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一、简答题

1． 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。

2． 讨论从数字高程模型（DEM ）中还可以派生出哪此数字地形数据?

【答案】高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型的一个分支，一般认为，数字高程模型是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，因此高程模型可以派生出如坡度、坡向、曲面面积等地形数据。

3． 简述空间数据库管理的方式及其优缺点。

【答案】（1）文件一关系数据库混合管理方式

缺点:①属性数据和图形数据通过ID 联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢;

②数据分布和共享困难;

③属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能;

④缺乏表示空间对象及其关系的能力。

因此，目前空间数据管理正在逐步走出文件管理模式。

（2）全关系数据库管理

对于变长结构的空间几何数据，一般采用两种方法处理。

①按照关系数据库组织数据的基本准则，对变长的几何数据进行关系范式分解，分解成定长记录的数据表进行存储。然而，根据关系模型的分解与连接原则，在处理一个空间对象时，如面对象时，需要进行大量的连接操作，非常费时，并影响效率。

②将图形数据的变长部分处理成Binary 二进制Block 块字段。

对象—关系数据库管理

由于直接采用通用的关系数据库管理系统的效率不高，而非结构化的空间数据又十分重要，所以许多数据库管理系统的软件商在关系数据库管理系统中进行扩展，使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。

这种扩展的空间对象管理模块主要解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面所述的二进制块的管理高得多。但是它仍然没有解决对象的嵌套问题，空间

数据结构也不能内用户任意定义，使用上仍受到一定限制。

4． GIS 架构体系

【答案】GIS 架构体系是指GIS 系统的组织方式，包括网络地理信息系统（Web-GIS ）、组件式GIS （Com-GIS ）, 虚拟现实GIS （VR-GIS ）、时态GIS （TGIS ）、互操作GIS 和3S 集成这几种形式。

（1）Web-GIS 采用客户端/服务器模式，客户可以向服务器请求数据、分析工具或模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户;

（2）Com-GIS 是把GIS 的各种功能模块划分为不同类型的控件，每个控件完成各自的功能，各部分通过可视化开发工具集成形成的应用系统;

VR-GIS 是以地球系统为对象的虚拟现实技术，（3）是虚拟现实与地球信息系统结合的产物; （4）TGIS 跟踪和分析空间数据随时间的变化，描述系统随时间变化的过程;

（5）互操作GIS 解决地理数据的共享和继承、地理操作的分布和共享等需要，实现在异构环境下多个地理信息系统或其应用系统之间的互相通信和协作;

（6）3S 集成由GPS , GIS 和RS 进行集成得到。

二、论述题

5． 计算机制图的特点及数字制图的一般流程?

【答案】（1）计算机制图的特点:

①计算机地图制图可方便地应用计算机校正、编辑、改编、更新和复制地图要素，并可将地图任意无极缩放和开窗显示，已满足应用的需要。还可将一个地区多幅地图无缝拼接成为一幅地图显示。

②计算机地图制图用数字地图信息代替了图形模拟信息，它能够动态调整地图信息载体密度，提高了地图的使用精度。

③计算机地图制图应用计算机技术存储大数据量地图信息，因而极大丰富了地图所表示的内容，并且给使用者随时可以查询、检索地物的各种信息提供方便。并确增加了地图的品种，拓宽了服务范围。

④计算机地图制图减轻了作业人员的劳动强度，减少了制图过程中人的主观随意性，这样就为地图制图的进一步标准化规范化奠定了基础。

计算机地图制图使得数字地图信息更加容易复制、传播和共享。并确加快了成图速度，缩短了成图周期，改进了制图和制印的工艺流程。

（2）数字制图的一般流程

①编辑准备

是地图制作的龙头，是保证地图质量的首要环节。它包括地图资料的搜集与整理，地图资料是制作新地图的基础，对编图的质量影响很大。还包括确定地图的基本规格、内容及详细程度、表示方法和编图工艺等。