2015年考研中南大学地图学与地理信息系统历年复试真题及答案总结

一 论述地理空间信息技术在汶川大地震中能发挥哪些作用 1 通过存储和分析地质构造信息 利用 GIS 可以预测地震发生的 场景 并 估计该区域由于地震引发的潜在损失 2 GIS 提供了有力的工具使得在地震实际发生时 分析灾害严重程度的空间分 布 帮助政府分配紧急响应资源 利用 GIS 进行地震灾害评估时要综合考虑地质构造等各种信息的空间分布 通常包括以下几个步骤 1 估计地表震动灾害 2 估计次生的地震灾害 3 估计对于建筑物的损害 4 估 计可以用金钱衡量和不可用金钱衡量的损失 通常地表震动强度可以根据震源位置以及地震波传播公式计算 而次生灾 害以及建筑物的损害要根据相关的图件进行计算 并基于上述计算的结果 来评估金钱损失和非金钱的损失 在分析过程中 由于地震强度以及破坏 程度随着到震源的距离增大而衰减 所以要采用缓冲区计算模型 而在计 算金钱损失和非金钱损失时 因为要综合考虑多个因素 要使用叠加复合 模型 358 二 论述三维 GIS 的关键技术以及与二维 GIS 的相关技术的主要区别 三维 GIS 关键技术主要有 1 三维数据结构的研究 主要包括 数据的有效存储 数据状态的表示和数 据的可视化 2 地理数据的三维显示 主要包括 三维数据的操作 表面处理 栅格图像 全息图像显示 层次处理等 3 三维数据的生成和管理 三维数据所研究的内容以及实现的功能主要包括 1 数据编码 2 数据的组织 和重构 3 变换 4 查询 5 逻辑运算 6 计算 7 分析 8 建立模型 9 视觉变换 10 系 统维护等 1 三维数据结构 同二维一样 也存在栅格和矢量两种形式 栅格结构使用 空间索引系统 它包括将地理实体的三维空间分成细小的单元 称之为体元 或体元素 三维矢量数据结构表示方法有多种 其中运用最普遍的是具有拓 扑关系的三维边界表示法和八叉树表示法 根据不同的存储方式八叉树也可 以分为常规的 线性的 一对八的八叉树等 2 三维数据的显示 三维显示通常采用截面图 等距平面 多层平面和立体 块状图等多种表现形式 3 与传统的二维 GIS 相比三维 GIS 对数据组织管理又提出了新的更高的要求 如 不同类型数据的一体化管理 多尺度模型的集成应用 从数据库到三维 虚拟显示的快速转换等 457 2014 三 地理国情监测 地理国情监测 就是综合利用全球导航卫星系统 GNSS 航空航天遥感技术 RS 地理信息系统技术 GIS 等现代测绘地理信息技术 利用各时期测绘 成果档案 对自然 人文等地理要素进行动态和定量化 空间化的监测 并统 计分析其变化量 变化频率 分布特征 地域差异 变化趋势等 形成反映各 类资源 环境 生态 经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据 图 件和研究报告等 从地理空间的角度客观 综合展示国情国力 总体目标 整合并充分利用各级 各类基础地理信息资源 开展重要地理国情 信息普查 构建国家级地理国情动态监测信息系统 持续对全国范围的自然 生态等地理环境要素进行空间化 定量化 常态化监测 构建地理国情信息网 格 形成定期报告和监督机制 反映国家重大战略 重要工程实施状况和效果 充分揭示经济社会发展和自然资源环境的空间分布规律 实现地理国情信息对 政府 企业和公众的服务 为国家战略规划制定 空间规划管理 区域政策制 定 灾害预警 科学研究和为社会公众服务等提供有力保障 地理国情监测的必要性 1 地理国情监测是确保经济持续增长及建设信息化和谐社会的需要 2 地理国情监测是突发事件应急响应的需要 3 地理国情监测是推动空间信息科学发展的重要手段 地理国情监测的主要支撑技术 1 天空地一体化遥感技术 2 全球导航卫星系统 技术 3 网格GIS技术 4 地理信息网络服务 5 空间信息云计算 6 时空数据挖掘技术 358 地理国情监测的实施需要利用空天地一体化遥感技术和全球卫星导航定位技术 等实现地理国情信息一体化的采集和快速更新 利用地理空间信息网格技术 多维时空数据挖掘技术 空间信息云计算技术等实现地理国情信息的自动化挖 掘和定量化分析 利用网络地理信息系统技术等进行地理国情的实时发布与交 互式服务 500 四 移动 GIS 狭义的移动G IS是指运行于移动终端 如PDA 并具有桌面G IS 功能的G IS 它 不存在与服务器的交互 是一种离线运行模式 广义的移动G IS是一种集成系 统 是G IS GNSS 卫星导航定位系统 移动通信 互联网服务 多媒体技术 等的 集成 移动 GIS 具有以下特点 1 移动性 运行于各种移动终端上 与服务端可通过无线通信进行交互实时获 取空间数据 也可以脱离服务器与传输介质的约束独立运行 具有移动性 2 动态 实时 性 作为一种应用服务系统 应能及时地响应用户的请求 能处 理用户环境中随时间变化的因素的实时影响 如交通流量对车辆运行时间的影 响 能提供实时的交通流量影响下的最优道路选择等 3 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 我在哪儿 0 我附近是什么 0 我怎么才能到达目的 地 0 所以需要集成各种定位技术 用于实时确定用户的当前位置和相关信息 4 移动终端的多样性 移动G IS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 不是统一的 这就必然造成移动终端的多样性 2 移动GIS包括如下技术的综合 移动硬件设备和野外个人电脑 全球定位系统 GNSS 地理信息系统软件 G IS 可以接入到网络GIS的无线通讯设备 移动 GIS 的关键技术 1 移动终端技术 移动G IS终端设备必须便携 低耗 适合于户外应用 并且可以用来快速 精 确定位和地理识别 这些设备包括便携电脑 个人数字助理 PDA 智能手机 GNSS接收终端等 2 移动联网技术 WAP Wireless Application Protocol 将成为无线通信领域内提供统一平 台服务的主要技术 随着通信技术的发展和WAP协议的不断完善和扩充 WAP 将 成为信息服务的主要平台 3 分布式空间数据管理及空间数据引擎技术 分布式空间数据库系统是移动GIS 体系结构中的关键技术之一 它是指在物理 上分布逻辑上集中的分布式结构 为了实现网上共享分布式空间信息 空间数 据引擎技术是实现跨地域远程数据操作的关键 4 其它相关技术 如移动计算技术 移动数据库技术等 427 移动 GIS 的主要应用 1 路由选择 2 查询根据用户所给的位置信息 通过搜索地图数据库查询用户所需地点 3 工作分配和车队管理 4 实时交通报道 5 方便的数据采集 509 五 分布式 GIS 随着计算机网络的发展 基于客户机 服务器体系结构 并在网络支持下的分布 式系统结构已经成为地理信息系统的发展趋势 由于 GIS 的固有的特点 使得 运行于网络上的分布式系统特别适合于构造较大规模的 GIS 应用 其应用表现 在以下几个方面 1 数据的分布 在地理信息系统中 主要数据是空间数据 由于数据生产和 更新的要求 常常需要存放在空间上分离的计算机上 2 应用功能的分布 GIS 的功能组成了由空间数据录入到输出的一个工作流程 不同的人员 由于其关注的信息不同 需要不同的 GIS 功能服务对数据进行 处理 将应用分布在网络上就可以解决该问题 3 外设共享 外设的分布是服务分部的一种 由于许多 GIS 外设较为昂贵 如高精度平板扫描仪 喷墨绘图仪 大幅面数字化仪等 而通过分布式系统 可以实现这些设备的共享 4 并行计算 在地理信息系统中 许多模型具有较高的时间复杂性 利用分 布系统可以实现并行计算 缩短计算时间 385 网络地理信息系统的组合方式 1 全集中式 2 数据集中式 3 功能集中式 4 全分布式 5 函数库服务器 六 基于云计算的 GIS 基于云计算的 GIS 是指将空间数据的存储和处理交给大量的分布式计算 机或服务器 通过基础设施服务 平台服务和软件即服务三种形式为用户提 供空间信息服务的地理信息系统 云时代的 GIS 用户只需要一个网络浏览器 就可以像现在获取导航信息一样方便地获取所有的 GIS 服务 相比较 WebGIS 与网格 GIS 基于云计算的 GIS 具有如下的优势 1 降低了对 GIS 用户的要求 一方面 基于云计算的 GIS 用户不需要像 WebGIS 和网格 GIS 一样在自己的 计算机上安装软件 不需要购买数据 甚至不需要有硬件基础 用户只需要有 一个网络浏览器就能以他所需的方式 文本 图像等 获取现有 GIS 软件的所 有功能 另一方面 云计算的一个组成部分是效用计算 用户可以按需支付自 己需要的服务 可以用最低的代价实现真正意义上的移动 GIS 2 降低了 GIS 开发人员的工作量 使用基于云计算的 GIS 用户只需对云计算平台提出资源申请就可以获得超级 计算机般的数据处理能力 能够快速完成空间数据的分析处理 而无需开发人 员进行算法的优化和构建复杂的并行计算 调度模型 3 具有极高的资源利用效率 云计算平台的一个主要特点是超大规模 如现阶段的 Google 云计算平台已拥 有超过 100 万的服务器 在可预见的将来其规模还会不断扩大 这些服务器 处于 Google 的完全支配之下 此时如果用户提出计算申请 云计算平台就能 从整体上进行全局的统筹分配 而不需要利用他人的空闲计算能力 合理利 用资源 有效杜绝资源浪费 由于用户对 GIS 计算能力的要求极其不平均 如 简 单的导航 最优路线计算和深入的数据挖掘相比 它们之间计算量的差别千 倍不止 此时 基于云计算的 GIS 用户就可以根据自身需要向云计算平台申请 合理的资源 按需使用 4 提高了空间数据的安全性 不同于 Web GIS 和网格 GIS 的单独管理 基于云计算的 GIS 对其空间数据集 中进行存储和备份 并由专业人士管理 最大程度保证了数据的安全 5 降低了网络的负担 网格 GIS 利用网络节点上的空闲计算机来提供所需的计算能力 在计算过程 中势必涉及空间数据的传出和传回 增大了网络的负担 基于云计算的 GIS 只需用户向云计算平台提出申请 数据存储和处理都在云内部完成 在网络传 输的只是最后的处理结果即一个简单的数据集 因此大大减少了网络传输的 数据量 基于云计算的 GIS 进一步发展所需的关键技术 尽管基于云计算的 GIS 有着诸多优点 但在其高速发展的背后 许多关键的技 术难题仍有待突破 1 不同云计算平台的互操作技术 基于云计算的 GIS 是以某一云计算供应商提供的云计算平台作为基础的 除了应用软件之外 基于云计算的 GIS 还在云计算平台中存储了庞大的空间数 据 如果有朝一日需要更换云计算供应商时 那就不是像更换云计算平台上的 杀毒软件一样 只需输入一个不同的网址 而将是一项近乎不可能的任务 因 此 基于云计算的 GIS 的继续发展急需解决不同云计算平台的互操作技术问题 并 建立数据导入和导出的云计算业界标准 2 GIS 空间数据的标准化 虽然云计算平台提供了庞大的存储空间 但它并不是无限 如果不对不同格式 的空间数据进行有效整合 云计算平台的大部分存储空间将被重复的空间数 据所占据 造成资源的浪费 因此 GIS 空间数据的标准化仍是一个无法绕过 的问题 3 网络接入技术 基于云计算的 GIS 平台的最终目的是让用户通过一个网络浏览器就可以获得 GIS 的所有功能 为满足此过程中海量数据通畅的传输 一种无处不在 不会 中断 稳定 快速 廉价的网络接入方法将是基于云计算的 GIS 大范围应用 的基础 而现阶段我国的 3G 网络显然远远没有达到要求 云计算的特点 1 安全 云计算提供了最可靠 最安全的数据存储中心 用户不用再担心数 据丢失 病毒入侵等麻烦 2 方便 云计算对用户端的设备要求很低 使用起来也很方便 3 数据共享 云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享 4 无限量的存储空间和强大的计算能力 云计算为用户存储和管理数据提供 了无限多的空间 也为其完成各类应用提供了强大的计算能力 470 网格 GIS 网格 GIS 是指基于网格和网格计算技术的地理信息系统 它通过对高速互联网 高性能计算机 地理信息系统 虚拟现实系统 大型空间数据库 传输器 远 程设备等的融合 形成一个资源池 为用户提供地理数据的获取和继承 地理信 息的认知和表达 空间分析等服务 是一个在广域范围内的空间信息无缝集成和 协同处理系统 148 2013 七 数据挖掘 数据仓库是指面向主题的 集成的 稳定的 随着时间变化的数据集合 用以 支持管理决策 数据仓库的目标是为了制定管理的决策提供支持信息 数据挖掘 是指从数据中提取隐含的 先前不知道的和潜在的有用信息的过程 数据挖掘主要分为 1 数据选取 数据库中的数据并不都与挖掘的信息有关 第一步就是为了 只提取 有用 的数据 2 数据转换 在确定要进行的数据之后 要对这些数据进行必要的转换 使得数据可以被进一步的操作使用 3 数据挖掘 在数据转换之后 就要进行数据挖掘 数据挖掘的具体技术 很多 如分类 回归分析等 4 结果解释 挖掘的信息要参照用户的决策支持目的进行分析 并且要表 现给决策者 空间数据挖掘 指从空间数据库中提取隐含的知识 和没有直接存储的空间 关系 空间模式的过程 空间挖掘常用的方法有 1 统计分析方法 2 基于概 括的方法 3 聚类方法 4 空间关联规则 369 八 3S 集成 3S 集成技术 GIS RS 和 GPS 三者集成利用 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 3S 的结合应用 相互之间形成了 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 以从 RS 和 GP 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 在实际应用中较为常见的是 3S 两两之间的集成 如 GIS RS 集成 GIS GPS 集成或者 RS GPS 集成等 三者集成的方式可以在不同的技术水平上实现 最简单的办法是三种系统分开 而由用户综合使用 进一步是三者有共同的界面 做到表面上无缝的集成 数 据传输则在内部通过特征码相结合 最好的办法是整体的集成 成为统一的系 统 3S 集成技术的发展 形成了综合的 完整的对地观测系统 提高了人类认 识地球的能力 相应的 他拓展了传统测绘科学的研究领域 3S 的相互作用与 集成如图所示 363 九 GIS 在 3S 集成中的作用及其关键技术 1 GIS 与遥感的集成 地理信息系统是用于分析和显示空间数据的系统 而遥感影像是空间数据的一种形式 类似与 GIS 中的栅格数据 因而容易 在数据层面上实现地理信息系统与遥感的集成 GIS 在与遥感的集成中具体 有以下应用 1 GIS 作为遥感图像处理工具 可以在几何纠正和辐射纠正 图像分类 感 兴趣区域的选取等方面增强标准图像的处理功能 2 遥感数据作为 GIS 的信息来源 从遥感数据中自动获取地理信息如 线 以及其他地物要素的提取 DEM 数据的生成 土地利用变化以及地图更新 2 GIS 与全球定位系统的集成 两者的集成可以实现以下应用目标 1 定位 主要在旅游 探险等需要室外动态定位信息的活动中使用 2 测量 主要应用于土地管理 城市规划等领域 可以测量区域的面积或 者路径的长度 3 监控导航 可用于车辆 船只的动态监控 在接收到车辆船只发回的位 置数据后 监控中心可以确定车船的运行轨迹 进而利用 GIS 空间分析工 具 判断其运行是否正常 397 十 网络 GIS 主要有哪些特征 网络技术和 GIS 技术结合的最为激动人心的产物就是 WebGIS 简而言之 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 其特点主要有 1 是基于网络的客户机 服务器之间的信息交换 而传统的 GIS 大多数为 独立的单机系统 2 他利用因特网来进行客户端和服务器之间的交换 这就意味着信息的传 递是全球性的 3 他是一个分布式系统 用户和服务器可以分布在不同的地点和不同的计 算机平台上 webGIS 的应用可以分为以下几个层面 1 空间数据发布 由于能够以图形方式显示空间数据 webGIS 更容易使 用户找到需要的数据 2 空间查询检索 利用浏览器提供的交互能力 进行图形及属性数据库的 查询检索 3 空间模型服务 在服务器端提供各种空间模型的实现方法 接收用户通 过浏览器输入的模型参数后 将计算结果返回 4 Web 资源的组织 在 web 上存在着大量的信息 这些信息多数具有空间 分布特征 利用地图对这些信息进行组织和管理 并为用户提供基于空 间的检索服务 397 十一 如何理解 GIS 社会化及当前 GIS 社会化存在的问 题 从应用角度来看 GIS 社会化意味着每个人都可以方便的使用 GIS 功能 而 从应用开发商的角度来看 GIS 社会化的标志是 GIS 产业的形成与分化 形 成专门的数据生产商 GIS 平台 构件开发商 GIS 集成商 GIS 服务提供商 以及 GIS 工程监理等等 相关 GIS 技术标准的确立 对于 GIS 产业的发展提 供了基础 地理信息系统的发展需要大量的专业人才 推动了 GIS 教育和谐 的发展 此外需要政府和立法部门制定相应的政策法规 以保证产生运行的 有序性 GIS 社会化的问题 1 产业问题 随着 GIS 的社会化 地理信息系统已经发展为一个巨大的产 业 在产业壮大和发展的同时 也在发生分化 产生地理信息系统相关 的新产业 产业的分化有利于形成规模经济 在整个范围内合理分配人 力和财力资源 2 政策 为了促进 GIS 的应用社会化 可以制定一些政策 提高 GIS 应用 的广度和深度 此外 在 GIS 社会化的过程中 也需要一系列的政策法 规 规范 GIS 应用以及产业的运作 3 主要是新的法律方面的问题和空间版权 4 教育和评估认证 405 十二 GIS 的现状及未来的发展 当前地理信息系统发展热点 一 GIS 中面向对象研究 为了让计算机以适合人类思维模式的方法来描述现实世界 人们提出了面 向对象的方法 把面向对象的技术应用到 GIS 中 即面向对象的 GIS 面向对象的 GIS 与传统的 GIS 相比较有以下优点 1 所有的地物均以对象形式进行封装 取代以复杂的关系形式存储 使系 统具有良好 清晰的组织结构 2 基于对象的 GIS 消除了分层的概念 3 面向对象具有良好的抽象性 特别是其一般 特殊结构和整体 部分结构 使 GIS 可以直接定义和处理复杂的地物类型 4 根据面向对象后期绑定的思想 用户可以在现有抽象数据类型和空间操 作箱基础上定义自己所需的数据类型及空间操作 从而增强系统的开发 性和可扩充性 5 基于图标的面向对象的用户界面 方便了用户操作和使用 面向对象的 GIS 存在的问题 1 大数据量对象的操作依然受硬件条件的限制 2 对象的粒度与独立性问题 3 面向对象的数据结构如何使矢量和栅格数据统一的 支持动态拓扑 结构和复合对象表示等问题 二 时空系统研究 传统的地理信息系统只强调地物的空间特征 而不考虑其时间特征 但是在环境检测 地震救援 天气预报等许多应用领域中 空间对象往往 是随着时间动态变化的 而这种动态变化规律对问题的求解起着十分重要 的作用 以前 由于计算机软硬的限制及技术方面的制约 GIS 忽略了时 态特性 近年来 随着技术的发展 对 GIS 中时态特性的研究变得十分活 跃 即所谓 时空系统 通常把 GIS 的时间维分成处理时间维和有效时 间维 处理时间又称数据库时间或系统时间 它指在 GIS 中处理发生的时 间 有效时间亦称事件时间或实际时间 它指在实际应用领域中事件出现 的时间 时空系统主要研究时空模型 时空数据的表示 存储 操作 查 询及时空分析 目前一般是在现有数据模型基础上进行扩充 比如把时间 加入到关系模型的元组中 即在对象模型中引入时间属性 但是 在这种 扩充的基础上如何解决从表达到分析的一系列问题仍有待进一步研究 三 地理信息建模系统 通用 GIS 的空间分析功能有时候并不能满足一般的专业应用问题 因 为这些领域都有自己独特的专用模型 目前大多数通用的 GIS 提供二次开 发的工具和环境来满足用户 但二次开发工具的于普通用户而言过于困难 很难达到应用目的 GIS 支持建立该领域特有的空间分析模型使它能够容 易地应用到专门领域 GIMS 的研究方向为 1 面向对象在 GIS 中的应 用 面向对象技术用对象 实体属性和操作的封装 对象类结构 分类 和组装结构 对象间的通讯来对客观世界进行描述 同对也为描述复杂 的三维空间提供了一条结构化的途径 2 基于图标的用户建模界面 建 模过程中的对象和空间分析操作均以图标形式展示给用户 使用户可以通 过使用图标来间接完成自己所需的操作 同时用户亦可以自定义图标 在 用户对图标的定义 选择和操作中实现模型的定义和检验 这种方法比宏 语言 如 AML 要方便和直观得多 3 GIS 与其它的模型和知识库的相 结合 即实现存在 GIS 之外的模型和知识库与 GIS 耦合成一个有机整体 这也是许多应用领域面临的一个非常实际的问题 四 三维地理信息系统的研究 三维 GIS 是许多应用领域对 GIS 的提出了需求 目前的 GIS 大多数 提供了一些较为简单的三维显示和操作功能 但这与真三维的表达和分析 还有很大差距 真正的三维 GIS 必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及 以此为基础的三维数据库 并能够解决三维空间操作和分析问题三维 其 主要研究方向包括 三维数据结构的研究 如数据的可视化 数据的存储 数据状态的表示以及三维数据的生成和管理 其中 地理数据的三维显示 主要包括栅格图像 全息图像显示 表面处理 三维数据的操作 层次处 理等 地理信息系统发展趋势 一 GIS 网络化 GIS 的发展使得以往很多难以完成的事情得以实现 其中计算机网络技术 就 是起到质变作用的重要技术 它的发展如网络技术使得数据库在地理位置 上以分布的方式存在 各个数据库可以局部地进行创建 更新 维护和管 理 而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享 二 GIS 标准化 由于人类的很多活动本身在地理信息本质上是分布的 不同地域 不同行 业 的数据生产部门对应专门的数据服务器 因此具有分布式的特点 目前随 着大型跨地区的 GIS 工程的建立及应用 尤其是近期来 数字城市 数字地球 的兴起 解决地理操作的分布与共享迫切需求 三 数据商业化 四 系统专门化 五 GIS 企业化 六 GIS 全球化 七 GIS 大众化 八 结构组件化 搭建一个小型的 GIS 系统已经不是少数几个人所能完成的任务 而建立数 字地球更是个人难以想象的庞大的工程 将会号召全球各地人们的参与 于是 人们想到了把一个庞大的 GIS 软件系统可按应用需要分解成 定制 系统 的 GIS 元件 从而能通过组件的组装搭建系统 九 系统集成化 3S 结合应用 取长补短是自然的发展趋势 三者之间的相互作用形成了 一个大脑 两只眼睛 的框架 即可以提供或更新区域信息以及空间定位 进行空间分析 以从提供的大量数据中提取有用信息 并进行综合集成 使之成为科学决策的依据 实际应用中 较为多见的是两两之间的结合 地理信息系统发展前景展望 一 GIS 将向高维化发展 GIS 对三维问题处理的不足 很大程度上限制了其在矿山与地质领域的应 用 现有的 GIS 软件虽然可以利用 DEM 数字高程模型 来处理空间实体 的高程值 但是还局限在空间实体的表面 而无法建立空间实体的三维拓 扑关系 也就是说还不能够实现真三维的操作 因而人们将现有的 GIS 称 为二维 GIS 或二维半 GIS 35 众多的应用领域如矿山 地质以及气象 环境 地球物理 水文等都需要三维 GIS 平台来显现他们大量的真三维操 作 空间可视化技术是指在动态 时空变换 多维的可交互的地图条件下 探索和提高视觉效果的技术 34 虚拟现实 VR 技术 也称虚拟环境和人 工现实 已成功使用于游戏 运用利用空间可视化技术和虚拟现实技术对 地形环境仿真 实现交互式观察和分析 提高对地形环境的认知效果 将 是三维 GIS 可视化发展的一个重点 四维 GIS 4DGIS 通常是指在原有 的三维 GIS 基础上加入时间维而构成 许多人认为地质特性是不变的 可 实际上大部分地质特性都在发生动态变化 比如水灾 地震 暴风雨以及 滑坡等都会使局部地质条件在短时间内发生巨大的变化 地质学家对 4D 空间三维加上时间维 的空间 时间模型也很关注 但是 增加时间维 后 会伴随出现一些列的问题 首先 数据量的几何级数增长 将为数据 的采集 存取 处理带更多的问题 当然 随着计算机技术 数据库技术 以及相关电子技术的发展 将会不是难题 因此 如何设计 4DGIS 用来描 述和处理空间对象的时态特征将是一个重要的发展领域 四维 GIS 也可以 是指在原有的三维 GIS 基础上加入地形或地貌特征而构成的 GIS 由于军 事决策不仅需要地理信息的支持 在很大程度上还依赖于作战区域的地形 地貌条件 所以这种四维 GIS 在军事上将会有很大的应用 二 GIS 将更加网络化 智能化和集成化 随着 Internet Intranet 的快速发展 利用 Internet 技术在 Web 上发 布空间数据或用户通过 Internet 浏览空间数据是 GIS 发展的必须趋势 35 事实上 用户已经可以在万维网 WWW 上操作 GIS 的一些应用 只 是由于万维网技术还不够成熟 留有着很大的发展空间 这将给 WebGIS 带来好的发展机遇 尽管 GIS 经过多年的发展已逐渐成熟 但其应用还局 限于数据库 空间叠加分析 还不具备知识处理能力和推理能力 可以想 象 智能 GIS 会有更大的应用空间 可以更好地服务人们的社会生活 智 能 GIS 是指与专家系统 ExpertSystem 简称 ES 神经网络 遗传算法等 相结合的 GIS 它实际上是基于知识的专家系统在 GIS 中的应用 对于解 决城市规划与管理 交通运输管理 生态环境管理等问题将会起到非常重 要的作用 地理信息系统是一门应用性很强的综合性学科 它在地球系统 学 地理信息科学 地理学 市场学 管理学 遥感技术 全球定位技术 电子计算机技术和通讯技术等科学技术基础上发展起来的一门新兴边缘学 科 在这些技术集成中体现它的价值 随着这些相关学科和技术的发展 GIS 一定会得到新的突破 十三 地理信息系统与一般管理信息系统的异同 1 从数据来源的角度看 图形和图像数据是地理信息系统的数据的一个主 要来源 分析处理的结果也常用图形的方式来表示 而一般的管理信息 系统多以统计数据 表格数据为主 2 在硬件上 为了处理图形 图像数据 系统需配置专门的输入和输出设 备 还需配置模数转换设备 这些设备往往超过中央处理机的价格 体 积也比较大 3 在软件上 则要求研制专门的图形和图像数据的分析算法和牌软件 这 些算法和软件直接和数据的结构及数据库的管理方法有关 4 在信息处理的内容和采用目的方面 一般的管理信息系统主要是查询和 和统计分析 处理的结果多是制作成某种规定格式的表格数据 而地理 信息系统除了基本的信息检索和统计分析外 主要用于研究资源的合理 开发应用 制定区域发展规划 地区的综合治理方案 对环境进行动态 的监视和预测预报 为国民经济建设中的决策提供科学依据 为生产实 践提供信息和指导 共同之处 都是以计算机为核心的信息处理系统 都具有数据量大和数 据关系复杂的特点 414 十四 GIS 项目预算包括哪些内容 进行 GIS 项目预算有哪 些主要的方法 内容 一般来说 GIS 项目的支出主要有七类 与某一 GIS 项目直接发生关系的费用 称为直接项目费用 否则被称为非直接项目费用 直接项目费用 人力费用 指拥有和使用人力资源来完成任务的费用 主要包 括员工的工资和福利 人力费用属于直接项目费用 非直接费用 1 材料和办公用品费用 2 设备费用 3 软件费用 4 软件和硬 件维护费用 5 内部服务费用 6 其他费用 主要方法 1 上溯法 上溯法适合与根据项目任务来确定最终的报价情况 2 下溯法 下溯法适用于预算总额已经确定的情况 对各个划分的任务确定其 具体费用 3 单价法 单价法是指以项目的单个单元为计价的预算方法 适合于过程比较 固定 