第一章 基本概念
1、数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
2、地理信息系统GIS作为信息技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。简单地说，GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，用于高效地采集、存储、更新、处理、分析和显示各种类型的地理信息。
3、地理信息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、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
4、地理信息科学与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
5、理信息系统有哪几个主要部分组成？
（1）系统硬件: 是系统功能实现的物质基础，包括各种硬件设备，用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据，主要包括：GIS主机，GIS外部设备，GIS网络设备等；
（2）系统软件:是系统功能实现的核心，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统，按其功能分为:GIS功能软件、基础支撑软件、操作系统软件等；
（3）空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；它具体描述实体的空间特征、属性特征和时间特征；
（4）应用人员:GIS 服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键；
（5）应用模型:解决某一专门应用的应用模型，是 GIS 技术产生社会经济效益的关键所在。
6、地理信息系统的功能
地理信息系统的基本功能：数据的采集与编辑、数据的存储与管理、数据的处理与变换（数据变换、数据重构、数据抽取）、空间分析与统计（叠加分析、缓冲区分析、数字地形分析等）、产品的制作与演示、二次开发与编程。地理信息系统的应用功能：资源管理、区域规划国土监测、辅助决策等。
7、地理信息系统的发展
60年代，开拓发展阶段（GIS思想和技术方法的探索）。当时，人们关注的主题“什么是GIS？，GIS能干什么？”；
70年代，巩固发展阶段 （这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，促进GIS迅速发展）。这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理等方面；
80年代，突破阶段 （也是GIS普遍发展和推广应用阶段）。此时，人们把GIS与RS结合，解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等；
90年代，社会化阶段 （产业化阶段）。随着数字化信息产品在全世界普及，GIS成为确定性产业。
二十一世纪，社会服务阶段：随着信息网络化发展和深入，GIS与世界接轨,地理信息系统正在开始走进千家万户，地理信息系统也英特网结合实现了人类社会巨大资源共享，网络 GIS，移动 GIS 逐渐普及。
我国GIS的发展：
我国GIS起步虽较晚，但发展较快，可分为以下几个阶段：
70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。
80年代，试验起步阶段: 这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。
90年代，我国GIS发展阶段：我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。
96年以来，是我国GIS产业化阶段：理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成，国产GIS软件进入市场。
8、GIS工作硬软件环境
数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。GIS功能软件（GIS应用软件、GIS基础软件平台）、基础支撑软件（数据库系统软件、系统库）、操作系统（系统调用、设备运行、网络管理）构成了GIS的软件环境。
9、GIS的性能特点：
什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？
答：地理信息系统： 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持 空间数据的采集、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。 GIS 脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间 科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。但是，地理信息系统与这 学科和系统之间既有联系又有区别:
（1） GIS 与机助制图系统 机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及 GIS 中的空间数据采集、表示、处理、 可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。 一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能， 此外它还应具有丰富的空 间分析功能。
（2）GIS 与 DBMS(数据库管理系统) GIS 除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据 的可视化和空间分析等功能。因此，GIS 在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂， 在功能上也比后者要多地多。
（3）GIS 与 CAD 系统 二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但 CAD 系统只处理规则的几何图形、属性库功能 弱，更缺乏分析和判断能力。
（4）GIS 与遥感图像处理的系统 遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。 它主要强调对遥 感栅格数据的几何处理、 灰度处理和专题信息提取。 这种系统一般缺少实体的空间关系描述， 难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
10、你对地理信息系统社会的发展趋势是怎么理解的？
答：当前地理信息系统正向集成化、产业化、和社会化发展方向迈进，呈现以下发展趋势： 1）地理信息系统已成为一门综合性技术，地理信息系统不仅与全球卫星定位系统（GPS） 、 遥感（RS）构成“3S”集成系统，而且与 CAD、多媒体、通信、英特网、办公自动化、虚 拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术；
2）地理信息系统产业化的发展势头强劲，地理信息系统及其产业化的发展日益受到各国普 遍关注， 许多基础地理信息数字化产品和大批专业地理科学数字化产品已进入市场， 地理信 息系统一成为信息产业镇南关市场前景十分广阔，又相对独立的新兴产业；
3）地理信息网络化已成为当今社会热点，逐步受到关注；
4）地理信息科学的产生和发展，地理信息系统一发展到地信息科学，但学科体系尚未健全， 还处在发展阶段。
11、地理信息系统的科学理论基础有哪些?是否可以称地理信息系统为一门科学?
地理信息系统的科学理论基础是地球信息科学理论，包括地理学、地图学、测量学、数学、统计学、计算机科学等交叉学科以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的科学技术的支撑。地理信息的研究和方法应该是科学，因它已经具备成为科学的条件，有明确的研究对象和研究手段，有自己的理论体系，有一定数量的研究队伍，有明确的研究领域和广泛的服务对象，已由技术发展为科学。
12、地理信息系统中的数据都包含哪些?
GIS数据包括电子数据和非电子数据。或：GIS数据源自地图数据、遥感数据、GPS数据、文本数据、统计数据、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据。
13、地理信息系统与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?
异同：地图数据库有比例尺概念，GIS是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库，它可由GIS管理，其中的地图具有图形表现属性,一般数据库不需具备这些属性；它是GIS的下游产品，它的更新依赖于GIS，它提供的信息是GIS向人们提供服务的中间产品；GIS是在地理信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析，但地图数据库存在的地理要素经人为修改，不完全是真实地理的反映；GIS与地理信息的关系：GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。地理信息具有地域性、多维结构性、时序性等特征。
14、地理信息系统的发展动态
（1）面向对象技术与GIS结合
面向对象技术将现实世界的实体抽象为对象，利用四种数据抽象技术（分类、概括、联合、聚集）可构建复杂的地理实体，利用继承和传播这两种数据抽象工具将所有实体对象构建成一个分层结构。面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条适合于人类思维模式的直观、结构清晰、组织有序的方法，面向对象数据模型成为较理想的统一管理GIS空间数据的有效模型。
（2）真三维GIS与时空GIS
（3）GIS应用模型的发展
（4）internet与GIS的结合
（5）GIS与专家系统、神经网络系统的结合
（6）GIS与虚拟现实技术的结合
（7）3S集成
第二章 空间数据模型和空间数据结构
1、 空间数据结构是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。
2、 矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。
3、栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
4、空间索引是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的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。
5、空间数据编码是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的目的是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。
6、空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的描述。空间数据模型的主要类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。
7、四叉树编码其基本分割方法是将一幅栅格地图或图像等分为四部分。逐块检查其栅格属性值(或灰度)。如果某个子区的所有栅格值都具有相同的值。则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。这样依次地分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。
8、栅格数据压缩编码有键码、游程长度编码、块码和四*树编码等。其目的，就是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
9、通过实列说明 GIS 空间数据的基本特征及在计算机中的表示方法？
答：GIS 空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征；在计算机中空间特征采取空间分幅，即将整个地理空间划分为许多子空间，在选择要素表达子空间；属性特征采取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表；时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其表化规律划分为不同的时间短数据再逐一表示。
10、空间数据模型概念和主要类型及比较
空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的描述。空间数据模型的主要类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。
要素模型：点对象，由特定位置、维数为零的物体；线对象，维度为一的空间组成部分；多边形对象，即面状实体，通常用封闭曲线加内点来表示。矢量模型即是基于要素的，将现象看成原型实体的集合，矢量模型的表达源于空间实体的本身，通常以坐标来定义。网络模型：地物被抽象为链、节点等对象，同时要注意其连通关系。场模型：用于模拟一定空间内连续分布的现象，常用栅格数据模型描述。栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是将连续空间离散化，以规则或不规则的铺盖覆盖整个空间。
基于对象的模型强调了离散对象，网络模型表示了特殊对象之间的交互，场模型表示了二维或三维空间中连续变化的数据。
要素模型和场模型的不同在于一个是先选择要素，再回答"它在哪里"的问题；场模型实现选择一个位置，在回答"哪里怎么样"的问题，最后都得到数据。网络模型的基本特征是：节点数据之间没有明确的从属关系，一个节点可以与其他多个节点建立联系，将数据组织成有向图结构，它反映了现实世界中常见的多对多关系，在一定程度上支持数据的重构。
11、空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？常见的数据的结构有哪些？
数据结构是指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述。空间数据的结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构。非空间数据主要涉及属性数据。
矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量结构的显著特点：定位明显，属性隐含。
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。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。
常见的数据结构有层状数据、网络数据、关系数据、语义数据、面向对象的数据结构。
12、矢量数据与栅格数据的区别是什么？它们有什么共同点吗？
优点 缺点
矢量
1、便于面向现象（土壤类，土地利用单元等）
2、结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。
3、利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效。
4、图形显示质量好，精度高。 1、数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难。
2、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差。
3、不能像数字图像那样做增强处理 4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。
