2017年西南交通大学地球科学与环境工程学院816地理信息系统考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 地理信息的基本功能和应用领域。
【答案】（1）地理信息系统的基本功能
①数据采集与编辑
数据采集与编辑功能就是把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。
②数据处理和变换
为了保证系统数据的规范和统一，使数据满足用户需求，数据处理是地理信息系统的基础功能之一。
③数据存储与管理
数据库是数据存储与管理的主要技术。
④产品制作与显示
地理信息系统产品制作与显示的功能包括:设置地图范围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，定义文字字形字号，设置地图符号的大小和颜色。
⑤空间分析和统计
a. 空间查询
b. 叠加分析
c. 缓冲区分析
d. 网络分析
e. 地形分析
⑥二次开发和编程地理信息系统技术为了能够被广泛应用十各个领域，满足各种不同的应用需要，它必须具备的另一个重要基本功能是二次开发环境。
（2）地理信息系统的应用领域
①资源管理
资源的清查、管理和分析是地理信息系统应用最广泛的领域，也是目前趋于成熟的主要应用领域，包括森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、土地资源利用评价，以及水资源的时空分布特征研究等。
②区域规划
城市与区域规划具有高度的综合性，涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化、金融等因素，地理信息系统能为规划人员提供功能强大的工具。
③国土监测
利用地理信息系统功能结合多时相的遥感数据，可以有效用于森林火灾的预测预报、洪水灾
情监测和淹没损失估算、土地利用动态变化分析和环境质量的评估研究等。
④车甫助决策
地理信息系统利用拥有的数据和因特网传输技术，可以深化电子商务的应用，满足企业决策多维性的需求。
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． 地理实体的三个基本特征。
【答案】地理实体的三个基本特征
（1）属性特征
，如事物或现象的类别、等级、属性特征用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”
数量、名称等。
（2）空间特征
空间特征用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，故又称几何特征和拓扑特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接关系。
（3）时间特征
时间特征用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐年变化。
4． 矢量多边形数据的拓扑关系、TIN 数据的拓扑关系、网络数据的拓扑关系分别有哪些，举例说明。
【答案】（1）拓扑关系
拓扑关系是指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质，是明确定义空间结构关系的一种数学方法。它用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的关系，不考虑图形兀素的具体位置，包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含三种类型。拓扑邻接是两个相同拓扑元素的关系，拓扑关联则是两个不同拓扑元素的关系，拓扑包含是指一个拓扑元素包含于另一个拓扑元素之内。
（2）矢量多边形数据的拓扑关系