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2002地理信息系統(tǒng) 名詞解釋、（5”x5） 1. 地理信息系統(tǒng)(02,03) Geographic Information System簡稱GIS。GIS是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。 是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的科學技術(shù)，它的主要職能是向管理和生產(chǎn)部門提供有關(guān)區(qū)域綜合、方案優(yōu)化、戰(zhàn)略決策等方面可靠的地理信息或空間信息。 2. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)02,03) (database management system)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，是用于建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫，簡稱DBMS。能夠?qū)橘|(zhì)上存儲的數(shù)據(jù)進行語義和邏輯上的定義，并提供對數(shù)據(jù)的查詢檢索和存取功能，以及能夠?qū)?shù)據(jù)進行有效的維護和更新的一套軟件系統(tǒng)。 它對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。用戶通過dbms訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員也通過dbms進行數(shù)據(jù)庫的維護工作。它提供多種功能，可使多個應(yīng)用程序和用戶用不同的方法在同時或不同時刻去建立，修改和詢問數(shù)據(jù)庫。它使用戶能方便地定義和操縱數(shù)據(jù)，維護數(shù)據(jù)的安全性和完整性，以及進行多用戶下的并發(fā)控制和恢復數(shù)據(jù)庫。 3. GPS02,03,04) GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng) ）的簡稱。是一種采用距離交會法的衛(wèi)星系統(tǒng)。分為空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備部分。GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) 。 GPS是美國海陸空三軍聯(lián)合研制的全球性、全天候和實時性導航、定位和定時系統(tǒng). 該系統(tǒng)從1973年12月開始研制, 20世紀80年代試運行, 90年代成熟. GPS由衛(wèi)星系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和用戶接收機三個部分組成. 與其他定位技術(shù)相比, GPS具有全天候全球覆蓋、高精度、多用途、定位速度快、自動化程度高、抗干擾性能好、保密性強和經(jīng)濟效益高等特點。該技術(shù)正沿著衛(wèi)星系統(tǒng)性能改進、接收機性能改進和導航定位方法完善三個方向發(fā)展。 軌道傾角為55。此外,還有3 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間,但導航精度會逐漸降低。地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成。用戶設(shè)備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。 4. 地圖投影02,03,04) 就是依據(jù)一定的數(shù)學法則將氣球曲面映射到平面或者可以展開成平面的曲面（如圓柱，圓錐），以此建立地表面點與平面點之間的一一對應(yīng)關(guān)系。 地圖投影,Map Projection.把地球表面的任意點，利用一定數(shù)學法則，轉(zhuǎn)換到地圖平面上的理論和方法。地圖投影就是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的點與投影平面（即地圖平面）上點之間的一一對應(yīng)關(guān)系的方法。即建立之間的數(shù)學轉(zhuǎn)換公式。它將作為一個不可展平的曲面即地球表面投影到一個平面的基本方法，保證了空間信息在區(qū)域上的聯(lián)系與完整。這個投影過程將產(chǎn)生投影變形，而且不同的投影方法具有不同性質(zhì)和大小的投影變形。 (1)按變形方式可分等角投影、等(面)積投影和任意投影三類。 (2）按轉(zhuǎn)換法則，分幾何投影和條件投影。 (3）按投影軸與地軸的關(guān)系，分正軸（重合）、斜軸（斜交）和橫軸（垂直）三種。 （4）幾何投影中根據(jù)投影面與地球表面的關(guān)系分切投影和割投影。 5. 元數(shù)據(jù)02,03) data about data (關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù))。是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多反映數(shù)據(jù)自身特征規(guī)律，以便用戶對數(shù)據(jù)集準確，搞笑充分的開發(fā)與利用。不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容會有很大的差異，通過元數(shù)據(jù)可以檢索訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效的利用計算機系統(tǒng)資源。可以對數(shù)據(jù)進行加工處理和二次開發(fā)等，實現(xiàn)空間信息共享的核心標準。 它是一種廣泛存在的現(xiàn)象，在許多領(lǐng)域有其具體的定義和應(yīng)用。元數(shù)據(jù)（Metadata），又稱元數(shù)據(jù)、中介數(shù)據(jù)，為描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data about data），主要是描述數(shù)據(jù)屬性（property）的信息，用來支持如指示儲存位置、歷史資料、資源尋找、文件紀錄等功能。元數(shù)據(jù)算是一種電子式目錄，為了達到編制目錄的目的，必須在描述并收藏數(shù)據(jù)的內(nèi)容或特色，進而達成協(xié)助數(shù)據(jù)檢索的目的。 論述題(25”x3) 1. 比較矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點（02，03，04） 矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)總體比較 矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)是利用計算機形象表現(xiàn)客觀世晃的兩種基本方式，二者互相補充，相輔相成。矢量結(jié)構(gòu)力圖精確而簡明地表達人類對地理空間事物簡化抽象的結(jié)果，即點、線和多邊形空間對象的輪廓，具有天然的精練性，以及為了保證準確、精練而帶來的結(jié)構(gòu)復雜性。柵格結(jié)構(gòu)的基點是從某種(屬性)角度，用簡單規(guī)整的格網(wǎng)來模擬空間景觀的整體形象，數(shù)據(jù)量大而結(jié)構(gòu)簡單，但抽象和簡明地表達主要空間對象及空間關(guān)系的能力不夠強。矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)手法和總體效果也正好相反：矢量結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的空間位 置坐標取值可以是任意的、連續(xù)的，但表達的空間形象是分立空間對象組成的畫面，即總體效果是不連續(xù)的；而柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)取值方式是不連續(xù)的、分立的，但總體表達效果卻可以是連續(xù)的，表現(xiàn)為照片般的空間圖像。 矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點：數(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低 拓撲關(guān)系易于空間分析，查詢 圖形顯示質(zhì)量好 精度高 便于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)表達 缺點：軟件實現(xiàn)的技術(shù)要求比較高 多邊形疊置分析相對困難 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜 不能像遙感圖像那樣做增強處理 柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單 空間分析較易實現(xiàn) 有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析 輸出快速成本低廉 缺點：數(shù)據(jù)冗余度高 拓撲關(guān)系難以表達 定位精度比矢量低 投影轉(zhuǎn)換難。 通過以上的分析可以看出，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是互補的（圖2-4-1）為了有效地實現(xiàn)GIS中的各項功能(如與遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，有效的空間分析等)需要同時使用兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并在GIS中實現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的高效轉(zhuǎn)換。在GIS建立過程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用目的和應(yīng)用特點、可能獲得的數(shù)據(jù)精度以及地理信息系統(tǒng)軟件和硬件配置情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般來講， 柵格結(jié)構(gòu)可用于大范圍小比例尺的自然資源、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)等區(qū)域問題的研究。矢量結(jié)構(gòu)用于城市分區(qū)或詳細規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應(yīng)用。 2. 試述GIS的基本構(gòu)成及GIS在地理學中的地位 地理信息系統(tǒng)主要由四部分組成：即計算機硬件系統(tǒng)，計算機軟件系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的組織和使用維護人員即用戶。 地理信息系統(tǒng)與地理學有著密切的關(guān)系，可以說地理信息系統(tǒng)是一個以新的技術(shù)手段和思想解決地理學問題，是地理學研究上一次質(zhì)的飛躍。而地理學是地理信息系統(tǒng)的理論依托。Parker，把地理學稱之為地理信息系統(tǒng)之父。離開地理學，gis處理的空間數(shù)據(jù)只是一堆毫無意義的數(shù)據(jù)，同樣，離開地理學模型，計算機也無法建立起真正的地理信息系統(tǒng)。另外，gis是地理學的許多分支，特別是地理學，大地測量學，地形學，遙感技術(shù)有著密切的關(guān)系。 3. 談?wù)凣IS空間數(shù)據(jù)的共享途徑（02，03） GIS空間數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)模式 由于地理信息系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)格式各異，給信息共享帶來了極大的不便，解決多格式數(shù)據(jù)源集成一直是近年來GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中需要解決的重要問題。目前，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)集成的方式大致有四種，即：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式、數(shù)據(jù)互操作模式、直接數(shù)據(jù)訪問模式、開放式數(shù)據(jù)庫互接模式。 1、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式 格式轉(zhuǎn)換模式是傳統(tǒng)GIS 數(shù)據(jù)集成方法。顧名思義，在這種模式下，其他數(shù)據(jù)格式經(jīng)專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序進行格式轉(zhuǎn)換后，復制到當前系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫或文件中。這是目前GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的主要辦法。目前得到公認的幾種重要的空間數(shù)據(jù)格式有：ESRI公司的Arc/Info Coverage、ArcShape Files、E00格式；AutoDesk的DXF格式和DWG格式；MapInfo的MIF格式；Intergraph的dgn格式等等。 2、數(shù)據(jù)互操作模式 數(shù)據(jù)互操作模式是OpenGIS consortium(OGC)制定的規(guī)范。OGC是為了發(fā)展開放式地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)、研究地學空間信息標準化以及處理方法的一個非盈利組織。GIS互操作是指在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和分布計算的情況下，GIS用戶在相互理解的基礎(chǔ)上，能透明地獲取所需的信息。OGC為數(shù)據(jù)互操作制定了統(tǒng)一的規(guī)范，從而使得一個系統(tǒng)同時支持不同的空間數(shù)據(jù)格式成為可能。根據(jù)OGC頒布的規(guī)范，可以把提供數(shù)據(jù)源的軟件稱為數(shù)據(jù)服務(wù)器（Data Servers），把使用數(shù)據(jù)的軟件稱為數(shù)據(jù)客戶（Data Clients），數(shù)據(jù)客戶使用某種數(shù)據(jù)的過程就是發(fā)出數(shù)據(jù)請求，由數(shù)據(jù)服務(wù)器提供服務(wù)的過程，其最終目的是使數(shù)據(jù)客戶能讀取任意數(shù)據(jù)服務(wù)器提供的空間數(shù)據(jù)。OGC規(guī)范基于OMG的CORBA、Microsoft的OLE/COM以及SQL等，為實現(xiàn)不同平臺間服務(wù)器和客戶端之間數(shù)據(jù)請求和服務(wù)提供了統(tǒng)一的協(xié)議。OGC規(guī)范正得到OMG和ISO的承認，從而逐漸成為一種國際標準，將被越來越多的GIS軟件以及研究者所接受和采納。目前，還沒有商業(yè)化GIS軟件完全支持這一規(guī)范。 數(shù)據(jù)互操作為多源數(shù)據(jù)集成提供了嶄新的思路和規(guī)范。它將GIS帶入了開放式的時代，從而為空間數(shù)據(jù)集中式管理和分布存儲與共享提供了操作的依據(jù)。OGC標準將計算機軟件領(lǐng)域的非空間數(shù)據(jù)處理標準成功地應(yīng)用到空間數(shù)據(jù)上。 3、直接數(shù)據(jù)訪問模式 直接數(shù)據(jù)訪問指在一個GIS軟件中實現(xiàn)對其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。直接數(shù)據(jù)訪問不僅避免了繁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而且在一個GIS軟件中訪問某種軟件的數(shù)據(jù)格式不要求用戶擁有該數(shù)據(jù)格式的宿主軟件，更不需要該軟件運行。直接數(shù)據(jù)訪問提供了一種更為經(jīng)濟實用的多源數(shù)據(jù)集成模式。 目前使用直接數(shù)據(jù)訪問模式實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)集成的GIS軟件主要有兩個，即： Intergraph 推出的GeoMedia系列軟件和中國科學院地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心研制的SuperMap。GeoMedia實現(xiàn)了對大多數(shù)GIS/CAD軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，包括：MGE、Arc/Info、Frame、Oracle Spatial、SQL Server、Access MDB等。