栅 格
1、 结构简单，易于数据交换。
2、叠置分析和地理（能有效表达空间可变性）现象模拟较易。
3、利于与遥感数据的匹配应用和分析，便于图像处理。
4、 输出快速，成本低廉。 1、现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑。
2、图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。
3、投影转换困难。
4、图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。
13、栅格数据结构的编码方法如何？
栅格数据的编码方法：
（1）直接栅格编码，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；
（2）压缩编码，压缩编码的目的就是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型分为信息无损编码（编码过程中没有任何信息损失，通过解码操作可以完全恢复原来的信息）、
信息有损编码（为了提高编码效率，最大限度地压缩数据，在压缩过程中损失一部分相对不太重要的信息，解码时这部分难以恢复）
包括链码、游程长度编码、块码、四叉树编码、八叉树编码、十六叉树编码等。
链码（弗里曼链码）比较适合存储图形数据；该编码方法将数据表示为由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。
游程长度编码它的基本思路是：对于一幅栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；
四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还能提高图形操作效率，具有可变的分辨率。四叉树编码将整个图像区逐步分解为一系列仅包含单一类型的方形区域，最小的方形区域为一个栅格象元。
14.矢量数据结构的编码方法如何？
矢量数据的编码方法：
对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息；
对于多边形地物，有坐标序列法、树状索引编码法和拓扑结构编码法。
坐标序列法是由多边形边界的x,y坐标对集合及说明信息组成，是最简单的一种多边形矢量编码法，文件结构简单，但多边形边界被存储两次产生数据冗余，而且缺少邻域信息；
树状索引编码法是将所有边界点进行数字化，顺序存储坐标对，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构，消除了相邻多边形边界数据冗余问题；
拓扑结构编码法是通过建立一个完整的拓扑关系结构，彻底解决邻域和岛状信息处理问题的方法，但增加了算法的复杂性和数据库的大小。
15.矢量与栅格数据如何互为转化？
矢量转栅格：
1）内部点扩散法，即由多边形内部种子点向周围邻点扩散，直至到达各边界为止；
2）复数积分算法，即由待判别点对多边形的封闭边界计算复数积分，来判断两者关系；
3）射线算法和扫描算法，即由图外某点向待判点引射线，通过射线与多边形边界交点 数来判断内外关系；
4）边界代数算法，是一种基于积分思想的矢量转栅格算法，适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换，方法是由多边形边界上某点开始，顺时针搜索边界线，上行时边界左侧具有相同行坐标的栅格减去某值，下行时边界左侧所有栅格点加上该值，边界搜索完之后即完成多边形的转换。
栅格转矢量：
栅格向矢量转换处理的目的，是为了将栅格数据分析的结果，通过矢量绘图装置输出，或者为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界，但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。转换处理时，基于图象数据文件和再生栅格数据文件的不同，分别采用不同的算法。
1、基于图象数据的矢量化方法
（1）二值化 线划图形扫描后产生栅格数据，这些数据是按从0—255的不同灰度值量度的，则如果G(i，j)大于等于阈值，则记此栅格的值为1，如果G(i，j)小于阈值，则记此栅格的值为0，得到一幅二值图。
（2）细化 细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线(对面状符号而言)位置的单个栅格的宽度。
（3）跟踪 跟踪的目的是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。
2、基于再生栅格数据的矢量化方法
再生栅格数据是指根据弧段数据或多边形数据生成的栅格数据。具体的矢量化方法主要有以下几个步骤：
(1)边界线追踪：对每个边界弧段由一个节点向另一个节点搜索，通常对每个已知边界点需沿除进入方向的其它7个方向搜索下一个边界点，直到连成边界弧段。
(2)拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段，判断其与原图上各多边形的空间关系，形成完整的拓扑结构，并建立与属性数据的联系。
(3)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冗余。搜索结果曲线由于栅格精度的限制可能不够圆滑，需要采用一定的插算法进行光滑处理。常用的算法有线性叠代法、分段三次多项式插值法、正轴抛物线平均权法、斜轴抛物线平均加权法、样条函数插值法等。
16、什么是 4D 数据？它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系？
答：4D 数据是指：数字线画图数据（DLG） 、数字栅格数据（DRG） 、数字高程模型数据 （DEM） 、数正射影像数据（DOM）; 数字线画图数据（DLG）:是现有地形图要素的矢量数据。 数字栅格数据（DRG） ：是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。 数字高程模型数据（DEM） ：是艺术字形式表达的地形起伏数据，也是矢量数据； 数正射影像数据（DOM） ：是对遥感数字影像，经像元进行投影差改正、镶嵌，也是一种栅 格形式的数据。
17、空间数据特征:
1）空间特征：一般需要建立空间索引。
2）非结构化特征：结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，且数据项是原子数据.而空间数据数据项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。
3）空间关系特征：拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。
4）分类编码特征：一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。
5）海量数据特征。
第三章 空间数据的获取
1、地图投影是建立平面上的点（用平面直角坐标或极坐标表示）和地球表面上的点（用纬度和精度表示）之间的函数关系。
2、投影转换是从一种地图投影变换为另一种地图投影。其实质是建立两平面场之间及邻域双向连续点的一一对应的关系。
3、坐标变换实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。
4、 高斯--克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱面与椭球体表面的切线为一经线，投影中将其称为中央经线，然后根据一定的约束条件即投影条件，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱面上从而得到点的高斯投影。
5、墨卡托投影是一种“等角正切圆柱投影”。假设地球被围在一个空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切，然后假设地球中心有一盏灯，把地球上的形状投影到圆柱面上，再把圆柱体展开。
6、utm投影全球横轴墨卡托投影的简称。是美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片所采用的横轴墨卡托投影的一种变型投影。它规定中央经线长度比为0.9996。
7、圆柱投影以圆柱面为承影面的一类投影。假想用圆柱包裹着地球且与地球面相切(割)，将经纬网投影到圆柱面上，再将圆柱面展开为平面而成。
8、圆锥投影以圆锥面为承影面的一类投影。假想用圆锥包裹着地球且与地球相切(割)，将经纬网投影到圆锥面上，再将圆锥面展开为平面而成。
9、等角投影在一定范围内，投影面上任何点上两个微分线段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。同义词：正形投影；相似投影
10、等距离投影沿经圈或垂直圈方向的距离，投影前后保持不变的一种任意投影。
11、等面积投影地图上任何图形面积经主比例尺放大后与实地相应的图形面积保持大小不变的投影。
12、任意投影角度变形、面积变形和长度变形同时存在的一种投影。
13、请简述地图投影的分类？
答： 地图投影实质是将地球托球体面上的经纬度线间按照一定的数学法则转移到平面上， 在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法；地图投影分类： 按地图投影的构成方法可分为： 1）几何投影： 方位投影、圆柱投影、圆锥投影 按球面与投影免得几何位置不同可风为正轴投影、横轴投影和斜轴投影； 2）非几何投影：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影；地图投影变形性质可分为： 等积投影、等角投影、任意投影
14、地图投影在GIS中有什么作用？
GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。
GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。
15、投影变换的方法
（1）解析变换法：找出两投影间坐标变换的解析计算公式的两种方法：A.反解变换法先解出原地图投影点的地理φ，λ，对于x，y的解析关系式，将其代入新图的投影公式中求得其坐标。B.正解变换法 直接求出两种投影点的直角坐标关系式。
（2）数值变换法：原投影点的坐标解析式不知道，或不易求出两投影之间坐标的直接关系，利用若干同名数字化点(对同一点在两种投影中均已知其坐标的点)，采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。
（3）数值解析变换法：当已知新投影的公式，但不知原投影的公式时，可先通过数值变换求出原投影点的地理坐标φ，λ，然后代入新投影公式中，求出新投影点的坐标。
16、GIS的数据源有哪些？
GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。
①地图数据 地图是GIS的主要数据源,因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据通常用点、线、面及注记来表示地理实体及实体间的关系，如：
点――居民点、采样点、高程点、控制点等。
线――河流、道路、构造线等。
面――湖泊、海洋、植被等。
注记――地名注记、高程注记等。
②遥感数据 遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。
③文本资料 文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。
④统计资料 国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。
⑤实测数据 野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。GPS(全球定位系统)所获取的数据也是GIS的重要数据源。
⑥多媒体数据 多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。
⑦已有系统的数据 GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。
17、各种来源的空间数据是如何准确匹配在一起的？
答：空间数据的地理参照系(地球的形状、坐标系、高程系)的不同，引起空间数据来源不同时图幅往往不匹配，为此需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据，即进行投影转换。投影转换的方法有：解析变换(正解变换、反解变换)、数值变换、解析和数值变换。目前，大多数GIS软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在GIS软件中提供常见投影之间的转换。
18、 空间数据处理主要包括哪些内容？
数据处理涉及的内容很广，主要取决于原始数据的特点和用户的具体需求。一般有数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据处理是针对数据本身完成的操作，不涉及内容的分析。空间数据的处理也可称为数据形式的操作。
19．何谓数据变换、数据重构、数据提取？
数据变换：指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正、投影转换和辐射纠正等，以解决空间数据的几何配准。
数据重构：指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式变换、类型替换等，以解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的联接与融合。
数据提取：指对数据进行某种有条件的提取，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以解决不同用户对数据的特定需求。
第四章 空间数据的管理及空间数据库
1、空间数据引擎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，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。代表性的是ESRI的SDE。
2、 数据库管理系统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。
3、 空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。
4、 空间数据模型是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。
5、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。（李满春、任建武、陈刚、周炎武，《GIS设计与实现》）
6、 分布式数据库是一组数据的集合，这些数据在物理上分布于计算机网络的不同结点上，而逻辑上属于同一个系统。它具有分布性，同时在逻辑上互相关联。
7、 对象－关系管理模式是指在关系型数据库中扩展，通过定义一系列操作空间对象（如点、线、面）的API函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据的空间数据库管理模式。
8、关系数据模型是将用户对数据的视图与其物理实现分割开来， 从而使得关系模型十分有 利于数据库的设计。
9、语义数据模型的模型结构是有若干种抽象所组成，用这些抽象来描述空间实体的基本语义特征，再根据语义模型结构规则把这些抽象结合起来形成模型。
10、面向对象模型的基本思想就是以接近人类思维的方式将客观世界的一切实体或现象模型化为一系列的对象。每一种类型的对象都有各自的内部状态和行为，不同对象之间的相互联系和相互作用就构成了各种不同的面向对象系统 。
11、 空间时态数据库
12、 时空一体化数据模型
