空间拓扑关系：指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质； 空间顺序关系：描述实体在地理空间上的排列顺序；

空间量度关系：描述空间实体的距离远近关系，一般用欧式距离表示。

由于拓扑空间关系对GIS查询和分析具有重要意义，在GIS中，空间关系一般指拓扑空间关系。

2. 三维矢量数据模型、三维栅格数据模型 三维数据结构分为三维矢量数据结构、三维栅格数据结构、矢量栅格一体化三维数据结构、面向对象三维数据结构、镶嵌数据结构等

三维矢量模型将三维空间中的实体抽象为三维空间中的点、线、面、体四种基本元素，然后以这四种基本几何元素的集合来构造更复杂的对象。

三维边界（B-Rep）模型是通过面、环、边、点来定义形体的位置和形状，边界线可以是曲线，也可以是空间曲线。通常采用三张表来提供点、边、面的信息，这三张表就是：顶点表，用来表示多面体各顶点的坐标；边表，指出构成多面体某边的两个顶点；面表，给出围成多面体某个面的各条边。

三维边界模型的特点是：详细记录了构成物体形体的所有几何元素的几何信息及其相互连接关系，以便直接存取构成形体的各个面、面的边界以及各个顶点的定义参数，有利于以面、边、点为基础的各种几何运算和操作。边界表示构模在描述结构简单的3D物体时十分有效，但对于不规则3D地物则很不方便，且效率低下。

三维栅格数据模型将地理实体的空间看成是一个连续的整体，然后将连续的整体划分成三维空间阵列（体元），每个体元用一个栅格来描述。其中体元的位置由它们占据的行、列、深度号来表示，体元的属性描述该体元的状态。体元的大小反映了数据的分辨率。

八叉树数据结构可以看成是二维栅格数据中的四叉树在三维空间的推广。该数据结构是将所要表示的三维空间V按X、Y、Z三个方向从中间进行分割，把V分割成八个立方体；然后根据每个立方体中所含的目标来决定是否对各立方体继续进行八等分的划分，一直划分到每个立方体被一个目标所充满，或没有目标，或其大小已成为预先定义的不可再分的体素为止。

八叉树的主要优点在于可以非常方便地实现有广泛用途的集合运算（例如，可以求两个物体的并、交、差等运算），而这些恰是其它表示方法比较难以处理或者需要耗费许多计算资源的地方。不仅如此，由于这种方法的有序性及分层性，因而对显示精度和速度的平衡、隐线和隐面的消除等，带来了很大的方便，特别有用。

3. 多媒体地图、三维仿真地图

电子地图：以地图数据库为基础，将地图用数字形式存储，依托GIS工具，对地图实现输入、输出、查询分析和显示。

电子地图特点：很强的空间信息可视化性能、无缝显示、提供更多的功能和信息、制作周期短。

多媒体地图指用图、文、声等方式为用户提供普通地图无法胜任的功能，又能方便地以专题地图的形式为用户提供各种服务，还能组成各种地图素材库、底图库、资料库进行保存。

多媒体地图特点：表现手段多样化（影像、文字、声音、视频）、用户界面灵活方便、多维与动态可视化显示、实时信息检索和地图分析、资料更新速度快，制作成本低、携带使用方便。

三维仿真地图：通过直观的方式模拟人的地理空间认知方式以及进行各种空间地理分析的阶段。

4. 常规四叉树、线性四叉树

常规四叉树从上到下递归分割时，除了存储叶结点外，还要存储中间结点。

线性四叉树用常规四叉树方式组织数据，但不用常规四叉树方式存储数据，它不存储树中结点间的关系，只是通过编码四叉树的叶结点，表示数据块的层次和空间关系。

线性四叉树编码分四进制编码（MQ码）和十进制编码（MD码） 5. 绝对地理空间、相对地理空间

绝对空间是具有属性描述的实体的空间位置的集合。 相对空间是具有空间属性特征的实体的集合。

在GIS中，地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间由一系列不同位置上的实体要素的空间坐标值组成；相对空间由不同实体要素之间的空间关系构成。

二、简答题

1. GIS的基本功能软件包括哪六大子系统？请画图表示它们之间的关系 空间数据输入与格式转换子系统

图形与属性编辑子系统：符合数据结构，统一参照系，严格编码和分层

数据存储与管理子系统：由特定数据模式或结构来描述，由数据库管理，数据模型经历了：层次模型→网络模型→关系模型→地理相关模型（Coverage）→地理关系模型（Geodatabase）→面向对象的模型→对象-关系模型（地理关系模型）

空间数据处理与分析子系统

空间数据输出与表示子系统：地图、表格、决策方案、模拟显示结果等形式 用户接口：用户和系统交互的工具 2. 简述自然语言空间查询方法

面向空间查询的自然语言是表达空间查询需求的重要方式之一，其易用性强，符合公众日常生活习惯，主要包括对查询请求语句提取关键词、句式解析、语义分析、空间运算和查询

提取关键词主要是实现对自然语言空间关系查询语句的切分问题, 包括根据人们的认知习惯和用语习惯对空间关系谓词以及量词进行分类整理, 建立空间关系谓词库、量词库以及疑问代词库, 以便在用户输入查询请求后, 将查询语句与各种空间词库进行匹配, 有效地抽取查询语句中的空间实体、空间关系谓词、量词等关键词。