SuperMap 2.0則提供了存取SQL Server、Oracle Spatial、ESRI SDE、Access MDB、SuperMap SDB文件等的能力，在以后的版本中將逐步支持對Arc/Info Coverage、AutoCAD DWG、MicroStation DGN、ArcView等數(shù)據(jù)格式的直接訪問。 直接數(shù)據(jù)訪問同樣要建立在對要訪問數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式的充分了解的基礎(chǔ)上，如果要訪問的數(shù)據(jù)的格式不公開，就非破譯該格式不可，還要保證破譯完全正確，這樣才能真正與該格式的宿主軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。如果宿主軟件數(shù)據(jù)格式發(fā)生變化，各數(shù)據(jù)集成軟件不得不重新研究該宿主軟件數(shù)據(jù)格式，提供升級版本，而宿主軟件的數(shù)據(jù)格式發(fā)生變化時往往不對外聲明，這樣，其他數(shù)據(jù)集成軟件對基于這種GIS軟件數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)的處理必定存在滯后性 4．開放式數(shù)據(jù)庫互接模式 該模式基于這樣一個事實：現(xiàn)在盡管各個數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式不同，但幾乎每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都支持開放式數(shù)據(jù)庫互接（ODBC），都按照ODBC的要求提供接口一致的驅(qū)動程序。而一般的GIS數(shù)據(jù)都具有一些空間數(shù)據(jù)的特性，因襲可以定義一個包含各種數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)文件，在此基礎(chǔ)上，采用面向?qū)ο蟮乃悸?，定義一個包含純虛函數(shù)、不可實例化的抽象基類，這個基類應(yīng)具備GIS空間數(shù)據(jù)讀寫的基本接口。在定義好面向抽象GIS數(shù)據(jù)格式的抽象基類和統(tǒng)一接口的基礎(chǔ)上，由各GIS軟件廠商完成存取自己格式數(shù)據(jù)的子類的動態(tài)連接庫（類似于ODBC中各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的驅(qū)動程序）。實現(xiàn)廠商一次編程，其他開發(fā)者拿來就用，省卻大量的重復勞動，加快開發(fā)進程。 該模式的優(yōu)點就是，由于各GIS軟件開發(fā)商提供的派生類是繼承統(tǒng)一的抽象基類，各函數(shù)接口一致，可集成到自己開發(fā)的GIS軟件中，提供對其他軟件強有力的支持，并且不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失。而且各GIS軟件開發(fā)商在不暴露其底層文件格式的情況下，最大程度地方便其他軟件的開發(fā)者，一旦其內(nèi)部數(shù)據(jù)格式有所變動，則只需提供相應(yīng)的升級過的動態(tài)連接庫，二次開發(fā)人員和其他利用其動態(tài)連接庫的軟件不需作任何變動和重新編譯程序。 如何保證數(shù)據(jù)共享： 1. 數(shù)據(jù)格式：根本途徑是制定一個全球統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過將這一個格式作為轉(zhuǎn)換標準，使之成為GIS數(shù)據(jù)交換的主流。 2. 體系結(jié)構(gòu)：為了實現(xiàn)這個全球統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，要求制定出全面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，盡量囊括全空間對象的描述方法，為不同領(lǐng)域和不同層次提供有效的，方便的統(tǒng)一標準 3. 政策方面：各國政府應(yīng)加以宏觀政策的引導和調(diào)控，制定和完善地理信息產(chǎn)業(yè)政策和法規(guī)。以改變個部門之間數(shù)據(jù)共享改價過高的問題。 4. 你對GIS和遙感的關(guān)系有何了解，請加以說明 簡述GIS和遙感的關(guān)系，遙感和GIS集成的關(guān)鍵技術(shù)。（03） 簡述遙感與GIS之間的關(guān)系。（04） 試述“3s”集成的概念，理論，關(guān)鍵技術(shù)。(08) 遙感 (R em o te Sen sing , R S ) 一詞本身具有廣義和狹義兩種理解。 當然, 我們所指的 R S自然是狹義的遙感, 它是指從遠距離、高空及外層空間的平臺上, 利用可見光、紅外、微波等探測儀器, 通過攝影或掃描方式, 對電磁波輻射能量的感應(yīng)、傳輸?shù)奶幚? 從而識別地面物體的幾何影像、性質(zhì)及運動狀態(tài)的現(xiàn)代化技術(shù)系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng) (Geog rap h ica l Info rm ation) 則是一種綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng), 它是在計算機軟件、硬件支持下，對描述外部客體的空間及屬性數(shù)據(jù)按一定的地理坐標進行輸入、存儲、更新、運算、分析處理、圖形顯示, 為地學研究與科學決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)。 它具有空間性, 動態(tài)性, 區(qū)域空間分析、綜合分析、動態(tài)預測及決策服務(wù)的能力。 GPS是美國海陸空三軍聯(lián)合研制的全球性、全天候和實時性導航、定位和定時系統(tǒng). 該系統(tǒng)從1973年12月開始研制, 20世紀80年代試運行, 90年代成熟. GPS由衛(wèi)星系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和用戶接收機三個部分組成. 與其他定位技術(shù)相比, GPS具有全天候全球覆蓋、高精度、多用途、定位速度快、自動化程度高、抗干擾性能好、保密性強和經(jīng)濟效益高等特點.該技術(shù)正沿著衛(wèi)星系統(tǒng)性能改進、接收機性能改進和導航定位方法完善三個方向發(fā)展 RS與GIS關(guān)系：（1）R S 作為一種高效的信息采集手段, 其應(yīng)用價值和效益不僅發(fā)揮在資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測上, 還表現(xiàn)在遙感信息綜合開發(fā)和利用的研究已廣泛應(yīng)用于其它領(lǐng)域。 將 R S 作為一項信息工程, 形成從信息的獲取和處理直到預測、規(guī)劃和決策的綜合信息流程。 顯然, 要做到這一點, 只有實現(xiàn) R S 與 G IS 技術(shù)的結(jié)合, 即把 R S 信息作為 G IS 的信息源與數(shù)據(jù)更新手段, 把 G IS 作為支持 R S 信息綜合開發(fā)和應(yīng)用的理想工具。 （2）遙感是GIS重要的數(shù)據(jù)源，有效的數(shù)據(jù)更新手段。GIs之所以有效是因為它的數(shù)據(jù)時時勢的有效的。遙感能準確迅速綜合大范圍采集和資料數(shù)據(jù)。同時，遙感具有多光譜多時相的特點，它為gIs數(shù)據(jù)更新提供了全方位的收單的動態(tài)數(shù)據(jù)源。G IS 的建立, 首先問題是收集信息。 R S 技術(shù)具有宏觀性動態(tài)性、及時性，高分辨率、多波譜、多時相、動態(tài)的特點。 它的數(shù)字影像處理又是基于圖像數(shù)據(jù)庫的操作與管理 , 經(jīng)過計算機圖像處理技術(shù)所獲取的大量圖形圖像信息數(shù)據(jù)為 G IS 提供了豐富的信息源, 將 R S 信息應(yīng)用于 G IS , 可以大大降低 G IS 中數(shù)據(jù)獲取的成本, 加快數(shù)據(jù)更新的步伐。 （3）GIS為遙感提供有用的輔助信息和手段，GIS中確定的實體位置以及DEM可以顯著提高遙感的定位精度和分類精度，從而提高整個遙感的應(yīng)用水平。 