地理信息系统概论修订版黄杏元版读书笔记(3)

本站小编免费考研网/2019-04-04

6、什么是地图代数，主要存在那些地图代数的方法？
答：地图代数是以一尺度空间内栅格点集的变换和运算来解决地理信息的图形符号可视化及空间分析的新型理论和方法。主要存在基于栅格数据的叠合分析方法。

7、什么是 Voronoi 图，他有哪些主要特征和用途？
答：它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N 个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。

Voronoi 图特征：1）所有 Voronoi 图都是凸多边形；2）Voronoi 多边形的顶点是相邻已知点构成的三角形外接圆的圆心 3）所有这些外接圆的内部不包含已知点。 Voronoi 图的用途：可以用该已知数据点的数据来表达和分析该多边形内的所有其他数据点， Voronoi 图可以用于空间插值计算。

8、请简述 Dijkstra 算法及其在 GIS 最短路径分析中的应用？
答：Dijkstra 算法是按路径长度递增顺序产生各顶点的最短路径。算法过程：设最短距离已确定的顶点集合称为红集点，最短距离尚未确定的为蓝集点。1）按路径长度递增顺序产生
各蓝顶点的最短路径；2)在当前蓝点集中选择一个距离最小的蓝点来扩充红点集，以保证算法按路径长度递增的顺序产生各顶点的最短路径；3）没扩充一个蓝点到红点集中，则剩余的蓝点的路径按照新加入的红点作为中间顶点进行修正，一旦加入新顶点使得蓝点路径长度最短，则用变短的路径代替原来的蓝点路径长度，重复以上过程；4）直到所需求的蓝点已扩充到红点集时，算法结束。应用：1）选择要进行计算的两个结点；2）对这两个结点进行联通分析，即采用宽度优先搜索方法，来快速判断这两个结点之间是否联通，也就是确定是否存在计算最短路径的必要，若联通则进行 3）调用 Dijkstra 算法，计算两个结点之间的最短路径 4）进过对计算出来的最短路径树进行优化处理后，生成最终的最短路径树，输出并推出。
第六章
1、结合你的兴趣领域（水土保持、洪水防灾、土地分等定级等），叙述基于 GIS的地球科学应用模型的建模步骤和方法？
答：利用 GIS 的数值分析方法来估算土壤水土流失程度，首先确定土壤流失的数字分析模型，根据模型确定影响土壤流失的因子，这些因子必须能够反映不同的土壤的性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件；然后选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据；最后将多种信息加以复合，确定研究地区土壤流失量的各种不同等级，为制定区域的水土保持规划提供依据。应用模型的步骤：1）明确分析目的评价准则 2）准备分析数据 3）空间分析操作 4）结果分析 5）解释评价结果。

2、通过应用实例或实际操作过程图，说明在解决地球科学问题中，如何将地球科学知识与 GIS 应用过程进行有机结合，并讨论两者之间的相互关系？
答：地球科学是一门研究地球资源、环境演化规律与人类社会活动之间相互作用关系的科学，它寻求人类社会与环境协同演化、持续发展的途径。现在已发展为集自然科学、技术科学与社会科学为一体，是由多学科科学体系组成的边缘学科，是 21 世纪的支柱性科学。地球科学是 GIS 两个理论基础支持点的其中一个，它涉及信息的组织、存储、处理、可视化表示及传输中的理论问题和实践问题。而随地球科学工作的不断深入，地球科学的难度逐渐增加，以往单一的研究方法已难见成效。越来越多的人认识到，只有将地球科学领域的不同研究方法得到的信息进行综合分析研究，才是提高效果的根本出路。近年来计算机技术的进步特别是 GIS 技术的发展使这一可能变成现实。操作过程图 P197 土壤侵蚀数据处理流程图