13、GIS空间数据模型的组成？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组成。1）概念数据模型是关于实体及实体间联系的抽象概念集2）逻辑数据模型是表达概念数据模型中数据实体（或记录）及其间关系2）物理数据模型是描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构
14、 空间元数据的定义，主要作用
空间元数据：地理的数据和信息资源的描述性信息。是通过对地理空间数据的内容、质量、条件 和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关数据的数据。
作用：（1）确定一套地理空间数据的存在性及其位置和其对于某种应用的适宜性，确定空间数据的存储方法、表达方法和使用方法。
2） 用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源
3）帮助数据使用者查询所需空间信息
4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心
5）提供数据转换方面的信息
15、空间数据库的概念及其组成部分有哪些？P110
答：空间数据库主要是为 GIS 提供空间数据的存储和管理方法。空间数据库由三个部分组 成：空间数据库存储、空间数据库管理系统、空间数据库应用。
16、空间数据库的设计有哪些主要的步骤和内容？
答：空间数据库的设计要经历一个由现实世界到信息世界，再到计算机世界的转化过程。具 体步骤和内容为：
1）需求分析：即用系统的观点分析与某一特点的空间数据库应用有关系 的数据集合；
2）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来。
3）逻辑设计： 空间数据库逻辑设计的任务是， 把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提共的工具 映射为计算机世界中伟数据库管理系统所支持的数据库模型，并用数据描述语言表达出来；
4）物理设计：数据库的物理设计指数据库存储结构和存储路径的设计，即将数据库的逻辑 模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个具有较好性能的物理数据库。
17、语义数据模型中的实体—联系模型的图示中有那些基本元素？
答：.实体—联系模型由 1）实体：实体是对客观现存的其独立作用的食物的一种抽象； 2）联系：联系是实体见有意义的相互作用或对应关系；3）属性：属性是对实体和联系特征 的描述。
18、什么是关系数据模型？其中的基本概念，如元组、 属性、关键字、 模式、关系数据库、关系完整性等的含义分别是什么？
答： 关系数据模型是将用户对数据的视图与其物理实现分割开来， 从而使得关系模型十分有 利于数据库的设计。 基本概念含义： 元组：每个实例对应于表中的一行，在关系镇南关叫做元组，相当于通常的一个记录； 域：表中的列表示属性，叫做域，相当于通常记录中的一个数据项； 属性： 关键字：关系中的某一属性组，若它的唯一地标识了一个元组则称该属性组为候选关键字； 关系模式：关系的描述称为关系模式， 关系数据库：一系列关系的集合构成一个关系数据库； 关系完整性：关系的正确性相容性和有效性；
18、在关系数据模型设计中，函数依赖和范式的含义是什么？
函数依赖：是由数学理论派生的术语，它表征一个属性集合的值，对另一属性值集合的依赖 性。 范式： 由于关系的属性之间存在着多种关系依赖特性当用关系模式表达时， 一些不良的语义 特性就可能造成数据存储的冗余及由此造成的数据操作的异常， 所以提出了必须遵循的一些 规范化形式，称范式。
19、面向对象数据模型中的基本概念， 如对象、消息、 继承、重载、 多态、 概括、聚集的含义是什么？
答：对象：人们对世界上的事物的认识形成概念使我们可以感知和推理世界上的事物，这些 概念运用到的事物称为对象；
消息：是对象与对象之间相互请求或相互协作的唯一途径；
类：是对一组对象的抽象描述，它将改组对象所具有的共同特征集中起来，以说明改组对象 的能力和性质；
继承：是对具有层次关系的属性和操作进行的共享的一种机制；
重载：一个类型上可以才能在使用名的方法，当出现这种方法时，必须按照某种明显的方式 区分它们，将这种特性称为重载；
多态：是只同一个消息可以根据发送消息对象的不同采用多种不同的行为方式；
概括：是吧举有相同特征和草做的类归纳在一个更一般的超类中；
聚集：聚集反映了潜逃对象的概念，仙桃对象是有一些其他对象组成的，他是用来描述更高 层次对象的一种形式。
20、什么是空间数据库索引？主要的空间数据库索引有哪些？
答： 所谓空间数据库索引就是依据空间实体的位置形状或空间实体的某种空间关系， 按一定 的顺序排列的一种数据结构。主要的空间数据库所以有：范围索引、格网空间索引、四叉树空间索引。
21、空间数据库的特征
A 空间数据库具有一般数据库所共有的特征
① 数据集中控制特征：数据库集中控制和管理有关数据，以保证不同用户和应用可以共享数据。
② 数据冗余度小的特征：冗余数据的存在有两个缺点：一是增加了存储空间；二是易出现数据不一致。
③ 数据独立性特征：数据独立是指数据库中的数据与应用程序相互独立，即应用程序不因数据性质的改变而改变；数据的性质也不因应用程序的改变而改变。
④ 复杂的数据模型：数据模型能够表示现实世界中各种各样的数据组织以及数据间的联系。复杂的数据模型是实现数据集中控制、减少数据冗余的前提和保证。
⑤ 数据保护特征：数据保护主要包括四个方面的内容：安全性控制、完整性控制、并发控制、故障的发现和恢复。
B 空间数据库有别于一般数据库的特征
（1）空间特征：空间特征是空间数据库的最主要特征，它描述的是空间物体的位置、形态和空间关系
（2）抽象特征：空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非常复杂，必须经过抽象处理。在不同的抽象中，同一地物可能会有不同的语义特征。
（3）空间关系特征：空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，空间数据中也记录了拓扑数据结构表达的多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析，另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂程度。
（4）多尺度与多态性 ：不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同一地物在不同情况下会有形态差异。
（5）非结构化：在关系数据库管理系统中，数据记录是结构化的，记录是定长的，数据项不容许有嵌套。空间数据不满足结构化要求，记录数据项是变长的，不满足关系数据模型的范式要求。
（6）分类编码特征：在GIS数据库系统中，每一个空间对象都有一个标识码和分类码。
（7）海量数据特征：空间数据量是巨大的，通常称为海量数据，其数据量比一般通用数据库要大得多。一个城市的数据量要达到TB级。
22、 GIS空间数据管理模式
（1）基于文件管理的方式
（2）文件与关系数据库混合管理系统
（3）全关系型空间数据库管理系统
（4）对象—关系数据库管理系统
（5）面向对象GIS数据库管理系统
23、 GIS数据模型的概念，三要素，建立的目的
数据模型 是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。
三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件
建立数据模型的目的是：用最佳的方式表达实体对象及其相互关系，并能以最佳的方式为用户提供访问数据库的逻辑接口
24、层次、网状、关系数据模型的优缺点（以下为关系数据模型）
优 点：结构简单灵活；容易维护和理解，数据的修改和更新方便。
一般DBMS管理属性数据方便可靠，管理图形数据有局限：
1无法用递归和嵌套的方式来描述复杂的层次和网状结构，模拟和操作复杂地理对象的能力较弱；
1对复杂结构地理对象的描述，需对实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理；
3概念模式和存储模式的相互独立性，导致关系之间的联系需要执行联接操作，系统开销较大，运行效率不够高；
4难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系；
5不能支持GIS需要的一些复杂图形功能及包含、叠加等操作。
25、空间数据库的维护（重组织，重构造的概念）
1、空间数据库的重组织 指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。
2、空间数据库的重构造 指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理结构。数据库重构通过改写其概念模式 (逻辑模式)的内模式(存储模式)进行。
26、空间数据的存储管理方式
最初采用基于文件管理的方式，早期有的系统采用文件与关系数据库混合管理模式，有的采用全关系型空间数据库管理模式，随着面向对象技术与数据库技术的结合，面向对象空间数据模型及实现系统已经提出，但由于面向对象数据库管理系统价格昂贵且技术还不成熟，目前在GIS领域不太通用。目前基于对象--关系的空间数据管理系统已成为GIS空间数据库发展的主流。
1）基于文件管理的方式各个地理信息系统应用程序对应各自的空间和属性数据文件，当两个GIS应用程序需要的数据有相同部分时，可以提出来作为公共数据文件。
2）文件与关系数据库混合管理系统用文件系统管理几何图形数据，用商用关系数据库管理系统管理属性数据，它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接。
3）全关系型空间数据库管理系统全关系型空间数据库管理系统是指图形和属性数据都用现有的关系数据库管理系统管理。
4）对象--关系数据库管理系统
在关系数据库中，除了使用二进制字段存储非结构化数据外，还可以对关系数据库进行扩展，即将复杂的数据类型作为对象放入关系数据库中，并提供索引机制和简单的操作，这种扩展后的数据库称为对象—关系数据库。
5）面向对象空间数据库管理系统
面向对象的空间数据库管理系统允许用户定义对象和对象的数据结构及操作。这样，我们可以将空间对象根据GIS的需要，定义出合适的数据结构和一组操作。
第五章 空间数据的处理分析
一、空间数据的编辑与拓扑关系的建立
1、矢量数据的图形编辑
ArcMap矢量数据编辑功能：1）编辑环境设置2）通用编辑功能3）点要素及节点编辑4）线要素与面要素的编辑5）拓扑编辑
2、要素提取与挖空裁剪
要素提取（数据提取）：1）图形裁剪提取（Clip）2）图形分割提取（Split）3）根据属性条件选择要素（Select）
挖空裁剪：给定一或多个多边形，将多边形范围内所有要素先裁剪，再删除，形成一个多边形空洞，可用于小范围数据量小数据的更新。
3、图幅接边与要素合并
图幅接边--形成无缝数据库
由于空间数据采集的误差和人工操作的误差，两个相邻图幅的空间数据在结合处可能出现逻辑裂隙与几何裂隙。需要把它们在逻辑上和几何上融成一个连续一致的数据体，这就是GIS中的图幅接边问题。
几何裂缝：指由数据文件边界分开的一个地物的两部分不能精确地衔接。--几何接边
逻辑裂缝：同一地物地物编码不同或具有不同的属性信息，如公路的宽度，等高线高程等。---逻辑接边
4、空间数据的插值方法
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插；
在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程称为外推。
空间数据的内插和外推在GIS中使用十分普遍。
8.1 趋势面分析趋势面分析是一种多项式回归分析技术。多项式回归的基本思想是用多项式表示线或面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合。
8.2 局部内插利用局部范围内的已知采样点的数据内插出未知点的数据。
8.3 移动平均法
5、矢量数据的压缩与光滑
矢量数据的压缩矢量数据压缩的主要对象是线要素的中心轴线和面状要素的边界数据，常用的数据压缩方法有：1）间隔取点法2）垂距法和偏角法3）Douglas—Peucker方法
曲线光滑（拟合）曲线光滑（拟合）是为一组离散点，寻找形式较简单、性能良好的曲线解析式。曲线光滑有插值和逼近两种方式：插值方式：曲线通过给定的离散点。如拉格朗日插值，三次样条曲线等。逼近方式：曲线尽量逼近给定离散点。如贝塞尔和B样条曲线等。
6、拓扑生成
在图形数字化——无论是手扶跟踪数字化还是扫描矢量化——完成后，对于大多数地图需要建立拓扑，以正确判别地物之间的拓扑关系。在GIS数据管理中，拓扑关系可以定义以下内容：
1）区域，如果多边形数据DIME数据模型，每个多边形可以用一组封闭的线来表示，而不需要记录封闭线上的所有点，避免两次记录相邻多边形的公共边界，这样减少了数据冗余。
2）邻接性，另一种可以用拓扑描述的属性是多边形之间的相互邻接性。
3）连通性，连通性是指对弧段连接的判别，连通性的建立和表现是网络分析的基础。
1. 图形修改
在建立拓扑关系的过程中，一些在数字化输入过程中的错误需要被改正，否则，建立的拓扑关系将不能正确地反映地物之间的关系。
2. 建立拓扑关系
在图形修改完毕之后，就意味着可以建立正确的拓扑关系，拓扑关系可以由计算机自动生成，目前大多数GIS软件也都提供了完善的拓扑功能；但是在某些情况下，需要对计算机创建的拓扑关系进行手工修改，典型的例子是网络连通性。
正如拓扑的定义所描述的，建立拓扑关系时只需要关注实体之间的连接、相邻关系，而节点的位置、弧段的具体形状等非拓扑属性则不影响拓扑的建立过程。
1）多边形拓扑关系的建立
如果使用DIME或者类似的编码模型，多边形拓扑关系的表达需要描述以下实体之间的关系：1）多边形的组成弧段；2）弧段左右两侧的多边形，弧段两端的节点；3）节点相连的弧段。
多边形拓扑的建立过程实际上就是确定上述的关系。具体的拓扑建立过程与数据结构有关，但是其基本原理是一致的。
2）网络拓扑关系的建立
在输入道路、水系、管网、通信线路等信息时，为了进行流量以及连通性分析，需要确定线实体之间的连接关系。网络拓扑关系的建立包括确定节点与连接线之间的关系，这个工作可以由计算机自动完成，但是在一些情况中，如道路交通应用中，一些道路虽然在平面上相交，但是实际上并不连通，如立交桥，这是需要手工修改，将连通的节点删除。
二、空间数据的共享
1、空间数据交换标准的意义是什么？
随着地理信息系统的发展，数据共享已越来越重要。由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，因而数据交换就不那么简单。空间数据交换的主要方式有：
(1)外部数据交换标准。这类标准通常是ASCII码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读写这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式。
(2)空间数据互操作协议。制定一套各方都能接受的标准空间数据操纵函数，通过调用这些函数以互相操作对方的数据。
(3)空间数据共享平台。采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器存取所有数据，以避免数据的不一致性。
（4）统一数据库接口。在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。
2、数据共享有哪些主要途径？最基层的是什么，最理想的又是什么？困难在何处？
主要途径有：①、地理信息使用相同的定义；②、实行数据转换标准；③、通过 “互操作地理信息处理”。其中 “互操作地理信息处理（Interoperable geoprocessing）是指数字系统的这些能力：①自由地交换所有关于地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象和现象的信息；②通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交换地理空间信息以及协作运行空间信息处理的软件。
