中国石油大学(华东)808地理信息系统复习资料
1．GIS的基本概念
（1）地理信息、地理数据的概念；信息系统的类型；
1.地理数据
地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
2.地理信息
地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。在地理信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。
3.信息系统的类型
1）事物处理系统主要用以支持操作层人员的日常活动。它主要负责处理日常事务。
2）管理信息系统需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。许多战术层提供的信息能按照该层管理者希望的那样以熟悉的和喜欢的形式提供。但是，为战术层管理者提供的另外一部分信息和大多数为战略层管理者提供的信息是不可能事先确定的。这些不确定性对管理信息系统的设计者来说是个很大的挑战。
3）决策支持系统能从管理信息系统中获得信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。它是基于计算机的交互式的信息系统，由分析决策模型、管理信息系统中的信息、决策者的推测三者相组合达到好的决策效果。
4）人工智能和专家系统专家系统是能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。专家系统扩大了计算机的应用范围，使其从传统的资料处理领域发展到智能推理上来。MIS能提供信息帮助制定决策，DSS 能帮助改善决策的质量，只有专家系统能应用智能推理制作决策并解释决策理由。专家系统由五个部分组成：知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统。
（2）GIS的定义、特征、分类、组成、基本功能、研究内容、发展趋势等；
1.地理信息系统的定义
地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
2.地理信息系统具有以下三个方面的特征：
第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；
第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；
第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。
3.地理信息系统的分类
4.地理信息系统的构成
与普通的信息系统类似，一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
5.地理信息系统的基本功能
6.地理信息系统的研究内容
地理信息系统是在地理学研究和生产实践的需求中产生，地理信息系统的应用使技术系统不断完善，并逐渐发展了地理信息系统的理论；理论研究又指导开发新一代高效地理信息系统，并不断拓宽其应用领域，加深应用的深度；地理信息系统的应用，又对理论研究和技术方法提出了更高的要求。这三个方面的研究内容是相互联系相互促进的。
（3）GIS与CAD和CAM的区别；OpenGIS、WebGIS、ComGIS的概念思想、特点等；
1.GIS与CAD和CAM的区别在于：
第一，CAD不能建立地理坐标系和完成地理坐标变换；
第二，GIS的数据量比CAD、CAM大得多，结构更为复杂，数据间联系紧密，这是因为GIS涉及的区域广泛，精度要求高，变化复杂，要素众多，相互关联，单一结构难以完整描述；
第三，CAD和CAM不具备GIS具有地理意义的空间查询和分析功能。
2.OpenGIS
开放的地理数据互操作规范由美国OGC(OpenGIS协会提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作性，OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商，数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。
OpenGIS的目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用（如地理信息系统，遥感，土地信息系统，自动制图/设施管理(AM/FM)系统）之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。
3.WebGIS
简言之，就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。由于HTTP协议采用基于C/S的请求/应答机制，具有较强的用户交互能力，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，而GIS中的信息主要是需要以图形、图像方式表现的空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。这些特点，就使得人们完全可以利用Web来寻找他们所需要的空间数据，并且进行各种操作。
2．空间数据结构及编码
（1）空间数据的概念、特点；
地理数据也可以称为空间数据（SpatialData）。空间数据就是以不同的方式和来源获得的数据，如地图、
各种专题图、图像、统计数据等，这些数据都具有能够确定空间位置的特点。
空间对象的定义取决于嵌入式空间的结构。常用的嵌入式空间类型有：
（1）欧氏空间，它允许在对象之间采用距离和方位的量度，欧氏空间中的对象可以用坐标组的集合来表示；（2）量度空间，它允许在对象之间采用距离量度（但不一定有方向）；
（3）拓扑空间，它允许在对象之间进行拓扑关系的描述（不一定有距离和方向）；
（4）面向集合的空间，它只采用一般基于集合的关系，如包含、合并及相交等。
（2）拓扑关系的概念、拓扑关系的表示方法和意义、拓扑属性与非拓扑属性的判别；
1.拓扑关系的概念
2.拓扑关系的意义
3.拓扑关系的表达
有现实世界中的两个简单实体A、B，B（A）、B（B）表示A、B的边界，I（A）、I（B）表示A、B的内部，E（A）、E（B）表示A、B
余。
对于该矩阵中的每一元素，都有“空”与“非空”两种取值，9个元素总共可产生512种情形。9交模型形式化地描述了离散空间对象的拓扑关系，基于9交模型，可以定义空间数据库的一致性原则，并应用于数据库更新、维护中。
4.拓扑属性与非拓扑属性的判别
（3）栅格数据结构及其编码方法
1.栅格数据结构
栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。
因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
2.编码方法
直接栅格编码
直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐个象元记录，还可采用其他特殊的顺序。
压缩编码
1）链码
1.效地压缩栅格数据
2.而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便
3.比较适合于存储图形数据。
缺点是
1.对边界进行合并和插入等修改编辑工作比较困难
2.对局部的修改将改变整体结构，效率较低
3.链码以每个区域为单位存储边界，相邻区域的边
界将被重复存储而产生冗余。
2）游程长度编码
游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法。它的基本思路是：
1.对于一幅栅格图像
2.常常有行或列方向上相邻若干点具有相同的属性
代码
3.因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。3）块码
1.采用方形区域作为记录单元
2.每个记录单元包括相邻的若干栅格
3.数据结构由初始位置和半径
4.再加上记录单位的代码组成。
4）四叉树
四叉树将整个图像区逐步分解为一系列被单一类型区域内含的方形区域，最小的方形区域为一个栅格象元，分割的原则是：
1.将图像区域划分为四个大小相同的象限
2.而每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分
为次一层的四个象限，
3.其终止判据是，只要划分到仅代表一种地物或符
合要求的少数几种地物时，则不再继续划分，否
则一直划分到单个栅格象元为止。
（4）矢量数据结构及其编码方法；
1.矢量数据结构
1.地理信息系统中另一种最常见的图形数据结构为矢量结构，
2.即通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，
