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文檔簡介

一、名詞解釋(30分)

1. Geomatics

地球空間信息學,所涵蓋的學科范圍包括(但不限于)地圖學、控制測量、數(shù)字測圖、大地測量、地理信息系統(tǒng),水道測量、土地信息管理、土地測量、攝影測量、遙感、重力測量和天文測量。所采用的方法有星載、機載、艦載和地面數(shù)據(jù)采集方法,屬于現(xiàn)代測繪科學與計算機信息科學的集成,歸屬于空間信息科學。2. DTM

DTM(DigitalTerrainModel)——數(shù)字地面模型是利用一個任意坐標系中大量選擇的已知x、y、z的坐標點對連續(xù)地面的一個簡單的統(tǒng)計表示,或者說,DTM就是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達,是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。地形表面形態(tài)的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。3. 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是指利用計算機對按時序獲得的若干觀測信息,在一定準則下加以自動分析、綜合,以完成所需的決策和評估任務而進行的信息處理技術(shù)。數(shù)據(jù)融合技術(shù),包括對各種信息源給出的有用信息的采集、傳輸、綜合、過濾、相關(guān)及合成,以便輔助人們進行態(tài)勢/環(huán)境判定、規(guī)劃、探測、驗證、診斷。4. 空間數(shù)據(jù)引擎

空間數(shù)據(jù)引擎,簡稱SDE,是一種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,即在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)庫引擎,以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲和管理的能力。代表性的是ESRI的SDE??臻g數(shù)據(jù)引擎在用戶和異種空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)之間提供了一個開放的接口,它是一種處于應用程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的中間件技術(shù)。使用不同廠商GIS的客戶可以通過空間數(shù)據(jù)引擎將自身的數(shù)據(jù)提交給大型關(guān)系型DBMS,由DBMS統(tǒng)一管理;同樣,客戶也可以通過空間數(shù)據(jù)引擎從關(guān)系型DBMS中獲取其他類型GIS的數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)化成客戶可以使用的方式。5. GIS互操作即空間數(shù)據(jù)的互操作,指針對異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫和平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的互操作,是“動態(tài)”的數(shù)據(jù)共享,獨立于平臺,具有高度的抽象性,是空間數(shù)據(jù)共享的發(fā)展方向。它包括從最底層的面向硬件的互操作,到應用層次的信息團體之間的語義共享。其實現(xiàn)方式之一是:OpenGIS。OGIS框架主要由三部分組成:開放的地理數(shù)據(jù)模型,開放的服務模型和信息群模型。6. 空間索引

是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其中包含空間對象的概要信息,如對象的標識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),空間索引介于空間操作算法和空間對象之間,它通過篩選作用,大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象被排除,從而提高空間操作的速度和效率。二、簡答題(40分)

1. 何謂拓撲關(guān)系?其主要類型有哪些?并舉例說明其應用

拓撲關(guān)系topologicalrelation指滿足拓撲幾何學原理的各空間數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系。即用結(jié)點、弧段和多邊形所表示的實體之間的鄰接、關(guān)聯(lián)、包含和連通關(guān)系。如:點與點的鄰接關(guān)系、點與面的包含關(guān)系、線與面的相離關(guān)系、面與面的重合關(guān)系等。拓撲關(guān)系是指圖形元素之間相互空間上的連接、鄰接關(guān)系并不考慮具體位置.這種拓撲關(guān)系是由數(shù)字化的點、線、面數(shù)據(jù)形成的以用戶的查詢或應用分析要求進行圖形選取、疊合、合并等操作。其主要類型有:1.拓撲鄰接,指存在于空間圖形的同類元素之間的拓撲關(guān)系。例如結(jié)點鄰接關(guān)系,多邊形鄰接關(guān)系。2.拓撲關(guān)聯(lián),指存在于空間圖形的不同元素之間的拓撲關(guān)系。例如結(jié)點與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系。3.拓撲包含。指存在于空間圖形的同類,但不同級的元素之間的拓撲關(guān)系。包含關(guān)系分簡單包含、多層包含和等價包含三種形式??臻g數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系,對地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和空間分析,具有重要的意義,因為:1根據(jù)拓撲關(guān)系,不需要利用坐標和距離,可以確定一種地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關(guān)系。因為拓撲數(shù)據(jù)已經(jīng)清楚地反映出地理實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系,而且這種拓撲數(shù)據(jù)較之幾何數(shù)據(jù)有更大的穩(wěn)定性,即它不隨地圖投影而變化。2.利用拓撲數(shù)據(jù)有利于空間要素的查詢。例如應答像某區(qū)域與哪些區(qū)域鄰接;某條河流能為哪些政區(qū)的居民提供水源;與某一湖泊鄰接的土地利用類型有哪些;特別是野生生物學家可能想確定一塊與湖泊相鄰的土地覆蓋區(qū),用于對生物棲息環(huán)境作出評價等等,都需要利用拓撲數(shù)據(jù)。3.可以利用拓撲數(shù)據(jù)作為工具,重建地理實體。例如建立封閉多邊形,實現(xiàn)道路的選取,進行最佳路徑的計算等等。2. 什么是柵格數(shù)據(jù)?請列舉出減少柵格數(shù)據(jù)存儲量的編碼方法

