GIS空间分析考试复习资料1(4)

2019-01-27 20:47

(4)网格计算实现的是程序间高层次应用层面的连通,而非硬件或应用程序间的低层连通,这区别于计算机网络。利用网格技术可以很方便的实现多个不同计算节点对同一个项目的协同处理。

56、五层沙漏结构模型分为哪几个层? 构造层、连接层、资源层、协作层、应用层。

57、网格计算与GIS空间分析的结合是什么意思?(有可能设为论述题) GIS是以空间数据为中心、以服务为驱动的系统。空间数据与普通的数据相比,不仅具有地理分布和系统异构的特征,而且具有时间动态性、信息多源性、信息容量海量性和存储格式多样性等特征。时态性,要满足时态数据存储和处理的需求,尽可能整合分布式存储资源和计算资源为一个虚拟统一系统环境;信息的多源性要求网格GIS必须提供一套元数据管理工具;信息容量的海量性和存储格式的多样性要求网格GIS提供基于空间信息资源的数据访问服务。

目前GIS空间分析功能还不强大,通常需要配置高档微机、图形工作站,硬件投入很大,这在一定程度上提高了用户应用GIS的门槛。随着GIS软件的进一步发展,其空间分析功能逐步增强,需要消耗的计算资源数量巨大,计算资源的短缺逐渐成为GIS应用的瓶颈问题。随着GIS向着网络化、个性化及智能化方向的发展,基于网络迅速建立的GIS分布式应用的需求也将会十分迫切,这些应用不仅要实现对空间数据共享的支持,而且对于空间信息共享以及对各种空间信息处理与分析功能的共享也应能提供相应的支持,最终实现在整个GIS应用环境中,各个层次间的协同工作机制。基于网格技术的GIS使空间分析功能得到拓展和延伸,使之不仅能对具有超媒体特性的地理空间数据进行查询、检索和分析,也能对复杂空间问题进行并行计算,以辅助和支持决策。

网格计算与GIS空间分析的结合是在空间信息网格(SIG)技术体系支持下,采用中间件技术来构建空间信息网格计算环境和空间信息服务体系,发展面向空间实体的空间数据组织技术,实现空间结构与空间过程模式的深度计算,同时以空间智能体为核心建立空间主动计算,实现对复杂空间格局表达和空间作用过程模拟,并通过建立人机交互、交融的虚拟地理环境,实现知识驱动方式的复杂空间建模、网络协同工作与空间群体决策。

58、什么是网格GIS?它的特点是?基于技术的网格GIS包括哪几个层次? 网格GIS是GIS与网格技术的有机结合,是GIS在网格环境下的一种应用,它将具有地理分布和系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等资源,通过高速互连网络连接并集成起来,形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境。 网格GIS的特点表现为以下几个方面:

(1)网格GIS的核心是解决广域环境下各种空间信息处理资源的共享和协同工作。其中,空间资源包括空间数据、空间信息、空间知识和空间服务等。共享是

空间资源在网格环境下的共享,协作是空间服务之间的协作。

(2)网格GIS可以很好地解决异构系统之间的互操作问题。在由空间数据库、属性数据库、元数据库、GIS软件组成的网格系统中,当用户提出某个应用请求时,网格系统自动把任务分解,然后路由到特定的数据库提取特定数据,并把它传输到特定的GIS软件,处理结果以一致的用户界面方式呈现在用户面前。数据访问和数据处理是透明的,即用户不必知道处理过程中采用的是哪种GIS软件、地理数据来自哪个数据库等,这样可以使用户专注于领域问题的解决,真正实现把整个因特网整合成一台巨大的超级GIS服务器。

(3)网格GIS处理的数据是空间数据,这是网格GIS与一般网格的根本区别。空间数据的特征要求网格GIS尽可能整合分布式存储资源和计算资源为一个虚拟统一系统环境,并提供元数据管理工具和基于空间信息资源的数据访问服务等。网格GIS应具有在大量用户同时通过网格对其存储的空间信息进行访问时快速响应的能力。

从网格技术角度出发,网格GIS体系结构可以分为构造层、连接层、资源层、协作层和应用层等五个层次

59、API.GSI中主要安全技术手段包括哪些?

安全认证、安全身份相互鉴别、通信加密、私钥保护以及委托与单点登陆等。

60、什么是地理标识语言(GML)?

