地理信息系統(tǒng)原理試卷（三） 一、填空（20×0.5′） 1．GIS的應(yīng)用功能有：（1） ?、（2） ?、（3） ?、（4） ? 2．拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與spaghetti結(jié)構(gòu)相比，拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是： （1）一個多邊形和另一個多邊形之間沒有空間坐標(biāo)重復(fù)，這樣就消除了 ?。 （2） 和 分開存儲，有利于諸如包含相連等查詢操作。 3．空間數(shù)據(jù)壓縮處理中，對矢量復(fù)雜曲線壓縮常用的方法有：（1） ?、（2） ?、（3） ? 4．面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的基本概念有：（1） ?、（2） ?、（3） ? 5．變量篩選分析方法有：（1） ?、（2） ? 、 （3） 6． GIS應(yīng)用模型根據(jù)表達(dá)的對象的不同，將模型分為：（1） 、（2） ?、（3） ? 7． 系統(tǒng)分析基本思想是從 ?觀點(diǎn)出發(fā)，通過對事物進(jìn)行分析和綜合，找出各種可行方案，為系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。 二、判斷，對的，在后面括號里打“∨”, 錯的，在后面括號里打“×”（4×1′） １．矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)之一是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單?！　?　　　?。ā　。?２．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)之一是圖形顯示質(zhì)量好，精度高?！　　　　　　　　　　　　。ā　。?３．點(diǎn)內(nèi)插精確的方法之一是有限差分法。 ? 　　（　?。?４．關(guān)系數(shù)據(jù)模型優(yōu)點(diǎn)之一是易于理解、更新和擴(kuò)充?！　　　?　　　　（　?。? 三、名詞解釋 （4×5′） 1. GIS 2. DTM 3. 空間數(shù)據(jù)編碼 4. 地學(xué)可視化 四、分別寫出下圖層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型。（10′）

編輯

地圖M及其空間要素I、II說明：1． I為張三所有，面積125.2，為林地 II為李四所有，面積43.5，為麥地 2． 邊a、b、c、d、e、f邊長分別為30、22、16、25、16、14、17 3． 結(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5的坐標(biāo)分別為：（26.7，23.5）、（28.4，46.5）、（46.1，42.5）、（31.3，

45.5）、（68.4，38.7）

編輯切換為居中

六、簡答題 （3×8′）

　１．GIS與計算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系與區(qū)別？

?。玻?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計有哪幾個典型步驟？

　３．地理信息標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容？

七、論述題 （2×12′）

1．闡述GIS發(fā)展的主要態(tài)勢。

?2．如何確定P-中心問題？

地理信息系統(tǒng)原理試卷（三）答案

一、填空

1．（1）資源管理、（2）區(qū)域規(guī)劃、（3）國土檢測、（4）輔助決策

2． ?重復(fù)線、拓?fù)湫畔?、與空間坐標(biāo)

3．（1） 間隔取點(diǎn)法、（2）偏角法/垂距法、（3）德普拉斯法（Doglas-Penken）

4．（1）對象、（2）消息、（3）類

5．（1）主成分分析法、（2）主因子分析法、（3）關(guān)鍵變量分析法

6．（1）理論模型（數(shù)學(xué)模型）、（2）經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、?）混合模型

7． 系統(tǒng)

二、判斷

1．（×）2. （×）3. （∨）4. （×）

三、名詞解釋

1．GIS：地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

2．DTM：是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字表述。

3．空間數(shù)據(jù)編碼：指將空間數(shù)據(jù)分類結(jié)果，用一種易于被計算機(jī)和人識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。

4．地學(xué)可視化：是科學(xué)計算可視化與地理科學(xué)結(jié)合而成的概念，是關(guān)于地學(xué)數(shù)據(jù)的視覺表達(dá)與分析，包括地圖可視化，地理可視化和GIS可視化。

四、分別寫出下圖層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型。

編輯切換為居中

編輯切換為居中

（3）關(guān)系模型

①關(guān)系1：多邊形關(guān)系

多邊形編號（P#）

農(nóng)戶（O）

面積(A)

地物特征(F)

