李建松《地理信息系统原理》课后习题(地理空间数据模型)【圣才出品】

第6章地理空间数据模型

1．数据模型的含义是什么？为什么要建立数据模型？

答：（1）数据模型是描述数据库的概念集合，包括精确描述数据、数据关系、数据语义及完整性约束条件等概念。根据GIS中存在的数据类型，空间数据模型也分为矢量数据模型、栅格数据模型和数字高程模型三个主要类型。

（2）数据模型决定了GIS中的空间数据是如何组织、存储、处理和分析的，通过数据模型对复杂的地理事物和现象进行抽象，并在计算机中进行表达。

2．地理空间数据模型和地理空间数据结构概念的区别和联系是什么？

答：（1）地理空间数据模型和地理空间数据结构的区别

①地理空间数据模型是以概念方式对客观世界进行的抽象，是一组由相关关系联系在一起的实体集，包括几何数据模型和语义数据模型。

②地理空间数据结构强调地理空间数据模型的实现手段，即在计算机中的编码、存储和表现方法。

（2）地理空间数据模型和地理空间数据结构的联系

①地理空间数据结构为地理空间数据模型提供了操作方法，并将操作映射到数据结构特定的代码上。地理空间数据结构是地理空间数据模型的物理描述，因此也常被称为地理空间物理模型。

②地理空间数据模型是定义地理空间数据结构的基础，地理空间数据结构是地理空间数据模型的具体实现。

3．解释概念模型、逻辑模型和物理存储模型的关系。

答：地理空间认知模型（概念模型）、地理空间数据模型（逻辑模型）和地理空间数据结构（物理模型）这三个模型构成了对地理实体、地理现象及其关系的描述体系，构成了从地理现实世界到计算机世界（数据世界）的三个表达层次，具体来说：

（1）概念模型由地理认知理论和方法决定，通过地理学语言定义和描述，传递给逻辑模型；

（2）逻辑模型由建模角度与数据库决定，通过计算机形式化语言定义和描述，传递给物理模型；

（3）物理存储模型由数据库决定，通过计算机数据库语言定义和描述。

这三个抽象表达的层次由上到下，由抽象到具体。

4．简述空间数据的三个基本特征及其描述的内容。

答：（1）空间位置特征

空间位置特征是表示地理实体或现象在空间参照系中的位置特征，其绝对位置由空间坐标定义，相对位置由空间关系定义。

（2）空间属性特征

空间属性特征是对所对应的空间实体或现象的说明信息，它从定性角度和定量角度来描述和区分不同的地理实体或现象。

（3）时间特征，是描述地理实体或现象随时间变化的特征。

5．要完整地描述地理空间数据，应从哪几个方面进行？

答：要完整地描述地理空间数据，必须从以下几个方面进行：

（1）编码，用于区别不同的实体；

（2）位置，通常用坐标值的形式或空间关系给出实体的空间位置；

（3）行为，指明该地理实体可以具有哪些行为和功能；

（4）属性，指明该地理实体所对应的非空间信息；

（5）说明，用于说明实体数据的来源、质量等相关的信息；

（6）关系，描述数据集合之间的关系。

6．为什么要进行空间数据的分类和编码？分类的原则是什么？

答：（1）要进行空间数据的分类和编码的原因是：

空间数据的分类实现了地理实体的有序组织，空间数据的编码将分类结果用代码的形式固定下来，便于计算机存储管理。

（2）分类的基本原则是：

①科学性，选择事物或现象最稳定的属性和特征作为分类的依据；

②系统性，应形成一个分类体系，低级的类应能归并到高级的类中；

③可扩性，应能容纳新增加的事物和现象，而不至于打乱已建立的分类系统；

④实用性，应考虑对信息分类所依据的属性或特征的获取方式和获取能力；

⑤兼容性，应与有关的标准协调一致。

7．请列举我国空间数据分类和编码的标准有哪些。

答：我国空间数据分类和编码的标准主要有：

（1）国家基础地理信息系统地形数据库境界和居民地要素分类编码执行国家标准《中

华人民共和国行政区划代码》（GB/T 2260-1995）；

（2）国家基础地理信息系统地形数据库数据分类编码执行国家标准《国土基础信息数据分类与代码》（GB/T 13923-92）；

（3）国家基础地理信息系统地形数据库国道分类编码执行国家标准《公路路线命名编号和编码规则》（GB917.1~917.2-89）。

8．数据分类的代码应具备哪些功能？

答：数据分类的代码的功能主要有：

（1）鉴别。代码代表对象的名称，是鉴别对象的唯一标识；

（2）分类。当按对象的属性进行分类，并分别赋予不同的类别代码时，代码又可作为区分分类对象类别的标识；

（3）排序。当按对象产生的时间、所占的空间或其它方面的顺序关系排列，并分别赋予不同的代码时，代码又可作为区别对象排序的标识。

9．空间数据为什么要分层存储？如何进行空间数据的分层处理？

答：（1）空间数据进行分层存储的原因：

地理空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层，某一区域的地理目标可以看成是若干图层的集合。原则上讲，图层的数量是无限制的，但实际上要受GIS数据结构、计算机存储空间等的限制，因而需要对空间数据进行分层存储管理。

（2）通常按以下方法对地理目标进行分层处理：

①按专题分层，每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据；

②按时间序列分层，即按不同时间或不同时期的数据分别构成各个数据层；

③按实体几何类型分层，因点、线、面实体在数据结构上的差别，GIS软件一般都按点、线、面类型分别存储文件；

④按实体属性结构分层，即便是同一类型或同一专题的数据，因属性取值类型或属性项的不同，也需将它们分在不同的图层。

10．解释工作层、逻辑层、地物类层的概念和关系。

答：（1）工作层

工作层是空间数据处理的一个工作单元，在平面上可能与工作区范围一致，在垂直方向，不同的GIS软件的定义存在区别，体现在有的指某一层地物，有的指多层地物；

（2）逻辑层

逻辑层可以任意定义，可以根据用户的需要包含任意多个地物类。在逻辑层中，数据层的物理存储关系没有改变，仅是建立了一个对照表，每个逻辑层包含了哪些指向地物类的指针；

（3）地物类层

地物类层包含多个地物类，而地物类是由相同的地物组合在一起所形成的，它们具有相同的编码、几何类型等。

11．空间索引的作用是什么？一般会具有什么样的层次结构？

答：（1）空间索引的作用

实现空间数据的快速查询与检索，管理海量空间数据。

（2）空间数据的层次结构

主要为工程与工作区之间建立工作区索引，以及为工作层与地物层之间建立地物空间索