G IS 是 R S 的合理“延伸”G IS 引入到 R S 圖像處理和 R S 應(yīng)用分析中, 大大提高了 R S, 圖像的可識別性。 例如, 在 R S 圖像的分類處理中, 將 G IS 中的地形信息與陸地衛(wèi)星圖像處理結(jié)合起來, 可在很大程度上提高 R S 數(shù)據(jù)的自動分類精度及應(yīng)用價值。 集成：由英文/ Integration0一詞翻譯而來,包含有/ 使完整、整合、融合、合而為一等含義, 其核心含義是要在不同的部分之間建立一種有機的聯(lián)系. 筆者認為, 這種聯(lián)系有多種實現(xiàn)方式, 不同實現(xiàn)方式之間聯(lián)系的緊密程度和性質(zhì)會有差異, 實現(xiàn) 的代價和針對的應(yīng)用目的也不同. 這種聯(lián)系的差異可以從廣度、深度和同步性三個方面來探討. 廣度指建立了聯(lián)系的子系統(tǒng)或要素的多少, 包括三種兩要素集成方式( RS+GIS/ RS+GPS/ GIS+GPS)和一種3要素集成方式( RS+ GIS+GPS) . 深度是指聯(lián)系的緊密程度, 包括三個層次, 即數(shù)據(jù)層次的集成、平臺層次的集成和功能層次的集成. 所謂數(shù)據(jù)層次的集成, 是通過數(shù)據(jù)的傳遞來建立子系統(tǒng)之間的聯(lián)系, 此時平臺處于分離狀態(tài), 數(shù)據(jù)傳遞要通過網(wǎng)絡(luò)或人工干預完成, 故效率較低. 平臺層次的集成是在一個統(tǒng)一的平臺中分模塊實現(xiàn)兩個以上子系統(tǒng)的功能, 各模塊共用同一用戶界面和同一數(shù)據(jù)庫, 但彼此保持相對的獨立性. 功能層次的集成是一種面向任務(wù)的集成方式. 此種集成方式同樣要求平臺統(tǒng)一, 數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一, 界面統(tǒng)一, 不同的是, 它 不再保持子系統(tǒng)之間的相對獨立性, 而是面向應(yīng)用設(shè)計菜單、劃分模塊, 往往在同一模塊中包括了屬于不同子系統(tǒng)的功能實現(xiàn). 同步性是指系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的時效與現(xiàn)勢性, 即數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理的時間差, 包括完全同步、準同步和非同步三種方式. 完全同步是指數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理同時進行, 此方式下數(shù)據(jù)采集是一個連續(xù)的不間斷過程, 并且要求數(shù)據(jù)處理的速度與數(shù)據(jù)采集的速度嚴格匹配. 準同步是在數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理之間存在一定的時間差, 造成該時間差的原因是數(shù)據(jù)處理的速度與數(shù)據(jù)采集的速度不能嚴格匹配, 進而使得數(shù)據(jù)采集不是連續(xù)進行而是在兩次采集之間存在一定的時間間隔. 非同步是指數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理之間存在較長的時間間隔, 造成這種間隔的原因是因為數(shù)據(jù)獲取與傳遞的過程太長( 如統(tǒng)計資料和RS影像) , 有時是因為目前尚不能克服的技術(shù)上的一些限制( 如用載波相位法解算的定位數(shù)據(jù)) . 應(yīng)該指出, 同步與準同步方式不僅要求數(shù)據(jù)處理平臺集成, 同時也要求數(shù)據(jù)采集臺集成, 故實現(xiàn)的代價較高, 通常只用于需要實時監(jiān)控和快速反應(yīng)的緊急事件如救災(zāi)搶險、交通或戰(zhàn)場指揮等. 在大多數(shù)情況下, 非同步方式都能滿足應(yīng)用要求, 且成本遠低于同步、準同步方式,是一種恰當?shù)倪x擇。 RS與GIS集成關(guān)鍵技術(shù) RS與 GIS的集成是3S中最重要也最核心的內(nèi)容，對于各種GIS，RS是其重要的外部信息源 是其數(shù)據(jù)更新的重要手段 。反之GIS亦可為RS的圖像處理提供所需要的一切輔助數(shù)據(jù)。兩者結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)在于柵格數(shù)據(jù)和矢據(jù)的接口問題。遙感系統(tǒng)普遍采用柵格格式其信息是以像元存儲的而GIS主要是采用圖形矢量格式是 按線面多邊形存儲的 因而由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異 圖像數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫之間的集成也是兩者集成的難點現(xiàn)階段其解決方式如圖所示。因為早期的GIS大多采用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 而RS采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄. 絕大部分GIS中現(xiàn)已能夠處理矢量、柵格兩種數(shù)據(jù)格式, 此問題基本解決. 集成的另一難點是RS影像信息的自動識別和提取, 該問題仍未能徹底解決. GIS與GPS集成： GPS和GIS集成是利用GIS中的電子地圖結(jié)合GPS的實時定位技術(shù)為用戶提供一種組合空間信息服務(wù)方式, 通常采用實時集成方式. 從嚴格的意義上說, GPS提供的是空間點的動態(tài)絕對位置, 而GIS提供的是地球表面地物的靜態(tài)相對位置. 二者通過同一個大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系. 在實際應(yīng)用中, 在非集成方式下使用GIS和GPS技術(shù)常常產(chǎn)生以下兩方面的問題. 其一, 在實地位置和圖上位置之間建立聯(lián)系只能靠目測估 計, 速度慢、準確性差. 其二, 在動態(tài)定位或者缺乏參照物的場合, 由于不能確定實地位置和圖上位置之間的對應(yīng)關(guān)系, 只能靠目測來獲得測點周圍地物的相對位置,受人眼視野窄、不能定量等因素的影響, 靠目測獲得的測點周圍地物相對位置在信息 量、準確性等方面存在嚴重不足. 所以, 在電子導航、自動駕駛、公安偵破、實時數(shù)據(jù)采集和更新等既需要空間點動態(tài)絕對位置又需要地表地物靜態(tài)相對位置的應(yīng)用領(lǐng)域, GIS與GPS集成幾乎是一種必然的選擇. 具體的說, 存在以下幾種集成模式( 1) GPS單機定位+柵格式電子地圖; ( 2) GPS單機定位+矢量電子地圖; ( 3) GPS差分定位+矢量/ 柵格電子地圖。 RS與GPS集成 GPS和RS集成的主要目的是利用GPS的精確定位功能解決RS定位困難的問題, 既可以采用同步集成方式, 也可以采用非同步集成方式. 傳統(tǒng)的遙感對地定位技術(shù)主要采用立體觀測、二維空間變換等方式, 采用地空_模式先求解出空間信息影像的位置和姿態(tài)或變換系數(shù), 再利用它們來求出地面目標點的位置, 從而生成DEM和地學編碼圖像. 但是, 這種定位方式不但費時費力, 而且當?shù)孛鏌o控制點時更無法實現(xiàn),從而影響數(shù)據(jù)實時進入系統(tǒng).PS強大的定位功能為RS影像的實時處理與快速編碼提供了可能, 其基本原理是采用GPS/ INS方法, 將傳感器的空間位置(Xs, Ys, Zs)和姿態(tài)參數(shù)(fai.w.k)記錄下來, 通過相應(yīng)軟件, 快速產(chǎn)生直接地學編碼. “ 3S”整體集成: 3S整體集成包括以GIS為中心的集成方式和以GPS/RS為中心的集成方式. 前者的目的主要是非同步數(shù)據(jù)處理, 通過利用GIS作為集成系統(tǒng)的中心平臺, 對包括RS和GPS在內(nèi)的多種來源的空間數(shù)據(jù)進行綜合處理、動態(tài)存貯和集成管理, 同樣存在前文所說的數(shù)據(jù)、平臺( 數(shù)據(jù)處理平臺) 和功能三個集成層次, 可以認為是RS與GIS集成的一種擴充. 后者以同步數(shù)據(jù)處理為目的, 通過RS和GPS提供的實時動態(tài)空間信息結(jié)合GIS的數(shù)據(jù)庫和分析功能為動態(tài)管理、實時決策提供在線空間信息支持服務(wù). 該模式要求多種信息采集和信息處理平臺集成, 同時需要實時通訊支持, 故實現(xiàn)的代價較高. 加拿大的車載/ 3S0集成系統(tǒng)(VISAT) 和美國的機載/ 星載/ 3S0集成系統(tǒng)是后一種集成模式比較成功的兩個實例. “3S”集成的應(yīng)用及其關(guān)鍵問題：由于RS、GIS和GPS在功能上的互補性, 各種集成方案通過不同的組合取長補短, 不僅能充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢, 而且能夠產(chǎn)生許多新的功能. 如果說RS、GIS和GPS三種技術(shù)的單獨應(yīng)用提高了空間數(shù)據(jù)獲取和處理的精度、速度和效率, 那么3S集成除了在以上三方面更進一步以外, 其優(yōu)勢還表現(xiàn)在其動態(tài)性、靈活度和自動化等方面. 所謂動態(tài)性是指數(shù)據(jù)源與現(xiàn)實世界的同步性、不同數(shù)據(jù)源之間的同步性以及數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理的同步性. 靈活度是指用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用目的來決定相應(yīng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理, 建立二者之間的聯(lián)系及反饋機制, 從而以最恰當?shù)姆绞酵瓿芍付ǖ娜蝿?wù). 自動化是指集成系統(tǒng)能夠自動完成從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理的各個環(huán)節(jié), 不需要人工干預. 以上的三種優(yōu)勢不同程度地反映在各種具體的集成模式中.3S集成已經(jīng)在測繪制圖、環(huán)境監(jiān)測、戰(zhàn)場指揮、救災(zāi)搶險、公安消防、交通管理、精細農(nóng)業(yè)、地學研究、資源清查、國土整治、城市規(guī)劃、和空間決策等一系列領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用, 可以肯定, 在未來其應(yīng)用領(lǐng)域還將進一步拓展. 但無論其應(yīng)用領(lǐng)域如何廣泛, 也無論其應(yīng)用領(lǐng)域在未來如何拓展,3S集成本質(zhì)上是三種對地觀測技術(shù)的集成, 它所能提供的是不同層次的空間信息服務(wù), 服務(wù)內(nèi)容會隨具體的應(yīng)用場合不同而改變, 但不會超出以下五個層次的組合. ( 1) 直接信息服務(wù), 包括原始遙感影像、GPS定位信息和GIS數(shù)據(jù)庫中存貯了的信息;( 2) 復合信息服務(wù), 包括帶有RS影像或地圖背景的解算好的GPS定位信息, 經(jīng)過處理帶有地學編碼的遙感影像或同時包含RS和GIS信息的影像地圖. ( 3) 查詢信息服務(wù), 包括從空間位置到空間屬性的雙向查詢以及二者的聯(lián)合查詢, 此處空間位置可由RS、GPS或GIS任意一種方式指定. ( 4) 計算信息服務(wù), 包括由GIS計算所得的空間目標本身的長度、面積和體積或其相互之間的距離和空間關(guān)系等. ( 5) 復雜信息服務(wù), 包括利用空間分析和模型得到的各種結(jié)果, 如: 最短路徑或交通堵塞時的替代路線、污染物泄漏或管線斷裂影響范圍、自然災(zāi)害災(zāi)情實時估算等等. 顯然, 上述五種信息的實時或 非實時組合可以應(yīng)用于但不限于上文所提到的12個領(lǐng)域. 應(yīng)該指出, 盡管3S集成獲得了廣泛的應(yīng)用,但仍有許多尚未徹底解決的問題, 在對3S集成及其關(guān)鍵技術(shù)的理解上也存在不同的意見. 李德仁強調(diào)技術(shù)上的可行性, 認為3S集成需要解決的關(guān)鍵問題是: ( 1) 系統(tǒng)的實時空間定位; ( 2) 系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)管理; ( 3) 語義和非語義信息的自動提取理論方法; ( 4) 基于GIS的航空, 航天遙感影像的全數(shù)字化智能系統(tǒng)及對GIS數(shù)據(jù)。 除了以上幾個方面以外3S集成關(guān)鍵技術(shù)還包括多源多時相多尺度信息的獲取與集成技術(shù)空間信的動態(tài)管理與綜合分析技術(shù)。3S集成的技術(shù)與交換技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實和可視化技術(shù)等以下著重從多源空間數(shù)據(jù)的集成數(shù)據(jù)挖掘模型庫管理系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實可視化技術(shù)幾個方面簡述集成技術(shù)的研究現(xiàn)狀。 1. 多源空間數(shù)據(jù)的集成 由于不同地理信息系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)并沒有一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表達的標準規(guī)范，所以各GIS應(yīng)用軟件都使用各自的數(shù)據(jù)定義方式。當需要建立一個標準的地理信息數(shù)據(jù)庫的時候就需要將來自不同gis應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換操作，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的 整合主要的集成模式有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式 數(shù)據(jù)互操作模式和直接數(shù)據(jù)訪問模式。不同數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換會造成部分信息的丟失 而且數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一般通過交換格式進行轉(zhuǎn)換過程較復雜。 2.數(shù)據(jù)挖掘 數(shù)據(jù)挖掘是指把人工智能，機器學習與數(shù)據(jù)庫等技術(shù)結(jié)合起來由計算機自動地從數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫中的大量數(shù)據(jù)中揭示出隱含的先前未知的并具有潛在價值的信息或模式 以解決數(shù)據(jù)量大而知識貧乏這一困擾專家系統(tǒng)的知識瓶頸問題的非平凡過程 盡管專家系統(tǒng)中在知識表達和知識應(yīng)用的研究取得了不少進展，但知識獲取仍然主要依賴于專家和知識工程師 離知識自動生成還有相當大的差距 因 此知識獲取問題成了專家系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，也成了建立智能化遙感與地理信息系統(tǒng)的瓶頸。 3.模型庫系統(tǒng) gis應(yīng)用的相關(guān)領(lǐng)域都已有了許多具有實用價值的應(yīng)用分析模型。這些模型為空間輔助管理決策提供了強有力的支持 然而這些模型一般都缺乏友好的交互界面模型的分析結(jié)果不形象不直觀，相反gis在人機交互可視化等方面則具備強大的功能。鑒于此將專業(yè)應(yīng)用模型集成到gis系統(tǒng)中不僅能增強的gis分析功能同時也能提高已有模型的重用率。 實現(xiàn)gis與應(yīng)用模型的無縫集成挖掘gis在各領(lǐng)域的應(yīng)用已受到諸多學者專家密切關(guān)注。 4.虛擬現(xiàn)實可視化技術(shù) 虛擬現(xiàn)實（VR），三維仿真（3D）是近年來發(fā)展比較快且十分活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一。gis與虛擬現(xiàn)實技術(shù)和三維仿真技術(shù)相結(jié)合，將虛擬地理環(huán)境帶入gis可以模擬反映地學特征，處理與地學相關(guān)的屬性要素。使得gis用戶在處理三維客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理，分析空間實體數(shù)據(jù)。 2003地理信息系統(tǒng) 名詞解釋(5”x10) 1. 地理信息系統(tǒng) 2. 監(jiān)督與非監(jiān)督分類（03,08） 監(jiān)督分類 （supervised classification）又稱訓練場地法，是以建立統(tǒng)計識別函數(shù)為理論基礎(chǔ)，依據(jù)典型樣本訓練方法進行分類的技術(shù)。