3.坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义，
4.其精度仅受数字化设备的精度和数值记录字长的限制，一般情况下比栅格结构精度高得多。
2.编码方法
1.对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；
2.对于线实体，在数字化时即进行量化，就是用一系列足够短的直线首尾相接表示一条曲线，当曲线被分割成多而短的线段后，这些小线段可以近似地看成直线段，矢量结构中只记录这些小线段的端点坐标，将曲线表示为一个坐标序列，坐标之间认为是以直线段相连，在一定精度范围内可以逼真地表示各种形状的线状地物；
3.“多边形”在地理信息系统中是指一个任意形状、边界完全闭合的空间区域。其边界将整个空间划分为两个部分：包含无穷远点的部分称为外部，另一部分称为多边形内部。
（5）矢量与栅格一体化数据结构的基本概念
1.每个线状目标除记录原始取样点外，还记录路径所通过的栅格。
2.每个面状地物除记录它的多边形周边以外，还包括中间的面域栅格。
3.点状、线状、面状地物均采用面向目标的描述方法，完全保持矢量的特性，
4.元子空间充填表达建立了位置与地物的联系，使之具有栅格的性质。
（6）栅格与矢量结构的优缺点、以及两者的相互转换的算法原理；
矢量格式向栅格格式的转换
1）内部点扩散算法
1.该算法由每个多边形一个内部点（种子点）开始，
2.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，
3.如果是边界上，则该新加入点不作为种子点，
4.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。
5.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。
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，
1.对某个多边形，如果积分值为2PIR，
2.则该待判点属于此多边形，赋以多边形编号，
3.否则在此多边形外部，不属于该多边形。
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，
1.如相交偶数次，则待判点在该多边形外部，
2.如为奇数次，则待判点在该多边形内部。
4）边界代数算法
初始化的栅格阵列各栅格值为零，
1.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，
2.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；
3.当边界下行时，该边界左边所有栅格点加值a，
4.边界搜索完毕则完成了多边形的转换。
栅格格式向矢量格式的转换
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，通常对每个已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不够圆滑，需采用一定的插补算法进行光滑处理，
3．空间数据管理
（1）空间数据管理经过的阶段、各阶段的特点；（一）初级式的管理模式：代表性GIS为ArcInfo的Coverage文件管理模式。其空间分析功能和属性处理功能分别直接调用空间数据文件和属性数据文件进行数据处理。
（二）混合式的管理模式：代表性GIS为ArcInfo、ArcViewGis的Shape文件和MapInfo的.TAB文件等管理模式。其空间分析功能调用空间数据管理模块对空间数据文字进行处理，属性数据利用属性数据库行管理。
（三）扩展式的管理模式（引擎方式）：代表性GIS 为ArcInfo的GeoDatabase。它是在常规数据库管理系统之上添加空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。
（四）集成式的管理模式：代表性系统为OracleSpatialCartridge(对象--关系数据库）。它是直接对常规数据库管理系统进行功能扩展，加入一定数量的空间数据存储与管理功能。
（2）空间数据库的特点;采用标准DBMS存储空间数据的主要问题；
1.空间数据库特点
空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：
1）数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。
2）不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似），还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。
3）数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等
2.采用标准DBMS存储空间数据的主要问题
用标准的DBMS来存储空间数据，不如存储表格数据那样好，其主要问题包括：
（1．1）在GIS中，空间数据记录是变长的，因为需要存储的坐标点的数目是变化的，而一般数据库都只允许把记录的长度设定为固定长度。不仅如此，在存储和维护空间数据拓扑关系方面，DBMS也存在着严重的缺陷。因而，一般要对标准的DBMS增加附加的软件功能。
（1．2）DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作。
（1．3）GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS 不能支持。
（1．4）地理信息是复杂的，单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录、或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性数据的关键字以及非空间专题属性等，一般的DBMS也难以支持。（1．5）具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全性维护系统，为了保证空间数据库的完整性，保护数据文件的完整性，保护系列必须与空间数据一起存储，否则一条记录的改变就会使其他数据文件产生错误。一般的DBMS都难以保证这些。
（3）空间数据管理系统的模式的类型；
目前，主要有三种主要的数据管理方法，即文件、关系和面向对象。
1）普通文件管理：普通文件管理提供基本的文件处理和分类能力；
2）关系型数据库管理系统（RDBMS）：关系型数据库管理系统建立在关系理论的基础上，采用多个表来管理数据，每个表的结构遵循一系列“范式”进行规范化，以减少数据冗余。
3）面向对象的数据库管理系统：面向对象的数据库是一种正在成熟的技术，它通过增加抽象数据类型和继承特性以及一些用来创建和操作类和对象服务，实现对象的持续存储。
（4）空间索引的定义，空间索引类型；
1格网型空间索引
1.其基本思想是将研究区域用横竖线条划分大小相等和不等的格网，
2.记录每一个格网所包含的空间实体。
3.当用户进行空间查询时，首先计算出用户查询对象所在格网，
4.再在该网格中快速查询所选空间实体。
2 BSP树空间索引
BSP树是一种二叉树，它将空间逐级进行一分为二的划分。
1.BSP树能很好地与空间数据库中空间对象的分布
情况相适应，
2.但对一般情况而言，BSP树深度较大，对各种操
作均有不利影响。
3 KDB树空间索引
1.KDB树是B树向多维空间的一种发展。
2.它对于多维空间中的点进行索引具有较好的动态特性，删除和增加空间点对象也可以很方便地实现；
3.其缺点是不直接支持占据一定空间范围的地物要素。
4 R树和R+树
1.R树根据地物的最小外包矩形建立，可以直接对空间中占据一定范围的空间对象进行索引。
2.R树的每一个结点N都对应着磁盘页D（N）和区域I（N），
3.如果结点不是叶结点，则该结点的所有子结点的区域都在区域I（N）的范围之内，而且存储在磁盘页D （N）中；
4.如果结点是叶结点，那么磁盘页D（N）中存储的将是区域I（N）范围内的一系列子区域，子区域紧紧围绕空间对象，一般为空间对象的外接矩形。
5 CELL树
它在空间划分时不再采用矩形作为划分的基本单位，而是采用凸多边形来作为划分的基本单位，具体划分方法与BSP树有类似之处，子空间不再相互覆盖。
4．空间数据处理
（1）几何纠正（仿射变换、相似变换二次变换）、投影变换；
1.几何纠正
（2）常见的拓扑错误类型；
1）伪节点，伪节点使一条完整的线变成两段，造成伪节点的原因常常是没有一次录入完毕一条线。
