(jié)點移動；用鼠標拉一個矩形或圓， 將落入其中的節(jié)點坐標吻合在一起；求交點；自動匹配。節(jié)點與線匹配：線元或弧段端點和另一線元或弧段中間某點匹配。節(jié)點與線匹配的方法有：節(jié)點移動；使用線段求交；使用自

45、動編輯的方法，在給定容差內(nèi)，將它們自動求交并吻合在一起。7 多邊形自動生成的目的就是要建立什么拓撲關(guān)系？怎樣建立？答：區(qū)域和弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系、 區(qū)域和區(qū)域的包含關(guān)系、 弧段與弧段的鄰接關(guān)系及弧段與節(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系等。一般來說，建立拓撲關(guān)系有兩種方法：手工建立和自動建立。自動建立面域、弧段及節(jié)點之間的拓撲關(guān)系多采用弧段跟蹤法。8 為什么要做數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)光滑？它們的基本原理各是什么？不同的方法對處理后的效果有什么影響？答：在空間數(shù)據(jù)輸入計算機后， 有時為了減少數(shù)據(jù)的存貯量節(jié)省存貯空間， 加快后繼處理速度， 把大量的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用的、 有條理的、精煉而簡單的信息的過程，這就稱為數(shù)據(jù)簡化或數(shù)據(jù)壓縮。

46、曲線光滑是假想曲線 (或接近它們的曲線 )為一組離散點，尋找形式比較簡單、性能良好的曲線解析式。曲線光滑有兩種方式： 插值方式與逼近方式，前者所得到的曲線通過原先給定的離散點；而后者的曲線與所給的離散點相當 “接近 ”。9 圖形變換中的投影變換和地圖投影變換各是什么含義？它們各用于什么情況？答：對于輸入計算機中的圖形數(shù)據(jù)， 有時因為比例尺不符， 或為了實現(xiàn)地圖的合成與排版，需要對這些圖形數(shù)據(jù)進行幾何變換 (線性變換 )，可滿足地理信息系統(tǒng)應用的要求。此外，地理信息系統(tǒng)所要表達、管理以及分析的對象是空間實體，為了能在二維空間 (屏幕或繪圖儀 )上表示三維物體，就需進行三維空間到二維空間的變換，這

47、種變換稱為投影變換。10 為什么需要進行圖幅拼接？怎樣實現(xiàn)？答：采用分幅管理空間數(shù)據(jù)造成了一個空間實體會分屬于多個圖幅， 對于整個空間不能保證正確的拓撲關(guān)系。 要做到既能按分幅數(shù)字化錄入、 存儲和管理空間數(shù)據(jù)，又能夠?qū)⒎謱俨煌瑘D幅的同一目標建立起正確的聯(lián)系， 以利于對整個空間數(shù)據(jù)進行正確的檢索、分析和統(tǒng)計等功能的實現(xiàn)，要進行圖幅拼接。在相鄰圖幅的邊緣部分， 要進行圖幅數(shù)據(jù)邊緣匹配處理。 圖幅接邊的步驟： 創(chuàng)建或打開圖庫文件 添加庫類 輸入圖幅 圖幅接邊 圖幅檢索。11 GIS 系統(tǒng)中，為什么需做柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換？這些轉(zhuǎn)換有哪些算法？答：在地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域里，柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)各有千

48、秋，它們互為補充，必要時互相轉(zhuǎn)換，這是由地理信息系統(tǒng)處理方式以及這兩種數(shù)據(jù)格式各自的特點所決定的。進行線段的柵格化，主要有八方向柵格化和全路徑柵格化兩種算法。對面域進行柵格化，可用種子點填充算法和掃描線種子點填充算法。線狀柵格影像的矢量化一般采用兩種算法思想： 細化矢量化和非細化矢量化。對于面狀柵格數(shù)據(jù)進行矢量化， 只要通過逐行掃描， 先找到一個要素集合的邊緣點，然后沿面狀要素的邊緣跟蹤，直到整個面域的邊界 (包括外沿及可能的各內(nèi)沿 )跟蹤結(jié)束 (即封閉 )為止。在跟蹤過程中記錄下個象素的坐標。第 6 章 空間數(shù)據(jù)管理1 什么是數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)？它們之間有什么聯(lián)系？答：數(shù)據(jù)

49、庫是存貯在計算機內(nèi)的有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合； 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個軟件，用以維護數(shù)據(jù)庫、 接受并完成用戶對數(shù)據(jù)庫的一切操作； 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)指由硬件設備、軟件系統(tǒng)、專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)體和管理人員構(gòu)成的一個運行系統(tǒng)。2 什么是數(shù)據(jù)模型？目前數(shù)據(jù)庫主要有哪幾種數(shù)據(jù)模型？它們各有何特點？答：數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的工具， 它是衡量數(shù)據(jù)庫能力強弱的主要標志之一。 數(shù)據(jù)庫設計的核心問題之一就是設計一個好的數(shù)據(jù)模型。 目前在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，常用的數(shù)據(jù)模型有：層次模型、網(wǎng)絡模型、關(guān)系模型以及最近興起的面向?qū)ο竽Ｐ汀哟螖?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于文獻目錄、土壤分類、部門機構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。例如全國 省 縣鄉(xiāng)是一棵十分