柵格數(shù)據(jù)是按網(wǎng)格單元的行與列排列、具有不同灰度或顏色的陣列數(shù)據(jù)。每一個單元(象素)的位置由它的行列號定義,所表示的實體位置隱含在柵格行列位置中,數(shù)據(jù)組織中的每個數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性或指向其屬性的指針。一個優(yōu)秀的壓縮數(shù)據(jù)編碼方案是:在最大限度減少計算機運算時間的基點上進行最大幅度的壓縮。減少柵格數(shù)據(jù)存儲量的編碼方法有四種:(1)鏈式編碼(ChainCodes)鏈式編碼有效地壓縮了柵格數(shù)據(jù),尤其對多邊形的表示最為顯著,鏈式編碼還有一定的運算能力,對計算長度、面積或轉(zhuǎn)折方向的凸凹度更為方便。比較適于存儲圖形數(shù)據(jù)。但對邊界做合并和插入等修改編輯工作很難實施,而且對局部修改要改變整體結(jié)構(gòu),效率較低。(2)游程長度編碼(Run-LengthCodes)游程編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要且比較簡單的編碼方法。它的基本思路是:對于一幅柵格圖像,常有行或列方向相鄰的若干點具有相同的屬性代碼,因而可采用某種方法壓縮重復的記錄內(nèi)容。方法之一是在柵格數(shù)據(jù)陣列的各行或列象元的特征數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時,逐個記錄該代碼及相同代碼重復的個數(shù),從而可在二維平面內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量壓縮。另一種編碼方案是在逐行逐列記錄屬性代碼時,僅記錄下發(fā)生變化的位置和相應的代碼。(3)塊式編碼(BlockCodes)塊式編碼是游程編碼擴展到二維空間的情況,游程編碼是在一維狀態(tài)記錄柵格單元的位置和屬性,如果采用正方形區(qū)域作為記錄單元,每個記錄單元包括相鄰的若干柵格,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由記錄單元中左上角的柵格單元的行、列號(初始位置)和記錄單元的邊長(半徑)與記錄單元的屬性代碼三部分組成,這便是塊式編碼。因此可以說,游程編碼是塊式編碼的特殊情況,塊式編碼是游程編碼的一般形式。(4)四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一。其基本思想是首先把一幅圖象或一幅柵格地圖等分成四部分,如果檢查到某個子區(qū)的所有格網(wǎng)都含有相同的值(灰度或?qū)傩灾担敲催@個子區(qū)域就不再往下分割;否則,把這個區(qū)域再分割成四個子區(qū)域,這樣遞歸地分割,直至每個子塊都只含有相同的灰度或?qū)傩灾禐橹埂?. 為什么要對空間數(shù)據(jù)進行分層存儲?分層的依據(jù)有哪些?日益增長但卻長期閑置的數(shù)據(jù)是各種類型的企業(yè)都非常關(guān)注的。許多分析家和行業(yè)出版物都表示有80%的存儲的數(shù)據(jù)都是閑置的。這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建了之后,即使是訪問,頻率也很低,一般都在30到90天才被訪問。結(jié)果,對日益增長的存儲容量的需求是個很大很現(xiàn)實的問題。企業(yè)也知道,并不是所有的數(shù)據(jù)都有相同的價值。但大多數(shù)企業(yè)還是把他們的數(shù)據(jù)存放在同一個存儲層上,使用相同的保護級別,因為他們認為,對存儲進行分級別分層次劃分的話,需要相當大的資金和資源的投入。目前需要新的技術(shù)來解決存儲的問題。當前的趨勢和技術(shù)保證能夠通過分級別存儲來管理日益增長的數(shù)據(jù)卷。在同一個系統(tǒng)下,把性能和容量相結(jié)合分層存儲是將不同類別的數(shù)據(jù)分配到不同類型的存儲介質(zhì)上,目的是提高存儲效率,減少總使用成本(TCO)。