GML是中间件之间实现信息传输和存储的关键性技术。GML是由OGC公司组织并发行的可用于GIS网络间通信的一种高效语言,是XML的扩展,用来存储和传输空间地理特征的属性信息和几何信息,强调空间信息的传输,而非地理特征的可视化。

61、什么是不确定性?不确定性分为哪两种类型、分别是什么由什么引起的? 不确定性是指处于混沌或模糊边缘的现象,是客观世界的固有特征,存在于自然科学技术、社会经济和人文科学的各个领域。

不确定性还常常被分为随机不确定性和模糊不确定性,分别由随机性和模糊性引起。

62、空间数据的不确定性的研究内容和来源有哪些?

研究内容:(1)GIS空间数据的不确定性包括空间位置的不确定性、属性不确定性、时域不确定性、逻辑上的不一致性及数据的不完整性。 (2)此外,地理信息系统不确定性研究还包括模型的不确定性、GIS数据产品的不确定性和GIS工程的不确定性等。 来源:(1)空间现象本身固

有不确定性(2)人类对空间现象的认知与表达不完备(3)数据采集、录入、编辑、处理及制图等过程中的误差

63、什么是智能化GIS?

智能化GIS是指与专家系统、人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等相结合的GIS。简言之,智能化GIS是人工智能技术在GIS中的应用。

64、智能计算技术的特点有哪些?

(1)智能性

智能计算技术的智能性包括自适应、自组织和自学习性等,这种自组织、自适应特征赋予该技术具有根据环境的变化自动发现环境的特性和规律的能力。 (2)稳健性

智能计算的稳健性是指在不同环境和条件下算法的适用性和有效性,利用智能计算技术求解不同问题时,只需设计相应的适应性评价函数,而无需修改算法的其他部分。

(3)不确定性

智能计算技术的不确定性是伴随其随机性而来的,其主要操作都含有随机因子,从而在算法的进化过程中,事件发生与否带有较大的不确定性。 (4)强化计算

智能计算不需要很多待求解的背景知识,而主要依赖于大量快速的运算从数据集中寻找规则或规律,这是智能计算领域的普遍特征。 (5)容错性

神经元网络和模糊推理系统都有很好的容错性。从神经元网络中删除一个神经元,或是从模糊推理系统中去掉一条规则,并不会破坏整个系统。由于具有并行和冗余的结构,系统可以继续工作。 (6)全局优化

传统的优化方法一般采用的是梯度下降的爬山策略,遇到多峰函数时容易陷入局部最优。遗传算法能在解空间的多个区域内同时进行搜索,并且能够以较大的概率跳出局部最优以找出整体最优解。

65、什么是人工神经网络(模型)?典型的人工神经网络包括哪些层次? A.人工神经网络又称为人工神经系统、神经网络、自适应系统、自适应网、联接模型等。它是一个并行的分布处理结构,由多个处理单元及其联结的无向讯号通道互连而成。这些处理单元具有局部内存,并可以完成局部操作。每个处理单元有一个单一的输出联结,这个输出可以根据需要被分支成希望个数的许多并行联结,且这些并行联结都输出相同的信号,即相应处理单元的信号大小不因分支的多少而改变。处理单元的输出信号可以是任何需要的数学模型,每个处理单元中进行的操作必须是完全局部的。也就是说,它必须仅仅依赖于经过输入联结到达处理单元的所有输入信号的当前值和存储在处理单元局部内存中的值。

B.一个典型的神经网络从结构上分为输入层、隐蔽层和输出层。

66、什么是遗传算法?

它是根据达尔文的进化论模仿自然界生物进化得到的一种全局优化方法。它是实现地理空间问题决策自动化的有力工具。

67、空间决策支持系统的概念?

它是决策支持系统的一个分支,其最主要行为是对地理空间问题进行决策支持,是在传统决策支持系统和地理信息系统相结合的基础上发展起来的新型信息系统。空间决策支持应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换,提取出隐含于空间数据中的事实与关系,并用图形、表格和文字的形式直接表达,为现实世界中的各种应用提供科学、合理的决策支持。

68、GIS与专业模型的集成分析。

(1)SDSS空间模型与GIS集成方式主要有两种形式:(1)松散集成模式(2)紧密集成模式。

(2)GIS与专业模型集成的主流开发方式是集成式二次开发,即利用GIS基础软件作为GIS平台,以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具为模型库开发平台进行二者集成开发。具体集成方法有如下几种:(1)源代码集成方法(2)函数库集成方法(3)可执行程序集成方法(4)DDE与OLE集成方法(5)模型库的集成方法(6)基于组件的集成方法

二、论述题

1、GIS环境下空间分析框架?