50、標準的有向樹， 其中 “全國 ”是根節(jié)點， 省以下的行政區(qū)劃單元都是子節(jié)點。 這種數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點是層次和關(guān)系清楚， 檢索路線明確。層次模型不能表示多對多的聯(lián)系，這是令人遺憾的缺陷。在 GIS 中，若采用這種層次模型將難以顧及公共點、 線數(shù)據(jù)共享和實體元素間的拓撲關(guān)系， 導致數(shù)據(jù)冗余度增加，而且給拓撲查詢帶來困難。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于數(shù)據(jù)間相互關(guān)系非常復雜的情況， 除了上面說的圖形數(shù)據(jù)外，不同企業(yè)部門之間的生產(chǎn)、 消耗聯(lián)系也可以很方便地用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來表示。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的缺點是： 由于數(shù)據(jù)間聯(lián)系要通過指針表示， 指針數(shù)據(jù)項的存在使數(shù)據(jù)量大大增加， 當數(shù)據(jù)間關(guān)系復雜時指針部分會占大量數(shù)據(jù)庫存貯空

51、間。 另外，修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù) ，指針也必須隨著變化。因此，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫中指針的建立和維護可能成為相當大的額外負擔。關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是它的結(jié)構(gòu)特別靈活， 可滿足所有用布爾邏輯運算和數(shù)學運算規(guī)則形成的詢問要求； 關(guān)系數(shù)據(jù)還能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)，加入和刪除數(shù)據(jù)都非常方便。關(guān)系模型用于設計地理屬性數(shù)據(jù)的模型較為適宜。因為在目前，地理要素之間的相互聯(lián)系是難以描述的， 只能獨立地建立多個關(guān)系表，例如：地形關(guān)系，包含的屬性有高度、坡度、坡向，其基本存貯單元可以是柵格方式或地形表面的三角面；人口關(guān)系，含的屬性有人的數(shù)量、男女人口數(shù)、勞動力、撫養(yǎng)人口數(shù)等。基本存貯單元通常是對應于某一級的行政

52、區(qū)劃單元。面向?qū)ο蟮亩x是指無論怎樣復雜的事例都可以準確地由一個對象表示。 每個對象都是包含了數(shù)據(jù)集和操作集的實體， 即是說，面向?qū)ο蟮哪Ｐ途哂蟹庋b性的特點。3 地圖數(shù)據(jù)模型中，圖形數(shù)據(jù)和專題屬性數(shù)據(jù)有哪幾種連接方法？各有何優(yōu)缺點？答：圖形數(shù)據(jù)與專題屬性數(shù)據(jù)的連接基本上有4 種方式：（ 1）圖形數(shù)據(jù)與專題屬性數(shù)據(jù)分別管理：這種方式?jīng)]有集中控制的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它有兩種管理形式： 一是屬性數(shù)據(jù)是作為圖形數(shù)據(jù)記錄的一部分進行存貯的。這種方案只有當屬性數(shù)據(jù)量不大的個別情況下才是有用的。 大量的屬性數(shù)據(jù)加載于圖形記錄上會導致系統(tǒng)響應時間的普遍延長。 當然，主要的缺點在于屬性數(shù)據(jù)的存取必須經(jīng)由圖形記錄才

53、能進行。 二是用單向指針指向?qū)傩詳?shù)據(jù)， 此方法的優(yōu)點在于屬性數(shù)據(jù)多少不受限制， 且對圖形數(shù)據(jù)沒有什么壞影響。 缺點是僅有從圖形到屬性的單向指針，因此，互相參照是非常麻煩的，并且容易出錯。（ 2）對通用 DBMS 擴展以增加空間數(shù)據(jù)的管理能力：對通用DBMS 進行必要的擴充，以增加空間數(shù)據(jù)的管理能力，使空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在同一個DBMS管理之下。這種方法使空間和屬性數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系比較密切，還便于利用某些DBMS 產(chǎn)品的現(xiàn)成功能（如：多用戶的控制，客戶機/服務器的運行模式等），但為了使空間數(shù)據(jù)適應關(guān)系模型，需犧牲軟件運行的效率。（ 3）屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)：此結(jié)構(gòu)中有雙向指針參照，且由

54、一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來控制， 使靈活性和應用范圍均大為提高。 這一方案能滿足許多部門在建立信息系統(tǒng)時的要求。（ 4）圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自成體系：此方案為圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)彼此獨立地實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化提供了充分的可能性，以進一步適合于不同部門的數(shù)據(jù)處理方法。這里屬性數(shù)據(jù)有其專用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，很多情況下是用于事務管理的商業(yè)數(shù)據(jù)庫，并且在它基礎上建立了能夠從屬性到圖形的反向參照功能。4 用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)有什么優(yōu)勢？主要用到哪些技術(shù)？答：大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面具備了文件系統(tǒng)所不具備的工具，同時還可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化管理。主要用到的技術(shù)包括： 全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理結(jié)構(gòu)、 空

55、間數(shù)據(jù)庫引擎、 基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)模型、 基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的空間實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、 空間數(shù)據(jù)訪問模型和關(guān)系化空間數(shù)據(jù)的安全管理。5 通常實體間都有哪些邏輯關(guān)系？怎樣表示它們？答：建立實體間關(guān)系是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要任務， 在大量的物體之間的關(guān)系中， 通常我們必須建立兩種直接關(guān)系，即定性(分層或分類關(guān)系 )和定位 (開窗處理 )關(guān)系。視需要與可能，可建立第三種關(guān)系 拓撲關(guān)系。定性關(guān)系的建立就是按照物體的分類標志來組織數(shù)據(jù)文件。這里可通過兩種模型：層次模型和網(wǎng)狀模型來組織數(shù)據(jù)文件。定位關(guān)系是物體間的空間關(guān)系之一，是一種面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 它用近似的方法表示物體間的接近度。建立定位關(guān)系的目的是為地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配備定位(開窗 )檢索的功能。地圖數(shù)據(jù)處理的特征之一