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一、简答题

1． 什么是空间数据库索引? 主要的空间数据库索引有哪些?

【答案】（1）空间数据库索引的概念

索引是数据库的一种数据快速查找的机制，通常是由关键字和存储地址组成。关键字标识数据记录，地址表示记录在数据库中的存储位置。空间索引是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息。

（2）空间数据索引的主要类型

①范围索引

范围索引即在记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。其步骤如下:

a. 在通过一个查询范围查询包含在其中的空间实体时，根据空间实体的最大和最小范围，预先排除那些没有落入查询范围内的空间实体。

b. 对那些最大和最小范围落在查询范围里的空间实体进行进一步的坐标位置等判断，查询出那些真正落入查询范围内的空间实体。

②格网空间索引格网空间索引的基本思想如下:

b. 应关系。将区域划分成大小相等的网格，记录每个网格内所包含的空间实体在数据库中的地址。为了便于建立空间索引的线性表，可以将甸一个空间网格按顺序进行编码，建立顺序码与空间实体的对

c. 没有包含空间实体的网格，在索引表中不出现其编码。如果一个网格中含有多个实体，则需要记录多个实体。

d. 当用户进行空间查询时，首先计算出用户查询所在网格，再在索引表中找到该网格中包含的空间实体，加速了空间实体的查询速度。

③四叉树空间索引

四叉树空间索引的基本思想:

a. 四叉树空间索引是将区域进行若干层次的划分，每个层次的划分是将上一层次划分得到的每个区域分成四个相等的子区域。

b. 判定空间实体包含在哪一层次的哪一个子区域中，则用子区域的编码来记录空间实体，这样就形成了一个四叉树的空间划分。

c. 为了便于按次序记录各个子区域，可以将每一个子区域进行线性四叉树的编码，建立起与空间实体的对应关系。

2． 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．

【答案】（1）分析目的

确定建立公园的合适区域。

（2）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。

（3）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得到公园候选区域-zones3）;

0为沼泽地）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，:

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。

3． GIS 详细设计的主要内容。

【答案】（1）GIS 详细设计的概念

详细设计是根据逻辑设计的要求，在具体的通讯和计算环境中，采用具体软件和工具，详细描述各个系统模块，指导程序员完成程序编写、测试和集成。

（2）GIS 详细设计的主要内容

①应用与功能设计

应用与功能设计包括应用划分和功能详解，要详细描述、汇总应用设计和功能设计。

②数据库设计

数据库设计包括空间数据库的概念设计、逻辑设计和空间数据开发与维护设计。

③结构设计

结构设计是指如何将软件、硬件、网络、应用集成，达到一定的系统运行指标。

④界面设计

界面设计是指如何设计直观、简单、易用的用户操作界面。

⑤组织设计

GIS 如何与组织的结构、业务、管理与目标相互适应和协调。

4． 请简述仿射变换的原理及其误差纠正的方法。

【答案】（1）仿射变换的原理

仿射变换是几何纠正的常用方法，仿射变换后的特性直线变化后仍是直线，平行线变化后仍是平行线，不同方向上的长度比发生变化。仿射变换可以对坐标数据在x 和y 方向进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移。

（2）仿射变换误差纠正方法

仿射变换可以对坐标数据在x 和y 方向进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移，其误差纠正方法的具体实现如下:设x ，y 为数字化仪坐标，x ，y 为理论坐标，m 1~m2为地图横向和纵向的长度变化比例，两坐标系夹角为a ，数字化仪原点01相对于理论坐标系原点平移了a n 、b n 。设a 1=m1cos α，b 1=-m1sin α，a 2=m2sin α，b 2=m2cos α，可求得仿射变换的待定系数a 0、a 1、a 2、b 0、B 1、b 2如下：

二、论述题

5． 某校GIS 制图专业的期末课程设计为制作“中国人口密度分布图”，请根据已知条设计要求写出制作的基本思路与流程。

①已知条件:

中国行政区划图线要素文件;

各省（直辖市）的实际面积，单位:万平方千米;

人口密度为每平方干米的人口数。

②设计要求:

（1）可视化要求:将人口密度划分为6个区间，不同省（直辖市）的人口密度用不同的颜色显示;

（2）管理要求:可以检索满足任意人曰密度、任意人日数据、任意实际面积的区域。

【答案】设计步骤如下:

（1）统计各省（行政辖区）的人口密度;

（2）将各省（行政辖区）的人口密度分为6个区间并设定不同的填充颜色;

（3）将中国行政区划图线要素转化为面要素;

（4）中国行政区划图区要素增加三个属性字段分别为:实际面积、实际人口、人口密度; （5）利用属性工具对“人口密度”字段进行赋值。将字段实际人口和实际面积中的属性值做除法，得出结果填充到人口密度字段中;

（6）在区编辑中，根据属性赋参数。