2）悬挂节点，如果一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点，悬挂节点有多边形不封闭、不及和过头，节点不重合等几种情形。
3）“碎屑”多边形或“条带”多边形
条带多边形一般由于重复录入引起，由于前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，造成了“碎屑”多边形。另外，由于用不同比例尺的地图进行数据更新，也可能产生“碎屑”多边形。
4）不正规的多边形不正规的多边形是由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的。在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边形。
（3）多边形拓扑关系的自动建立算法；
（4）边缘匹配的概念；
（5）空间数据的内插方法；
空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。
空间插值方法可以分为整体插值和局部插值方法两类。整体插值方法用研究区所有采样点的数据进行全区特征拟合；局部插值方法是仅仅用邻近的数据点来估计未知点的值。整体插值方法通常不直接用于空间插值，而是用来检测不同于总趋势的最大偏离部分，在去除了宏观地物特征后，可用剩余残差来进行局部插值。由于整体插值方法将短尺度的、局部的变化看作随机的和非结构的噪声，从而丢失了这一部分信息。局部插值方法恰好能弥补整体插值方法的缺陷，可用于局部异常值，而且不受插值表面上其它点的内插值影响。
（6）数据质量的评定与控制；1.数据质量的评定
2.数据质量的控制
（7）空间数据误差来源与类型；
空间数据的误差类型
5．空间分析原理与方法
（1）常见的空间数据查询与量算方法；
1.空间查询
1）基于空间关系查询
空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。
2）基于空间关系和属性特征查询
传统的关系数据库的标准SQL并不能处理空间查询，这是由于关系数据库技术的弱点造成的，对于GIS而
言，需要对SQL进行扩展。对于传统的SQL，要实现空间操作，需要将SQL命令嵌入一种编程语言中。3）地址匹配查询
根据街道的地址来查询事物的空间位置和属性信息是地理信息系统特有的一种查询功能，这种查询利用地理编码，输入街道的门牌号码，就可知道大致的位置和所在的街区。
2.空间量算方法
1几何量算
一般的GIS软件都具有对点、线、面状地物的几何量算功能，或者是针对矢量数据结构，或者是针对栅格数据结构的空间数据。
2形状量算
面状地物形状量测的两个基本考虑：空间一致性问题，即有孔多边形和破碎多边形的处理；多边形边界特征描述问题。
3质心量算
质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。
4距离量算
“距离”是人们日常生活中经常涉及到的概念，它描述了两个事物或实体之间的远近程度。最常用的距离概念是欧氏距离，无论是矢量结构，还是栅格结构都很容易实现。
（2）常见的矢量数据分析方法：叠置分析、缓冲区分析及网络分析的基本概念、相关算法和应用
1.缓冲区分析
缓冲区分析是研究根据数据库的点线面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。
2.叠置分析
多边形叠置分析也称为polygon-on-polygon，它是指就同一地区、同一比例尺的两组或多组多边形数据文件进行叠置。
3.网络分析
网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好。
最短路径
(1)令起点K标号为零，其他结点标号为∞。
(2)对未被定标的结点全部给出暂时标号，值为min[j
旧标号，(i旧标号+wij)]，这里i是前一步刚被标定结点，wij是边eij的权，如果结点i和j不相邻接，wij=∞。
(3)找出所有暂时标号的最小值，用它作为相应结点的固定标号。如果存在几个有同一最小标号值的结点，则可任取一个加以定标。
(4)重复进行(2)与(3)，直至指定的终点L被定标时为止。用此法可直接得到由起点K到其他结点的最短路径的长度，那就是该结点的定标数值。（1）常见的栅格数据分析方法：局部运算、邻域运算、分带运算、成本距离量测等。
1.局部运算
局部运算是一个单元接一个单元的运算，是栅格运算的基本操作。
单一格网的局部运算：
以输入格网的单元值按照用户指定的运算规则计算
新格网的单元格的值。
多个格网的局部运算必须基于相同的坐标进行，因此不涉及坐标的转换或计算
多个格网的（联合）局部运算可以有较多的运算方法和类型。
2.邻域运算
邻域运算是对中心单元格的周围单元格作计算，并把值赋给中心单元格。
邻域运算可以进行多种统计量运算，其意义是数据简化。邻域运算用于图像处理中信号增强或平滑也有重要作用。
3.分带运算
1.分带运算用于处理相同数值或相似要素的单元组，这些组称为地带，地带未必是连续的。
2.分带运算一般采用2个格网，一个是输入格网，一个是分带格网，分带运算对分带格网中每个地带概括出每个输入格网的单元值。
4.距离量测运算
1.距离量测运算是计算离开指定源单元的距离的栅格计算。
2.距离量测中量测距离的单元与源单元在同一个格网中，由于距离量测的范围覆盖整个区域（格网），因此又称为扩展的领域运算。
（4）泰森多边形的定义；泰森多边形的自动建立；1.泰森多边形的定义
Voronoi图，又叫泰森多边形或Dirichlet图，它由一组连续多边形组成，多边形的边界是由连接两邻点线段的垂直平分线组成。N个在平面上有区别的点，按照最近邻原则划分平面：每个点与它的最近邻区域相关联。Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Delaunay三角形是Voronoi图的偶图
2.建立泰森多边形
建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理地连成三角网，即构建Delaunay三角网。建立泰森多边形的步骤为：
1、离散点自动构建三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。
2、找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。
3、对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方
向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。 4、计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。
5、根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。 （5）基本的地形分析及其算法原理； 坡度、坡向
1. 坡度定义为水平面与局部地表之间的正切值。它
包含两个成分：斜度、坡向。比较通用的度量方法是：斜度用百分比度量，坡向按从正北方向起算的角度测量，凸度按单位距离内斜度的度数测量。
2. 坡度和坡向的计算通常使用3x3窗口，窗口在
DEM 高程矩阵中连续移动后，完成整幅图的计算。 表面积分析
1. 对于含有特征的格网，将其分解成三角形，对于
无特征的格网，可由4个角点的高程取平均即中心点高程，然后将格网分成4个三角形。
2. 由每一三角形的三个角点坐标（x i ，y i ，z i ）计算出通过该三个顶点的斜面内三角形的面积，最后累加就得到了实地的表面积。 地形曲面拟合
曲面拟合方法可以看作是一个已知规则格网点数据进行空间插值的特例，距离倒数加权平均方法，克里金插值方法，样条函数等插值方法均可采用。 1）点对点通视
基于格网DEM 的通视问题，为了简化问题，可以将格网点作为计算单位。这样点对点的通视问题简化为离散空间直线与某一地形剖面线的相交问题。 2）点对线通视
点对线的通视，实际上就是求点的视野。应该注意的是，对于视野线之外的任何一个地形表面上的点都是不可见的，但在视野线内的点有可能可见，也可能不可见。
3）点对区域通视
点对区域的通视算法是点对点算法的扩展。与点到线通视问题相同，P 点沿数据边缘顺时针移动。逐点检查视点至P 点的直线上的点是否通视。
（5）格网DEM 和不规则三角网DEM 的定义、建立、优缺点及其相互转换原理； 1.DEM
数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DigitalElevationModel ，简称DEM ）。高程是地理空间中的第三维坐标。由于传统的地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补充。DEM 通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。在遥感应用中可作为分类的辅助数据。它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。对DTM 的研究包括DTM 的精度问题、地形分类、数据采集、DTM 的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM 应用以及不规则三角网DTM 的建立与应用等。
尽管规则格网DEM 在计算和应用方面有许多优点，但也存在许多难以克服的缺陷：
1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余；
2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象； 3）在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。 DEM 的建立
2.不规则三角网
TIN 是另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。 3.不规则点集生成TIN
1.先求出包含新插入点p 的外接圆的三角形，这种三角形称为影响三角形。
2.删除影响三角形的公共边，将p 与全部影响三角形的顶点连接，完成p 点在原Delaunay 三角形中的插入。
3.将该点集转成TIN ，
4.利用P 中点集的平面坐标产生Delaunay 三角网；
5.给Delaunay 三角形中的节点赋予高程值。 4.TIN 转成格网DEM
TIN 转成格网DEM 可以看作普通的不规则点生成格网DEM 的过程。方法是按要求的分辨率大小和方向生成规则格网，对每一个格网搜索最近的TIN 数据点，按线性或非线性插值函数计算格网点高程 5.格网DEM 转成TIN 1保留重要点法
1.它是通过比较计算格网点的重要性，保留重要的格网点。
2.重要点是通过3x3的模板来确定的，根据八邻点的高程值决定模板中心是否为重要点。
3.格网点的重要性是通过它的高程值与8邻点高程的内插值进行比较，当差分超过阈值的格网点保留下来生成Delaunay 三角网。 2启发丢弃法
算法是给定一个格网DEM 和转换后TIN 中节点的数量限制，寻求一个TIN 与规则格网DEM 的最佳拟合。
1.首先输入整个格网DEM，迭代进行计算，
2.逐渐将那些不太重要的点删除，
3.处理过程直到满足数量限制条件或满足一定精度
为止。
6．GIS的设计与评价
（1）地理信息系统设计步骤；
总体设计：又称逻辑设计，其任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，说明它们在整个系统中的作用和相互关系，以及确定系统的软硬件配置，规定系统采用的技术规范，并做出经费预算和时间安排，以保证系统总体目标的实现。最后撰写系统总体设计方案，作为重要的技术文件提供论证和审批。
总体设计的主要内容包括：用户需求、系统目标、总体结构、系统配置、数据库设计、系统功能、经费和管理
详细设计：又称实际设计，其任务是根据总特设计方案确定的目标和阶段开发计划，紧密结合特定的硬件、基础软件和规范标准，进行子系统和数据库的详细设计，用于具体指导系统的开发。
详细设计的主要内容：子系统设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计
（2）地理信息标准化的内容
中国石油大学华东历年模拟电路期末试卷及复习题
中国石油大学华东历年模拟电路期末试卷及复习题 篇一：中国石油大学(华东)《模拟电子技术》2015年秋季在线作业(一)及答案《模拟电子技术》2015年秋季在线作业（一）篇二：中国石油大学(华东)高等数学习题集(期末题库) 习题一一、填空题1．设f(x)?ln(1?x)? ?5x? 23?x,则此函数的定义域是___________. 2. 极限lim?3xx?0x?2x?.________________. 3. 设f(x)=arcsinx,?(x)=lnx,则?[f(x)]的定义域是_______________. 1?a??x?1?cos4. 设f(x)??x?1 ?0?x?1x?1,,在x?1处连续, 则a的值为_______________. 5 当x?x0时,f(x)是比g(x)高阶的无穷小,则当x?x0时, 无穷小f(x)+g(x) 与无穷小g(x)的关系是_______________. 6. lima2x?1 x?04x?_______________.?a?0,a?1?. 7. f(x)=arcsin(2x-1)的定义域是_____________. 8. f?x?? 9. limlnxsin?xarcsinx x的一个可去间断点x?______________. 的值等于_______________. 2x?010. f(x)?arctan?x?3?的定义域是______________. 11. 若当x?x0时,??x?,??x?是等价无穷小，??x?是比??x?高阶的无穷小，则当x?x0时，函数??x????x???x????x? ?1的极限是___________. 12. 设f(x)的定义域是[1,2],则f???的定义域是_____________. ?x?1? 13. f?x??x?2 lnx?1的一个无穷间断点=_____________. 14．f(x)?ln?4?x 15. f?x??3?x x?22?在区间_____________是连续的。的定义域是_____________.16. 极限lim 17. f(x)?xxxxxx????___________________ xx?3_的定义域是_____________. 18. 极限lim 19. lim3x?2?2x?2x?2?____________________. ln?3x?1? 6x 的值等于_________________. x?3的定义域是__________________ x?020. f?x??arccos 21. 设f?x??arcsinx,??x??lnx，则??f?x??的定义域是_____________. 22. 要使函数f?x??1?x? x?x在x=0处连续，则须定义f(0)的值为_____________ 23. 极限lim2sinn??nx2n?1?____________________. 24．f?x??ln?2?x?x2?的定义域是
中国石油大学数据结构上机实验8
《数据结构》实验报告 学号2015011512 姓名胡明禹专业数学与应用数学时间2018.6.5 一、实验题目: 实验八最短路径 二、实验目的 1. 掌握杰斯特拉算法 2. 利用迪杰斯特拉算法计算途中一点到其他各顶点的最短路径 三、算法设计分析 实验由4个函数共同组成。其功能描述如下： （1）主函数：统筹调用各个函数以实现相应功能 void main() （2）创建有向图的邻接矩阵函数 Status CreateDG(MGraph &G) { int i,j,k,w; char v1,v2; printf("请输入顶点数和边数："); scanf("%d%d",&G.vexnum,&G.arcnum); printf("\n请按次序输入%d个顶点字母标号(如ABCD等)：",G.vexnum); getchar(); //弹出缓冲区中上次最后出入的换行符，即最后按下的回车键 for (i=0;i 2014—2015学年第3学期传感器课程设计实习报告 专业班级 姓名 学号 报告日期 2015年7月20日 传感器课程设计暑期实习报告 第一部分变送器电路实验 一：实验仪器和设备 DT9208万用表一只、＋5/24V直流电源一台、万能电路板一块、镊子一只、导线若干、XTR106等芯片、常用电子元器件若干。 二：实验步骤 2、了解电阻式传感器原理、测量转换线路。 把压力、温度、流量、液位等物理信号转换成电阻值变化的传感器，电阻式传感器具有结构简单、输出精度高、线性和稳定性好的特点。主要包括电阻应变式传感器、压阻式传感器等。 测量转换线路：桥路电阻（以应变片式压力传感器为例） 图1全桥式应变片测量电路 当作用在应变片上的压力发生变化时，其阻值也随之发生变化，从而引起输出电压的变化，其中R1和R3、R2和R4的阻值变化方向一致（变化方向如上图所示）。 3、阅读XTR106芯片厂家英文资料，掌握其工作基本原理。 XTR106 是高精度、低漂移、自带两路激励电压源、可驱动电桥的4 ~ 20 mA 两线制集成单片变送器,，它的最大特点是可以对不平衡电桥的固有非线性进行二次项补偿,。它可以使桥路传感器的非线性大大改善,，改善前后非线性比最大可达20：1。 4、分析图3电路的工作原理。 图2 XTR外部电路连接示意图 原理：通过改变电阻的阻值，使桥路产生相应的mV级压差，桥路的输出分别连到运放的两个正输入端，经运放以后产生V级电压差。运放的输出再进入到XTR106芯片进行线性化调整（阻值和输出电流值之间）之后产生4~20mA电流输出。其中桥路需要的5V和运放需要的5.1V供电电压由XTR106芯片提供，而XTR106芯片需要的24V供电电压由实验台提供。 5、利用万能电路板搭建上述电路，要求分部分搭建，分成电阻桥路部分、差动放大部分、XTR本体部分，要求对前两部分电路线进行测试，确认符合相关要求时方可接入第三部分电路。 在本案例中，我们完成桥路和差动放大部分的搭建后，对桥路和差动放大部分进行了测试。 当电桥平衡时： 桥路部分：，桥路的两端分别都有电压，但桥路输出为零。 差动放大部分：输入分别对应桥路两端的电压值且相等，输出为零。 电桥不平衡时： 桥路部分：桥路的输出不为零，最大时压差为0.6mV。 差动放大部分：对压差进行放大后产生V级压差，本案例中，我们的放大倍 中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题 一、选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 1.以下与数据的存储结构无关的术语是（） A、循环队列 B、链表 C、哈希表 D、栈 2.一个向量第一个元素的存储地址是100，每个元素的长度为2，则第5个元素的地址是（） A、110 B、108 C、100 D、120 3.假设带头结点的单向循环链表的头指针为head,则该链表为空的判定条件是（） A、head= =NULL B、head–>next= =NULL C、head–>next= =head D、head!=NULL 4.若进栈序列为1，2，3，4，5，6，且进栈和出栈可以穿插进行，则不可能出现的出栈序列是（） A、2，4，3，1，5，6 B、3，2，4，1，6，5 C、4，3，2，1，5，6 D、2，3，5，1，6，4 5.下列关键字序列中，构成小根堆的是（） A、{12，21，49，33，81，56，69，41} B、{81，69，56，49，41，33，21，12} C、{81，49，69，41，21，56，12，33} D、{12，21，49，33，81，41，56，69} 6.下列数据结构中，不属于二叉树的是（） A、B树 B、AVL树 C、二叉排序树 D、哈夫曼树 7.用顺序存储的方法来存储一棵二叉树，存放在一维数组A[1..N]中，若结点A[i]有右孩子，则其右孩 子是（）。 A、A[2i] B、A[2i-1] C、A[2i+1] D、A[i/2] 8.设树T的高度为4，其中度为1、2、3、4的结点个数分别为4、2、1、1，则T中叶子数为（） A、 5 B、 6 C、7 D、 8 9.有数据{53，30，37，12，45，24，96}，从空二叉树开始逐个插入数据来形成二叉排序树，若希望高 度最小，则应选择下面哪个序列输入（） A、45，24，53，12，37，96，30 B、37，24，12，30，53，45，96 C、12，24，30，37，45，53，96 D、30，24，12，37，45，96，53 1 2012—2013学年第1学期 《自动控制原理》期中考试试卷 (适用专业：自动化、电气、测控) 专业班级 姓名 学号 开课系室信控学院自动化系 考试日期20XX年11月25日 一、简答题(18分) 1. 控制系统正常工作的最基本要求是什么？ 答：稳定性、快速性、准确性（3分） 2.什么是线性系统？线性系统的特征是什么？ 答：用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理，即叠加性与齐次性。（3分） 3.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么？ 答：控制系统的传递函数的定义为：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是：线性定常系统（3分） 4.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么？ 答：比例微分环节可增大系统的阻尼比，超调量降低，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；（3分） 5.控制系统的稳态误差取决于哪些因素？ 答：开环增益、系统型别、输入信号的形式与幅值。（3分） 6.线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 答：线性定常系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均具有负实部，或闭环传递函数的极点均位于s左半平面。（3分） 二、(1)由图1所示系统结构图求出相应的传递函数()/() C s N s。 C s R s和()/() （8分） 图1 系统结构图 (2)由图2所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 。（8分） 图2系统结构图 解：(1)当仅考虑()R s 作用时，经过反馈连接等效，可得简化结构图（图1-1），则系统传递函数为 12221212 22123 322 1()()111G G G H G G C s G G R s G H G G H H G H -==-++- （4分） 图1-1()R s 作用时的简化结构图 当仅考虑()N s 作用时，系统结构图如图1-2所示。系统经过比较点后移和串、并联等效，可得简化结构图，如图1-4所示。则系统传递函数为 1122121221322123 (1)()()1()1G H G G G G H C s N s G H G H G H G G H ++==---+ （4分） 中国石油大学（华东）历年考研专业课真题目录： 中国石油大学（华东）历年考研 代码 真题年代 专业课真题科目 211 翻译硕士英语2011 212 翻译硕士俄语2011 242 俄语2008---2011 243 日语2008---2011 244 德语2011 245 法语2008---2011 357 英语翻译基础2011 358 俄语翻译基础2011 448 汉语写作与百科知识2011 703 公共行政学2011 704 数学分析2011 705 普通物理2011 706 有机化学2000,2005---2009,2011 707 无机及分析化学2007---2009,2011 708 生物化学2011 法学基础（法理学、民法学、刑 2011 710 法学） 711 中国古代文学2011 715 中国化马克思主义原理2008,2011 体育学专业基础综合（体育教育 2011 716 学、运动生理学、运动训练学） 801 沉积岩石学2005---2008 802 构造地质学2003---2010 803 地震勘探2003---2009,2011 805 电子技术基础2011 806 软件技术基础2011 808 地理信息系统2011 809 石油地质学2001---2011 810 测井方法与原理2005---2011 811 工程流体力学2001---2009,2011 812 理论力学2008---2011 813 材料力学2006---2011 814 物理化学1999---2009,2011 815 渗流物理2001---2009,2011 816 油田化学基础2011 817 工程热力学2008---2011 818 化工原理1999---2009,2011 819 生物工程2011 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 ——副标题 学生姓名：张 三 学 号：1301013101 专业班级：电气工程及其自动化13-5班 指导教师：李 四 2017年 6月15日 ——副标题 要 数据结构算法设计和演示（C++）树和查找是在面向对象思想和技术的指导下，采用面向对象的编程语言（C++）和面向对象的编程工具（Borland C++ Builder 6.0）开发出来的小型应用程序。它的功能主要是将数据结构中链表、栈、队列、树、查找、图和排序部分的典型算法和数据结构用面向对象的方法封装成类，并通过类的对外接口和对象之间的消息传递来实现这些算法，同时利用C++ Builder 6.0中丰富的控件资源和系统 解、辅助教学和自我学习的作用。 关键词： The design and implementation of the linear form ——副标题 Abstract 外文摘要要求用英文书写，内容应与“中文摘要”对应。使用第三人称。 “Abstract” 字体：Times New Roman，居中，三号，加粗，1.5倍行距，段前、段后0.5行间距，勾选网格对齐选项。 “Abstract”上方是论文的英文题目，字体：Times New Roman，居中，小二，加粗，1.5倍行距，间距：段前、段后0.5行间距，勾选网格对齐选项。 Abstract正文选用设置成每段落首行缩进2字符，字体：Times New Roman，字号：小四，1.5倍行距，间距：间距：段前后0.5行间距，勾选网格对齐选项。 Keywords与Abstract之间空一行，首行缩进2字符。Keywords与中文“关键词”一致，加粗。词间用分号间隔，末尾不加标点，3-5个，Times New Roman，小四。如需换行，则新行与第一个关键词首字母对齐。 Keywords：Write Criterion；Typeset Format；Graduation Project (Thesis) 2011—2012学年第1学期《自动控制原理》期中考试试卷（适用专业：自动化、电气、测控） 专业班级 姓名 学号 开课系室自动化系 考试日期 一、简答题（15分） 1.反馈控制系统的基本组成有哪几部分？ 答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件 2.控制系统正常工作的最基本要求是什么？ 答：稳定性、快速性、准确性 3.什么是线性系统？线性系统的特征是什么？ 答：用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理，即叠加性与齐次性。 4.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么？ 答：控制系统的传递函数的定义为：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是：线性定常系统 5.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么？ 答：比例微分环节可增大系统的阻尼比，超调量增加，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；允许选取较高的开环增益，因此在保证一定的动态性能条件下，可以减小稳态误差。 二、 (12分)如图1所示单容水箱，A 为水箱的横截面积，i Q 为输入流量，o Q 为 输出流量，H 为水箱的实际液位， H Q o α=，α为流量系数。当输入流量和输出流量相等时，液位维持在0H 处，000H Q Q o i α==。 （1） 以i Q 为输入，以H 为输出，建立该单容水箱的非线性微分方程模型。（3 分） （2） 对（1）中非线性微分方程在0H 处进行线性化，求线性化微分方程，并 求单容水箱的传递函数。 （9分） 图1 解：（1）由物料平衡得下列方程 i o i dH A Q Q Q dt =-=- 单容水箱的非线性微分方程模型为 (1 i dH Q dt A =- ① （3分） （2）考虑到 000i i i o o o H H H Q Q Q Q Q Q =+??? =+???=+?? 代入①式得 (00()1 i i d H H Q Q dt A +?=+?- （2分） 即 (01 i i d H Q Q dt A ?=+?- ② 在0H 处展开成Taylor 级数，只取到线性项 H 一、考试要求 1．理解数据结构、存储结构、算法、数据类型、抽象数据类型(ADT)等基本概念及它们之间的关系。2．掌握线性表、树、图等基本数据结构的ADT 定义以及基于不同存储方式（顺序、链式等）的实现，并能对占用存储空间情况和算法的时间复杂度进行分析。3．掌握典型的查找结构（静态表、搜索树、散列等）、查找算法的基本思想及性能分析。4．掌握内部排序（选择、插入、交换、归并等）的重要算法的基本思想、特点及性能分析。5．能够运用学习的数据结构及算法的知识和技能进行问题的分析与求解，即能对问题进行抽象建模，能熟练使用高级语言（C 或C++或JAVA 等）进行模型的具体实现（编程）。 二、考试内容 1．数据结构和算法的重要性（1）基本概念及它们之间的关系（2）各种存储结构的空间占用情况及映射逻辑关系的方式（3）算法的评价及对算法渐近时间复杂性的理解2．一般线性表（1）一般线性表ADT 的定义（2）线性表ADT 基于顺序存储的实现（存储方式、特点、重要操作的算法，下同）（3）线性表ADT 基于链式存储的实现（存储方式、特点、重要操作的算法，下同）3．特殊线性表（栈、队列、字符串、数组）（1）栈的特点及栈ADT 的定义（2）栈ADT 基于顺序存储的实现（3）栈ADT 基于链式存储的实现（4）栈ADT 的应用（表达式求值、递归处理、迷宫问题）（5）队列的特点及队列ADT 的定义（6）队列ADT 基于顺序存储的实现（7）队列ADT 基于链式存储的实现（8）队列ADT 的应用（广度遍历、资源分配问题）（9）字符串特点及串ADT 的定义（10）字符串ADT 基于顺序存储的实现（重点掌握经典的模式匹配算法：BF，KMP）（11）数组的特点及ADT 定义（12）数组ADT 基于顺序存储的实现（重点掌握多维数组的存储结构）（13）特殊矩阵的存储及操作实现（重点掌握分布有规律的特殊矩阵和分布无规律的稀疏矩阵如何高效存储及矩阵典型操作的实现）4．树与二叉树（1）二叉树的特点及ADT 定义（2）二叉树的重要性质及证明（3）二叉树基于顺序存储的实现（4）二叉树基于链式存储的实现（重点掌握重要操作：建立、遍历、求深度、计算叶子等等）（5）线索二叉树的基本概念（为什么加线索？如何记录线索？如何使用线索？）（6）建立（画）线索二叉树（7）树、森林的定义及特点（8）树的存储结构（重点掌握子女-兄弟表示）（9）树、森林与二叉树的相互转换（10）树和森林的遍历（11）哈夫曼（Huffman）树和哈夫曼编码的构造过程（12）二叉排序树的定义及建立（重点掌握结点的插入和删除的思想和过程）（13）平衡二叉树的定义及建立（平衡的目的？如何达到平衡？）（14）堆的定义及建立和调整（堆的构造和调整过程）5．图（1）图的基本概念及ADT 定义（2）图的ADT 的实现（存储方式及基本操作实现）①邻接矩阵存储（无向图、有向图、无向带权图、有向带权图）②邻接表存储（无向图、有向图、无向带权图、有向带权图）③各种存储方式下操作的算法实现（图的建立、遍历、插入边、删除边等）（3）图的遍历及生成树① 一、 简答题 （15分） 1. 反馈控制系统的基本组成有哪几部分？ 答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件 2. 控制系统正常工作的最基本要求是什么？ 答：稳定性、快速性、准确性 3. 什么是线性系统？线性系统的特征是什么？ 答：用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理，即叠加性与齐次性。 4. 控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么？ 答：控制系统的传递函数的定义为：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是：线性定常系统 5. 控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么？ 答：比例微分环节可增大系统的阻尼比，超调量增加，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；允许选取较高的开环增益，因此在保证一定的动态性能条件下，可以减小稳态误差. 二、 (12分)如图1所示单容水箱，A 为水箱的横截面积，i Q 为输入流量，o Q 为 输出流量，H 为水箱的实际液位， H Q o α=，α为流量系数。当输入流量和输出流量相等时，液位维持在0H 处，000H Q Q o i α==。 （1） 以i Q 为输入，以H 为输出，建立该单容水箱的非线性微分方程模型。（3 分） （2） 对（1）中非线性微分方程在0H 处进行线性化，求线性化微分方程，并 求单容水箱的传递函数。 （9分） 图1 解：（1）由物料平衡得下列方程 i o i dH A Q Q Q dt α =-=- H 单容水箱的非线性微分方程模型为 (1i dH Q dt A α=- ① （3分） （2）考虑到 000i i i o o o H H H Q Q Q Q Q Q =+??? =+???=+?? 代入①式得 (00 () 1i i d H H Q Q dt A α+?=+?- （2分） 即 (0 1i i d H Q Q dt A α?=+?- ② 将在0H 处展开成Taylor 级数，只取到线性项 H = （2分） 代入②，并考虑000H Q Q o i α==，得 1i d H Q H dt A ?? ?=?- ? ?? ? 整理得 1+ i d H H Q dt A ??= ? ③ （2分） ③即为所求的线性微分方程 在③两边取拉氏变换得 1+()()i s H s Q s A ??= ? （2分） 故其传递函数为 1 ()()() + i H s A G s Q s s = == （1分） 中国石油大学胜利学院自动控制技术及应用 姓名：赵文山 学号：201208036129 专业班级：2012级机械设计制造及其自动化一班 2013年11月10日 自动控制技术及应用 摘要：本文简要的介绍了自动控制技术，着重论述了自动控制系统及PID控制原理，并对自动控制技术在给水排水方面的应用进行简单的分析。 关键词——自动控制、控制原理、自动控制技术 引言：经济建设的腾飞，要靠科学技术的进步，要在短时间内把我国建设成为社会主义强国，就必须在生产、科研、管理诸方面尽快实现自动化。所谓自动化，就是用机器、仪表、仪器、电子计算机或其他自动化装置，代替人的大脑和手去参与各种活动。因为手动控制不如自动控制准确、可靠、快速，而且还不易消除主管误差。所以，自动控制技术得到了广泛应用。而在给水排水方面，自动控制的作用也是不小的，渐渐的取代人工控制，使得水厂和污水厂的工作更加便捷、有效。 一、自动控制技术 自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。 自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。而这基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控 中国石油大学（北京） 远程教育学院 《数据结构》课程设计报告 课程设计题目 学生姓名 学号 专业班级 2019 年月 题目要求：设计一个稀疏矩阵计算器，实现两个稀疏矩阵的加法、减法、乘法以及矩阵的转置运算。采用菜单为应用程序的界面，用户通过对菜单进行选择，分别实现矩阵的相加、相减、相乘以及矩阵转速运算。 1需求分析 1. 稀疏矩阵是指稀疏因子小于等于0.5的矩阵。利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间，提高计算效率。实现一个能进行稀疏矩阵基本运算的运算器。 2. 以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表表示稀疏矩阵，实现矩阵转置，以及两个矩阵的加、减、乘的运算。稀疏矩阵的输入形式采用三元组表示，运算结果以阵列形式列出。 3. 演示程序以用户和计算机的对话方式进行，数组的建立方式为边输入边建立。首先输入矩阵的行数和列数，并判别给出的两个矩阵的行列数是否与所要求的运算相匹配。 4. 程序可以对三元组的输入属性不加以限制；根据对矩阵的行列，三元组作之间插入排序，从而进行运算时，不会产生错误。 5. 在用三元组表示稀疏矩阵时，相加、相减和相乘所产生的结果矩阵另外生成。 6. 运行环境：VC6.0++。 2概要设计 稀疏矩阵元素用三元组表示： typedef struct{ int i; //非零元的行下标 int j; //非零元的列下标 int e; //矩阵非零元 }Triple; 稀疏矩阵采用三元组顺序表存储： #define MSXSIZE 12500 //假设非零元个数的最大值为200 #define MAXRC 10 //假定矩阵的最大行数为10 typedef struct { int mu ; //矩阵的行数 int nu ; //矩阵的列数 int tu ; //矩阵的非零元素个数 Triple data[MAXSIZE+1]; //非零元三元组表，data[0]没有用 int rpos[MAXRC+1]; //各行第一个非零元素的位置表 }Tabletype; 系统主要函数及功能如下： Menu( )：主控菜单，接收用户的选项； Input_Matrix( )：输入矩阵； Print_matrix( )：输出矩阵； Cal_matrix( )：计算矩阵每行第一个非零元在三元组中的位序号； TransposeMatrix( )：矩阵转置； Add_Matrix( )：矩阵加法运算； B卷 2015—2016学年第1学期 《自动控制原理》 （闭卷，适用于：测控） 参考答案与评分标准 一、填空题（20分，每空1分） 1. 自动控制系统由控制器和 被控对象 组成。 2. 就控制方式而言，如果系统中不存在输出到输入的反馈，输出量不参与控制，则称为 开环控制系统 ；如果系统中存在输出到输入的反馈，输出量参与控制，则称为 闭环控制系统。 3. 设单位反馈系统的开环传递函数100 (s)H(s),(0.1s 1) G s = +试求当输入信号 (t)t r α=时，系统的稳态误差为_______ 。 4. 两个传递函数分别为1(s)G 与2(s)G 的环节，以并联方式连接，其等效传递函数 为(s),G 则(s)_____________G =。 5. 若某系统的单位脉冲响应为0.5(t)20e t g -=，则该系统的传递函数为 _______________。 6. 控制系统输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。 一阶系统传递函数的标准形式为______________,二阶系统传递函数标准形式为___________________。 7. 若要求系统响应的快速性好，则闭环极点应距离虚轴越 __远__（远/近）越好。 8. 二阶系统的传递函数25 (s),25 G s s = ++则该系统是_欠_(过/欠/临界)阻尼系统。 9. 常用的三种频率特性曲线是 Nyquist 曲线（极坐标图） 、 Bode 曲线 、和 Nichols 曲线 。 10. PI 控制规律的时域表达式是_____________________，PID 控制规律的传递函数表达式是_____________________。 11. 离散控制系统的稳定性，与系统的结构和参数 有关 (有关/无关），与采样周期 有关 (有关/无关)。 12. 非线性系统常用的三种分析方法是 描述函数法 、 相平面 和逆系统方法。 12(s)G (s) G +20 0.5s +1 1 Ts +2 22 2n n n s s ω?ωω++/100α0(t)K (t)(t)dt t p p i K m e e T =+ ?1 (s)K (1s) c p i G T s τ=++ 本科毕业设计（论文）题目：春风油田沙一段储层夹层研究 学生姓名： 学号： 专业班级：资源勘查1005 指导教师： 2014年 6月20日 摘要 钙质砂岩是一种致密性的岩石，一般存在于干层中，是现在油田开发中尽可能避开的开发位置，因此能够正确的预测钙质砂岩的分布能够增加打到油气层的几率，减少经济损失。主要以P609区块为研究主体，首先分析钙质砂岩的成因，统计区块内钙质砂岩的物性，然后分析其影响因素，正确预测钙质砂岩的分布。研究区内浅滨湖提供了良好的钙质砂岩来源，水下分流河道将钙质砂岩输送到目的区内，然后在沉积环境作用下形成了钙质砂岩。 论文降低重复率、论文排版、答辩幻灯片制作请联系Q2861423674 诚信服务，通过后付款https://www.360docs.net/doc/e24844982.html, 关键词：钙质砂岩；分布；沉积条件；P609区块 Study on Reservoir and Mezzanine of N1s in Chunfeng Oilfield Abstract Calcareous is a kind of sandstone rocks,which generally present in the dry layer is now possible to avoid the development of oilfield development position, and therefore able to correctly predict the distribution of calcareous sandstone reservoirs can increase the chance of hitting, reduce economic losses. This paper mainly P609 blocks for the study subjects, the first analysis of the causes of calcareous sandstone, calcareous sandstone within the statistical properties of the block, and then analyze the influencing factors, correctly predict the distribution of calcareous sandstone. Shallow Lake study area provides a good source of calcareous sandstone, calcareous sandstone underwater distributary channel will be transported to the target area, then at ambient role in the formation of calcareous sandstone. 