最基层的是：内部数据结构的公开发表。
最理想的是：用户和不同的信息群在Internet和Intranet中能灵活地进行地理数据及处理的互操作。
困难存在于：互操作的建立，数据的公开发表。
3、GIS空间数据共享的实现模式
由于地理信息系统的图形数据格式各异，给信息共享带来了极大的不便，解决多格式数据源集成一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题。目前，实现多源数据集成的方式大致有四种，即：数据格式转换模式、数据互操作模式、直接数据访问模式、开放式数据库互接模式。
1）数据格式转换模式：格式转换模式是传统GIS 数据集成方法。顾名思义，在这种模式下，其他数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统中的数据库或文件中。这是目前GIS系统数据集成的主要办法。 主要存在的问题：（1）由于缺乏对空间对象统一的描述方法，从而使得不同数据格式描述空间对象时采用的数据模型不同，因而转换后不能完全准确表达源数据的信息。（2）这种模式需要将数据统一起来，违背了数据分布和独立性的原则；如果数据来源是多个代理或企业单位，这种方法需要所有权的转让等问题。
2）数据互操作模式
数据互操作模式是OpenGIS consortium(OGC)制定的规范。OGC是为了发展开放式地理数据系统、研究地学空间信息标准化以及处理方法的一个非盈利组织。GIS互操作是指在异构数据库和分布计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能透明地获取所需的信息。OGC为数据互操作制定了统一的规范，从而使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。主要存在的问题：首先，为真正实现各种格式数据之间的互操作，需要每个每种格式的宿主软件都按照着统一的规范实现数据访问接口，在一定时期内还不现实；其次，一个软件访问其他软件的数据格式时是通过数据服务器实现的，这个数据服务器实际上就是被访问数据格式的宿主软件，也就是说，用户必须同时拥有这两个GIS软件，并且同时运行，才能完成数据互操作过程。
3）直接数据访问模式
直接数据访问指在一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了繁的数据转换，而且在一个GIS软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据格式的宿主软件，更不需要该软件运行。
4）开放式数据库互接模式
该模式基于这样一个事实：现在尽管各个数据库存储数据的数据格式不同，但几乎每个数据库系统都支持开放式数据库互接（ODBC），都按照ODBC的要求提供接口一致的驱动程序。而一般的GIS数据都具有一些空间数据的特性，因此可以定义一个包含各种数据的元数据文件，在此基础上，采用面向对象的思路，定义一个包含纯虚函数、不可实例化的抽象基类，这个基类应具备GIS空间数据读写的基本接口。在定义好面向抽象GIS数据格式的抽象基类和统一接口的基础上，由各GIS软件厂商完成存取自己格式数据的子类的动态连接库（类似于ODBC中各数据库系统的驱动程序）。实现厂商一次编程，其他开发者拿来就用，省却大量的重复劳动，加快开发进程。
4、空间数据共享的展望
1、OpenGIS、SDTS与DLG/F
2、统一空间实体编码
5、结论与挑战
实现空间数据共享还存在以下困难：
1） 经济货物体制上的问题；
2） 难以找到可实际应用数据；
3） 转换中的技术问题：数据模型，数据格式和数据内容；
而且，采用空间数据共享标准还可能引发一些问题：
1） 性能降低。为保证通用的兼容性和广泛的接受，标准通常包含了技术妥协，采用的不是最优或最佳解决方案的数据结构；
2） 功能安全受到限制。为了普遍性，多数标准只包含了一个其他系统可能提供的功能和函数的子集；
3） 安全性可能会降低。由于更多的人清楚标准的操作系统的特征（和漏洞），可能会导致计算机病毒的传染；
二、空间数据可视化与显示
1、空间数据可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图像，并结合图表、文字、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。
2、空间数据可视化的主要形式
1）地图地图是目前空间数据可视化的主要形式，包括：纸质地图、电子地图。
电子地图具有更多的优点：制作灵活，形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度来观察空间实体信息。
2）多媒体可视化使用文本、表格、声音、图形、图像、动画、音频、视频各种形式综合、形象地表现空间数据，是空间数据可视化的重要形式。
3）三维可视化三维可视化利用三维仿真和计算机三维真实图形技术，产生的三维地图，具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。
4.）基于虚拟现实技术的可视化虚拟现实是空间数据可视化进一步研究和发展的新方式。它是由计算机和虚拟现实设备如头盔、数据手套等组成的高级人机交互系统，以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理环境之中并与之交互感觉。
5.）时空可视化时空可视化将是空间信息可视化发展的一个极具吸引力的方向，时空可视化的实现将提供对自然地理现象变化的动态仿真，包括历史回溯与未来预测等，将在根本上改变现有地理信息系统的理论体系。
3、地图语言与符号库地图是空间数据符号化的结果。图形符号是地图的语言。
地图语言
地图，是一种信息的传输工具，地图语言就是地图作为信息传输工具不可缺少的媒介。
地图语言包括：1）地图符号：称为图解语言。同文字语言相比，图解语言更形象直观，一目了然，既可显示出制图对象的空间结构，又能表示在空间和时间中的变化。色彩：地图语言的重要内容。2）地图注记：它借用自然语言和文字形式来加强地图语言的表现效果，完成空间信息的传递。3）“影像”和“装饰图案”：它们虽不属于地图符号的范畴，但也是地图语言中不可缺少的内容。
地图符号(库)的功能、分类和设计
地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之配合使用的注记。
使用地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化。
地图符号有两个基本功能1）能指出目标种类及其数量和质量特征2）能确定对象的空间位置和现象的分布
地图符号区分为：点状符号、线状符号和面状符号。
地图符号的6个图形变量：形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩。
图形的形状、尺寸和色彩最为重要，被传统的地图符号理论称之为地图符号的三个基本要素。
字库与色彩库
在空间信息的可视化过程中，除了用图形符号外，还须要各种包括汉字、外文字母、数字等信息的注记库，或简称汉字库。这些注记信息实质上同点状符号是一样的，也分为矢量库和栅格点阵库。其使用也与点状符号库一样。
色彩是表示和传递信息的有力工具，为优化色彩的表现手段，便于再生及批量复制，必须把色彩进行数字表达并建立色彩数据库。
二维空间数据的可视化 （符号化）
符号化
矢量数据符号化按使用符号库方式的不同分为符号信息块方式和程序块方式。
符号信息块的方式（1） 点状符号信息块绘制（2）线状符号信息块绘制（3） 面状符号信息块的绘制
程序块方式：检索所需的空间数据，经预处理，调入分类特征码对应的符号绘制程序块，给出所要求的比例系数，旋转、行距、列距等参数，即可完成绘图工作。
ArcMap中空间数据的符号化
地图数据可以分为点、线、面3种不同的要素类型：点状要素可以通过点状符号的形状、色彩、大小等表示不同的类型或不同的等级；线状要素可以通过线状符号的线划类型、粗细、色彩等表示不同的类型或不同的等级；面状要素，则可以通过不同的面状图案或色彩，来表示不同的类型或不同的等级。
ArcMap提供的符号化方法
普通的符号化方法：单一符号、分类符号、分级符号、分级色彩、比例符号、点值符号、组合符号、统计图形。
地图的标注
地图注记是一幅完整地图的有机组成部分，用于说明图形符号无法表达的定量或定性特征，通常包括
文字注记：如道路名称、城镇名称等一般是文字注记
数字注记：地面高程、水系流量等一般是数字注记
符号注记：道路里程碑、大地测量点等可能是符号注记。
地图注记的形成过程就是地图的标注(label)，根据标注对象的类型及标注内容的来源，ArcMap中的地图标注分为3种：交互标注、自动标注、链接标注。地图标注包括：注记内容的确定，注记方式的选择，注记字体、大小、方向、颜色、位置等参数的定义。
三、空间数据的查询分析及其应用
1、什么是空间数据的查询？
空间数据的查询一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性条件和空间约束条件的地理对象。属性约束条件一般用带比较运算符的逻辑表达式描述，这与传统的结构查询语言SQL的where语句中条件表达式相似。空间约束条件用带空间谓词的逻辑表达式描述，空间谓词由地理对象间的空间关系演变而来，如包含、相交、分离、重叠、距离同、方向等。因此空间查询是作用在库体上的函数，返回用户请求的内容，也属于咨询式分析。
2、如何表达查询得到的结果？
1）使要素、对应的记录同步进入选择集，同时改变显示颜色。2）进入选择集的记录可以用统计图表达。如果选择集是空的，统计图就包括该表的全体记录。3） 进入选择集的记录可以分类汇总统计。
3、空间查询的方式
1）给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式。①检索其相应属性；②检索其空间拓扑关系。
2）给出属性特征条件：①检索对应的空间实体 ②查询属性 （单纯查询：单纯地查询属性，或只查询空间拓扑关系。联合查询：将空间数据与属性数据联合查询。）
4、空间数据查询种类
1、几何参数查询：
包括点的位置坐标，两点间的距离，一个或一段线目标的长度，一个面目标的周长或面积等。
实现：查询属性库或空间计算
2、空间定位查询：
给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象及其属性。
1）按点查询：给定一个鼠标点，查询离它最近的对象及属性---点的捕捉。
2）开窗查询----按矩形、圆、多边形查询，分为该窗口包含和穿过的区别。
3、空间关系查询
1）相邻分析检索---通过检索拓扑关系
面—面：如查询与面状地物相邻的多边形的实现方法：
线—线（与某干流A相连的所有支流）
点—点（A与B是否相通）等。
2）相关分析检索（不同要素类型之间的关系）--通过检索拓扑关系
线—面（我国边境线总长度）、点—线（自来水GIS中，与某阀门相关的水管）、点—面
3）包含关系查询：查询某个面状地物所包含的空间对象。
4）穿越查询：某公路穿越了某些县，采用空间运算的方法执行，根据一个线目标的空间坐标，计算哪些面或线与之相交。
5）落入查询：一个空间对象落入哪个空间对象之内。--空间运算
6）缓冲区查询：根据用户给定的一个点、线、面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索原理，检索该缓冲区内的空间实体。
7）边沿匹配检索：空间查询在多幅地图的数据文件之间进行，这时需应用边沿匹配处理技术。
4、属性查询
1） 查找：仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录或图形。
2）SQL查询：交互式选择各项，输入后，系统再转换为标准的SQL，由数据库系统执行或ODBC C语言执行，得到结果，提取目标标识，在图形文件中找到空间对象，并显示。
3）扩展SQL：在给定查询条件时也需含有空间概念，如距离、邻近、叠加等。
5、其它查询方法
1）可视化空间查询：可视化查询是指将查询语言的元素，特别是空间关系，用直观的图形或符号表示。查询主要使用图形、图像、图标、符号来表达概念。
2）超文本查询：图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些“热点”（HotSpot），“热点”可以是文本、键等。
3）自然语言空间查询：在SQL查询中引入一些自然语言，如温度高的城市
四、空间数据统计分析
1、统计图表分析（柱状图、扇形图、直方图、折线图、散点图）
能被用户直观地观察和理解数据。统计表格是详尽地表示非空间数据的方法，不直观，但可提供详细数据，便于对数据进行再处理。
2、属性数据的集中特征数----找出数据分布的集中位置
1）频数和频率：用以表示事件出现的次数和频率，事件的分布状况。（频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比）
2）平均数：反映了数据取值的集中位置，通常有简单算术平均数和加权算术平均数。
3）数学期望：反映数据分布的集中趋势。
4）中数：有序数据集中出现频率占半数的数据值。
5）众数：众数是具有最大可能出现的数值。
3、属性数据的离散特征数描述数据集的离散程度，相对于中心位置的程度
1）极差：是一组数据中最大值与最小值之差；
2）离差，平均离差与离差平方（离差：一组数据中的各数据值与平均数之差；平均离差：将离差取绝对值，然后求和，再取平均数；平均离差：将离差取绝对值，然后求和，再取平均数），平均离差和离差平方和是表示各数值相对于平均数的离散程度的重要统计量。
3）方差与标准差(方差：是均方差的简称，是以离差平方和除以变量个数求得的，记为σ2；
标准差：标准差是方差的平方根；)
4)变差系数：用来衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度，它是无量纲的量。为标准差除以平均数取百分。
4、统计数据的分类分级
1)系统聚类法：根据距离，将相似的样本归为一类，把差异大的样本区分开来。
基本思想：首先是n个样本各自成一类，然后计算类与类之间的距离，选择距离最小的两类合并成一个新类，计算新类与其它类的距离，再将距离最小的两类进行合并，这样每次减少一类，直到达到所需的分类数或所有的样本都归为一类为止。
2)最优分割分级法—针对有序样本或可变为有序(排序)的样本
对于每种分级，可按定义为各级内数据的离差平方和之和的误差函数公式来计算分级误差的大小，选择级内离差平方和为最小而级间离差平方和为极大的一种分级方法为最优。
离差：一组数据中的各数据值与平均数之差称为离差。
5、对空间数据进行统计分析的意义是什么？
GIS中空间数据的统计分析是指对GIS地理数据库中的专题数据进行统计分析，针对不同领域的运用提取相关的地理信息，去除一些冗余信息使其便于分析利用。
6、通过什么方法可以对空间数据进行类别划分？
分类和分级的方法很多，常用的有：系统聚类法和最优分割分级法。
7主成分分析：设有n个样本，p个变量。将原始数据转换成一组新的特征值——主成分，主成分是原变量的线性组合且具有正交特征。
层次分析法把相互关联的要素按隶属关系分为若干层次，请有经验的专家对各层次各因素的相对重要性给出定量指标，利用数学方法综合专家意见给出各层次各要素的相对重要性权值，作为综合分析的基础。
系统聚类分析：系统聚类是根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法，对不同的要素划分类别往往反映不同目标的等级序列，如土地分等定级、水土流失强度分级等。
判别分析判别分析是预先根据理论与实践确定等级序列的因子标准，再将待分析的地理实体安排到序列的合理位置上的方法，对于诸如水土流失评价、土地适宜性评价等有一定理论根据的分类系统定级问题比较适用。
五、空间数据的叠合分析及应用
1、 叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
2、试解释缓冲区分析和叠合分析概念，并举例说明这两种空间分析方法的用途？