存儲分類基本上是根據(jù)應用程序的服務層面的要求,包括可用性、性能、保存要求、使用頻率以及其他因素等。由于大量的日益增長的電子存儲數(shù)據(jù)、最佳實踐政策、自動持續(xù)性分配軟件、特定數(shù)據(jù)匹配以及設(shè)備特點等因素,分層存儲可以非常復雜。分層存儲可以采取多種形式,而且經(jīng)常是存儲架構(gòu)增長的自然結(jié)果。通過將高速緩存分配給不同數(shù)據(jù),以及/或通過使用不同特點的物理上分開的存儲陣列,分層存儲可以在一個陣列內(nèi)建立(使用不同容量的或不同性能的磁盤驅(qū)動器)。分層首先必須認真分析已有數(shù)據(jù),閱讀有關(guān)專題圖件,了解分層數(shù)據(jù)屬性和幾何特征,對整個圖形主要結(jié)構(gòu)有一個全面的了解,然后按照一定的用戶目的,從既滿足GIS空間分析又滿足地圖編制、制圖綜合、專題制圖的需求出發(fā),根據(jù)GIS分層原則對空間數(shù)據(jù)進行分層。為了方便使用,為了與其他信息系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫兼容,在分層、圖層命名、圖層編碼等諸多方面都必須采用國家標準和行業(yè)標準。圖層的設(shè)置以《圖式》為依據(jù),根據(jù)GIS數(shù)據(jù)技術(shù)的特點,把多源的類型、比例尺、圖幅名稱等識別碼冠入到圖層及屬性文件名是非常不利于管理和標準化處理的,如對不同圖幅的相同圖層采用不同名稱這是同物異名,不利于交流和共享。解決的辦法就是采用物理設(shè)計方法,通過不同的存貯路徑名稱加上統(tǒng)一的圖層命名規(guī)則是整個系統(tǒng)標準化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。如目錄物理意義可分為:一級目錄:圖幅代碼;二級目錄:分類名數(shù)據(jù);三級目錄:分類數(shù)據(jù)及圖層名;四級目錄:圖層數(shù)據(jù)。在沒有標準可供參照的情況下,自行設(shè)計的方案也應充分考慮了未來采用相關(guān)標準的方便。為了便于圖層與圖層之間可以相互參照,便于圖層間能夠準確無誤地疊加在一起,能夠統(tǒng)一管理和操作,有利于今后的空間分析、查詢與檢索,圖層間必須保證范圍一致性、內(nèi)容一致性、比例尺一致性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性和坐標一致性。坐標一致性包括地理坐標、網(wǎng)格坐標、投影坐標的統(tǒng)一。數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)應用的基礎(chǔ),海量空間數(shù)據(jù)具有多時空性、多尺度性、多源性等特征。面向GIS地理數(shù)據(jù)模型是由點、線、面、體組成,可以用圖層和相應的屬性描述,科學有效地圖層劃分是GIS地圖編制、制圖綜合、專題制圖、空間分析的前提,圖層能夠為地理數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)之間的關(guān)系提供定義,并通過一種通用語言和一個地理信息的公共結(jié)構(gòu)為地理數(shù)據(jù)理解提供一個公共的基礎(chǔ),更好地描述所采集的數(shù)據(jù)。將不同性質(zhì)的圖素放在不同的圖層上,數(shù)據(jù)存放有條不紊,便于管理、查詢或進行圖層疊加分析,并對多種不同空間信息進行綜合分析解釋及解決空間實體之間相互關(guān)系。分層GIS可以為用戶提供直觀的概念模型,從而以專題圖集的形式使得地理特征形象化。因此,GIS操作人員可以利用圖層空間聯(lián)接、疊置和屬性操作等功能獲得新的地理專題信息。4. 分析三種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型(層次、網(wǎng)絡和關(guān)系)存儲空間圖形數(shù)據(jù)的方法和特點,它們存在的主要問題是什么?1)、層次模型