3、为公园选址，要求该公园的位置必须是从主要公路上容易到达，要减少噪声干扰，同时依山傍水，而且公园的可利用面积最大。试以 GIS 方法模拟选址分析步骤，设计其数据处理流程图，并说明其有关的操作和算子。
分析目的：确定建立公园的合适区域评价准则： 1)相对安静（离公路 0.2 公里之外）且交通方便（离公路 0.8 公里之内） 2)依附在大小适中的天然河流上，即等级为 2 的河流才适合建公园。 3)公园选址要避免沼泽地，即土地利用图中非沼泽地的适合建公园。
所需数据：交通图水系图（带有分级属性的水系图）土地利用图具体步骤： 1)对交通图中的公路分别建立 0.8,0.2 公里缓冲区 2）将两缓冲区进行空间叠置（擦除分析）得到公园候选区域---zones 3）通过赋属性再分类，将土地利用图分成沼泽地及非沼泽地两类（1 为非沼泽地，0 为沼泽地）； 4）合并土地利用图中属性相同的相邻多边形的边界，得到 Marsh 层； 5)将 Marsh 层和 zones 进行多边形空间叠置分析（相交分析或裁剪分析），得到 zones 内的土地利用区域 Zmarsh； 6)将 Stream 层与 Zmarsh 进行空间叠置（相交分析） 7）查询输出所选中的区域。查询“土地利用类型=‘1’ ”且“河流等级=‘2’ ”的区域，该区域即为公园建立的候选地址。具体操作步骤： 1）建缓冲区将交通图层添加到新的 Map 中， Layers 的 Properties， General 栏中的 Unit 设置为 meters 点在 2）空间叠置分析 3）查询选择 Selection 菜单下的 Select By Attributes，在弹出的对话框中输入查询语句

4、GIS 支持下的建设项目科学管理与分析（选自 2000 年国产 GIS 基础软件测评试题）。背景条件：现有一经济开发区，它由五大功能区组成，各功能区范围地理坐标和允许排污负荷量如图表 A、表 B 所示。现在此经济开发区内有两个建设项目（其地理坐标如表 C 所示），它们的设计排污量负荷分别为 5t/km2 和 8 t/km2。
环境管理审批条件：建设项目通过环境审批的条件是建设项目设计排污量负荷不超过建设项目所占功能区允许排污量负荷之合。
题目要求：（1 ）编制专题地图：①开发区功能区图，显示出各功能区的面积、允许排污负荷量（要求有图例）；建设项目图，显示建设项目及其与开发区各功能区的空间位置关系。 ②建设项目图，显示建设项目及其与开发区各功能区的空间位置关系。
（2 ）、输出统计表 ①建设项目使用开发区各功能区土地面积统计表；假设项目在开发区各功能区的排污负荷量统计表； ②假设项目在开发区各功能区的排污负荷量统计表； ③项目审批结果表（表格形式可按环境项目审批条件自行设计）。
（ 3）建设项目可行性分析：对不可行的建设项目，可通过移动其地理坐标，使之满足环境管理审批条件。试给出在地理坐标移动最小的前提下的解决方案。
（4）构建可完成上述要求、（1 ）、（ 2）、（3）任务的应用界面，使之能够适用于其他建设项目环境管理。
功能区坐标 A区 X Y 0 0 2 0 2 2 0 2 0 0
B区 X 0 4 0 0
Y 6 10 10 6
C区 X 0 2 6 4 0 0
Y 2 2 4 10 6 2 功能区 D E
D区 X 2 8 6 2 2
Y 0 0 4 2 0
E区 X 8 10 10 4 8
Y 0 0 10 10 0
表B
表C
各功能区允许排污负荷量功能区允许负荷量 /(t.km-2) A 2.0 B 8.0 C 6.0 两个新建项目的地理坐标项目 1 项目 2 X Y X Y 1 1 4 6 3 1 8 6 3 4 8 2
允许负荷量 /(t.km-2) 5.0 10.0
项目 3 X -1 1
Y 4 1
项目 4 X 4 4
Y 2 6
第七章
1、试述应用型 GIS 开发的过程和方法，并比较原型法和生命周期法设计的特点？
答：过程：系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护；方法：生命周期设计法、原型化设计法；生命周期设计法：如果系统设计按阶段进行，预先规定每一阶段的开发目标和任务，然后按照一定的准则顺序开发实施；特点：1）严格分阶段进行，便于组织管理 2）系统开发过程比较长 3）新系统效果的可见性差 4）最终用户的反馈比较迟 5）不容易把握用户需求的变化；原型设计法：根据用户需求由用户与开发人员共同商定开发目标，设计初步方案，在较短时间内开发出一个能满足用户基本需求的初步原型或系统雏形，交用户使用，经一段时间运行，根据用户意见对原型加以修改或填充，如此反复进行，最终形成一个比较完善和质量较高的应用型 GIS；特点：1）用户能积极的产于新系统的设计实现 2）开发人员及时获取用户反馈意见 3）能更快看到系统的实际效果 4）系统的开发的风险降到最低。

