2006年南京师范大学地理信息系统概论试题答案

2006年南京师范大学地理信息系统概论试题

一、名词解释（每题6分，共30分）

1、空间数据模型

关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。空间概念数据模型包括：场模型（用于描述空间中连续分布的现象）；对象模型（用于描述各种空间地物）；网络模型（可以模拟现实世界中的各种网络）。空间逻辑数据模型有矢量模型、栅格数据模型、矢栅一体化模型、镶嵌数据模型和面向对象模型等。

2、空间数据结构

指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，是对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的作用。空间数据结构：矢量结构、栅格结构、矢栅一体化结构、镶嵌数据结构、三维数据结构和超图数据结构。

3、空间数据索引

指依据空间对象位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。主要有对象范围索引、格网索引、四叉树空间索引、R树和R+树空间索引。

4、空间数据引擎

可以理解为基于特定的空间数据模型，在特定的数据存储、管理系统的基础上，提供对空间数据的存储、检索等操作，以提供在此基础上二次开发的程序功能集合。从宏观上看，它是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，该层空间数据引擎在应用程序和异种空间数据库的数据之间提供了一个开放的接口。使用不同厂商GIS 的客户可以通过空间数据引擎将自身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS统一管理；同样，客户也可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS的数据，并转化成客户可以使用的方式。通过这种方法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。目前空间数据库引擎主要有两种方式：一种是以ESRI与数据库开发商联合开发的ArcSDE为代表，可称之为中间件方式空间数据引擎；另一种空间数据引擎由数据库厂商开发，如Oracle的Spatial是支持空间数据管理的专用模块，可称之为嵌入式空间数据引擎。

5、Grid GIS

是利用现有的网格技术、空间信息基础设施、空间信息网络协议规范，形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境，为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。它将地理上分布的、异构系统的各种计算机、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，通过高速互联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。

二、论述题（每题20分，共120分）

1、简述空间元数据及其作用。

地理元数据是指描述空间数据的数据，它描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程度上为空间数据的质量提供了保障。

元数据内容：

（1）标识信息，是唯一标识数据集的元数据信息。如数据集的名称、发布时间、版本、空间分辨率、安全限制等。

（2）数据质量信息，是数据集质量的总体评价，包括数据集在数据完整性、逻辑一致性、位置精度、时间精度、属性精度等方面的综述以及说明数据质量的保证措施，以及数据源、数据处理过程和数据志等说明信息。

（3）空间参照系统信息，是对数据集使用的空间参照系统的说明。

（4）空间数据组织信息

（5）内容信息，描述数据集的主要内容，包括实体和属性信息。

（6）分发信息，描述有关数据分发者信息及获取数据的方法，使用户了解获取数据集的方式和途径。

（7）核心元数据参考信息，包括核心元数据发布或更新的日期，以及与建立核心元数据单位的联系信息，使用户了解到核心元数据内容的现势性。

元数据用途：

（1）帮助用户了解和分析数据：用户可对空间数据库进行浏览、检索、研究、分析，了解数据的基本情况和数据的可用性，获取方法等内容。

（2）空间数据质量控制：通过按一定的组织结构集成到数据库中构成数据库的元数据信息系统可以实现①有准确定义的数据字典，以说明数据的组成，各部分的名称，表征的内容等；②保证数据逻辑科学地集成，如植被数据库中不同亚类的区域组合成大类区，这要求数据按一定逻辑关系有效的组合；③有足够的说明数据来源、数据的加工处理工程、数据释译的信息。

（3）在数据集成中的应用：元数据记录了数据格式、空间坐标体系、数据的表达形式、数据类型、数据使用软硬件环境、数据使用规范、数据标准等信息。这些信息在数据集成的一系列处理中，如数据空间匹配、属性一致化处理、数据交换等方面是必需的。

（4）数据存贮和功能实现：元数据系统用于数据库的管理，可以实现数据库设计和系统资源利用方面开支的合理分配，避免数据的重复存贮，并可以高效查询检索分布式数据库中任何物理存贮的数据。减少用户查寻数据库及获取数据的时间。

