GIS作业_2

第三章作业

空间实体一般具有哪些主要的特征?

答：地理空间实体就是对复杂地理事物和现象进行化简抽象得到的结果，简称空间实体，它们的一个典型特征是与一定的地理空间位置有关，都具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系。空间实体具有4个基本特征：

1空间位置特征

空间位置特征也称为几何特征，包括空间实体的位置、大小、形状和分布状况等。

2属性特征

属性特征也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量。属性特征通常分为定性和定量两种。

3时间特征

时间特征是指空间实体随着时间变化的特征。

4空间关系特征

在地理空间中，空间实体一般都不是独立存在，而是相互之间存在着密切的联系。这种相互联系的特征就是空间关系特征。空间关系包括拓扑关系、顺序关系、和度量关系。

空间数据的概念模型有哪些组成部分?试分析它们之间的关系?

答：概念模型分为对象模型和场模型。

对象模型，按照其空间特征分为点、线、面、体4种基本对象，对象也可能与其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓扑关系。不同的类型的数据都可以抽象为点、线、面3种基本的图形要素。对象模型对空间要素主要由：分类、几何坐标和非空间属性三部分组成，它们的关系可以分为空间关系、非空间关系和时间关系。

场模型，一个二维长场就是在二维空间R2或三维空间R3中任意给定的一个空间位置上，都有一个表现某现象的属性值即A=f(x，y)或A=(x，y，z)。

拓扑关系的对空间分析有什么重要意义？

答：空间数据的拓扑关系，对数据处理和空间分析具有重要意义：

1拓扑关系能清楚反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。

2利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如，某条铁路通过哪些地区，某些县与哪些县邻接。

3可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。

名词解释

1、地理空间

2、对象模型

3、场模型

4、网络模型

5、拓扑关系

答：

1地理空间

在地理学上，地理空间是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和智慧圈交互作用的区域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。

2对象模型

对象模型，也称作要素模型，将研究的整个地理空间看成一个区域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。对象模型强调地理空间中的单个地理现象。任何现象，不论大小，只要能从概念上与其相邻的其他对象分离开来，都可以被确定为一个对象。

3场模型

场模型，也称为域模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待。在不考虑时间变化时，二维空间场一般采用6种具体的场模型来描述。1规则分布的点；2不规则分布的点；3规则矩形区；4不规则多边形区；5不规则三角区；6等值线。

4网络模型

网络是由欧式空间R2中若干点及它们之间相互连接的线（段）构成，亦即在地理事物和现象中，通过无数“通道”互相连续的一组地理空间位置。由于网络是由一系列节点和环链组成的，从本质上看与对象模型没有本质区别。

5拓扑关系

拓扑空间关系，就是用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系。地图上的拓扑关系是指图形在保持连续状态下的变形，但图形关系不变的性质。空间数据的拓扑关系包括：1邻接关系；2关联关系；3包含关系；4连通关系。

第四章作业

什么是栅格数据？它的特点是什么？

答：栅格数据就是以栅格数据结构形式存储的数据。栅格数据结构是以规则阵列表示空间对象的数据结构。阵列中每个栅格单元上的数值表示空间对象的属性特征。即栅格数据阵列中每个单元的行列号确定位置，属性值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。栅格数据结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。在栅格数据结构中，地理空间被分为相互邻接、规则排列的栅格单元，一个栅格单元对应于小块地理范围。

栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。同时具有数据结构简单、数学模拟方便的优点；但也存在着缺点，即数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等。

什么是矢量数据？它的特点是什么？

答：矢量数据就是以矢量数据结构形式存储的数据。矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织。矢量数据结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点的坐标。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量数据结构中，传统的方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接。

其优点有：

1在计算长度、面积、形状和图形编辑、几何变换操作中，有很高的效率和精度。

2编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等优点。

其缺点有：

1相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据冗余存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠。

2缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系。

3岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。

论述栅格数据四种压缩编码的基本思想和各自的优缺点？

答：其基本思想和优缺点如下：

1链式编码：

基本思想是：它将线状地物或面状地物的边界表示为：由某一起点开始按某些基本方向确定的单位矢量链。

优缺点：链码结构可以有效地压缩栅格数据，特别是对计算面积、长度、转折方向和凹凸度等运算十分方便。缺点是对边界做合并和插入等修改，编辑比较困难。这种结构有些类似矢量结构，但不具有区域的性质，因此对区域空间分析运算比较困难。

2游程长度编码：

基本思想是：对于一幅栅格数据（或影像），常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。

优缺点：

A压缩比的大小是与图的复杂程度成反比的，在变化多的部分，游程数就多，变化少的部分游程数就少，原始栅格类型越简单，压缩效率就越高。

B．这种数据结构最适宜于类型面积较大的专题要素、遥感图像的分类结构，而不适合于类型连续变化或类型分散的分类图。

C．游程长度编码在栅格加密时，数据量没有明显增加，压缩效率较高，且易于检索，叠加合并等操作，运算简单，适用于机器存贮容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。

3块状编码：

基本思想是，从左上角的像元开始，搜索最大覆盖范围的方形区域，使得这一区域内所有的像元具有相同的属性值，以方形区域为记录单元，记录每一个方形区域。

优缺点：一个多边形所能包含的正方形越大，多边形的边界越简单，块式编码的效果越好。块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积等操作时有明显的优越性。缺点是，游程和块式编码都对大而简单的多边形更有效，而对那些碎部较多的复杂多边形效果并不好。

4四叉树数据结构：

是将一幅栅格数据层或图像等分为四部分，逐块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子区的所有格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区；这样依次地分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。

优点：

A容易而有效地计算多边形的数量特征.

B阵列各部分的分辨率是可变的，边界复杂部分四叉树较高，即分级多，分辨率也高，而不需表示的细节部分则分级少，分辨率低。因而既可精确表示图形结构，又可减少存储量。

C栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转换比其它压缩方法容易。

D多边形中嵌套不同类型小多边形的表示较方便。

缺点：

树状表示的变换不具有稳定性，相同形状和大小的多边形可能得出不同四叉树结构，故不利于形状分析和模式识别。

栅格数据结构与矢量数据结构相比较各有什么特点？(列表指出)

优点 缺点

矢量数据结构 1数据结构严密，冗余度小，数据量小； 1数据结构处理算法复杂；

2空间拓扑关系清晰，易于网络分析； 2重叠分析与栅格图组合比较难；

3面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息； 3数学模拟比较困难；

4能够实现图形数据的恢复、更新和综合； 4空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；

5图形显示质量好，精度高。 5显示与绘图成本较高。

栅格数据结构 1数据结构简单，易于算法实现； 1图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损；

2空间数据的重叠和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析； 2难以建立空间网络连接关系；

3各类空间分析、地理现象模拟均较为容易； 3投影变化实现困难；

4输出方式快速简便，成本低廉。 4图形数据质量低，地图输出不精美。

土木与交通工程学院

测绘工程