即根據(jù)已知訓練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數(shù)，求出特征參數(shù)作為決策規(guī)則，建立判別函數(shù)以對各待分類影像進行的圖像分類，是模式識別的一種方法。要求訓練區(qū)域具有典型性和代表性。判別準則若滿足分類精度要求，則此準則成立；反之，需重新建立分類的決策規(guī)則，直至滿足分類精度要求為止。常用算法有：判別分析、最大似然分析、特征分析、序貫分析和圖形識別等。 非監(jiān)督分類 (Unsupervised Classification ) 是以不同影像地物在特征空間中類別特征的差別為依據(jù)的一種無先驗（已知）類別標準的圖像分類，是以集群為理論基礎(chǔ)，通過計算機對圖像進行集聚統(tǒng)計分析的方法。根據(jù)待分類樣本特征參數(shù)的統(tǒng)計特征，建立決策規(guī)則來進行分類。而不需事先知道類別特征。把各樣本的空間分布按其相似性分割或合并成一群集，每一群集代表的地物類別，需經(jīng)實地調(diào)查或與已知類型的地物加以比較才能確定。是模式識別的一種方法。一般算法有：回歸分析、趨勢分析、等混合距離法、集群分析、主成分分析和圖形識別等。 3. GPS（0203,04） 4. 地圖投影 5. 元數(shù)據(jù) 6. 遙感圖像地形糾正 如果地形不平坦，受坡度和坡向的影響，傳感器會的的能量也會發(fā)生變化，如一個區(qū)域獲得能量會隨著陰影而有所減少從而減少圖像的亮度值，對于高山峽谷地區(qū)的圖像，地形校正是非常有必要的，通常可選用TM圖像進行糾正。 利用遙感器觀測目標物輻射或反射的電磁能量時，從遙感器得到的測量值與目標物的光譜率或光譜輻射亮度等物理量是不一樣的，遙感器本身的光電系統(tǒng)特征、太陽高度、地形以及大氣條件等都會引起光譜亮度的失真。為了正確反映地物目標的反射或輻射的特性，清除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種失真的過程。 7. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 8. 地理信息 地理信息(Geographic Information)是指與空間地理分布有關(guān)的信息，它表示地表物體和環(huán)境固有的數(shù)據(jù)、質(zhì)量、分布特征，聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖形、圖象等總稱。地理信息屬于空間信息。區(qū)域性、多維性、動態(tài)性。 地理信息除具備信息的一般特性外，還具備一下獨特特性： 區(qū)域性 地理信息屬于空間信息，其是通過數(shù)據(jù)進行標識的，這是地理信息系統(tǒng)區(qū)別其他類型信息最顯著的標志，是地理信息的定位特征。區(qū)域性即是指按照特定的經(jīng)緯網(wǎng)或公里網(wǎng)建立的地理坐標來實現(xiàn)空間位置的識別，并可以按照指定的區(qū)域進行信息的并或分。 多維性 具體是指在二維空間的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多個專題的地三維結(jié)構(gòu)。即是是指在一個坐標位置上具有多個專題和屬性信息。例如，在一個地面點上，可取得高程，污染，交通等等多種信息。 動態(tài)性 主要是指地理信息的動態(tài)變化特征，即時序特征。可以按照時間尺度將地球信息劃分為超短期的（如臺風、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低溫）、中期的（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期的（如城市化、水土流失）、超長期的（如地殼變動、氣候變化）等。從而使地理信息常以時間尺度劃分成不同時間段信息，這就要求及時采集和更新地理信息，并根據(jù)多時相區(qū)域性指定特定的區(qū)域得到的數(shù)據(jù)和信息來尋找時間分布規(guī)律，進而對未來作出預測和預報。 9遙感圖像空間分辨率 遙感圖像空間分辨率是指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場，或地面物體能分辨的最小單元。 任何影響衛(wèi)星穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、圖像采集和圖像處理的因素,都會不同程度地影響衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量,進而影響到衛(wèi)星圖像對地面物體的分辨能力。概括講,主要決定性因素是衛(wèi)星自身的性能、衛(wèi)星工作的外部客觀環(huán)境、對遙感圖像處理所采取的技術(shù)方法。 10.空間拓撲關(guān)系 空間拓撲關(guān)系描述的是基本的空間目標點、線、面之間的鄰接、關(guān)聯(lián)和包含關(guān)系。GIS傳統(tǒng)的基于矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)點-段-邊形，用于描述地理實體之間的連通性、鄰接性和區(qū)域性。這種拓撲關(guān)系難以直接描述空間上雖相鄰但并不相連的離散地物之間的空間關(guān)系。 空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系對數(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，不需要利用坐標或距離，可以確定一種空間實體相對于另一種空間實體的位置關(guān)系。拓撲關(guān)系能清楚地反應(yīng)實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比集合數(shù)據(jù)具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。 （2）利用拓撲關(guān)系有利于空間要素的查詢，例如，某條鐵路通過那些地區(qū)，某縣與那些縣領(lǐng)接。又如，分析河流能為那些地區(qū)的居民提供水源，某些湖泊周圍的土地類型及生物棲息環(huán)境作出評價等。 （3）可以根據(jù)拓撲關(guān)系重建地理實體。例如，根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進行最佳的路徑的選擇等。 論述題(20”x5) 1. 比較矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點（02，03） 2. 什么叫GIS的空間分析，主要空間分析方法有哪些？ 空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地理學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理現(xiàn)象的空間位置，空間分布，空間形態(tài)，空間形成和空間演變等信息。 常見的方法是緩沖區(qū)分析 vornoi分析 網(wǎng)絡(luò)分析 疊置分析 地形模型分析。 空間分析是對分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為：1.基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算；2?；诜强丶傩缘臄?shù)據(jù)運算；3.空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算。空間分析賴以進行的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫，其運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析，代數(shù)運算等數(shù)學手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實際問題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策。 GIS中實現(xiàn)空間分析的基本功能，包括空間查詢與量算，緩沖區(qū)分析、疊加分析、路。 徑分析、空間插值、統(tǒng)計分類分析等，并描述了相關(guān)的算法，以及其中的計算公式。 Robert Haining曾經(jīng)對于空間分析給出如下定義：空間分析是基于地理對象的空間布局的地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)(Haining，1994)。