層次模型是一種樹結(jié)構(gòu)模型,它把數(shù)據(jù)按自然的層次關(guān)系組織起來,以反映數(shù)據(jù)之間的隸屬關(guān)系。層次模型是數(shù)據(jù)庫技術(shù)中發(fā)展最早、技術(shù)上比較成熟的一種數(shù)據(jù)模型。它的特點是地理數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)構(gòu),也叫樹形結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的結(jié)點代表數(shù)據(jù)記錄,連線描述位于不同結(jié)點數(shù)據(jù)間的從屬關(guān)系(一對多的關(guān)系)。反映了地理世界中實體之間的層次關(guān)系,在描述地理世界中自然的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系時簡單、直觀,易于理解,并在一定程度上支持數(shù)據(jù)的重構(gòu)。2).網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu),圖中的結(jié)點代表數(shù)據(jù)記錄,連線描述不同結(jié)點數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。這種數(shù)據(jù)模型的基本特征是,結(jié)點數(shù)據(jù)之間沒有明確的從屬關(guān)系,一個結(jié)點可與其它多個結(jié)點建立聯(lián)系,即結(jié)點之間的聯(lián)系是任意的,任何兩個結(jié)點之間都能發(fā)生聯(lián)系,可表示多對多的關(guān)系。

網(wǎng)狀模型是層次模型的一般形式,反映了地理世界中常見的多對多關(guān)系,在一定程度上支持數(shù)據(jù)的重構(gòu),具有一定的數(shù)據(jù)獨立和數(shù)據(jù)共享特性,且運行效率較高。3).關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系是一個二維表,表的每行對應一個元組,表的每列對應一個域。由于域可以相同,所以為了加以區(qū)分。對每列起一個名字,稱為屬性。n目關(guān)系必有n個屬性??傊?,數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系有以下性質(zhì):1.每列中的分量是同類型的數(shù)據(jù),來自同一個域;2.不同列可出資同一個域,每一列稱為屬性,要給予不同的屬性名;3.列的順序可任意交換,行的順序也可任意交換;4.關(guān)系中的任意兩個元祖不能完全相同;5.每一分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項。關(guān)系操作方式的特點是集合操作,即操作的對象和結(jié)果是集合,也成為一次一集合的方式。關(guān)系模型可以簡單、靈活地表示各種實體及其關(guān)系,其數(shù)據(jù)描述具有較強的一致性和獨立性。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,對數(shù)據(jù)的操作是通過關(guān)系代數(shù)實現(xiàn)的,具有嚴格的數(shù)學基礎(chǔ).涉及到的基礎(chǔ)知識有:關(guān)系模型的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),表的操作符,表的完整性規(guī)則和視圖、范式概念。關(guān)系模型表示各種地理實體及其間的關(guān)系,方式簡單、靈活,支持數(shù)據(jù)重構(gòu);具有嚴格的數(shù)學基礎(chǔ),并與一階邏輯理論密切相關(guān),具有一定的演繹功能;關(guān)系操作和關(guān)系演算具有非過程式特點。它們存在的主要問題有:1.層次模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫存在的主要問題是:

1)很難描述復雜的地理實體之間的聯(lián)系,描述多對多的關(guān)系時導致物理存儲上的冗余;

2)對任何對象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點開始,低層次對象的查詢效率很低,很難進行反向查詢;

3)數(shù)據(jù)獨立性較差,數(shù)據(jù)更新涉及許多指針,插入和刪除操作比較復雜,父結(jié)點的刪除意味著其下層所有子結(jié)點均被刪除;

4)層次命令具有過程式性質(zhì),要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu),并在數(shù)據(jù)操縱命令中顯式地給出數(shù)據(jù)的存取路徑;

5)基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。2、網(wǎng)狀模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的主要問題如下:

1)由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復雜性,增加了用戶查詢的定位困難,要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu),知道自己所處的位置;

2)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì),存在與層次模型相同的問題;

3)不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達;

4)基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。3、關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的主要問題:

1)無法用遞歸和嵌套的方式來描述復雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),模擬和操作復雜地理對象的能力較弱;

2)用關(guān)系模型描述本身具有復雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時,需對地理實體進行不自然的分解,導致存儲模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語義不甚合理;

3)由于概念模式和存儲模式的相互獨立性,及實現(xiàn)關(guān)系之間的聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷較大的聯(lián)接操作,運行效率不夠高。

不難看出,關(guān)系模型的根本問題是不能有效地管理復雜地理對象。三、論述題(30分)

1.論述GIS的發(fā)展趨勢目前,地理信息系統(tǒng)的應用領(lǐng)域越來越廣泛,據(jù)統(tǒng)計已接近60個。計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,使得GIS發(fā)生了新的變化。GIS正朝著一個可運行的、分布式的、開放的、網(wǎng)絡化的全球GIS發(fā)展。在未來幾十年內(nèi),GIS將向著數(shù)據(jù)標準化、數(shù)據(jù)多維化、系統(tǒng)集成化、系統(tǒng)智能化、平臺網(wǎng)絡化和應用社會化(數(shù)字地球)的方向發(fā)展。其中三維GIS、時態(tài)GIS和網(wǎng)絡GIS已經(jīng)成為GIS發(fā)展的趨勢和研究熱點。目前地理信息系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢集中在以下幾個方面:1.空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理:傳統(tǒng)的柵格和矢量結(jié)構(gòu)各有特點,目前傾向于兩種結(jié)構(gòu)并存。需要設(shè)計高效的柵格—矢量相互轉(zhuǎn)換算法來支持柵格和矢量統(tǒng)一的系統(tǒng)。特別是適用于微機地理信息系統(tǒng)更具有特殊意義。為滿足建立大規(guī)模實用系統(tǒng)的需要,圖形空間數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也在發(fā)展??臻g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研制,包括邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計和適合于地理實體表示的物理存儲結(jié)構(gòu)的研究正在從理論走向?qū)嵱?;一種面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型由于更適合定義復雜的地理實體和對復雜事物的直接操作而被接受,實用的語言界面正在開發(fā)。新的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),如“真三維”、“時空四維”等結(jié)構(gòu)也正在探索中。2.數(shù)據(jù)自動輸入技術(shù):圖形和屬性數(shù)據(jù)的輸入歷來是GIS建立的一個“瓶頸”,自動輸入的發(fā)展將最終解決這個問題。GIS自動輸入包括對屬性表格的掃描和識別、圖形掃描和追蹤、拓撲關(guān)系自動生成、圖例符號的自動標識等。3.GIS的微機化:微機化是地理信息系統(tǒng)普及的關(guān)鍵。由于微機在速度、容量和功能等方面的限制,微機GIS軟件技術(shù)的發(fā)展難度較大。目前國外許多著名的系統(tǒng)作了微機化,國內(nèi)的許多系統(tǒng)大多也是針對微機開發(fā)的,至今尚未有商品化的成果。4.GIS與遙感的進一步結(jié)合:GIS與遙感結(jié)合主要采用兩種方式,一種是通過軟件接口完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換,將圖像處理的結(jié)果輸入GIS,或?qū)IS專題信息傳入遙感圖像處理系統(tǒng)進行信息復合及輔助信息分類;另一種是將GIS與遙感處理系統(tǒng)組成一個統(tǒng)一的軟件系統(tǒng),以完成信息復合、交互查詢、自動分類、更新等GIS功能。這是GIS與遙感圖像結(jié)合的高級形式。國外在中小型機上開發(fā)的一些GIS,已具有GIS與遙感疊加交互查詢等功能。5.GIS的智能化:以專家經(jīng)驗式知識為基礎(chǔ)的GIS,具有更強的分析和表達復雜地學問題的能力,引起了普遍重視。美國加州大學巴巴拉分校研制的以專家知識為基礎(chǔ)的KBGIS-Ⅱ就是其中之一。這些系統(tǒng)并不十分完善,主要是由于GIS所面臨問題的復雜性,以及地理專家知識還沒有計算機化,智能化的GIS代表著一個令人鼓舞的重要發(fā)展方向。