2017年鲁东大学地理学综合之地理信息系统概论考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 试述GIS 空间拓扑关系编辑的功能及具体的编辑算法。
【答案】（1）拓扑关系编辑的功能
拓扑数据结构最重要的特征是具有拓扑编辑的功能，拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑，前者指顺序连接组成封闭多边形一组线段的编辑，后者指顺序连接环绕某个节点所有多边形的编辑。
（2）多边形连接编辑算法
a. 从弧段文件中，找出与当前编辑的多边形P 1相关的所有记录;
b. 在找出的记录中，检查当前编辑的多边形P 2所处的位置;
c. 从经过代码位置转换的记录中，任取一个起始节点作为起点，顺序连接各个节点，必要时可对记录的前后顺序作调整，使得连接的节点能自行封闭，即N 1→N 2→N 3→N 1上。
（3）节点连接编辑算法
a. 从弧段文件中，找出与当前编辑的节点N 2相关的所有记录;
b. 在找出的记录中，检查当前编辑的节点N 2; 所在的位置:如果N 2处在起始节点位置，将之与处于终止节点位置的节点号相交换，同时也将该记录的多边形号位置作相应的交换; 反之，如果当前编辑的节点N 2处于终止节点位置，则该记录的所有数据项顺序不做改变;
c. 从经过代码位置转换的记录中，任取一个左多边形作为起点，顺序连接各个多边形，同样，必要时可对记录的前后顺序作调整，使得连接的多边形能首尾呼应，即:P 2→P 1→P 4→P 。
2． 矢量数据结构与栅格数据结构的转换算法。
【答案】对于点状实体，每个实体仅由一个坐标对表示，其矢量结构和栅格结构的相互转换基本上只是坐标精度变换问题;
线实体的矢量结构由一系列坐标对表示，在变为栅格结构时，除把序列中坐标对变为栅格行列坐标外，还需根据栅格精度要求，在坐标点之间插满一系列栅格点，这可以由两点式直线方程得到;
线实体由栅格结构变为矢量结构与将多边形边界表示为矢量结构相似，因此以下重点讨论多边形的矢量结构与栅格结构相互转换算法:
（1）矢量向栅格转换
矢量格式向栅格格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成栅格数据阵列。几种主要的算法描述如下:
①内部点扩散算法
由每个多边形一个内部点（种子点）开始，向其八个方向的邻点扩散，判断各个新加入点是
否在多边形边界上，如果是边界上，则该新加入点小作为种子点，否则把非边界点的邻点作为新的种子点与原有种子点一起进行新的扩散运算，并将该种子点赋以该多边形的编号。重复上述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界停止为止。则该待判点属于此多边形，赋以多边形编号，否则在此多边形外部，不属于该多边形。
②复数积分算法
对全部栅格阵列逐个栅格单元地判断该栅格归属的多边形编码，判别方法是由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分，对某个多边形，如果积分值为2
③射线算法和扫描算法
射线算法可逐点判断数据栅格点在某多边形之外或在多边形内，由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数，如相交偶数次，则待判点在该多边形外部，如为奇数次，则待判点在该多边形内部。要注意的是:射线与多边形边界相交时，有一些特殊情况会影响交点的个数，必须予以排除。
④边界代数算法
它适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。若多边形编号为a ，初始化的栅格阵列各栅格值为零，以栅格行列为参考坐标轴，由多边形边界上某点开始顺时针搜索边界线，当边界上行时，位于该边界左侧的具有相同行坐标的所有栅格被减去a ; 当边界下行时，该边界左边所有栅格点加一个值a ，边界搜索完毕则完成了多边形的转换。
（2）栅格格式向矢量格式的转换
多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。
栅格格式向矢量格式转换通常包括以下四个基本步骤:
①多边形边界提取
采用高通滤波将栅格图像二值化或以特殊值标识边界点;
②边界线追踪
对每个边界弧段由一个结点向另一个结点搜索，通常对每个己知边界点需沿除了进入方向的其他7个方向搜索下一个边界点，直到连成边界弧段;
③拓扑关系生成
对于矢量表示的边界弧段数据，判断其与原图上各多边形的空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的联系;
④去除多余点及曲线圆滑
由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的多余点记录，以减少数据冗余; 搜索结果，曲线由于栅格精度的限制可能小够圆滑，需采用一定的插补算法进行光滑处理，常用的算法有:
线形迭代法; 分段三次多项式插值法:正轴抛物线平均加权法; 斜轴抛物线平均加权法; 样条函数插值法。
3． 拓扑关系的概念，类型。
【答案】（1）拓扑关系的概念拓扑关系指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
（2）拓扑关系的类型
①拓扑关联
拓扑关联指存在于空间图形中的不同拓扑元素之间的关系
②拓扑邻接
拓扑邻接指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。
③拓扑包含
拓扑包含指存在于空间图形中的面与其它元素之间的关系，如面状实体包含哪些点、线状实体。
4． 请简述平面控制网和高程控制网在GIS 中的作用。
【答案】（1）平面控制网的作用
平面控制网用以确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。利用平面控制网，可以确定大地基准面和大地坐标系，对GIS 空间数据分析功能具有很大的推动作用。
（2）高程控制网的作用
高程控制网是利用空间某点高于或低于基准面的垂直距离来提供地形信息。高程控制网是大地控制网的一部分，用水准测量方法建立。
二、论述题
5． 空间数据库的特征。
【答案】（1）空间数据库的一般特征
①数据集中控制
在文件管理方法中，文件是分散的，文件之间一般是没有联系的，不能按照统一的方法来控制、维护和管理。而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。
②数据独立
数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性和逻辑独立性。这给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。
③数据共享
数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与数据库中的一部分数据发生联系。用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。
④较小的数据冗余
数据库中的数据小是面向应用，而是面向系统，数据是按照一定的数据模型组织、描述和存储，并进行集中管理，具有较小的冗余度，也提高了数据的一致性。
⑤统一的数据保护功能
多用户共享数据资源时，严格检查用户使用数据，规定用户的访问和存取权限，确保数据的