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一、简答题

1． 栅格向矢量转换的方法。

【答案】栅格数据结构向矢量数据结构的转换又称为矢量化。矢量化的目的:一是将扫描仪获取的图像栅格数据存入矢量形式的空间数据库; 二是将栅格数据进行数据压缩，将面状栅格数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。

（1）基于图像数据的矢量化方法

图像数据是不同灰阶的影像，通过扫描仪按一定的分辨率进行扫描采样，得到不同灰度值（0-255）表示的数据，需要进行二值化、细化和跟踪等矢量化步骤。

（2）栅格数据的矢量化方法

①在栅格数据中搜索多边形边界弧段相交处的节点位置

②从搜索出的节点里任选一个作为起始跟踪节点，顺着栅格单元属性值不同的两个栅格单元之间进行多边形边界弧段的跟踪，记录每一步跟踪的坐标，直到另一个节点为止，则完成一条边界弧段的跟踪矢量化。重复上述过程，做到所有的边界弧段都被生成。

③将跟踪得到的弧段数据连接组织成多边形，则完成了多边形栅格数据的矢量化。

2． 什么是地理信息系统（GIS ）? 它与一般的计算机应用系统有哪咚异同点?

【答案】（1）地理信息系统

地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

（2）与般计算机应用系统的异同点

地理信息系统隶属于信息系统，属于空间信息系统。它与非空间信息系统（如管理信息系统）的主要区别在于它能够处理空间定位数据，并且其存储和处理的信息是经过地理编码的。具体如下:

①GTS 与机助制图系统

机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS 中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功

能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。

②GIS 与DBMS （数据库管理系统）

GIS 除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS 在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多得多。

③GTS 与CAD 系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD 系统只处理规则的几何

图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

④GIS 与遥感图像处理的系统

遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。

3． 投影变换的方法。

【答案】投影变换的方法

（1）解析变换法

找出两投影间坐标变换的解析计算公式的两种方法:

①反解变换法

即由一种投影的坐标反解出地理坐标（x 、y →B 、L ）然后将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（B 、L →X 、Y ）从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换（x 、y →X 、Y ）。

②正解变换法

通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标x 、Y 变换到另一种投影的直角坐标x 、y 。

（2）数值变换法

在原数据投影公式未知时（包括投影常数难判别时），或不易求得原数据和新数据两投影间解析关系式的情况下，可以采用多项式来拟合它们间的关系，即利用两投影间己知的若干离散点（亦称共同点）x i 、Y i 和x i 、y i 的数值，根据数值逼近的理论和方法，主要包括插值法、有限差分法、有限元法、待定系数法等，来建立两投影间的关系式的方法。

（3）数值解析变换法

解析变换与数值变换的一种综合运用。当新数据投影己知，而原数据投影公式不知道的情况下，可以先由原数据投影反解出某些投影点的地理坐标，再代入己知的新数据投影公式中进行计算，便可实现两投影间的变换。

4． 矢量格式向栅格格式转换有哪些方法? 说明每种方法的基本原理。以下图为例，说明边界代数法的作业过程。

【答案】（1）矢量格式向栅格格式转换的方法及其原理:

①点的栅格化

设矢量坐标点（x ，y ），转换后的栅格单元行列值为（I , J ），则有

式中:方括号表示取整数运算。

②线的栅格化

由于GIS 中的线实体是由顺次连接一组坐标点形成的折线段表达的，所以，线的栅格化可以分解成组成折线的每一个线段的栅格化。对于一条线段的栅格化，先使用点栅格化的方法，栅格化线段的两个端点，然后再栅格化线段中间的部分。

③面的栅格化

a. 基于弧段数据的栅格化方法

基于弧段数据的栅格化方法是，对整个要进行栅格化的范围按行或者按列作中心扫描线，对其中的任一条扫描线，求与所有矢量多边形的边界弧段的交点，记录其坐标，并用点的栅格化方法求出交点的栅格坐标行列值，再根据弧段的左右多边形信息判断并记录交点左右多边形的数值。最后通过对一行所有交点按其坐标x 值从小到大进行排序，并参照左右多边形配对情况，逐段生成栅格数据。直到全部扫描线都完成从矢量向栅格的转换为止。

b. 基于多边形数据的栅格化方法

第一，内点填充法

首先按线的栅格化方法把多边形的边界栅格化，然后在多边形的内部找一点作为内点，从该点出发，向外填充多边形区域，直到边界为止。

第二，边界代数法

沿着多边形实体的边界环绕多边形一圈，当向上环绕的时候，把边界左边一行中所有的栅格单元的数值都减去属性值，当向下环绕的时候，把边界左边一行中所有的栅格单元的数值都加上属性值，则多边形外部的栅格正负数值抵消，而多边形内部的栅格被赋予属性值。

第三，包含检验法

对每个栅格单元，逐个判定其是否包含在某个实体多边形之内，若包含在某个多边形之内，则将多边形的属性值赋给该栅格单元。

（2）边界代数法的作业过程

沿着多边形实体的边界环绕多边形一圈，当向上环绕的时候，把边界左边一行中所有的栅格单元的数值都减去属性值，当向下环绕的时候，把边界左边一行中所有的栅格单元的数值都加上属性值，则多边形外部的栅格正负数值抵消，而多边形内部的栅格被赋予属性值。

二、论述题

5． 请结合某一GIS 平台软件，给出具体的空间操作步骤。

【答案】利用GIS 技术进行园区选址的空间操作步骤:

（1）沿A 公路产生0.8Km 宽的缓冲区;

（2）沿B 主要公路产生1.5Km 宽的缓冲区: