地球信息科学

地球信息科学学习指南

一、名词解释

1.地理信息系统(Geographical Information System，简称GIS)是一门介于地球科学与信息

科学之间的交叉学科，它是近年来迅速发展起来的一门新兴技术学科。它将地学空间数据与计算机技术相结合，通过系统建立、操作与模型分析，产生对资源、环境、区域规划、管理决策、灾害防治等方面的有用信息。地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

2.栅格数据结构：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，每个网格作为一个像元或象素由行、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。

3.元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以

便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用，不同领域的数据库，其元数据的内容会有很大差异。通过元数据可以检索、访问数据库，有效利用计算机的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等

4.GPS定义：是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、

实时、高精度的三维位置，速度和时间信息。

二、简答题

1.答案要点：DBMS及其与GIS区别：数据库管理系统(Database Management System)是

操作和管理数据库的软件系统，提供可被多个应用程序和用户调用的软件系统，支持可被多个应用程序和用户调用的数据库的建立、更新、查询和维护功能，GIS在数据管理上借鉴DBMS的理论和方法，非几何属性数据有时也采用通用DBMS或在其上开发的软件系统管理；GIS除具有一般商用的关系数据库（Oracle、Sybase、SQL Sever等）管理能力外，还具备图形数据的采集、空间数据的可视化及空间分析能力。

2.例如我们使用的高德地图导航，其中就用到了上面的这些数据采集手段。高德地图中的

卫星图应用的就是遥感技术。传感器可搭载在地面平台、飞机、或航天飞机上，这些传感器自身发射并接收经地面反射的能量，这些能量再被接收器上接收，接收完成后需要进行数据转换、数据压缩、数据校正。这些大量的数据需要提前进行数据压缩才能通过卫星无线电传回地面。用户手上所持的是GPS接收机，GPS数据源来自于服务器。

GPS上的PC机与GPS2OEM板相连接，它的主板上配有异步通信配置卡。它采集的原始数据需要由二进制转换成便于使用的十进制ASICП码或者二进制码。当主板接收到一个数据后，它首先需要进行校验。当数据合格后方才进行处理。这样用户得到的才是有用的数据。

3. 1. 3S技术是指上面我们所提到的遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系

统（GIS）这三种技术。我们出门在外经常使用的百度地图里，就在无形中使用到了这

些技术。百度地图的图层的形成，首先需要有遥感技术的支持。通过搭载在卫星或者飞机上的遥感发射器向地面发射波段，卫星上或者飞机上的接收器通过接收地面所反射回来的不同波段，根据波长的不同从而分辨地面的类型，是空地还是覆盖着植被等等。接着需要由用户开启手机上的定位服务。手机通过电讯信号和基站建立实时的位置变动关系。覆盖在地球上空的24颗地位卫星能够测量出移动物体的经度、纬度、海拔甚至时间。由此便能够确定用户的位置。最后便是地理信息系统将上面的信息整合到一起。将用户的位置显示在地图上，并根据交通部门的交通图，找到起点和终点。百度地图在将这一段路程用红色标出来，告诉我们行走的方向。好能够开启数据实时查看我们的路径是否正确，有没有偏离。

4. 2. 答案要点：GIS数据库设计方法，随数据库类型、大小、复杂程度、使用时间等因

素不同而不同，在设计过程通常有一些共同的步骤和思路，包括以下六步：第一步需求分析：开发者与用户之间的交流，了解数据库使用目的、要求、日常操作任务等。

了解GIS有关信息：用户、数据、输入和输出、安全问题、硬件、软件和管理等。需求分析过程也常常是对用户的专业教育过程，在帮助用户认识其需求的过程中，同时帮其认识GIS各种潜在能力。第二步原型概念化设计：确定数据库的内容和各类数据在库中的组织和逻辑结构，包括数据库模型的选择。目前，根据各种GIS数据开发软件及硬件的不同，有不同的数据库模式，在做概念设计时，要使用不同的数据库模式以反映软、硬件的要求。第三步GIS数据库的详细设计：详细设计是根据所选择的数据库模式，将数据库中的各类数据及数据间的相互关系表达出来；第四步自动化方案制定：根据数据库详细设计的要求，制定数据库整体实施的自动化方案，主要完成数据采集的自动化。第五步试点项目实施：测试所设计的数据库是否合理可用。为了测试所设计的数据库是否合理可用，常常需选用一个小样区来将整个数据内容建库，并测试各种设计、功能、灵活性等。第六步数据库总体实施：在设计和试验项目完成之后，就到了数据库的整体实施。这是一个在时间上相对较长的阶段，要求实施过程按照一定的顺序统筹进行。