2012年

一、名词解释

1 大地基准

大地基准是地球的一个数学模型，可作为计算某个位置地理坐标的参考或基础，大地基准的定义包括大地原点、用于计算的椭球参数、椭球与地球在原点的分离。

2 拓扑

是研究几何对象在弯曲与拉伸等变换下仍保持不变的性质。为将其运用于地理空间数据，拓扑常被解释为通过图论这一数学分支，用图表或图形来研究集合对象排列及其相互关系。

3 屏幕数字化

屏幕数字化也被称为平视显示其显示数字化，是利用诸如DOQ数据源作为背景，在计算机屏幕进行手扶跟踪数字化。屏幕数字化是编辑或更新现有地图的一种有效方法。

4 图幅拼接

指沿着一个图层的边缘对相邻图层的线条作匹配，以使线条连续穿过两个图层的边界，进而用于最短路径等空间分析操作。

5 HSV模式

HSV模式即用色调、饱和度和亮度来定义颜色的色彩模式，色调是颜色的基本属性，是色彩的外相，是在不同波长的光照射下人眼所感觉的不同的颜色；饱和度是指色彩的纯度，值越高色彩越纯，越低则逐渐变灰，亮度也叫明度，指的是色彩的亮度。HSV模式以人类更加熟悉的方式，封装关于颜色的信息，颜色深浅和明暗，因此HSV更符合人类感觉颜色的方式，具有较强的感知度。

6 地理可视化

地理可视化强调将地图学、GIS、图像分析和探索性数据分析进行综合运用于地理空间数据的视觉检查、分析、综合和表达以及空间决策支持，可以将地理可视化看作，数字可视化的一种特殊类型。地图是地理可视化的重要部分。

二、简答题

1 IDW插值常要求用户做一下操作，运用GIS知识说明所做操作的意义，并解释搜索半径类型不同，则用户输入选项不同的原因。

（1）  输入点图层数据

2 写出高斯-克吕格投影的变形特点以及选择分带投影的原因，并说明该投影适合的地图比例尺

变形的特点以及分带原因：

高斯-克吕格投影以椭圆柱面作为投影面，并与椭球体面相切与一条经线上，该经线即为投影带的中央经线，按等角条件将中央经线东西一定范围的区域投影到椭圆柱面上，发展成平面便构成了横轴等角切椭圆柱投影。在高斯克吕格投影上，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标的原点。

在这个投影上，角度没有变形。中央经线长度比等于一，没有长度变形，其余 经线长度比均大于一，长度变形为正，距离中央经线越远变形越大，最大变形在边缘经线与赤道的交点上；面积变形也是距离中央经线越远，变形越大。为了保证地 图的精度，采用分带投影方法，即将投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度，这样将许多带结合起来，成为整个区域的投影。

适合比例尺：

我国规定在大比例尺地形图上使用高斯克吕格投影，具体为：1:10000、1:25000、1：50000、1：100000、1:250000、1：500000比例尺地形图，其中1:25000至1：500000比例尺地形图均采用经差6°分带，1:10000比例尺地形图采用经差3°分带。

3 现有一幅扫描后的等高线图，请问将该图转换成一个含有高程属性的矢量图的方法。

纸质图经过扫面以后得到栅格数据，将栅格数据转换成矢量图的过程即矢量化，矢量化的主要步骤为：

（1）  选择矢量化软件：根据实际情况和需要选择合适的矢量化软件，目前主流的矢量化软件有：ARCGIS、superMap、MAPGIS、AUTOCAD、MAPINFO、R2V等等，下面步骤中以ARCGIS为例。

（2）  预处理：对于扫描输入的图幅，由于原始图不干净等原因，都会出现一点飞白、污点、线画边缘凹凸不平等，可通过手工方法或利用一些算法进行处理。

（3）  地图配准：在ARCMAP中加载图像，通过添加控制点对图像进行配准，然后为图像选择合适的坐标系。

（4）  重采样：校正以后要重采样，选择重采样类型进行重采样，生成新的栅格文件，加载新的栅格文件。

（5）  矢量化：在ArcCatalog中新建要素类，回到ARCMAP中，在编辑的状态下进行矢量化提取等高线并保存到新建的要素类中，同时输入要素的高程属性，完成矢量化。

4 仿射变换的原理是什么，在地里配准中有何用途？

仿射变换的原理：

仿射变换是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，它的变换公式为：

仿射变换也可以理解为先乘以一个矩阵（线性变化），再加上一个向量（平移变化），即Y=AX+b。 其变换效果为一系列原子变换（包括平移、旋转、缩放、翻转等）的复合。仿射变换是平面到自身的一类变换。它的特点是能够保持点的共线性（即直线变换后还为 直线，圆弧变换后还是圆弧）和线的平行性（即保持二位图形中间的相对位置关系不变，平行线仍是平行线，直线交角不变）。

仿射变换在地里配准中的作用：

在GIS中常常遇到地图的仿射变形，即x，y方向上的比例因子不一致，这时候就需要对地图进行配准和矫正，利用仿射变换的原理能够对地图的仿射变形进行有效的矫正。在实际应用中，通常通过选取控制点（三个以上）来确定上述变换公式中的系数，然后利用他们将整幅图进行仿射变换，以使图像更准确。

5 写出线性四叉树编码（以十进制Morton码为例）栅格图像的原理，怎样才能够通过该编码获得栅格单元相对应的空间位置？

十进制Morton码的基本思路

将2n*2n像元组成的图像所构成的二维平面，按四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树，该树最高为n级，