2、试述地理信息共享技术内涵。

1）文字及与文字相关的技术

2）地图及与地图相关的技术

3）GIS及与GIS相关的技术：互联网、万维网、万维网GIS与Open GIS、互操作与互运算、网格与网格GIS、数据融合等详细内容参见闾国年等编著的《地理信息共享技术》一书第一章节内容。

3、阐述电子政务系统的发展及其与GIS的关系。

GIS在电子政务应用中的发展阶段

GIS是实现空间地理信息采集、管理和输出的计算机技术。自20世纪60年代地理信息系统技术诞生以来，一直伴随计算机主流技术不断发展，也不断在电子政务领域中得到应用和发展。如图1所示，根据电子政务的发展阶段，GIS的应用也可以分为三个阶段：

（1）初级阶段：这一阶段的电子政务系统是一个一个孤岛式的应用系统。GIS在电子政务中应用的主要核心需求是放在制图以及部分专题式空间分析阶段，主要使用者是经过GIS技术专业培训的人员，停留在专家GIS阶段。

（2）中级阶段：这一阶段的电子政务系统开始采用网络技术在一定范围内实现信息互通互享。GIS在电子政务应用的核心是以基础地理信息为基础整合电子政务中各类专题信息，以实现信息管理为重要目标。一些未接受专业培训的业务人员也开始使用GIS，真正开始了政府GIS应用。

（3）高级阶段：这一阶段的电子政务系统是完全实现了信息互通互享和信息公众服务的高级阶段。GIS在这一阶段的应用主要是以地理信息为载体提供各类电子政务信息服务，这一阶段GIS的应用真正实现了社会化和大众化。该阶段是ＧＩＳ目前发展的主要方向。

GIS与电子政务关系

（1）GIS 是电子政务的基础地理空间平台。政府办公业务综合资源数据库所涉及的信息是多方面的，需要GIS 的地理空间数据;其中，地理空间数据是政务数据、统计数据和专题数据的信息载体和空间定位基础。

（2）GIS 可以为电子政务提供清晰易读的可视化工具。以地理空间数据和社会经济等非空间数据整合为基础的GIS 可以通过制作面向应用的专题地图、专题系列地图、多媒体动态电子地图系统、三维显示技术和虚拟现实技术等手段可以为电子政务提供空间辅助分析和决策的可视化平台，从而大幅度提高政府决策活动的质量和效率。

（3）GIS 赋予电子政务以空间辅助决策的功能。没有地理空间数据与社会经济等非空间数据的整合，就仅能对经济、社会和政务数据进行一般性的事物处理、统计分析和辅助决策，因而制约了社会经济数据的使用层次和使用效率。GIS 的空间数据与社会经济数据进行融合后，就能实现对非空间数据的空间定位、空间分析(如网络分析，缓冲区分析和叠加分析等) 和空间辅助决策;即不仅能确定客观实体(事件，现象，物质等) 是什么，还能确定客观实体的地理位置和空间分布规律;通过空间数据挖掘，可以获得新的信息和知识，从而提高政府机关决策的科学性和时效性。

（4）电子政务需要GIS 的技术支持。没有GIS 空间数据参与的统计型政府管理信息系统，一般只能用于事物处理、综合业务管理和非空间分析决策，比如，政府机构在研究西部大开发、可持续发展、农村城镇化等发展战略和西气东输、西电东送和进藏铁路等重大建设工程时，如果不使用地理空间数据、也不采用GIS 等先进技术，就难以获得有说服力分析结论，更难以作出科学决策。而GIS技术的参入，则为电子政务的海量数据管理、多源空间数据(地图数据，航空遥感数据、卫星遥感数据、GPS 卫星定位数据、外业测量数据等) 和非空间数据的融合、Web GIS 技术和自主版权软件系统的开发、空间分析、空间数据挖掘和空间辅助决策等提供了技术支撑，从而可提高政府机构的科学决策水平和决策效率。

（5）电子政务的建设为GIS 提供了新的发展机遇。电子政务对地理空间数据和GIS 技术提出了许多新的要求，必将促进NSDI 和GIS 技术的发展。此外，GIS 技术的发展日新月异，为了适应“电子政务”对3S( GPS ，RS ，GIS) 等高新技术的需求，需要加强对GIS 理论和新技术的研究与开发，真正作到“与时俱进”。在未来几年，在电子政务空间辅助决策领域，应重点研究以