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一、简答题

1． 空间数据库的概念及其组成部分有哪些?

【答案】（1）空间数据库的概念

空间数据库主要是为GIS 提供空间数据的存储和管理方法。数据库是数据库系统的简称。完整的空间数据库系统包括空间数据库存储系统、空间数据库管理系统和空间数据库应用系统。

（2）空间数据库的组成

①空间数据库存储系统

空间数据库存储系统是GIS 在计算机存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式存储在硬盘、光盘等存储介质中的。

②空间数据库管理系统

空间数据库管理系统是指能够对介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。

③空间数据库应用系统

空间数据库应用系统是由GIS 的空间分析模型和应用模型所组成的软件。通过它小但可以全面地管理空间数据，还可以运用空间数据进行分析和决策。

2． 什么是图形变换? 简述二维图形变换的基本原理。

【答案】（1）图形变换

图形变换是计算机绘图基本技术之一，利用它可以用一些很简单的图组合成相当复杂的图，可以把用户坐标系下的图形变换到设备坐标系下。利用图形变换还可以实现二维图形和三维图形之间转换，甚至还可以把静态图形变为动态图形，从而实现景物画面的动态显示。

（2）二维图形变换的基本原理

①几何变换，在计算机绘图应用中，经常要实现从一个几何图形到另一个几何图形的变换。例如，将图沿某一方向平移一段距离; 将图形旋转一定的角度; 或将图形放大; 反之把图形缩小等等。这些图形变换的效果虽然各不相同，本质上却都是依照一定的规则，将一个几何图形的点都变为另一个几何图形的确定的点，这种变换过程称为几何变换。

②几何变换的规则，是可以用函数来表示的。由于一个二维图形可以分解成点、直线、曲线。把曲线离散化，它可以用一串短直线段来逼近; 而直线段可以是一系列点的集合，因此点是构成图形的基本几何元素之一。

③二维平面图形的几何变换，是指在不改变图形连线次序的情况下，对一个平面点集进行的线性变换。

④二维平面图形变换的结果，有两种，一是使图形产生位置的改变; 另一种是使图形产生变形，例如把图形放大。对二维图形进行几何变形有五种基本变换形式，它们是:平移、旋转、比例、对称和错切。

3． 趋势面分析的基本特点?

【答案】趋势面分析的基本特点

（1）插值结果是一个平滑表面（线），这个表面（线）是山采样点值拟合的多项式数学方程生成的;

（2）其起伏变化平缓，代表研究区域范围内表面逐渐变化的总体趋势，很少能与实际的己知样点完全重合，属非精确插值方法;

（3）该插值方法受生成的预测表面容易受那些离群点（极高或低样点）的影响，而且多项式越复杂，其物理意义就越难描述。

4． 地理信息系统有哪几个主要部分组成? 它的基本功能有哪些? 试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较其异同点。

【答案】（1）系统组成

地理信息系统，一般包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

①系统硬件

用以存储、处理、传输和显示空间数据和地理信息系统。

②系统软件

用于执行GIS 功能的各种操作。

③空间数据

它具体描述地理实体的属性特征、空间特征。

④应用人员

包括开发人员和最终用户。

⑤应用模型

应用模型是GIS 生命力的重要保证。

（2）系统功能

①数据采集与编辑功能包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。

②数据的存储和管理功能

地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。

③数据处理和变换

包括数据变换、数据重构、数据抽取。

④空间查询与空间分析功能

包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析、数字高程模型的建

立、地形分析等。

⑤二次开发和编程功能

用户可以在自己的编程环境中调用GIS 的命令和函数，或者GIS 系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。

⑥应用功能

包括资源管理、区域规划、国土监测和辅助决策等。

（3）基础GIS 软件

①功能分类表

a.ArcGIS

ArcGIS 包括ArcReader 、ArcView 、ArcEditor 及Arc1NFo 四个产品。ArcReader 用来浏览、查询PMF 数据文件; ArcView 提供了全面的制图、数据使用、分析以及简单的数据编辑和空间处理工具; ArcEditor 除了包括了ArcView 中的所有功能之外，还包括了对Shapefile 和Geodatabase 的高级编辑工能，此外ArcEditor 还具有管理存储在Microsoft SQL Server Express 中ArcSDE Geodatabase 的能力; Arclnfo 是一个全功能的旗舰式GIS 桌面产品，扩充了ArcView 和ArcEditor 的高级空间处理功能，还包括传统的Arc1NFo Workstation应用程序。

b.GeoMedia

AGeoMedia 应用空间数据仓库技术，便于建立地理空间目标的自动综合，实现多进程、多线程、内存缓冲、快速索引、数据的完整性、一致性、分布性、并发控制、安全与恢复等特性; 内嵌关系数据库引擎，用户建立的GIS 数据库与其它系统可以进行实现真正的数据共享和交流; GeoMedia 实现丁多源数据的无缝集成，可以将多个GIS 数据源的数据直接读取。

二、论述题

5． 为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS 支持下的分析流程。

【答案】利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取，计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。

（1）明确分析的目的和标准目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是:

①道路从原有的20m 拓宽至60m ;

②拓宽道路应尽量保持直线;

③部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。

（2）准备进行分析的数据需要涉及两类信息，一类是现状道路图; 另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信。

（3）进行空间操作

①选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区;

②将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。

（4）进行统计分析