6.GIS應用模型開發(fā):應用模型不足,是阻礙GIS實用化的原因之一,目前應用模型的開發(fā)已受到較大的重視,比較引人注目的是:①引進空間化的數(shù)理統(tǒng)計和系統(tǒng)分析方法;②通過實例研究,建立專業(yè)模型,如水土流失、森林火災預報、土地評價、地貌分析、旅游資源評價、環(huán)境污染評價等,作為模型工具提供用戶使用。在GIS應用中,應用模型是聯(lián)系GIS應用系統(tǒng)與常規(guī)專業(yè)研究的紐帶,模型的建立絕不是純數(shù)學或技術(shù)性的問題,它必須以廣泛深入的專業(yè)知識為基礎(chǔ)。專業(yè)研究深入程度決定了所建模型的質(zhì)量與效果。事實上正是地理模型把GIS應用系統(tǒng)和常規(guī)專業(yè)研究緊密地結(jié)合在一起了。因此,應用模型是今后研究的重點和發(fā)展的主要方向之一。7.具有統(tǒng)一標準的分布式系統(tǒng):由于GIS的迅速發(fā)展,建立具有統(tǒng)一規(guī)范標準的多級、分布式系統(tǒng),已成為地理信息系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢,國外的一些重要的GIS軟件系統(tǒng)如ARC/INFO、MIPS等都發(fā)展了網(wǎng)絡通訊功能。8.宏觀應用和微觀應用進一步加強,并形成新的產(chǎn)業(yè):GIS從早期主要為地理、環(huán)境、資源、測量等宏觀項目決策服務,開始進入城市和大企業(yè)等微觀管理領(lǐng)域。GIS與經(jīng)濟和社會發(fā)展的結(jié)合更加緊密,而且從企業(yè)應用走向政府應用,出現(xiàn)了綜合性系統(tǒng)與專業(yè)性系統(tǒng)共存共榮的局面。同時,GIS正在形成一門產(chǎn)業(yè),1991年世界范圍內(nèi)與GIS軟、硬件有關(guān)的總收入為70億美元。在美國當前經(jīng)濟衰退中,GIS的收入仍呈上升趨勢。9.加強GIS教育:為了發(fā)展和推廣GIS應用系統(tǒng),必須采取多種形式,加強GIS的宣傳教育,在一些高等學校開設(shè)GIS課程,系統(tǒng)講授GIS的內(nèi)容,對在職技術(shù)人員、領(lǐng)導干部可以辦短訓班或舉辦講座,專門介紹某個軟件工具或應用系統(tǒng),從而提高廣大管理人員的素質(zhì),使GIS真正轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力,有效地推動區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。2.GIS的空間分析方法有哪些?結(jié)合你所學專業(yè),談談如何充分發(fā)揮GIS的作用?地理信息系統(tǒng)(GIS)具有很強的空間信息分析功能,這是區(qū)別于計算機地圖制圖系統(tǒng)的顯著特征之一。利用空間信息分析技術(shù),通過對原始數(shù)據(jù)模型的觀察和實驗,用戶可以獲得新的經(jīng)驗和知識,并以此作為空間行為的決策依據(jù)。空間信息分析的內(nèi)涵極為豐富。作為GIS的核心部分之一,空間信息分析在地理數(shù)據(jù)的應用中發(fā)揮著舉足輕重的作用。一、疊置分析(OverlayAnalysis)覆蓋疊置分析是將兩層或多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新要素層的操作,其結(jié)果將原來要素分割生成新的要素,新要素綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。也就是說,覆蓋疊置分析不僅生成了新的空間關(guān)系,還將輸入數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。覆蓋疊置分析是對新要素的屬性按一定的數(shù)學模型進行計算分析,進而產(chǎn)生用戶需要的結(jié)果或回答用戶提出的問題。1)多邊形疊置這個過程是將兩層中的多邊形要素疊加,產(chǎn)生輸出層中的新多邊形要素,同時它們的屬性也將聯(lián)系起來,以滿足建立分析模型的需要。一般GIS軟件都提供了三種多邊形疊置:(1)多邊形之和(UNION):輸出保留了兩個輸入的所有多邊形。(2)多邊形之積(INTERSECT):輸出保留了兩個輸入的共同覆蓋區(qū)域。(3)多邊形疊合(IDENTITY):以一個輸入的邊界為準,而將另一個多邊形與之相匹配,輸出內(nèi)容是第一個多邊形區(qū)域內(nèi)二個輸入層所有多邊形。多邊形疊置是個非常有用的分析功能,例如,人口普查區(qū)和校區(qū)圖疊加,結(jié)果表示了每一學校及其對應的普查區(qū),由此就可以查到作為校區(qū)新屬性的重疊普查區(qū)的人口數(shù)。2)點與多邊形疊加點與多邊形疊加,實質(zhì)是計算包含關(guān)系。疊加的結(jié)果是為每點產(chǎn)生一個新的屬性。例如,井位與規(guī)劃區(qū)疊加,可找到包含每個井的區(qū)域。3)線與多邊形疊加將多邊形要素層疊加到一個弧段層上,以確定每條弧段(全部或部分)落在哪個多邊形內(nèi)。二、網(wǎng)絡分析(NetworkAnalysis)對地理網(wǎng)絡(如交通網(wǎng)絡)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(如各種網(wǎng)線、電力線、電話線、供排水管線等)進行地理分析和模型化,是地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡分析功能的主要目的。