答：缓冲区分析是指在点、线、面试题的周围，自动建立的一定宽度的多边形区域或带状区 域； 叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下， 将同一地区的两个不同地理特征的空间和属性 数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。 缓冲区分析应用于某一主题对象对邻近对象在一定辐射强度或影响强度天剑侠的影响区域 分析。 叠合分析应用于查询和和建模方面，也很有效的解决插值问题。
3、矢量数据的叠加有什么作用？
叠置分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
4、栅格数据的叠加与矢量数据的叠加有什么不同？
栅格数据叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。其结果虽然数据存储量小，但是运算过程复杂。
矢量数据在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。其结果虽然数据存储量大，但是运算过程较简单。
5、基于矢量数据的叠置分析
1）内容
①点与多边形的叠置、点层与面层的叠置，核心算法为判断点是否在多边形内。
②线与多边形的叠置：线与多边形的叠置是把一幅图(或一个数据层)中的多边形的特征加到另一幅图(或另 一个数据层)的线上。线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。
③多边形与多边形的叠置
2）多边形与多边形的叠置
①定义：是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。
合成叠置需要进行属性合并。方法可用加、减、乘、除，也可取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。
统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。
②应用：寻求和确定同时具有几种属性的分布区域。
例如，土壤类型图（1，2）与城市功能分区图（a,b）叠置，可得出土壤与分区合成图，也可得出新属性统计表（属性 面积 ）。
③实施步骤
a）对原始数据（多边形）形成拓扑关系。
b) 多层多边形数据的空间叠置，形成新层。
c）对新层中的多边形重建拓扑。
d）删除多余多边形（或处理意义多边形）提取感兴趣的部分。
④ 难点
a）叠置后会产生大量对用户无关的多边形，在用户做提取前仍需建拓扑，工作量大。且新层的多边形数目不仅与原多边形数目有关，还与其复杂程度有关，越复杂，多边形数目越多。
b）由于叠置的多边形往往是不同类型或不同比例尺的地图，在叠置时就会产生一系列无意义的多边形，即产生多边形叠置的位置误差，需要进行处理。
c）建新多边形拓扑和多边形与新属性的连接，工作量大。
6、基于栅格数据的叠置分析
（一）单层栅格数据的分析----空间变换之一
空间变换：对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性的过程。
1）布尔逻辑运算用布尔逻辑运算组合更多的属性作为检索条件，以进行更复杂的逻辑选择运算。
2）重分类重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。在多数情况下，重分类都是将复杂的类型合并成简单的类型。例如，可以将各种土壤类型重分类为水面和陆地两种类型。在重分类策略下，属性代换，并去掉公共边。
3）滤波运算 滤波运算可将破碎的地物合并和光滑化，以显示总的状态和趋势，也可以通过边缘增强和提取，获取区域的边界。
4）特征参数计算 即对栅格数据计算区域的周长、面积、重心等，以及线的长度、点的坐标等。在栅数数据上量算面积有其独特的方便之处，只要对栅格进行计数，再乘以栅格的单位面积即可。在栅格数据中计算距离时，距离有不同意义：四方向距离是通过水平或垂直的相邻像元来定义路径的；八方向距离是根据每个像元的八个相邻像元来定义的；在计算欧几里德距离时，需将连续的栅格线离散化，再用欧几里德距离公式计算。
5）相似运算-----匹配识别相似运算是指按某种相似性度量来搜索与给定物体相似的其它物体的运算。
（二）多层栅格数据的叠置分析
1）单点变换：
①概念：只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、除、三角函数、逻辑运算等）得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。
②算法原理：
③实际应用：
2）区域变换：新属性的值不仅与对应的原属性值相关，而且与原属性值所在的区域的长度、面积、形状等特性相关。
3）邻域变换：计算新图层属性时，不仅考虑原始图上对应栅格本身的值，还需考虑该图元邻域关联的其他图元值的影响。 如面元分布图，生成面元边界图时，判断是否为边界点，需判断本身为面属性，且其邻域包含背景属性
栅格叠置的作用： ①类型叠置，获取新的类型。②数量统计:即计算某一区域内的类型和面积。③动态分析:④益本分析:⑤几何提取:
六、缓冲区分析及应用
1、空间分析：是基于空间对象的位置和形态特征的空间数据分析技术。常见的有拓扑叠加分析、缓冲区分析、网格分析和地形分析等。
2、 缓冲区分析是根据分析对象的点、线、面实体，自动建立他们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。
3、什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。
缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。
例如，某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析；而在对野生动物栖息地的评价中，动物的活动区域往往是在距它们生存所需的水源或栖息地一定距离的范围内，为此可用面缓冲区进行分析，等等。
4、试解释缓冲区分析和叠合分析概念，并举例说明这两种空间分析方法的用途？
答：缓冲区分析是指在点、线、面试题的周围，自动建立的一定宽度的多边形区域或带状区 域； 叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下， 将同一地区的两个不同地理特征的空间和属性 数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。 缓冲区分析应用于某一主题对象对邻近对象在一定辐射强度或影响强度天剑侠的影响区域 分析。 叠合分析应用于查询和和建模方面，也很有效的解决插值问题。
5、比较缓冲区查询与缓冲区分析的概念？
答：1.缓冲区查询与缓冲区分析不是一个概念的两种形式，缓冲区查询属于数据查询，而缓 冲区分析属于数据的空间分析；2.缓冲区查询不对原有图形进行切割，只是根据用户需要给 定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索 的原理，检索出言该缓冲区多边形内的空间地物。而缓冲区分析对原有图形进行切割，形成 一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而获得该缓冲区多边形内的空间地物。
6、基于矢量数据的缓冲区的建立
1）线的重采样，对线进行化简，以加快缓冲区建立的速度。----线的矢量数据压缩算法。2）建立线缓冲区，在线的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并在线的端点处绘半圆，连成缓冲区多边形。3）重叠处理：对缓冲区边界求交，并判断每个交点是出点还是入点，以决定交点之间的线段保留或删除。这样就可得到岛状的缓冲区。
七、泰森多边形及应用
1、狄洛尼（Delaunay）三角网 在泰森多边形的构建中，首先要将离散点构成三角网，这种三角网称为Delaunay三角网。或定义为：有公共边的Voronoi多边形（简称V-多边形）称为相邻的V-多边形。连接所有相邻的V-多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。
2、 Voronoi多边形即泰森多边形，它采用了一种极端的边界内插方法，只用最近的单个点进行区域插值。泰森多边形按数据点位置将区域分割成子区域，每个子区域包含一个数据点，各子区域到其内数据点的距离小于任何到其它数据点的距离，并用其内数据点进行赋值。
3、泰森多边形有什么特点？如何建立？
泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等，其特性有：每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据；泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近；位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。
泰森多边形的建立步骤：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，即构建Delaunay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。这只要在已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的所有三角形即可。（见图5）
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。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。
八、网络分析及其应用
1、网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，即对地理网络和城市基础设施网络进行地理分析和模型化。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。
2、常用的网络的分析有什么？对GIS应用有何价值？请举几个例子说明。
常用的网络的分析有：（1）路径分析 a. 最短路径分析 b. 最小生成树 c. 最小费用最大流（2）网络上的定位与分配模型的启发式算法。
空间网络分析是GIS空间分析的重要组成部分。其用途很广，如公交运营路线选择和紧急救援行动路线的选择等，与网络最佳路径选择有关；当估计排水系统在暴雨期间是否溢流及河流是否泛滥时，需要进行网流量分析或负荷估计等等。
3、网络分析
（一）路径分析
1、最短路径分析含义：在网络中从起点经一系列特定的结点至终点的资源运移的最佳路线，即阻力最小的路径。
2、路径分析包括：
1）静态求最佳路径：在给定每条链上的属性后，求最佳路径。一般分析从p1到p2共有n条路径，计算各路径上的权数之和，取最小者为最佳路径。
2）N条最佳路径：给定起点、终点，求代价最小的N条路径，事实上，理论上只有一条，实际上需选择N条近似最佳路径。
3）最短路径或最低耗费路径：确定起点、终点和要经过的中间点、链，求最短或耗费最小路径。
4）动态最佳路径分析：实际中权数可能是变化的，可能会临时产生一些障碍点，要动态计算最佳路径。
3、核心算法：求两点间的权数最小路径，常用的算法是Dijkstra。
（二）连通分析---最小生成树
1、含义：连通图：如果一个图中，任意两个节点之间都存在一条路。
树：若一个连通图中不存在任何回路，则称为树。
最小生成树：生成树是图的极小连通子图。
2、应用：类似在n个城市间建立通信线路这样的连通分析问题。
（三）资源分配—定位与分配问题
1、含义：定位与分配模型是根据需求点的空间分布，在一些候选点中选择给定数量的供应点以使预定的目标方程达到最佳结果。---最佳分配中心，最优配置。
包括：定位问题是指已知需求源的分布，确定在哪里布设供应点最合适的问题；分配问题是确定这些需求源分别受哪个供应点服务的问题。
2、应用：实际应用中，选择供应点时，并不只是要使总的加权距离为最小，有时需要使总的服务范围为最大，有时又限定服务的最大距离不能超过一定的值，因此仅仅是P中心模型不足以解决更多的实际问题，需要进行修改、扩充。
4、图论与GIS有什么关系？
图论中的“图”并不是通常意义下的几何图形或物体的开关图，而是一个以抽象的形式来表达确定的事物，以及事物之间是不足具备某种特定关系的数学系统。图论描述的是空间不连续但时间上连续变化的现象，是对GIS的扩展。
八、空间分析模型
3、GIS常用的空间分析模型有哪些？
空间分析模型分为以下几种类型：
1、空间分布分析模型
用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空间分布参数的描述，如分布密度和均值、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；空间聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心；趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合与分解，反映空间对比与趋势。
2、空间关系分析模型
用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系。包括距离、方向、连通和拓扑等四种空间关系。其中，拓扑关系是研究得较多的关系；距离是内容最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体之间的通视性；方向反映物体的方位。
3、空间相关分析模型
用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群(类)之间的关系。在这方面，目前研究得最多的是空间统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体类之间相关关系的分析。
4、预测、评价与决策模型
用于研究地理对象的动态发展，根据过去和现在推断未来，根据已知推测未知，运用科学知识和手段来估计地理对象的未来发展趋势，并作出判断与评价，形成决策方案，用以指导行动，以获得尽可能好的实践效果。
九、地形分析及其应用
1、数字地形模型简称DTM，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。
2、 数字高程模型简称DEM当数字地面模型的地面属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型。。
3、数字地形分析是随着数字高程模型的发展而出现的地形分析方法。
4、DEM有哪几种常用的生成方法, 它的主要优缺点是什么?
规则格网模型(主要形式, 如 GRID)，等高线模型，不规则三角网模型(TIN)，层次模型(Pyramids, 金字塔)
（1）规则格网模型:
优点：规则格网的高程矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统。它还可以很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式.
缺点：格网DEM的缺点是不能准确表示地形的结构和细部格网DEM的另一个缺点是数据量过大，给数据管理带来了不方便，通常要进行压缩存储。
（2）等高线模型:
优点：直观，便于理解；
缺点：只表示离散的数据，不能表示连续的数值。不便于坡度计算、地貌晕渲等。
（3）不规则三角网模型(TIN)
优点：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。
缺点：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。
（4）层次模型: 层次模型的存储问题, 层次的数据必然导致数据冗余;
自动搜索的效率, 例如搜索一个点可能先在最粗的层次上搜索，再在更细的层次上搜索，直到找到该点。
5、地形分析有哪些主要内容及其运算模型?