论文降低重复率、论文排版、答辩幻灯片制作请联系Q2861423674 诚信服务，通过后付款https://www.360docs.net/doc/e24844982.html, Keywords：distribution of calcareous sandstone; blocks P609; deposition conditions 数据结构试题 一、单选题 1、在数据结构的讨论中把数据结构从逻辑上分为（） A 内部结构和外部结构 B 静态结构和动态结构 C 线性结构和非线性结构 D 紧凑结构和非紧凑结构。 2、采用线性链表表示一个向量时，要求占用的存储空间地址（） A 必须是连续的 B 部分地址必须是连续的 C 一定是不连续的 D 可连续可不连续 3、采用顺序搜索方法查找长度为n的顺序表时，搜索成功的平均搜索长度为（）。 A n B n/2 C (n-1)/2 D (n+1)/2 4、在一个单链表中，若q结点是p结点的前驱结点，若在q和p之间插入结点s，则执行（）。 A s→link= p→link;p→link= s; B p→link = s; s→link = q; C p→link= s→link;s→link= p; D q→link = s;s→link = p; 5、如果想在4092个数据中只需要选择其中最小的5个，采用（）方法最好。 A 起泡排序 B 堆排序 C 锦标赛排序 D 快速排序 6、设有两个串t和p，求p在t中首次出现的位置的运算叫做（）。 A 求子串 B 模式匹配 C 串替换 D 串连接 7、在数组A中，每一个数组元素A[i][j]占用3个存储字，行下标i从1到8，列下标j从1到10。所有数组元素相继存放于一个连续的存储空间中，则存放该数组至少需要的存储字数是（）。 A 80 B 100 C 240 D 270 8、将一个递归算法改为对应的非递归算法时，通常需要使用（）。 A 栈 B 队列 C 循环队列 D 优先队列 9、一个队列的进队列顺序是1, 2, 3, 4， （闭卷，适用于：自动化、测控、电气） 参考答案与评分标准 专业班级 姓名 学号 开课系室自动化系 考试日期 2013年1月18日 一．填空题（20分，每空0.5分） 1. 自动控制基本控制方式包括开环控制、_反馈控制___和 复合控制 。 2. 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面： 稳定性 、快速性 和 准确性 。 3. 线性定常连续系统稳定，要求所有的闭环特征根位于 s 平面左半平面_；线性定常离散系 统稳定，要求所有的闭环特征根位于z 平面 单位圆内部_。 4. 传递函数是在零初始条件下，线性系统的输出信号拉氏变换与 输入信号拉氏变换 之比。 5. 线性控制系统分析的数学基础是 拉氏变换 ，主要数学模型是 传递函数 。线性离散控 制系统的数学基础是 Z 变换 ，主要数学模型是 脉冲传递函数 、差分方程等。 6. 线性系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的 导数；线性系统对输 入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的 积分。 7. 对于稳定的高阶系统，闭环极点负实部的绝对值越大，其对应的响应分量衰减得越 快___ （快/慢）。因此高阶系统的阶跃响应，可以利用其 主导 极点的响应成分近似代替。 8. 影响系统稳态误差的因素包括：系统型别、开环增益、输入信号的形式和幅值。 9. 根轨迹起始于 开环极点 ， 终止于 开环零点 。 10. 劳斯稳定性判据中，劳斯表第一列各系数符号改变的次数，代表 s 右半平面闭环特征根 的个数。 11. 根轨迹是描述系统的参数从0变化到无穷大时的 闭环 极点在S 平面的变化轨迹。若相 邻两极点间有根轨迹，则必有 分离点 。 12. 奈奎斯特稳定判据中，Z = P – R , 其中P 是指 开环系统 的s 右半平面极点数 ，Z 是指 闭 环系统 的s 右半平面极点数，R 是指奈奎斯特曲线绕 (-1,j0) 点旋转的圈数。 13. 系统带宽是指当 闭环(开环/闭环)频率响应的幅值下降到零频率值以下3分贝时，对应的 频率称为带宽频率。系统带宽频率越大，则系统响应速度越 快 （快/慢）。 14. PID 控制器的传递函数为1 (1)p i K s T s τ+ +，由于引入积分环节，改善了系统的 稳态 性能。 15. 串联超前校正是利用了校正环节的 相角超前 特性， 增大 （增大/减小）了系统截 止频率和系统带宽，增加稳定裕度。 16. 滞后校正是利用校正环节的 高频衰减 特性， 减小 （增大/减小）了截止频率和系 统带宽，但增加了原系统的相角裕度。 17. 非线性系统与线性系统的本质区别在于，是否满足 叠加原理。非线性系统分析方法包括 主要包括 相平面法 、 描述函数法 和逆系统法。其中，相平面 方法是一种图解分析法，有一定的局限性，仅适用于一阶和二阶系统。 《电力拖动自控系统》课程综合复习资料 一、填空题 1、直流调速系统的主要形式是晶闸管－电动机调速系统，简称为系统。 2、在随动系统动态校正中，常用的有、和。 3、在闭环调速系统中，常常会用到PD、PI和PID，依次代表、和三种调节器。 二、选择题 1、位置信号检测装置是构成位置闭环控制所必不可少的环节。下列位置检测装置中，不属于电磁感应的是（） A、自整角机 B、光电码盘 C、旋转变压器 D、感应同步器 2、调速系统和随动系统在控制中十分常用，两者的主要性能不同。对随动系统来说，主要是要求输出量准确地跟随给定量的变化，因此它的（）成了主要指标。 A、快速性 B、灵活性 C、跟随性能 D、准确性 3、对闭环系统而言，控制精度依赖于给定和反馈检测精度，而反馈电路对干扰并不全起作用，主要对干扰（）起作用。 A、电压扰动 B、给定电源扰动 C、反馈电路元件的本身影响 D、测速电机误差 三、简答题 1、直流电机常用的调速方法有那些？试写出各自的适用范围。 2、直流调速系统常用的可控直流电源有那些？试做详细说明。 3、闭环系统能够减少稳态速降的实质。 4、双闭环调速系统中，转速调节器的作用。 5、试绘出转速、电流双闭环调速系统的原理图、稳态结构图和动态结构图。 6、试写出微机控制系统的主要特点，并做简单解释。 7、某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用近似PI调节器，试问①调试中怎么才能做到U im*=6V 时，I dm=20A；如欲使U nm*=10V时，n=1000r/min，应调什么参数？②如发现下垂特性不够陡或工作段特性不够硬，应调什么参数？ 8、试说明双极式H型PWM变换器的优点。 9、电流波形连续和断续对开环V－M调速系统机械特性的影响较大，电流连续段特性较硬，改变控制角可得到一簇彼此平行的直线；断续段则呈现非线性，理想空载转速高，特性软，内阻大。为了工作在电流连续区，须采取什么措施？ 电力拖动自控系统第1页共10页 ——数据结构（C语言）课程设计题目：可视化弗洛伊德最短路径 一．实习目的 通过实习，了解并初步掌握设计、实现较大系统的完整过程，包括系统分析、编码设计、系统集成、以及调试分析，熟练掌握数据结构的选择、设计、实现以及操作方法，为进一步的应用开发打好基础。 二．问题描述 设计、实现随机或手动建立一个有向图，可以使用弗洛伊德算法输出有向图中节点之间最短路径及权值，并把有向图和弗洛伊德算法得出的最短路径及最小权值可视化。 三．需求分析 （1）可随机建立有向图，并在屏幕上使图可视化； （2）可手动建立有向图，添加节点、删除节点、移动节点、添加边、删除边、设置权值，并在屏幕上使图可视化； （3）对已建立的有向图实现弗洛伊德算法找出最短路径，并在屏幕上使最短路径及最小权值矩阵可视化； 四．概要设计 ?．系统中子程序及功能要求： 数据对象V：一个集合，该集合中的所有元素具有相同的特性 数据关系R：R={VR} VR={中国石油大学(华东)实验报告
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