答:考虑到GIS环境下空间分析的易理解性和可操作性,我们将GIS环境下空间分析方法分为如下六个方面:

1. 确定性空间分析 确定性空间分析是指分析处理确定性空间数据或解决确定性空间问题的方法,它是高级空间分析的基础。从算法来看,确定性空间分析的算法基本上是基于经典数学方法建模的,其在GIS空间分析技术中已经相当成熟。

2. 探索性空间数据分析

探索性空间数据分析(Exploratory Spatial Data Analysis,ESDA)是利用统计学原理和图形图表相结合对空间数据的性质进行分析、鉴别,用以引导确定性

模型的结构和解法的一种技术,本质上是一种“数据驱动”的分析方法。ESDA技术注重研究数据的空间相关性与空间异质性,在知识发现中用于选取感兴趣的数据子集,以发现隐含在数据中的某些特征和规律。 3. 时空数据分析

时空数据分析是当前及今后GIS界的热点研究问题之一,它不仅描述系统在某一时刻、时段的状态,而且描述系统沿时间维变化的过程,预测未来时刻、时段系统将呈现的状态,以此获得系统变化的趋势,或对过去不同时刻、时段的系统状态回放重现,挖掘系统沿时间变化的规律。目前,较典型的时空数据模型概括起来有以下四种:把时间作为新的维数;面向对象建模;将时间作为属性附加项;基于状态和变化建模。 4. 专业模型集成分析

专业模型是在对系统所描述的具体对象或过程进行大量专业研究的基础上,模拟或抽象客观规律,将系统数据重新组织,并总结出与研究目标有关的、有序的数据集合的有关规则和公式。运用专业模型集成分析可以将地理实体和空间关系通过专业模型进行简化和抽象,系统则通过模型进行深入分析。

目前,通用GIS空间分析功能与各种领域专业模型集成主要有两种途径:

(1)基于组件的嵌入式耦合,即利用组件开发技术,将专业应用模型封装成一个组件,作为GIS系统的一部分。(2)基于数据交换的松散耦合方式,即GIS与专业模型相对独立,专业模型由其他外部软件实现,二者之间在一定的规范和协议支持下,采用数据通讯的方式进行联系。 5. 智能化的空间分析

智能化空间分析方法经历了从决策树、基于知识的专家系统到基于智能计算的分析方法的发展历程。随着计算机智能技术的不断进步,智能化空间分析方法可以解决越来越复杂的地理问题,并使其效率与精度得以提高。将智能计算技术与空间分析有效地融合起来,能够有效地解决GIS环境下空间分析中的不确定性问题和高度复杂的问题 。 6. 可视化空间分析

可视化空间分析主要用于分析空间对象的空间分布规律,进行空间对象的空间性质计算,表现数据的内在复杂结构、关系和规律。目前,可视化空间分析已由静态空间关系的可视化发展到动态表示系统演变过程的可视化。

2、矢量数据向栅格数据的转换的原因,并说明转换的方法及过程? 答:矢量方式表达的地理数据位置精度较高,具有显式地建立目标的空间关系的能力,适合于实体对象的几何转换及拓扑关系描述,且图形输出效率较高,但叠加分析的算法复杂,空间分析效率低;栅格表达方式具有叠加分析的算法简单、空间分析效率高的优点,但无法满足拓扑关系分析的要求,且图形表达精度不能令人满意,对图形的输出效率也很低。在实际应用中,需要对所表示的实体进行分析,选取合适的组合表达方式。1. 矢量数据向栅格数据的转换

将点、线、面对象转化为栅格像元的过程称为栅格化。首先选择像元的大小,然后检测地理对象是否落在这些像元上,记录存在或空缺以及其他属性。一般根据行或列方向上的扫描来完成,生成一个二维阵列。 (1)点对象的栅格化

点对象的栅格化过程就是要将点的矢量坐标转换为栅格行列号。 设O为矢量数据的坐标原点,O′为栅格数据的坐标原点(X0, Y0)。格网的行平


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