網(wǎng)絡分析是運籌學模型中的一個基本模型,它的根本目的是研究、籌劃一項網(wǎng)絡工程如何按排,并使其運行效果最好,如一定資源的最佳分配,從一地到另一地的運輸費用最低等。其基本思想則在于人類活動總是趨向于按一定目標選擇達到最佳效果的空間位置。這類問題在生產(chǎn)、社會、經(jīng)濟活動中不勝枚舉,因此研究此類問題具有重大意義。網(wǎng)絡中的狀態(tài)屬性有阻力和需求兩項,實際的狀態(tài)屬性可通過空間屬性和狀態(tài)屬性的轉(zhuǎn)換,根據(jù)實際情況賦到網(wǎng)絡屬性表中。1)路徑分析(1)靜態(tài)求最佳路徑:由用戶確定權(quán)值關(guān)系后,即給定每條弧段的屬性,當需求最佳路徑時,讀出路徑的相關(guān)屬性,求最佳路徑。(2)動態(tài)分段技術(shù):給定一條路徑由多段聯(lián)系組成,要求標注出這條路上的公里點或要求定位某一公路上的某一點,標注出某條路上從某一公里數(shù)到另一公里數(shù)的路段。(3)N條最佳路徑分析:確定起點、終點,求代價較小的N條路徑,因為在實踐中往往僅求出最佳路徑并不能滿足要求,可能因為某種因素不走最佳路徑,而走近似最佳路徑。(4)最短路徑:確定起點、終點和所要經(jīng)過的中間點、中間連線,求最短路徑。(5)動態(tài)最佳路徑分析:實際網(wǎng)絡分析中權(quán)值是隨著權(quán)值關(guān)系式變化的,而且可能會臨時出現(xiàn)一些障礙點,所以往往需要動態(tài)地計算最佳路徑。2)地址匹配地址匹配實質(zhì)是對地理位置的查詢,它涉及到地址的編碼(Geocode)。地址匹配與其它網(wǎng)絡分析功能結(jié)合起來,可以滿足實際工作中非常復雜的分析要求。所需輸入的數(shù)據(jù),包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡及待查詢地址的屬性值。3)資源分配資源分配網(wǎng)絡模型由中心點(分配中心)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡組成。分配有兩種方式,一種是由分配中心向四周輸出,另一種是由四周向中心集中。這種分配功能可以解決資源的有效流動和合理分配。其在地理網(wǎng)絡中的應用與區(qū)位論中的中心地理論類似。在資源分配模型中,研究區(qū)可以是機能區(qū),根據(jù)網(wǎng)絡流的阻力等來研究中心的吸引區(qū),為網(wǎng)絡中的每一連接尋找最近的中心,以實現(xiàn)最佳的服務。還可以用來指定可能的區(qū)域。資源分配模型可用來計算中心地的等時區(qū),等交通距離區(qū),等費用距離區(qū)等。可用來進行城鎮(zhèn)中心,商業(yè)中心或港口等地的吸引范圍分析,以用來尋找區(qū)域中最近的商業(yè)中心,進行各種區(qū)劃和港口腹地的模擬等。三緩沖區(qū)分析(BufferAnalysis)緩沖區(qū)分析是針對點、線、面實體,自動建立其周圍一定寬度范圍以內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形。緩沖區(qū)的產(chǎn)生有三種情況:一是基于點要素的緩沖區(qū),通常以點為圓心、以一定距離為半徑的圓;二是基于線要素的緩沖區(qū),通常是以線為中心軸線,距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形;三是基于面要素多邊形邊界的緩沖區(qū),向外或向內(nèi)擴展一定距離以生成新的多邊形。緩沖區(qū)分析是地理信息系統(tǒng)重要的空間分析功能之一,它在交通、林業(yè)、資源管理、城市規(guī)劃中有著廣泛的應用。例如:湖泊和河流周圍的保護區(qū)的定界,汽車服務區(qū)的選擇,民宅區(qū)遠離街道網(wǎng)絡的緩沖區(qū)的建立等。四空間統(tǒng)計分析(SpacialAnalysis)1)常規(guī)統(tǒng)計分析常規(guī)統(tǒng)計分析主要完成對數(shù)據(jù)集合的均值、總和、方差、頻數(shù)、峰度系數(shù)等參數(shù)的統(tǒng)計分析。2)空間自相關(guān)分析空間自相關(guān)分析是認識空間分布特征、選擇適宜的空間尺度來完成空間分析的最常用的方法。目前,普遍使用空間自相關(guān)系數(shù)——MoranI指數(shù),3)回歸分析回歸分析用于分析兩組或多組變量之間的相關(guān)關(guān)系,常見回歸分析方程有:線性回歸、指數(shù)回歸、對數(shù)回歸、多元回歸等。4)趨勢分析通過數(shù)學模型模擬地理特征的空間分布與時間過程,把地理要素時空分布的實測數(shù)據(jù)點之間的不足部分內(nèi)插或預測出來。5)專家打分模型專家打分模型將相關(guān)的影響因素按其相對重要性排隊,給出各因素所占的權(quán)重值;對每一要素內(nèi)部進行進一步分析,按其內(nèi)部的分類進行排隊,按各類對結(jié)果的影響給分,從而得到該要素內(nèi)各類別對結(jié)果的影響量,最后系統(tǒng)進行復合,得出排序結(jié)果,以表示對結(jié)果影響的優(yōu)劣程度,作為決策的依據(jù)。目前,地理信息系統(tǒng)(GIS)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應用。國家信息化建設(shè)的深入開展,我國地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,都要求持續(xù)不斷地促進GIS技術(shù)創(chuàng)新,發(fā)揮GIS的作用,更好地服務于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。