坡度计算，坡向分析，曲面面积计算，地表粗糙度计算，高程及变异分析，谷脊特征分析，日照强度分析，淹没边界计算挖方和填方等。
十、WEBGIS概念及应用
1、WebGIS 是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。从Intemet的任意节点，用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。是在INTERNET信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能。
2、什么是WebGIS？与一般GIS有什么不同？举例说明WebGIS的具体应用？
（1）Web GIS是Internet技术应用于GIS开发的产物，它基于Internet发布地理信息数据，供全球用户查询、检索并提供GIS服务。
（2）和传统的基于Client/Server的GIS相比，WebGIS有如下优点。
更广泛的访问范围： 客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据，而这一Internet/Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。
平台独立性： 无论服务器/客户机是何种机器，无论WebGIS服务器端使用何种GIS软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户就可以透明地访问WebGIS数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。
降低系统成本： 传统GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪费。WebGIS在客户端通常只需使用Web浏览器（有时还要加一些插件），其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也不容忽视。
更简单的操作： 要广泛推广GIS，使GIS系统为广大的普通用户所接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，就要降低对系统操作的要求。通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。
（3）Web GIS应用 WebGIS得到越来越广泛的应用。概括起来，其应用方向分为两大类，一类为基于Internet的公共信息在线服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息服务。在国内外的站点上已有了成功的应用，如MapQuest和图行天下。 这些站点提供大量的与空间位置有关的各种生活类信息服务。WebGIS的另外一类应用为基于Intranet的企业内部业务管理，如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等等。随着企业Intranet应用的深入和发展，基于Intranet的WebGIS应用会有越来越大的市场，这无疑是未来的发展方向。
3、WebGIS的基本原理？WebGIS具体如何实现？
（1）实现地理信息的网上浏览的主要问题在于，目前浏览器不支持矢量图形，而GIS离不开图形，故要实现WebGIS就需要提供一种方法，使浏览器能支持矢量图形，从大的方面来看，可以分为两条技术路线，一是在客户机端来解决，一是在服务器端来解决。前者通过加入插件或控件，在客户机端扩展浏览器的功能，使得原本不支持图形的浏览器支持矢量图形，并提供方法及属性来改变显示的状态，后者是在服务器端提供相关软件，实现矢量图形向WEB浏览器支持的图像格式的转换，然后传送到客户端显示，客户端的一些请求则通过公共网关接口(CGI)或ASP来提出。
（2）目前具体实现的方法主要有以下几种：
CGI方式：CGI(公共网关接口)提供了一个在浏览器和服务器之间，以及服务器和服务器上其他软件之间的一个接口。通过CGI，客户可以送一个要求到服务器上，服务器再把这个要求转移到后端的应用程序上。这个特定的应用软件按照给定的要求产生结果并交给服务器，服务器再把这一结果送给远程客户。
服务器应用程序接口(Server API)：其基本原理与CGI类似，所不同的是CGI程序可以单独运行，而基于服务器应用程序接口的程序必须在特定的服务器上运行，因而速度比CGI方法快很多。其缺点是它依附于特定的服务器和计算机平台。
插入法(PlugIn)：插入法是在浏览器端安装相应的插件用来显示从服务器端传送的矢量或栅格形式的GIS图形信息。
Java应用程序：Java是一种专为Internet设计的计算机编程语言，目前常用的浏览器都支持Java。Java通过JDBC(Java Database Connectivity)来访问数据库，也可以直接存取网络文件，具有较大的灵活性，功能较强，但是编程的工作量较大。由于采用解释方式，因此速度较慢。
第六章 地理信息的应用
GIS应用模型是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。
1、国内外常用的地理信息系统软件
目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有ARC/INFO，GENAMAP，MGE等；国内较著名的有MAP/GIS，Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到一百多个领域。
2、地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。一是利用GIS系统来处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。下面先从GIS理论上提炼和归纳，然后给出应用的例子。
1）地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，即以多种方式录入的地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。
2）GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用。GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且还是现实世界模型，可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上，摸拟这些过程的发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以作出最优决策，避免和预防不良后果的发生。
3）GIS的空间查询和空间分析功能的应用。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。
4）GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的，因而GIS的主要功能之一用于地图制图，建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题，如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于GIS是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系，可以制作多种立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在地图的输出中，MAPGIS达到世界先进水平。
5）运用GIS系统，建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局GIS系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。
6）地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息系统重要信 息源。其实目前大多数GIS系统已揉进图像处理功能，并把它作为其一个子模块。
7）应用GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”，这个系统中，分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等，其中地质变量信息提取模块使用了MAPGIS中基本输入函数、空间功能分析函数，目前这个系统已初具皱形。
8）GIS中属性数据的综合及融合。在现有的GIS中，属性数据只是用于检索和查询，或进行简单的统计，难以深入的分析，难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中，有时将几个属性项的属性数值加以综合，构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值，这种综合不是综合前属性数据值的简单反映，也不是它们的孤立集合，而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析，用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。
总之，GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。
3、试述应用型 GIS 开发的过程和方法，并比较原型法和生命周期法设计的特点？
答：过程：系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护；方法：生命周期设计法、原 型化设计法；生命周期设计法：如果系统设计按阶段进行，预先规定每一阶段的开发目标和 任务，然后按照一定的准则顺序开发实施；特点：1）严格分阶段进行，便于组织管理 2） 系统开发过程比较长 3）新系统效果的可见性差 4）最终用户的反馈比较 迟 5）不容易把握 用户需求的变化；原型设计法：根据用户需求由用户与开发人员共同商定开发目标，设计初 步方案， 在较短时间内开发出一个能满足用户基本需求的初步原型或系统雏形， 交用户使用， 经一段时间运行，根据用户意见对原型加以修改或填充，如此反复进行，最终形成一个比较 完善和质量较高的应用型 GIS；特点：1）用户能积极的产于新系统的设计实现 2）开发人 员及时获取用户反馈意见 3）能更快看到系统的实际效果 4）系统的开发的风险降到最低。
4、以实例说明 GIS 用户界面的基本类型和设计方法
答：用户界面人机对话的工具，他与功能模块一一对应，做到各模块之间的界面的形式一直 2）用户可以分为若干层，便于逐层调用；根据功能模块不同，可分为：菜单式、命令式或 表格式的界面；所有界面以体现以人为本的原则，做到界面友好美观，并时时提丰富的帮助 的有效信息，使用户易懂易学易掌握。实例自己举
5、为什么制定 GIS 标准化的工作日以受到关注？目前正在从事这项工作的国际组织有哪些？
答：随着信息革命在全球的兴起，地理信息标准化的工作日益受到关注。主要是因为 GIS 标准化有益于促进空间数据的交换（数据是 GIS 的处理对象，由于地理数据自身的复杂特 点，造成 GIS 技术研究和应用的许多共性问题，这些问题如果没有标准参考，会对数据质 量，数据库设计，数据产品测评造成影响） ，促进空间数据共享（共享和交换永远是 GIS 技 术追求的最高目标， 共享目标的实现同样需要一系列技术标准为约束） 和促进软件的共享 （数 据工程规范和标准和提高软件开发效率，共享软件成果的保证） 。
目前这项工作的国际组织 有：1）ISO/TC211、贵哦及标准化组织 TC211 专题组、2）FGDC,
美国联邦地理数据委员会、 3）CEN/TC287，欧洲标准化委员会；4）OGC，美国 OpengGIS 委员会；5）MEGRIN，欧 洲地图事务组织；6）CGSD，加拿大标准委员会。
6、 试述应用型GIS开发和实现阶段及过程。
可分为四个阶段，即：系统分析，系统设计，系统设施，运行评价。GIS开发过程如下表：
阶段 内容 用户 管理人员 开发人员
系 统 分 析 需
求
分
析 提出所要解决的问题 、提出所需要的信息、详细介绍现行系统、提供各种资料和数据 信息批准开始研究、组织开发队伍、进行必要培训、提出所要解决得问题 吸取用户要求、回答用户的问题、详细调查现行系统、搜集资料和数据、总结和分析
可行
性研
究 评价现行系统、协助提出各种方案、选取最适宜的方案 审查可行性报告、决定是否开发 提出各种备选方案、与用户一起讨论各方案的优劣、开发的费用估计和时间估计
系 统 设 计 总 体 设 计 讨论子系统模块的合理性并提出看法、对设备选择发表看法 鼓励用户参加系统设计、要求开发人员多听用户意见 说明系统目标和功能、子系统和模块划分、计算机系统选择
详 细 设 计 讨论设计和用户界面的合理性、提出修改意见 听取用户有关系统界面的反映、批准进入系统实施 软件设计、代码设计、功能设计、数据库设计、用户界面设计、输入、输出设计
系统实施 编程 随时准备回答一些具体的业务问题 监督编程进度 分头进行编程和调试
调式 评价系统的总调、检查用户界面的良好性 监督调试的进度、协调用户与开发人员的不同意见 模块调试、分调（子系统调试）、总调（系统调试）
培训 接受培训 组织培训、批准系统转换 编写用户手册、进行培训
运行评价 运行和维护 按系统的要求定期输入数据、使用系统的输出、提出修改和扩充意见 监督用户严格执行操作规程、批准适应性和完善性维护、准备对系统全面评价 按系统要求进行数据处理工作、积极稳妥地进行维护
系统评价 参加系统评价 组织系统评价 参加系统评价、总结经验教训
7、你认为地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。
资源管理；区域和城乡规划；灾害监测；环境评估；作战指挥；交通运输；宏观决策。
例如，资源管理 ，主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。 例如，福州市城市地价动态监测系统建设与数据更新、福州市城市住宅用地集约利用潜力评价，基于GIS技术的福建省温泉查询系统。8、8、地籍GIS有些什么特点？GIS功能应如何扩展？
地籍GIS的特点：
⑴系统能方便的对地籍调查信息，包括图形和文字信息进行处理并分类存贮和建库，使整个土地登记工作过程实现规范化的计算机管理。
⑵系统能处理日常的地籍测绘、台帐建立、地籍变更、变更土地登记和注销登记等工作，并自动建立土地动态变化的历史库，同时对土地管理工作中的文书档案等建立分类目录索引数据库，方便文档查找和使用。
⑶系统具有较强的信息处理、存储、查询与统计分析功能，能使土地管理工作逐步向计算机自动化管理方向转变。
9、地理信息系统的评价
所谓评价，就是指将运行着的系统与预期目标进行比较，考察是否达到了系统设计时所预定的总体目标、功能需求及技术和经济指标，然后对下列各项进行逐一审核：
（1）系统效率：GIS的各种智能指标、技术指标和经济指标均是系统效率的反应。
（2）系统可靠性：所谓系统可靠性即指系统在运行时的稳定性，一般很少发生事故，即使发生也能很快修复。
（3）可扩展性：任何系统的开发都是从简单到复杂的不断求精和完善的过程，特别是GIS常常是从清查和汇集空间数据开始，然后逐步演化到从管理到决策的高级阶段。
（4）可移植性：可移植性是GIS的一项重要指标。
（5）系统的效益：系统效益包括经济效益和社会效益。
10、GIS 产品有哪些表现形式？各适合在什么情况使用？
答：按输出的载体类型分类：1）常规地图（是印刷在纸张、塑料薄膜等材料载体上的，是 GIS 产品的重要输出形式）2）数字地图（一种新的以计算机为存储和显示载体的地图形式） 按输出的内容和形式分类：1）全要素地形图（在内容上通常全面表达水系、地貌、植 被、居民点和独立地物等地理要素，采用统一坐标系统地图投影和分幅编号，比列尺系统， 以及统一的编制规范和图式符号，属于国家基本比列尺地形图）2）各类专题地图(突出表现 一种或者几种自然或社会经济要素的地图)3）遥感影像地图（及时提供准确，综合大范围的 各种资源环境数据，成为 GIS 重要数据源之一）4）统计图表与数据报表
11、简述 GIS 图形输出的内容是什么？
答：1、图形坐标系与颜色模型：1）图形坐标系统（地球表面世界坐标系、输出设备的物理 坐标系）2）颜色模型与颜色空间（RGB、CMYK、HSV 颜色模型）3）GIS 图形数据结构 与数据库；2 输出的几何变换：1）二维图形变换 2）地图投影变换；3 地形图与专题地图的 输出组织形式：1）透明图层与影像图层 2）专题地图的符号系统（点位、线、面状符号）
12、试述 GIS 图形输出的组织形式及地图图面配置的内容和要求？
答：3 地形图与专题地图的输出组织形式：1）透明图层与影像图层（GIS 数字地图通常以 图层形式进行组织，每一个图层包含地图的一个不同要素，常放在不同图层中。图层是透明
的，个图层叠加在一起构成完整的一幅地图）2）专题地图的符号系统（点位、线、面状符 号）（专题地图特征的表达时运用不同地图符号来实现的，符号子啊地图中的位置取决于他 所表现的实体的位置，符号的形状的大小取决于实体的质量和数据特征）
13、试述面状符号图制图原理及方法步骤？ 、
答：制图方法和步骤：1）根据制图要素专题内容的数据序列和制图目的，进行专题数据的 统计分析和分级； 建立与专题数据分级结构向对应的制图单元的多变性边界数据文件； 2） 3） 确定晕线参数，包括晕线方向、密度、强度和结构；4)提取制图区域的一个原始多边形边界 文件，其坐标数据为（Xi.Yi）,i=1.2.3….n。设在该多边形内填绘晕线，其操作步骤为：坐标 变换；确定各条晕线与多边形边界线的交点；晕线交点的整理，晕线的配对和输出。
14、简述 RGB 颜色模型与 CMYK 颜色模型各自的特点？
答：RGB 颜色模型：1）工业界的颜色标准；2）通过对红（R）绿（G） 、蓝（B）三色通道 的变化以及相互叠加形成各种颜色； 这个标准几乎包括了人类视线所能感知的所有颜色， 3） 是目前运用最广的颜色系统之一。 CMYK 颜色模型：1）以红、绿、蓝的补色青、洋红、黄为原色在加上黑色构成的颜色模型； 2）CMYK 颜色模型中的三种颜色是通过从白光中减去某种颜色来规定的；3）青色、洋红 和黄色称为颜色的三元色，黑色用于直接生产灰度；4）CMYK 是专门正对应刷业设定的颜 色标准。
15、什么是图形变换？简述二维图形变换的基本原理？
答：是计算机绘图基本技术之一，利用它可以用一些很简单的图组合成相当复杂的图，可以 把用户坐标系下的图形变换到设备坐标系下。 利用图形变换还可以实现二维图形和三维图形 之间转换，甚至还可以把静态图形变为动态图形，从而实现景物画面的动态显示。 二维图形变换的基本原理： 1．几何变换 在计算机绘图应用中，经常要实现从一个几何图形到另一个几何图形的变换。例如， 将图沿某一方向平移一段距离；将图形旋转一定的角度；或将图形放大；反之把图形缩小等 等。这些图形变换的效果虽然各不相同，本质上却都是依照一定的规则，将一个几何图形的 点都变为另一个几何图形的确定的点，这种变换过程称为几何变换。 几何变换的规则是可以用函数来表示的。由于一个二维图形可以分解成点、直线、曲 线。把曲线离散化，它可以用一串短直线段来逼近；而直线段可以是一系列点的集合，因此 点是构成图形的基本几何元素之一。 二维平面图形的几何变换是指在不改变图形连线次序的 情况下，对一个平面点集进行的线性变换。二维平面图形变换的结果有两种，一是使图形产 生位置的改变；另一种是使图形产生变形，例如把图形放大。 对二维图形进行几何变形有五种基本变换形式，它们是：平移、旋转、比例、对称和 错切。
16、在计算机绘制透视立体图过程中，如何进行影藏线处理？你还能举出其他一些处理影藏线的算法吗？
答：隐藏线处理方法大致可以分为两大类：物空间消隐算法和像空间消隐算法。无空间消隐 算法通过在定义物体的三位空间中对有关集合元素进行计算和比较， 确定什么是可见线、 什 么是隐藏线， 然后显示可见线从而实现消隐； 像空间消隐算法则是通过把景物看做由几个多 边形平面组成的集合，对现实设备每一个像素进行判断，决定哪个面应该在改像素上显示， 从而实现消隐。
17、虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，演练者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感。
18．什么是空间信息的可视化？
空间信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更为形象、具体和逼真，但是暂时看来，有的对地理空间信息意义并不大，如嗅、味、触媒体渠道，而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用，因而有的学者把可听、可嗅、可味、可触也归入可视化，狭义的理解上应不属可视化范畴。目前，我们把它列入可视化范畴。
19．科学计算可视化的意义是什么?