重复性较大的项目类型 4 根据项目参与人员的费用做预算的方法 根据项目参与人员的费用来做预算 取决于项目使用的人员类型 通常该方法在使用高级技术人员的情况下使用 360 十五 数字地球 数字地球是指数字化的三维显示的虚拟地球 或指信息化的地球 包括数字 化 网络化 智能化和可视化的地球技术系统 数字地球的基础技术 由遥 感 遥测 地理信息系统 因特网等组成 遥感 遥测等提供获取数据的手 段 地理信息系统进行数据的管理 存储 分析和表现 通过因特网实现数 据的传输发布 这样构成了数字地球技术系统的基本框架 为了解决数字地球中的数字化 信息化以及应用问题 需要研究以下关键技 术 科学计算 海量存储 宽带网 卫星数据获取 元数据 互操作等 具 体描述如下 1 高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 高分辨率卫星每天都要产生大 量的数据 对这些数据的自动的 快速的处理以实现实时 准确地提取 信息试试先数字地球信息获取的关键 2 地球空间数据的存储和处理 为了能够将地球上的信息进行数字化 除 了要存储和处理大量的遥感数据之外 还包括图形数据 属性数据等等 3 超媒体空间信息系统 数字地球的主要任务之一是通过因特网实现信息 的共享和发布 主要通过 WebGIS 技术实现 4 地理信息的分布式计算 地理信息的特征是分布的 并且具有基础性 共享性和综合性 分布式计算可以使得地理信息应用于社会各个领域 地 理信息的分布式服务包括 地理信息的共享领域服务 空间查询服务 空 间分析服务 空间制图服务 地理信息的特定任务服务等 5 无比例尺数据库 是指以一个大比例尺数据库为基础数据源 在一定区 域空间对象的信息量随比例尺变化自动增减 即可以由大比例尺空间数 据自动生成较小比例尺的数据 6 空间数据仓库 是指支持管理和决策过程的 面向主题的 集成的和随 时间变化的 持久的和具有空间坐标的地理数据的集合 7 空间数据融合 是指多种数据合成后 不再保存原来的数据 而产生了 一种新的综合数据 如假彩色合成影像 8 虚拟实现技术 是指运用计算机技术生成一个逼真的 具有视觉 听觉 触觉等效果的可交互 动态的 世界 在数字地球中采用虚拟实现技 术 可以非常真实地表达显示地理区域 而用户可以在所选择的地理带 内和外自由移动 9 元数据 在创建数字地球的过程中 全球范围内对数字地理信息的需求 越来越大 许多单位和个人开始生产 处理和修改地理数据 900 334 十六 元数据 在地里空间数据中 元数据说明数据内容 质量 状况和其他有关特征的背景 信息 元数据是关于数据的描述性数据信息 它应尽可能多地反应数据集自身 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 元数据的目的是促进数据集的高 效利用 并为计算机辅助软件工程服务 在地理信息系统应用中 元数据的主要作用有 1 帮助数据生产单位有效的管理和维护空间数据 建立数据文档 并保证即 使其主要工作人员离退时 也不会失去对数据情况的了解 2 提供有关数据生产单位数据存储 数据分类 数据内容 数据质量 数据 交换网络及数据销售等方面的信息 便于用户查询检索地理空间数据 3 帮助用户了解数据 以便就数据是否能满足其要求作出正确的判断 4 提供有关信息 以便用户处理和转换有用的数据 271 元数据的内容包括 1 对数据集的描述 对数据集中个数据项 数据来源 数据所有者及数据序 代 数据生产历史 等的说明 2 对数据质量的描述 如数据精度 数据的逻辑一致性 数据完整性 分辨 率 元数据的比例尺等 3 对数据处理信息的说明 如量纲的转换等 4 对数据转换方法的描述 5 对数据库的更新 集成等的说明 416 元数据的类型 根据元数据的内容分类 科研型元数据 评估型元数据 模型元数据 根据元数据描述对象分类 数据层元数据 属性元数据 实体元数据 根据元数据在系统中的作用分类 系统级别元数据 应用层元数据 根据元数据的作用分类 说明元数据 控制元数据 545 十七 举出现有