河南理工大学 2011-2012 学年第 2 学期
《地理信息系统概论》试卷（AB卷）答案及评分标准
总得分 阅卷人 复查人 考试方式 闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩比例 70 % 分数 得分 20分 一、 名词解释（共4题，每题5分，共20分）
1、GIS
Geographic Information System，简称GIS，是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。 2、DTM
DTM为数字地形模型（Digital Terrain Model），是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model），简称DEM。
3、缓冲区分析
缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
4、栅格数据结构
又称网格结构或像元结构，它是基于栅格模型的数据结构。是指将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
5、地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。
6、空间叠加分析
空间叠加分析(Spatial Overlay Analysis)是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
7、矢量数据结构
是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。它由表示位置的标量和表示方向的矢量两部分构成。
分数 得分 40分 二、简答题 （共4小题，每小题10分，共40分） 1、简述地理信息及其特点 地理信息(Geographic Information)是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称，地理信息属于三维空间信息。或：地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。（4分）
地理信息除了具有信息的一般特性外，还有以下独特的特性：
1、空间分布性：地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式的特点，其属性表现为多层次性。（2分）
2、数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，且随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此数据量非常大。（2分）
3、载体多样性：地理信息的载体除了地理实体的物质和能量本身外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像符号以及纸质、磁带光盘等物理介质载体。（2分）
2、简述地理信息系统的构成
（1）硬件：计算机主机、输入设备、输出设备、传输设备、储存设备；（2分）
（2）软件：包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作、数据显示与输出软件；其功能是存储、分析、显示地理数据；（2分）
（3）数据：包括基础数据（如地形、地貌、地质数据等）和专题数据（如规划、房地产、交通、环保、公用事业数据等）；（2分）
（4）人员：包括专业人员和用户；（2分）
（5）模型：是解决各种实际问题的专业程式。（2分）
3、简述地理信息系统中的地理投影及其原因
定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影（2分）。 地理信息系统中采用地图投影的原因如下：
1、地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算（2分）； 2、地球椭球体为不可展曲面，要向将其转化为平面坐标，必须进行投影（3分）； 3、地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析
（3分）。
4、简述属性数据的编码原则
属性数据的编码一般要遵循以下几个原则：
1、系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。（2分）
2、一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。 （2分） 3、标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。（2分）
4、简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。（2分）
5、可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。 （2分）
5、简述地理信息系统的基本功能 地理信息系统具有如下5大基本功能 1、数据采集与处理（2分） 2、数据存储和管理（2分） 3、制图功能（2分）
4、空间查询与空间分析（2分） 5、二次开发和编程（2分）
6、简述传统数据库管理空间数据的局限性
1、传统数据库管理的是不连续、相关性较小的数字和字符；而地理信息数据是连续的，且具有很强的空间相关性。
2、传统数据库管理的实体类型较少，且实体类型之间通常只有简单的固定的空间关系；而地理空间数据的实体类型繁多，实体类型之间存在着复杂的空间关系，并且还能产生新的关系，如拓扑关系。
3、传统数据库存储的数据通常为等长记录数据；而地理空间数据通常由于不同空间目标的坐标串长度不定，具有变长记录，并且数据项也可能很大、很复杂。 4、传统数据库只操作和查询文字和数字信息；而空间数据库需要有大量的空间操作和查询，如相邻、连通、包含和叠加等。
第三题 分数 得分
三、 论述题（共2题，第1小题16分，第2小题24分，共40分） 第1小题 16 第2小题 24
1、已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围 1 km 内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。试论述：找出符合上述条件的采伐区需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的操作步骤。
答：所需数据：区域的道路分布图、河流分布图、森林分布图；（3分） 解题步骤：
1、将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图，进行预处理和数字化；（3分）
2、利用河流分布图生成1km的等距缓冲区；（3分） 3、利用道路分布图生成5km的等距缓冲区；（3分）
4、森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠加，叠加条件表达式为: 采伐区 ＝森林分布图中可伐林地 ∩ 道路周围5km缓冲区（3
分）
∩非河流周围1 km缓冲区
将上述3张图进行两两叠加，所得结果即为森林采伐图。（1分） 2、 试述空间数据误差来源与数据质量控制方法
空间数据的误差来源：
空间数据的质量通常用误差来衡量，其来源是多方面的，如原始数据本身包含着数据采集过程中引入的误差，数据录入到空间数据库以及随后的数据分析处理和结果输出过程中的每一步都会引入新的误差。根据P.A. Burrough的建议，可将GIS的数据误差来源归纳为三类：（3分）
1、源误差：主要包括数据年代、空间覆盖范围、地图比例尺、观测密度、数据的可访问性、数据格式、数据与用途的一致性、数据采集的费用等，其特点是明显、易探测；（3分）
2、由自然变化或原始测量引起的误差：主要包括位置误差、属性误差、数据偏差、输入输出错误、观测者偏差、自然变化等，其特点是不明显、难测定；（3分）
3、空间数据处理过程引起的误差：计算机步长引起的误差、拓扑分析引起的误差、逻辑错误、地图叠加分析、分类与综合引起的误差、分类方法、分类间隔、内插方法等；（3分）
空间数据的质量控制：
数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控制常见的方法有：（3分）
（1）传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。（3分）
（2）元数据方法：数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。（3分）
（3）地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。（3分）
3、 谈谈你对属性数据编码的理解
属性数据采集中，对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，必须先对其进行编码，将各种属性数据变为计算机可以接受的数字或字符形式，便于GIS存储管理。它主要包括属性数据的编码原则、编码内容和编码方法等方面的内容。（2分） 1、编码原则 （10分）
系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。（2分）
一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。（2分） 标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。（2分）
简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。（2分）
可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。（2分） 2、编码内容（6分）
登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；（2分）
分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；（2分） 控制部分：用来通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。 （2分） 3、编码方法（6分）
层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。 （3分）
多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。 （3分）
2012年地理信息系统总试题及答案