科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它不仅包括科学计算数据的可视化，而且包括工程计算数据的可视化，它的主要功能是从复杂的多维数据中产生图形，也可以分析和理解存入计算机的图像数据。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。它主要基于计算机科学的应用目的提出的，它侧重于复杂数据的计算机图形。
实现科学计算可视化将极大地提高科学计算的速度和质量，实现科学计算工具和环境的进一步现代化；由于它可将计算中过程和结果用图形和图像直观、形象、整体地表达出来，从而使许多抽象的、难于理解的原理、规律和过程变得更容易理解，枯燥而冗繁的数据或过程变得生动有趣，更人性化；同时，通过交互手段改变计算的环境和所依据的条件，观察其影响，实现对计算过程的引导和控制。
20．GIS中数据符号化的作用是什么？
地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用。它是地图区别于其他表示地理环境之图像的一个重要特征。地图符号有两个基本功能，首先是它能指出目标种类及其数量和质量特征；其次是它能确定对象的空间位置和现象的分布。高质量的地图符号是丰富地图内容、增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提。使用地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化。
21．请说明电子地图与GIS的关系？它们的联系和主要差别是什么?
电子地图是数字地图与GIS软件工具结合后的产物，它是一种处于运动状态的数字地图，这种运动状态或是输入、输出，或是显示、检索分析。它以电磁材料为存储介质，并依托于空间信息可视化系统再现。在较新的技术基础上，它使用几乎一切GIS技术工具，并且可以提供传统GIS的大范围、多要素的综合分析技术手段。
电子地图(集)极大地保留了传统地图的优点，大大地扩展了传统地图的作用范围，并包含了GIS的主要功能，其中较完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言,一些电子地图(集)难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础,因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。概略地说，电子地图(集)是一种新型的、内容广泛的GIS产品，而电子地图(集)系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。
22．VR是什么？与GIS有什么关系？
VR是Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，虚拟现实(Virtual Reality)是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图像、声音和触摸感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。GIS和VR技术是相辅相成的。GIS与虚拟现实技术结合，提高了GIS图形显示的真实感和对图形的可操作性，使用户能身临其地理环境中实现观察、触摸、操作和分析等。将虚拟现实技术引入GIS将使GIS更具吸引力，采用虚拟现实中的可视化技术，在三维空间中模拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS用户在客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。
23．VR有哪几种主要类型和主要功能? VR的实际应用应在哪些领域重点推广？
VR的类型是根据它的交互性质来分的，也即是根据它能实现人的视感、听感、触感、嗅感和传感器的程度和质量来区分。根据目前所见资料，可分下列几种：
1．世界之窗（WOW: Window on World System） 它仅用显示器和音卡来显示虚拟世界，它的衡量标准是"看起来真实，听着真实，物体的行为真实"；
2．视频映射 它在上述WOW基础上把用户的轮廓剪影作为视频输入与屏幕二维图形合成，屏幕上显示用户身体和虚拟世界的交互过程；
3．沉浸式系统 完全的VR系统把用户的视点和其它感觉，完全沉浸到虚拟世界中，它可以是头盔加其它交互硬件，也可以是多个大型投影仪产生的一个洞穴；
4．遥视、遥作 遥视把用户的感觉和真实世界中的远程传感器、遥测仪连接起来，并用机器人，机器手进行远程操作。实际上，阿波曼登月计划和网络会诊，网络手术已显现了这方面的实际进展；
5．混合现实 遥现和虚拟现实的结合产生了混合现实和无缝仿真，例如脑外科手术时，脑外科医生看到的是由真实场景，预先得到的扫描图像和实时超声图像组合而成的场景；领航员则在它的头盔或显示屏上既看到电子地图和数据，又看到真实景象。
17、什么是虚拟现实？他在 GIS 可视化中的意义及发展前景如何？
答：虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成 一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，演练者通过专门的设备可在 这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感。 虚拟现实技术引入 GIS 将使 GIS 更具吸引力，采用虚拟现实中的可视化技术，在三维空间 中模拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS 用户在客观世界的虚拟环境中将能更有 效地管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟 GIS 已成为 GIS 发展的一大趋势。 随着虚拟技术的发展和虚拟现实硬件价格的降低， 使得开发成本低廉的虚拟现实软件包 成为可能，如用户可通过 Virtual GIS 软件在三维环境中观察和分析 GIS 数据。Koller D等 开发的一个实时三维 GIS 可使用户在编辑、分析复杂的地形数据库时产生一种临境感。
18、地理信息系统集成的概念及应用
集成式GIS：随着理论和技术的发展，各种GIS模块走向集成，逐步形成大型GIS软件包(GIS package)，称之为集成式GIS。集成式GIS是GIS发展的一个重要里程碑，其优点在于其集成了GIS各项功能，形成独立完整的系统；缺点在于系统复杂、庞大，从而导致成本高、难于与其它应用或系统集成等问题。
第六章 GIS未来发展
1、 数字地球是把浩瀚复杂的地球数据加以数字化、网络化，变成一个地球信息模型计划。是一种可以嵌入海量地理数据、多种分辨率、三维的地球表达，是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。其核心思想有两点：一是用数字化手段统一处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。
2、WebGIS 又称万维网地理信息系统，是建立在Web技术上的地理信息系统。Web GIS在Internet／Intranet网络环境下存储、处理、分析、显示与应用空间信息。
3、开放式地理信息系统（OpenGIS）OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC提出。其目标是，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。
4、组件式GIS是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS 系统（包括基础平台和应用系统）。其基本思想是把GIS 的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS 组件之间，以及GIS 组件与其它非GIS 组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS 基础平台以及应用系统。
5、移动GIS(Mobile GIS)是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的、分布式的、随遇性的移动地理信息服务的GIS，是一个集GIS、GPS、移动通信(GSM/GPRS/CDMA)三大技术于一体的系统。它通过GIS完成空间数据管理和分析，GPS进行定位和跟踪，利用PDA完成数据获取功能，借助移动通信技术完成图形、文字、声音等数据的传输。
6、GridGIS（网格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，将空间地理分布的、异构的各种设备与系统进行集成，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。
7、3S技术是GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感）的集成应用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统。三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析（图12-9），以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。
8、地球空间信息科学地球信息科学 英文名称：geo-information science 定义：由全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、计算机技术和数字传输网络等一系列现代技术高度集成，及在信息科学与地球系统科学交叉基础上形成的，以信息流为手段，研究地球系统内部物质流、能量流和人流运动规律的一门应用科学。
9、数字地球简介
数字地球这一科学畅想是由美国副总统戈尔提出的。美国提出数字地球这一战略构想，有深刻的政治和经济目的： 一是刺激其国内经济发展。二是美国全球战略的延续和发展。 三是美国信息高速公路和国家空间数据基础设施的自然延伸。
“数字地球”是信息技术发展与建设到一定阶段而提出来的前瞻性的信息化概念，
走进数字地球，畅想数字校园
⑴教师备课数字化，
从网络下载教学资料和图片，形成多媒体课件；在联网的教室中，点播高质量的视频，利用网络师生互动，电脑批改作业。
⑵学生学习数字化，
丰富的媒体感受、灵活多样的师生交互，课后利用共享资源，调出教学课件继续学习，自主性加强，在网上与师生交流探讨问题；
⑶校园资源数字化，
提供学习方法、提供课程学习、实验、实习等教学资源、考查学习效果、颁发学历文凭、图书馆借书，广播数字节目等。
⑷财务管理数字化，
缴学生学杂费、支办公费用、经费收支查询、学校财产、收费标准文件等。
数字地球的基础框架
它包括下列工作： 1．建立2维与3维间的投影关系，这是数字地球的骨架； 2．在现有各种比例尺地形图的基础上，用遥感影像加速更新、建立数字地球的数据基底； 3．研究真3维GIS（地理信息系统）的构建方法，以便容纳和操作海量的真3维数据； 4．制定数据标准，适应多部门数据采集和共享。
数字地球的技术体系
数字地球的主要关键技术：
1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术
2、空间高精度实时定位技术
3、海量数据的快速处理与存储技术
4、高速计算机信息网络技术
5、超媒体与分布式空间信息系统技术
6、地理信息的分布式计算
7、地球数据的无级比例尺信息综合技术
8、空间数据仓库
9、空间数据仓库模型与数据挖掘理论研究
10、多种数据的融合技术
11、数字地球的仿真与虚拟现实技术
数字地球的应用
数字地球与数字政府、数字地球与数字江河、数字地球与数字农业、数字地球与数字城市、数字地球与现代战争
（1）数字政府：是指在现代计算机、网络通信等技术支撑下，政府机构日常办公、信息收集与发布、公共管理等事务在信息化、网络化的环境下进行的国家行政管理形式。
表现形式：①政府办公自动化；②公民随机网上查询政府信息；③政府进行电子化民意调查和社会经济统计；④电子选举；⑤网上公众决策讨论；⑥政府实时信息发布；⑦各级政府间的可视远程会议；⑧电子商务；⑨政府公共管理自动化：如自然灾害应急反应，智能交通控制等。
主要作用：提高政务办公效率 、“网上在线办公”创造出“虚拟政府”环境、改变了政府的组织形式 ，节省人力资源、高度民主的政府 、减少官员腐败 等。
（2）数字农业
数字农业：的基本含义是指运用数字地球技术，融合遥感、全球定位系统、地理信息系统、计算机网络等技术，根据农田的具体情况，做到“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”的集约化和信息化的高新技术系统。形成精准选种、精准播种、精准施肥、精准灌溉、动态监控、机械收割以及采后处理的“链条”，以实现最佳投入／产出比，同时能够保护生态环境。
数字农业的根本目的是以最少的或最节省的投入，获得最高的经济收益和最佳的环境效益。
（3）数字城市
所谓“数字城市”，就是把“原型城市”以数字化的形式装进计算机里进行管理。
“ 数字化城市”广义上讲，是指城市的信息化。它既是城市信息化的概述，又是城市信息化的目标。是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市，促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。
10、Web GIS
Web GIS特征