該定義是以地理目標空間布局為分析對象，從傳統(tǒng)的地理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析的角度出發(fā)，將空間分析分為三個部分：統(tǒng)計分析、地圖分析和數(shù)學模型。這是一種統(tǒng)計型定義法，強調(diào)統(tǒng)計分析，而將地圖分析和數(shù)學模型置于從屬地位，從空間分析的需求和GIS的發(fā)展現(xiàn)狀及前景看，這種定義不能完全概括空間分析的內(nèi)涵。 李德仁認為：空間分析是從GIS目標之間的空間關(guān)系中獲取派生的信息和新的知識(李德仁等，1993)。該定義側(cè)重于圖形與屬性信息的交互查詢，以獲取派生知識或新知識，其分析對象是地理目標的空間關(guān)系。該定義以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將空間分析的類型按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來劃分，認為空間分析由以下幾部分組成：拓撲空間分析，緩沖區(qū)分析、疊置分析、空間集合分析和地學分析，其劃分是以空間分析的操作類型為標準的。 郭仁忠認為：空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息(郭仁忠，2001)。該定義側(cè)重于空間信息的提取和空間信息傳輸，其分析對象是地理目標的位置和形態(tài)特征。它將空間信息分為：空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間距離、空間方位、拓撲、相似和相關(guān)。其對應(yīng)的空間分析操作為：空間位置分析、空間分布分析、空間形態(tài)分析、空間關(guān)系分析和空間相關(guān)分析。這是一種信息提取型的定義方法，本質(zhì)上仍是偏重于空間信息的管理，空間分析類型是依據(jù)空間信息類型來劃分，兩者之間的關(guān)系并不明確。 從以上幾種定義可以看出，它們的側(cè)重點各不相同，但是都從不同的方面對空間分析的內(nèi)涵進行了闡釋。我認為GIS空間分析可以理解為目前GIS技術(shù)可以實現(xiàn)的地理信息空間分析，GIS空間分析是對地理空間中的目標的空間關(guān)系和空間行為進行描述，為目標的空間查詢和空間相關(guān)分析提供參考，進一步為空間決策支持提供服務(wù)的技術(shù)。 空間分析基本方法：GIS空間分析的內(nèi)涵極為豐富，這里將從空間查詢、空間量測、疊置分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計分類分析等幾個方面對空間分析的基本方法逐一介紹。 3．1．1 空間查詢 圖形與屬性互查是最常用的查詢，主要有兩類：第一類是按屬性信息的要求來查詢定位空間位置，稱為“屬性查圖形”。這和一般的非空間的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的SQL查詢沒有區(qū)別，查詢到結(jié)果后，再利用圖形和屬性的對應(yīng)關(guān)系，進一步在圖上用指定的顯示方式將結(jié)果定位繪出。第二類是根據(jù)對象的空間位置查詢有關(guān)屬性信息，稱為“圖形查屬性”。該查詢通常分為兩步，首先借助空間索引，在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中快速檢索出被選空間實體，然后根據(jù)空間實體與屬性的連接關(guān)系即可得到所查詢空間實體的屬性列表。在大多數(shù)GIS中，提供的空間查詢方式有： 1．基于空間關(guān)系查詢。 2．基于空間關(guān)系和屬性特征查詢。 3．地址匹配查詢。 3．1．2 空間量測 1．幾何量算 幾何量算對點、線、面、體四類地物而言，其含義是不同的。 (1)點狀地物(0維)：坐標。 (2)線狀地物(--維)：長度、曲率、方向。 (3)面狀地物(二維)；面積、周長、形狀等。 (4)體狀地物(三維)：體積、表面積等。 一般的GIS軟件都具有對點、線、面狀地物的幾何量算功能，或者是針對矢量數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)，或者是針對柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)。 2．形狀量算 對目標地物形狀的量測一般有兩個方面：空間一致性問題，即有孔多邊形和破碎多邊形的處理；多邊形邊界特征描述問題。度量空問一致性最常用的指標是歐拉函數(shù)，用來計算多邊形的破碎程度和孔的數(shù)目。關(guān)于多邊形邊界描述的問題，由于目標地物的外觀是復雜多變的，很難找到一個準確的指標量對其進行描述。最常用的指標包括多邊形長、短軸之比、周長面積比、面積長度比等。絕大多數(shù)指標是基于面積和周長的，對目標地物屬緊湊型的或膨脹型的判斷極其模糊。 3．質(zhì)心量算 描述地理對象空間分布的一個重要指標是目標的質(zhì)心位置。質(zhì)心通常為一個多邊形或面的幾何中心，但在某些情況下，質(zhì)心描述的是分布中心。質(zhì)心是目標保持均勻分布的平衡點，它可以被賦予權(quán)重系數(shù)。 4．距離量算 在GIS中，距離通常是兩個地點之間的計算，最常用的距離概念是歐氏距離，無論是矢量結(jié)構(gòu)，還是柵格結(jié)構(gòu)都很容易實現(xiàn)。對于描述點、線、面坐標的矢量結(jié)構(gòu)，有不同的距離概念。歐氏距離通常用于計算 兩點的直線距離，即 3．1．3 疊置分析 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)果將原來要素通過分割或合并等生成新的要素，新要素綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊置分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。 1．點與多邊形疊加 點與多邊形疊加，實際上是計算多邊形對點的包含關(guān)系。疊加的結(jié)果是為每點產(chǎn)生一個新的屬性。通過疊加可以計算出每個多邊形類型里有多少個點，以及這些點的屬性信息。 2．線與多邊形疊加 將線狀地物層和多邊形圖層相疊，比較線坐標與多邊形坐標的關(guān)系，以確定每條弧段落在哪個多邊形內(nèi)，多邊形內(nèi)的新弧段以及多邊形其他信息。 3．多邊形疊加 這個過程是將兩個或多個多邊形圖層進行疊加產(chǎn)生一個新多邊形圖層的操作，其結(jié)果將原來多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來兩層或多層的屬性，一般有三種多邊形疊置。 (1)多邊形之和(UNION)：輸出保留了兩個輸入的所有多邊形。 (2)多邊形之交(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)兩個輸入層所有多邊形。 3．1．4 緩沖區(qū)分析 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_定距離以生成新的多邊形。 3．1．5 網(wǎng)絡(luò)分析 對地理兩絡(luò)(如河網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)等)、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如各種網(wǎng)線、供排水管線等)進行地理分析和模型化，是GIS中網(wǎng)絡(luò)分析功能的主要目的。網(wǎng)絡(luò)分析的根本目的是研究、籌劃一項工程如何安排，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。其基本思想是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(luò)分析中的主要幾種分析方法如下： 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，求代價較小的幾條路徑，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，求最佳路徑。 (5)動態(tài)最佳路徑分析：實際網(wǎng)絡(luò)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)是對地理位置地查詢，它涉及到地址地編碼(Geocode)。地址匹配與 其它網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合起來可以滿足實際工作中非常復雜地分析要求。 