I

張三

１２５．２

林地

II

李四

４３．５

麥地

②邊界關(guān)系（E）

多邊形編號（P#）

邊號(E#)

邊長

IIII

a　　　　b　　　　c　　　　d

30　　　　22　　　　16　　　　25

IIIIII

c　　　　e　　　　f

16　　　　14　　　　17

③邊界與節(jié)點(diǎn)關(guān)系（E）

邊號（E#）

起結(jié)點(diǎn)號（BN）

終結(jié)點(diǎn)號(EN)

abcdef

1　　　2　　　3　　　4　　　3　　　4

2　　　3　　　4　　　1　　　5　　　5

④結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)關(guān)系(C)

結(jié)點(diǎn)號（N#）

x

y

1　　2　　3　　4　　　5

26.7　　　28.4　　　46.1　　　31.3　　　68.4

23.5　　　46.5　　　42.5　　　45.5　　　38.7

五、求端點(diǎn)V1到V7的最短路徑。

第一步、距離矩陣

編輯

第二步、最短路經(jīng)搜索（Dijkstra）

編輯切換為居中

第三步、結(jié)論

回溯法得出結(jié)論各結(jié)點(diǎn)依次為：V1、V3、V8、V7

六、簡答題

GIS與計算機(jī)科學(xué)

計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著深刻的影響。

（1）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)主要設(shè)計用于存儲、管理和查詢非空間的屬性數(shù)據(jù)，并具備一些基本的統(tǒng)計分析功能，它是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分之一，它所具有的功能是地理信息系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)操作功能的重要組成部分,但是，一般DBMS在處理間數(shù)據(jù)時缺乏空間分析能力。

地理信息系統(tǒng)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

（2）計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達(dá)的軟件與方法。

（3）計算機(jī)圖形理論是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的技術(shù)理論之一，計算機(jī)圖形學(xué)提供了圖形處理、顯示的軟、硬件以及技術(shù)方法。

（4）人工智能的發(fā)展給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步也帶來了積極的影響，雖然目前地理信息系統(tǒng)還沒有充分利用人工智能的各種技術(shù)，但它提供了智能化技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)與方法。

（5）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展則為地理信息系統(tǒng)的構(gòu)件化技術(shù)的形成提供了新的機(jī)遇，為使地理信息系統(tǒng)發(fā)展成為社會信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分奠定了基礎(chǔ)。

2．

（1）需求分析；（2）概念設(shè)計；（3）邏輯設(shè)計；（4）物理設(shè)計

3．

（1）統(tǒng)一的名詞術(shù)語內(nèi)涵；（2）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集原則；（3）統(tǒng)一的空間定位框架；

（4）統(tǒng)一的空間分類標(biāo)準(zhǔn)；（5）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)；（6）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

（7）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)記錄格式；（8）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)量含義

七、論述題

1．闡述GIS發(fā)展的主要態(tài)勢。

2．如何確定P-中心問題？

１．發(fā)展態(tài)勢：（從以下幾方面論述）

（1）GIS已成為一門綜合性技術(shù)；

GIS已經(jīng)成為IT產(chǎn)業(yè)的重要組成部分；GIS與GPS、RS即 “3S”集成系統(tǒng)，而且與CAD、多媒體、通信、因特網(wǎng)、OA、VR等多種技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成綜合的信息技術(shù)。

GIS成為一門綜合技術(shù)的另一顯著標(biāo)志是其自身和支持功能的不斷完善，體現(xiàn)在：GIS信息規(guī)范共享措施的建立；多源數(shù)據(jù)無縫集成和融合技術(shù)；開放式GIS的構(gòu)建；GIS空間模型及體系的建立等。

（2）GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁；

由于GIS是一項21世紀(jì)信息時代，關(guān)系國家綜合競爭實(shí)力的高新技術(shù)，因此GIS及其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展日益受到各國普遍關(guān)注。90年代全球GIS產(chǎn)業(yè)以每年15% - 40%的速度增長，成為信息產(chǎn)業(yè)中市場前景十分廣闊又相對獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)。