（1）Web GIS是集成的全球化的客户/服务器网络系统；（2）Web GIS是交互系统；（3）Web GIS是分布式系统；（4）Web GIS是动态系统；（5）Web GIS是跨平台系统；（6）Web GIS能访问Internet异构环境下的多种GIS数据和功能；（7）Web GIS是图形化的超媒体信息系统；（8）Web GIS是真正大众化的GIS；（9） Web GIS使GIS 具有良好的可扩展性；（10）Web GIS使GIS成本降低
Web GIS的信息表现方式
Web GIS的信息表现方式有下面几种方式：1）静态栅格图像2）动态栅格图像3）矢量地图4）栅格地图加矢量地图5）网络虚拟地理景观。
Web GIS实现方式
Web GIS应用开发技术随Internet/Intranet网络应用开发技术的发展而发展，经历了从第一代的CGI技术到第二代的Plug-in技术及目前流行的以Java和ASP.NET为代表的Internet网络开发。
Web GIS功能分配
按照浏览器和服务器端功能多少，两种极端的情况可以划分为胖客户端／瘦服务器和瘦客户端／胖服务器。
基于地理信息服务的Web GIS
传统Web GIS的局限
1. 各自独立、相对封闭，无法实现异构空间数据互操作
2. 无法实现跨平台（DCOM、CORBA、JavaBeans）
3. 开发、调试和维护的困难
地理信息服务是Web Service和GIS技术的结合，它将GIS数据和功能以服务的形式在网络上发布，服务者不需要了解服务的具体细节就可以直接在应用中使用网络服务。
Web服务包含三大关键技术
1. 简单对象访问协议 SOAP (Simple Object Access Protocol)
2. Web服务描述语言WSDL( Web Service Description Language)
3. 统一描述、发现和集成协议UDDI (Universal Description、 Discovery and Integration)
11、OpenGIS
Open GIS规范
1）含义：OGIS，也叫开放式地理数据交换规程，它是由开放地理信息系统协会（Open GIS Consortium）制定的一系列开放标准和接口。Open GIS规范是OGC规范的最高层次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。
2）目的：在传统GIS软件与高带宽的异构地学处理环境中架起一座桥梁，具体通过信息基础设施，把地理空间数据和地理处理资源集成到主流的计算机技术中，促使可互操作的商业地理信息处理软件的广泛应用。
3）特点：（1）是一种统一的规范，使用户和开发者能进行互操作；（2）能克服烦琐的批处理及导入、导出障碍，在分布操作系统异构数据库环境下获取数据及数据处理功能资源；（3）由于Open GIS独立于具体平台，它只能是抽象层的概念描述，而不是具体的实现。
4）多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是OpenGIS出现的基础
（1) 多语义性 由于地理系统的研究对象的多种类特点决定了地理信息的多语义性。一个GIS研究的决不会是一个孤立的地理语义，但不同系统解决问题的侧重点也有所不同，因而会存在语义分异问题。
（2) 多时空性和多尺度一个GIS系统中的数据源既有同一时间不同空间的数据系列；也有同一空间不同时间序列的数据。还会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达，不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。
（3) 获取手段多源性 获取地理空间的数据的方法有多种多样，包括来自现有系统、图表、遥感手段、GPS手段、统计调查、实地勘测等。
（4) 存储格式多源性图形数据又可以分为栅格格式和矢量格式两类。传统的GIS一般将属性数据放在关系数据库中，而将图形数据存放在专门的图形文件中。不同的GIS软件采取不同的文件存储格式。
5）OpenGIS规范的作用 通过OpenGIS规范把商业部门、集成部门、用户、研究人员、数据提供商等连接到一起，通过必要的软件工具和通信技术，为各种用户提供对地理信息的共享和互操作。
6） 互操作地理信息的工作方式（OGIS框架） 如何实现OpenGIS规范，OpenGIS规范并没有提出具体的标准实施模式，其框架主要由三部分组成
（1）开放的地理数据模型（Open Geodata Model,OGM） 包含认可的类型和结构集合（将地理现实抽象为实体（特征）和现象（层）），通过这一集合，可表示任何地理模型。
（2）OGIS服务模型（Open Service Model，OSM）定义地学数据服务的对象模型，由一组相互可操作的软件构件集组成，为对特征的访问提供对象管理、获取、操作、交换等服务设施。
（3）信息群模型（Information Communities Model）信息群指共享数据的用户群，可以是数据提供者、使用者。不同用户对数据理解不同，引起语义上交流障碍。
12、ComGIS
组件GIS的概念
组件GIS就是基于组件技术开发的GIS系统。
组件GIS的基本思想
把GIS的各大功能模块划分为一系列组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间，以及GIS组件与其它非GIS组件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。
组件如同一堆各式各样的积木，分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根据需要把实现各种功能的 “积木”搭建起来，就构成应用系统。组件可以重复使用，这样，就大大提高了软件的安全性和重用性，提高软件生产率。
主要的GIS组件有ESRI 公司的ArcGIS Engine、ArcObjects和MapObjects，MapInfo公司的MapX等。
组件GIS特点
组件GIS的发展符合当今软件技术的发展潮流，同时也极大地方便了应用和系统集成。与传统GIS技术比较，它有着明显的优势和特点。
（1）高效无缝的系统集成
一个系统的建立往往需要对GIS数据、空间处理功能与各种应用模型、其它应用程序进行集成。组件技术可以很方便地解决专业应用模型和GIS 软件间的有机结合的问题。
（2）无须专门GIS开发语言
组件GIS则不需要额外的GIS二次开发语言，只需按照组件标准开发接口。这有利于减轻GIS软件开发者的负担，而且增强了GIS软件的可扩展性。GIS应用开发者，不必掌握额外的GIS开发语言，只需熟悉通用软件开发环境，以及组件GIS各个控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和集成。
（3） 大众化的GIS
组件技术已经成为业界标准，用户可以象使用MIS中的组件一样使用组件GIS组件，使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS功能，推动了GIS大众化进程。
（4）成本低
组件GIS提供实现空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，至于其他非GIS功能，如关系数据库管理、统计图表制作等，则可以使用专业厂商提供的专门组件，有利于降低GIS软件开发成本。另一方面，组件GIS本身又可以划分为多个组件，分别完成不同功能。用户可以根据实际需要选择所需组件，最大限度地降低了用户的经济负担。
我国ComGIS开发特点 ：
1、性能与可靠性有较大提高； 2、充分利用现有的开发人员； 3、开发周期缩短；4、可扩展性增强；5、降低系统建设成本。
13、移动GIS
如果说WebGIS的出现使地理信息服务走进了千家万户，那么，移动GIS则把地理信息服务装入了随身公文包。
移动GIS 作为传统GIS 在移动终端上的实现, 集成了嵌入式操作系统、GIS、移动通信、无线互联网、空间定位等多种技术。
移动GIS的特点：
（1）移动性：移动GIS运行于各种移动终端上，通过无线通信与服务端进行交互，可以随时随地的移动。该特性满足了一些行业在野外对GIS的实时操作，可以在野外随时访问企业的GIS数据。
（2）动态(实时)性：移动GIS作为服务系统，应能及时响应用户的请求、及时适应周围环境的不断变化，如交通事故、出行车队、交通管制与交通堵塞等。
（3）强大的应用服务支持：应用服务是移动GIS的生命力，服务的多寡决定了服务的对象与领域。如何综合分析处理不同数据源的信息，提供多样化、多领域的应用服务是移动GIS的核心。
（4）对位置信息的依赖性：在移动GIS中，系统所提供的服务与用户的当前位置是紧密相关的，比如要回答：“我在哪儿?”、“我附近是什么?”、“我怎么才能到达目的地?” 这些问题，首先要获得“我”当前的位置，各种定位技术必须集成到移动GIS中，用于实时确定用户的当前位置。
（5）有限的带宽和计算能力：与Internet相比，同时期无线网络的带宽总是相对较小，为了确保服务质量，移动GIS系统必须通过尽可能少的数据量来提供满足用户要求的服务;同时，移动终端的计算能力相对较弱:功率有限，显示屏小，内存有限。因此移动GIS对数据的质量提出了更高的要求。
（6）移动终端的多样性：移动GIS的表达呈现于移动终端上，移动终端有手机、掌上电脑、车载终端等，这些设备的生产厂商不是惟一的，他们采用的技术也不是惟一的，这就必然造成移动终端的多样性。
移动GIS系统架构
表示层：表示层是移动GIS客户端的承载层，直接与移动用户打交道。
逻辑层：逻辑层包括无线网关、Web服务器、GIS应用服务器、移动定位网关等组成部分。
数据层：数据服务器就是管理空间数据和属性数据的数据库管理系统。空间数据库是移动GIS的数据存储中心，是GIS应用服务器完成各种处理功能的数据源，是分布式的。
移动GIS 系统的硬件构成至少有四部分: 服务器端的相关设备、无线通信技术设备、智能终端设备、移动目标空间定位设备。
对应于移动GIS 系统的硬件组成, 其软件系统应包括:服务器端的空间信息服务与分发系统、无线传输软件系统、智能终端软件系统、定位导航软件系统。
关键技术
移动计算技术、移动通讯技术（主要有GSM、CDMA、GPRS等）、移动数据传输技术：主要有（SMS( Short Message System ) 、WAP ( Wireless Application Protocol) 、i-Mode (information Mode) 三种）、嵌入式操作系统（如Windows CE、Palm OS、Linux）、移动定位技术（基于GPS 和基于移动通信 ）、空间数据库管理技术、GIS技术
移动GIS的应用
公众应用a）个人消费者b）车辆用户c）政府公益信息服务
行业应用a）智能交通领域b）公安c）野外数据采集d）零售、饮食、娱乐等服务性行业e）军事国防领域f）其他企业级应用
13、GridGIS
14、3S集成
一、3S集成概念
GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具；
GIS是空间信息集成、分析、处理的有力武器；
RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段， 三者的结合简称3S集成。
二、3S 相互作用
“一个大脑，两只眼睛”的框架，
RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的海量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。
一、GIS与遥感结合的必要性
两者操作对象都是空间实体，相互联系支持、补充关系，两者的结合，是技术上的必须。
1、遥感是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段
2、GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和手段
二、GIS与遥感结合的途径
(a) 发展一个能综合处理矢量和栅格数据的矢栅一体的GIS；
(b) 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介、相互转换；
(c) 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送
三、GIS与GPS集成的系统结构模型
二、GIS与GPS结合的形式
1．单台移动式2．集中监控式：当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需要采取本方式。
15、地球空间信息科学
地球空间信息科学(geo-information science)，由全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、计算机技术和数字传输网络等一系列现代技术高度集成，及在信息科学与地球系统科学交叉基础上形成的，以信息流为手段，研究地球系统内部物质流、能量流和人流运动规律的一门应用科学。
地球空间信息科学研究内容：
1、地球信息机理 ① 地理信息的结构、性质、分类与表达；② 地球圈层间信息传输机制、物理过程及其增益与衰减以及信息流的形成机理；③ 地球信息的空间认知及其不确定性与可预见性；④ 地球信息模拟物质流、能量流和人流相互作用关系的时空转换特征；⑤ 地球信息获取与处理的应用基础理论等。
2、地球信息技术
①地球数据获取技术；②地球信息模拟分析技术；③地球信息传播技术
3、地球信息科学的方法论
4、地球信息科学的应用
地球空间信息科学的应用陈述彭先生用人的双手形象地描述了地球信息科学的应用：一只手看作是全球变化，其中每一个手指分别代表生物圈、水圈、大气圈、土壤圈和岩石圈，五方面相互作用构成全球变化研究主题；另一只手看作是区域可持续发展研究，大拇指代表人流，其余四指表示人与自然的关系。