6 什么是空间索引，建立空间索引的目的是什么，请写出GIS软件常使用的空间索引技术（写出三种以上）

概念：

空间索引就是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。

目的：

空间索引的目的是为了在GIS系统中快速定位到所选中的空间要素，从而提高空间操作的速度和效率。 提高系统响应时间。

常见索引方法：

（1）外接矩形索引（对象范围索引）

在记录每个空间实体的坐标时记录包围每个空间实体的外接矩形的最大、最小 坐标，这样在索引空间实体时，根据空间实体的最大、最小范围，预先排除那些没有落入检索窗口内的空间实体，仅对那些外界矩形落在检索窗口测空间实体作进一 步的判断，最后检索出那些真正落入检索窗口内的空间实体。

（2）格网索引

其基本思路是将研究区域用横竖线条划分成大小相等或不等的格网记录任何一个格网所包含的空间实体，当用户进行空间查询，首先计算出用户查询对象所在的网格，然后再在该网格中快速查询所选空间实体，这样一来就大大加快了空间索引的查询速度。

（3）四叉树空间索引

在建立四叉树索引时根据所有空间对象覆盖的范围，进行四叉树分割，使每个子块中包含单个实体，然后根据包含每个实体的字块层数或子块大小，建立相应的索引。

（4）R树和R+树空间索引

R树索引的机制是设计一些虚拟矩形，将一些空间距离相近的空间对象包含在矩形内。矩形中包含空间对象的指针因而可以作为空间索引。构造矩形的原则是矩形间重叠少；矩形尽可能包含更多的空间对象；矩形可以嵌套。R+树是改进的R树索引，其机制是允许虚拟矩形相互重叠，允许一个空间对象同时为多个虚拟矩形所包含。

7 举例说明局域运算和邻域运算的区别

局域运算和邻域运算都是栅格数据分析中的重要运算，但两者有很大不同主要区别：

局域运算是一个像元接一个像元的运算，局域运算的结果只与该像元对应的像元值有关，不涉及位置运算，而邻域运算是像元周围环绕像元的值来确定的，其值受邻域像元的影响。

三 论述题

1 简述地理信息系统中数据的来源、数据采集方法、误差来源及数据质量控制的主要办法。

1、GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类。根据数据获取方式可以分为：

（1）图形图像数据

地图数据：地图是GIS的重要数据源，来源于各种类型的普通地图和专题地图。

影像数据：主要来源于卫星遥感和影响遥感，也是GIS最有效的数据源之一。

地形数据：包括地形图、实测地形数据、已建立的数字高程模型数据。

测量数据及GPS数据：图形图像必须有确定的地理坐标基础。

（2）文字符号数据

主要是数字、文字、符号表示的数据，包括空间要素数据、测量数据、统计数据、调查数据、各种法律文档、社会经济数据、元数据等各种形式的电子数据。文字数据可以 手工录入或从其他地方转换而来，对获取的文字数据需要进行、分类及标准化处理。

（3）多媒体数据

主要是音频或视频数据，一般以数字化形式提供。通过数据转换或解释等方法或得。

2、数据采集方法

（1）地图数据的获取

地图数字化是获取地图数据最基本的方法，它将传统的纸质或其他材料上的地图转换成计算机可识别的图形数据，并将数字化数据在计算机中进行存储，以便分析和输出。目前有两种方法：直接数字化（数字化仪）输入和扫描输入。

（2）遥感数据的获取

遥感是利用航空航天技术获取地球资源和环境信息的重要途径，它能获取动态 的宏观信息，并直接以数字方式记录和传送，因此常用来获取和更新信息系统中的数据库，并直接用于模型综合分析。获取的方法有两种：目视法获取遥感数据（经 过目视判读，编制出各种专题图）。遥感影像数据经识别后直接进入GIS数据库，遥感影像数据经识别后直接进入GIS数据库是获取空间数据理想方式这必须要有遥感图像数据处理及相关技术的支持。

（3）摄影测量数据获取

摄影测量在我国基本比例尺测图生产中起关键作用，大部分1:1万、1:5万的地形图都使用摄影测量的方法。获取手段包括：1）地面摄影测量和航空摄影测量，通过立体摄影测量，直接获取空间数据作为GIS数据源。2）解析摄影测量，是获取高精度数字地图、数字高程模型的重要手段。3）数字摄影测量，用于生产数字高程模型、数字正射影像等。，

（4）属性数据获取

一般属性数据录入主要采用键盘输入的方法，属性数据的获取主要在于资料的搜集，通过对现场专题调查采集样本资料；通过社会调查与统计获取社会信息；现有地图、历史遥感资料、政府部门的各种统计数据也是最常用的属性数据来源。

3、数据误差来源

（1）地图数据的质量

地图数据是现有地图经过数字化或扫描后生成的数据。在地图数据质量问题中，不仅含有地图固有的误差，还包括图纸变形、图形数字化等误差。

1）地图固有误差

指用于数字化的地图本身所带有的误差，包括控制点误差、投影误差等。

2)材料变形产生的误差

这类误差是由于图纸的大小受湿度和温度变化的影响而产生的。

3)图形数字化误差

跟踪数字化时由于数字化操作人员技术与经验不同，常引人不同量的数字化误差。

数字化仪分辨率和精度对数字化的质量产生影响。通常，数字化仅的实际分辨率和精度比标称的分辨率和精度都要低一些。