（3）GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會的熱點(diǎn)；

因特網(wǎng)的迅速發(fā)展為GIS技術(shù)發(fā)展提供一次良機(jī)，Web以HTTP（超文本傳輸協(xié)議）為信息通信協(xié)議，采用B/S結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。方便在網(wǎng)上進(jìn)行地理空間分析、查詢、預(yù)測、推理等。極大拓展GIS的功能。

（4）地理信息科學(xué)( Geoinformatics )的產(chǎn)生和發(fā)展。

隨著研究的深入，地理信息科學(xué)概念逐漸形成，Goodchild在1992年提出它的定義：

地理信息科學(xué)主要研究在應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對地理信息進(jìn)行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題，如數(shù)據(jù)的獲取和集成、分布計算、地理信息的認(rèn)知和表達(dá)、空間分析、地理信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、地理數(shù)據(jù)的不確定性及其對地理信息系統(tǒng)操作的影響、GIS的社會實(shí)踐等。

地理信息科學(xué)的提出是GIS技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到一個相當(dāng)水平后的必然要求，但它作為一個新興的分支學(xué)科，其科學(xué)理論和方法還處于初級階段，學(xué)科體系尚未健全，它有三部分構(gòu)成：地球信息機(jī)理是其研究主體，地理信息技術(shù)是其研究手段，全球變化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展是其主要研究領(lǐng)域。

2．

（1）P-中心問題是要在m個候選點(diǎn)中，選P個供應(yīng)點(diǎn)，為n個需求點(diǎn)服務(wù)，并使得從服務(wù)中心到需求點(diǎn)之間的總距離（或時間、費(fèi)用）為最小。P-中心問題描述為：

min (

)

并滿足保證每個需求點(diǎn)都被服務(wù)和服務(wù)中心的數(shù)量限定為P個。

上述兩個約束條件是為了保證每個需求點(diǎn)僅受一個供應(yīng)點(diǎn)服務(wù)，并且只有P個供應(yīng)點(diǎn)。

式中：

i，n分別為需求點(diǎn)的位置和數(shù)量；

j，m為候選點(diǎn)的位置和數(shù)量；

P為要確定服務(wù)中心的數(shù)量；

wi為需求點(diǎn)i的需求量；

dij為需求點(diǎn)i到服務(wù)點(diǎn)j的距離。

并且 ? ?yi ≥xij， ?i, ?j 只有第j個中心被選中時，需求點(diǎn)i才能分配到該中心；

?yi ?= 0或1，?j任何一個候選點(diǎn)被選中時為1；否則為0；

xij= 0，?i, ?j 需求點(diǎn)有中心j服務(wù)時為1；否則為0。

（2）P-中心問題可用線性規(guī)劃方法求得全局性的最佳結(jié)果，但由于計算量及內(nèi)存需求量巨大，在實(shí)際應(yīng)用中常用一些啟發(fā)算法來逼近或求得最佳結(jié)果，著名的有Teitz-Bart算法。其主要步驟：

①先選P個候選點(diǎn)作為起始供應(yīng)點(diǎn)集Pt：C1，C2，C3，…，CP。

②將所有的需求點(diǎn)分配給它們最臨近的供應(yīng)點(diǎn)，使其距離最短。計算總的加權(quán)距離為Bt。

③從未被選取的候選點(diǎn)集中選一候選點(diǎn)Cb。

④對Pt中的每個供應(yīng)點(diǎn)Cj用Cb替換之，并計算其總量加權(quán)距離的變化△bj。

⑤如果用Cb替換某個Cj后， 可以使總加權(quán)距離減少，那么就替換總加權(quán)距離減少最多的供應(yīng)點(diǎn)Ck,令Bt = Bt - △bk，并將Pt修改為Bt所在的供應(yīng)點(diǎn)。

⑥重復(fù)③ - ⑤步，直至未被選取的候選點(diǎn)集為空。

當(dāng)所有不在Pt中的候選點(diǎn)都被試過后，其結(jié)果記為P’t ，并取代Pt。繼續(xù)重復(fù)② - ⑦步，如果沒有任何取代能減少總的加權(quán)距離，則停止。其最后的結(jié)果P’t即為所求的P個中心的供應(yīng)點(diǎn)。