3、以实例说明 GIS 用户界面的基本类型和设计方法
答：用户界面人机对话的工具，他与功能模块一一对应，做到各模块之间的界面的形式一直 2）用户可以分为若干层，便于逐层调用；根据功能模块不同，可分为：菜单式、命令式或表格式的界面；所有界面以体现以人为本的原则，做到界面友好美观，并时时提丰富的帮助的有效信息，使用户易懂易学易掌握。实例自己举

5、为什么制定 GIS 标准化的工作日以受到关注？目前正在从事这项工作的国际组织有哪些？
答：随着信息革命在全球的兴起，地理信息标准化的工作日益受到关注。主要是因为 GIS 标准化有益于促进空间数据的交换（数据是 GIS 的处理对象，由于地理数据自身的复杂特点，造成 GIS 技术研究和应用的许多共性问题，这些问题如果没有标准参考，会对数据质量，数据库设计，数据产品测评造成影响），促进空间数据共享（共享和交换永远是 GIS 技术追求的最高目标，共享目标的实现同样需要一系列技术标准为约束）和促进软件的共享（数据工程规范和标准和提高软件开发效率，共享软件成果的保证）。
目前这项工作的国际组织有：1）ISO/TC211、贵哦及标准化组织 TC211 专题组、2）FGDC,美国联邦地理数据委员会、 3）CEN/TC287，欧洲标准化委员会；4）OGC，美国 OpengGIS 委员会；5）MEGRIN，欧洲地图事务组织；6）CGSD，加拿大标准委员会。
第八章
1、GIS 产品有哪些表现形式？各适合在什么情况使用？
答：按输出的载体类型分类：1）常规地图（是印刷在纸张、塑料薄膜等材料载体上的，是 GIS 产品的重要输出形式）2）数字地图（一种新的以计算机为存储和显示载体的地图形式）按输出的内容和形式分类：1）全要素地形图（在内容上通常全面表达水系、地貌、植被、居民点和独立地物等地理要素，采用统一坐标系统地图投影和分幅编号，比列尺系统，以及统一的编制规范和图式符号，属于国家基本比列尺地形图）2）各类专题地图(突出表现一种或者几种自然或社会经济要素的地图)3）遥感影像地图（及时提供准确，综合大范围的各种资源环境数据，成为 GIS 重要数据源之一）4）统计图表与数据报表

2、简述 GIS 图形输出的内容是什么？
答：1、图形坐标系与颜色模型：1）图形坐标系统（地球表面世界坐标系、输出设备的物理坐标系）2）颜色模型与颜色空间（RGB、CMYK、HSV 颜色模型）3）GIS 图形数据结构与数据库；2 输出的几何变换：1）二维图形变换 2）地图投影变换；3 地形图与专题地图的输出组织形式：1）透明图层与影像图层 2）专题地图的符号系统（点位、线、面状符号）

3、试述 GIS 图形输出的组织形式及地图图面配置的内容和要求？
答：3 地形图与专题地图的输出组织形式：1）透明图层与影像图层（GIS 数字地图通常以图层形式进行组织，每一个图层包含地图的一个不同要素，常放在不同图层中。图层是透明
的，个图层叠加在一起构成完整的一幅地图）2）专题地图的符号系统（点位、线、面状符号）（专题地图特征的表达时运用不同地图符号来实现的，符号子啊地图中的位置取决于他所表现的实体的位置，符号的形状的大小取决于实体的质量和数据特征）