3．資源分配 資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點(分配中心)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)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(luò)中的應(yīng)用與區(qū)位論中的中心地理論類似。常用的算法是P中心模型。 3．1．6 空間統(tǒng)計分類分析 多變量統(tǒng)計分析主要用于數(shù)據(jù)分類和綜合評價。數(shù)據(jù)分類方法是地理信息系統(tǒng)重要的組成部分。一般說地理信息系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)具有原始性質(zhì)，用戶可以根據(jù)不同的實用目的，進行提取和分析，特別是對于觀測和取樣數(shù)據(jù)，隨著采用分類和內(nèi)插方法的不同，得到的結(jié)果有很大的差異。因此，在大多數(shù)情況下，首先是將大量未經(jīng)分類的數(shù)據(jù)輸入信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，然后要求用戶建立具體的分類算法，以獲得所需要的信息。 1．主成分分析 地理問題往往涉及大量相互關(guān)聯(lián)的自然和社會要素，眾多的要素常常給模型的構(gòu)造帶來很大困難，同時也增加了運算的復雜性。主成分分析是通過數(shù)理統(tǒng)計分析，將眾多要素的信息壓縮表達為若干具有代表性的合成變量，這就克服了變量選擇時的冗余和相關(guān)，然后選擇信息最豐富的少數(shù)因子進行各種聚類分析，構(gòu)造應(yīng)用模型。 2．層次分析法 層次分析(AnalyticHierarchyProcess,AHP)法是系統(tǒng)分析的數(shù)學工具之一。在分析涉及大量相互關(guān)聯(lián)、相互制約的復雜因素時，各因素對問題的分析有著不同程度的重要性，決定它們對目標重要性的序列，對建立模型十分重要。AHP方法把相互關(guān)聯(lián)的要素按隸屬關(guān)系分為若干層次，請有經(jīng)驗的專家對各層次各因素的相對重要性給出定量指標，利用數(shù)學方法，綜合專家意見給出各層次各要素的相對重要性權(quán)值，作為綜合分析的基礎(chǔ)。 3．系統(tǒng)聚類分析 系統(tǒng)聚類是根據(jù)多種地學要素對地理實體進行劃分類別的方法，對不同的要素劃分類別往往反映不同目標的等級序列。系統(tǒng)聚類一般根據(jù)實體問的相似程度，逐步合并若干類別，其相似程度由距離或者相似系數(shù)定義，主要有絕對值距離、歐氏距離、切比雪夫距離、馬氏距離，蘭氏距離等。 4．判別分析 判別分析與聚類分析同屬分類問題，所不同的是，判別分析是預先根據(jù)理論與實踐確定等級序列的因子標準，再將待分析的地理實體安排到序列的合理位置上。對于諸如水土流失評價、土地適宜性評價等有一定理論根據(jù)的分類系統(tǒng)定級問題比較適用。判別分析依其判別類型的多少與方法的不同，可分為兩類判別、多類判別和逐步判別等。常用的判別分析有距離判別法、Bayes最小風險判別、費歇準則判別等等。 3. 談?wù)凣IS空間數(shù)據(jù)的共享途徑。 4. 簡述GIS和遙感的關(guān)系，遙感和GIS集成的關(guān)鍵技術(shù) 5. 結(jié)合你的專業(yè)特點，簡述遙感和GIS的可能應(yīng)用方向（后面還會涉及）（還要舉例子結(jié)合遙感導論后面的應(yīng)用） 3S集成已經(jīng)在測繪制圖、環(huán)境監(jiān)測戰(zhàn) 場指揮、 救災(zāi)搶險、公安消防、交通管理、精細農(nóng)業(yè)、地學研究、資源清查、國土整治、 城市規(guī)劃、 和空間決策等一系列領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用, 可以肯定, 在未來其應(yīng)用領(lǐng)域還將進一步拓展. 但無論其應(yīng)用領(lǐng)域如何廣 泛, 也無論 其應(yīng)用領(lǐng)域在未來如何拓展, 3S 集成本質(zhì)上是三種對地觀測技術(shù)的集成, 它所能提供的是不同層次的空間信息服務(wù), 服務(wù)內(nèi)容會隨具體的應(yīng)用場合不同而改變, 但不會超出以下五個層次的組合. ( 1) 直接信息服務(wù), 包括原始遙感影像、 G PS 定位信息和 GI S 數(shù)據(jù)庫中存貯了的信息;( 2) 復合信息服務(wù), 包括帶有 R S 影像或地圖背景的解算好的 GP S 定位信息, 經(jīng)過處理帶有地學編碼的遙感影像或同時包含 RS 和 G I S 信息的影像地圖. ( 3) 查詢信息服務(wù), 包括從空間位置到空間屬性的雙向查詢以及二者的聯(lián)合查詢, 此處空間位置可由 RS、 G PS 或 GI S 任意一種方式指定. ( 4) 計算信息服務(wù), 包括 由 GI S 計算所得 的空間目 標本身的長度、面積和體積或其相互之間的距離和空間關(guān)系等. ( 5) 復雜信息服務(wù), 包括利用空間分析和模型得到的各種結(jié)果, 如: 最短路徑或交通堵塞時的替代路線、 污染物泄漏或管線斷裂影響范圍、自然災(zāi)害災(zāi)情實時估算等等. 顯然, 上述五種信息的實時或非實時組合可以應(yīng)用于但不限于上文所提到的12個領(lǐng)域. 2004地理信息系統(tǒng) 名詞解釋(3”x10) 1. 地理信息 2. 元數(shù)據(jù) 3. 專家系統(tǒng) expert system，運用特定領(lǐng)域的專門知識，通過推理來模擬通常由人類專家才能解決的各種復雜的、具體的問題，達到與專家具有同等解決問題能力的計算機智能程序系統(tǒng)。它能對決策的過程作出解釋，并有學習功能，即能自動增長解決問題所需的知識。 4. 疊置分析 疊置分析是地理信息系統(tǒng)中用來提取空間隱含信息的方法之一。疊置分析是將代表不同主題的各個數(shù)據(jù)層面進行疊置產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)層面，疊置結(jié)果綜合了原來兩個或多個層面要素所具有的屬性。 疊置分析是將兩層或多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新要素層及其屬性的操作。這個新的要素層綜合了原有各圖層所具有的屬性 。疊置分析與視覺信息復合不同，疊置分析是把參與疊加的各數(shù)據(jù)層經(jīng)過算術(shù)的、幾何的、邏輯的運算生成新的數(shù)據(jù)層；而視覺信息復合僅是把不同的數(shù)據(jù)層同時顯示到一個屏幕上或繪制在一幅圖形里，各數(shù)據(jù)層間不存在邏輯關(guān)系，沒有生成新的數(shù)據(jù)文件，在同一區(qū)域內(nèi)，地圖投影與比例尺相同便可進行視覺信息復合。 5. TIN TIN（Triangulated Irregular Network,不規(guī)則三角網(wǎng)。它是根據(jù)區(qū)域的有限個點集將區(qū)域劃分為相等的三角面網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字高程由連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的測點的密度和位置，能夠避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點表示數(shù)字高程特征。TIN常用來擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面。 優(yōu)點：充分利用地貌的特征點，線，面能較好的表示復雜地形 根據(jù)不同地形，選擇合適的采樣點數(shù) 進行地形分析和繪制立體圖也很方便 缺點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜，不方便規(guī)范化與管理 難以與矢量和柵格數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析。 6. WebGIS 網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，WebGIS是基于INTERNET平臺進行信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作?？蛻舳藨?yīng)用軟件采用WWW協(xié)議，實現(xiàn)GIS信息的在線查詢、業(yè)務(wù)處理等功能，是利用INTERN