發(fā)揮GIS作用首先的提高其技術(shù)水平,進行創(chuàng)新。

一、是在GIS技術(shù)研發(fā)過程中,要充分吸收新的科技成果。GIS企業(yè)要有開闊的視野,廣泛跟蹤國內(nèi)外最新的科技成果,特別是最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù),提高GIS的技術(shù)水平。

空間分析是GIS的核心功能。GIS企業(yè)可以廣泛收集地理、地質(zhì)、資源、環(huán)境、土地、交通、水利等學科的相關(guān)研究成果,分析它們是否可以作為專業(yè)GIS的模型,以強化GIS的空間分析能力。

對于非專業(yè)用戶,軟件易用性直接影響他們對GIS的接受程度。GIS企業(yè)可以廣泛吸收或借鑒圖形圖像技術(shù)、用戶界面技術(shù)、地理認知科學的最新研究成果,改善GIS的地理信息表達能力,提高GIS的易用性。

二、是要了解GIS市場,掌握用戶實際需求。目前我國GIS市場細分程度不夠,同質(zhì)化競爭現(xiàn)象嚴重,產(chǎn)品或服務比較粗放。我國GIS市場對國際GIS廠商是開放的,大型國際GIS廠商在中國占據(jù)了很大的市場份額。用戶已經(jīng)不滿足于簡單的地理信息可視化,不滿足于簡單的地理信息查詢和空間分析,需要GIS企業(yè)幫助他們解決復雜的實際問題。這就需要GIS企業(yè)掌握國家

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