4、试述面状符号图制图原理及方法步骤？、
答：制图方法和步骤：1）根据制图要素专题内容的数据序列和制图目的，进行专题数据的统计分析和分级；建立与专题数据分级结构向对应的制图单元的多变性边界数据文件； 2） 3）确定晕线参数，包括晕线方向、密度、强度和结构；4)提取制图区域的一个原始多边形边界文件，其坐标数据为（Xi.Yi）,i=1.2.3….n。设在该多边形内填绘晕线，其操作步骤为：坐标变换；确定各条晕线与多边形边界线的交点；晕线交点的整理，晕线的配对和输出。

5、简述 RGB 颜色模型与 CMYK 颜色模型各自的特点？
答：RGB 颜色模型：1）工业界的颜色标准；2）通过对红（R）绿（G）、蓝（B）三色通道的变化以及相互叠加形成各种颜色；这个标准几乎包括了人类视线所能感知的所有颜色， 3）是目前运用最广的颜色系统之一。 CMYK 颜色模型：1）以红、绿、蓝的补色青、洋红、黄为原色在加上黑色构成的颜色模型； 2）CMYK 颜色模型中的三种颜色是通过从白光中减去某种颜色来规定的；3）青色、洋红和黄色称为颜色的三元色，黑色用于直接生产灰度；4）CMYK 是专门正对应刷业设定的颜色标准。

6、什么是图形变换？简述二维图形变换的基本原理？
答：是计算机绘图基本技术之一，利用它可以用一些很简单的图组合成相当复杂的图，可以把用户坐标系下的图形变换到设备坐标系下。利用图形变换还可以实现二维图形和三维图形之间转换，甚至还可以把静态图形变为动态图形，从而实现景物画面的动态显示。二维图形变换的基本原理： 1．几何变换在计算机绘图应用中，经常要实现从一个几何图形到另一个几何图形的变换。例如，将图沿某一方向平移一段距离；将图形旋转一定的角度；或将图形放大；反之把图形缩小等等。这些图形变换的效果虽然各不相同，本质上却都是依照一定的规则，将一个几何图形的点都变为另一个几何图形的确定的点，这种变换过程称为几何变换。几何变换的规则是可以用函数来表示的。由于一个二维图形可以分解成点、直线、曲线。把曲线离散化，它可以用一串短直线段来逼近；而直线段可以是一系列点的集合，因此点是构成图形的基本几何元素之一。二维平面图形的几何变换是指在不改变图形连线次序的情况下，对一个平面点集进行的线性变换。二维平面图形变换的结果有两种，一是使图形产生位置的改变；另一种是使图形产生变形，例如把图形放大。对二维图形进行几何变形有五种基本变换形式，它们是：平移、旋转、比例、对称和错切。

7、在计算机绘制透视立体图过程中，如何进行影藏线处理？你还能举出其他一些处理影藏线的算法吗？
答：隐藏线处理方法大致可以分为两大类：物空间消隐算法和像空间消隐算法。无空间消隐算法通过在定义物体的三位空间中对有关集合元素进行计算和比较，确定什么是可见线、什么是隐藏线，然后显示可见线从而实现消隐；像空间消隐算法则是通过把景物看做由几个多边形平面组成的集合，对现实设备每一个像素进行判断，决定哪个面应该在改像素上显示，从而实现消隐。

8、什么是虚拟现实？他在 GIS 可视化中的意义及发展前景如何？
答：虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，演练者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感。虚拟现实技术引入 GIS 将使 GIS 更具吸引力，采用虚拟现实中的可视化技术，在三维空间中模拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS 用户在客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟 GIS 已成为 GIS 发展的一大趋势。随着虚拟技术的发展和虚拟现实硬件价格的降低，使得开发成本低廉的虚拟现实软件包成为可能，如用户可通过 Virtual GIS 软件在三维环境中观察和分析 GIS 数据。Koller D等开发的一个实时三维 GIS 可使用户在编辑、分析复杂的地形数据库时产生一种临境感。

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