结构化查询语言（Structure Query Language）是操作关系数据库的标准语言。主要功能包括数据的定义、数据的操作、数据的控制、数据的查询。

3. 请比较矢量数据、栅格数据、Tin数据的建模焦点、空间数据存储、特征表达与拓扑关系

4. 简述空间数据库管理的拓展模式

全文件空间数据管理模式 20世纪70年代 文件和关系数据库混合管理模式 20世纪80年代 全关系型空间数据管理模式 20世纪90年代 对象-关系型数据库管理模式 20世纪90年代后期 面向对象型数据库管理模式

空间数据库引擎 C/S体系 21世纪

拓展SQL空间数据查询 通过用户自定义类型和相关函数为空间数据提供高层次的抽象。

5. 简述EJB的概念及完整的EJB分布式计算结构的六个角色

Enterprise JavaBean，设计目标与核心应用是部署分布式应用程序。简单来说就是把已经编写好的程序（即：类）打包放在服务器上执行。凭借java跨平台的优势，用EJB

技术部署的分布式系统可以不限于特定的平台。

EJB分布式计算结构由六个角色组成，EJB组件开发者、应用组合者、部署者、EJB服务器提供者、EJB容器提供者、系统管理员。

三、论述题

1. 请论述GIS的发展历史和趋势 国际： （2分）

GIS的发展经历了以下几个阶段：60年代的开拓期，注重于空间数据的地学处理，如美国人口调查局建立的DIME用于处理人口统计数据；70年代的巩固期，注重于空间地理信息的管理，充分利用了新的计算机技术，但数据分析能力仍然很弱，在地理信息技术方面未有新突破；80年代的技术大发展期，注重于空间决策支持分析，应用领域迅速扩大，商业化实用系统进入市场；90年代是地理信息系统的用户时代，以来微机的发展和数字化信息产品在全世界普及，GIS已经深入到各行各业，

国内： （2分）

我国GIS的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步(1970-1980)、准备(1980-1985)、发展(1985-1995)、产业化(1996以后)阶段。

地理信息系统的发展趋势表现为GIS系统技术和应用两方面。 (1)系统技术方面。 （3分）

①数据标准化 ②实现数据自动输入 ③在空间数据结构与数据管理方面 ④系统集成化 ⑤平台网络化

另外还将出现数据商业化、系统专门化、微机化、智能化等新的趋势。 (2)系统应用方面。 （2分）

GIS的应用将出现社会化、企业化、全球化和大众化等特征， GIS的前沿问题包括(1)系统技术方面。(2)应用方面。 2. 请设计并画出一个数字城市的框架图，并进行解释说明。

以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。

在科学层面上，“现实城市”的虚拟对照体。

在技术层面上，以3S技术等为支撑，以信息基础设施为核心的完整的城市信息系统体系。

在应用层面上，数字城市是在城市自然、社会、经济等要素构成的一体化数字集成平台上和虚拟环境中，对现实城市的规划

建设内容：城市设施的城市化（基础设施、交通设施、金融、文教卫生、安全、政府管理）城市网络化（电话网、有线电视网、internet三网互联互通）、城市智能化（电子商务、电子金融、网上教育、网上医院、网上政务）、公众服务平台建设（各种生活服务）

数字城市的广泛应用，对城市的繁荣稳定及可持续发展都有着巨大的促进和推动作用。主要表现在一下几个方面

1．城市交通的智能管理与控制； 5．城市通讯的建设与管理；

2．城市资源的监测与可持续利用；

6．城市人口、经济、环境的可持续发展决策制定； 3．城市灾害的防治；

7．城市生活的网络化和智能化。 4．城市环境治理与保护；

5 2015年考研真题

一．名词解释： 1. 位置服务：

基于位置的服务简称位置服务，是利用定位技术获得移动终端的位置信息，并通过通信网络向移动终端提供与位置相关的信息服务，目的是可以随时（Anytime）、随地（Anywhere）为所有的人（Anybody）和事（Anything）提供实时的“4A”服务。

2. 拓扑关系：

是定义空间结构关系的一种数学方法，图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质，空间数据的拓扑关系有拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

3. 不规则三角网：

通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面，（2分）是数字表面建模的一种方法。（1分）

4. 点密度专题地图：

在地图上用点来显示数据，每一个点都代表一定数量，某区域中点的总数与该区域数值成比例。（每点代表的单元，乘以区域内点的总数，就等于该区域的数值。）

5. 本底数据库：

一般指为完成某件事情，而做了很多的前期工作，比如实地调研、数据汇总等，这些根据前期工作成果所建立的数据库，对于整个事件来说，就是本底数据库。

数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库” 6. 开放地理数据互操作规范（open GIS）：

它是一个关于对地理数据和地理处理资源进行分布式访问的软件框架规范，它为所有的软件开发者提供了一个详细的公共准则，以便开发的软件能够达到对地理数据和地理处理资源进行互操作的目的。

该规范包括抽象规范和一系列在不同分布式计算平台上实现的实现规范。 二．简答

1. 当前GIS发展趋势最典型的特征有哪些？

发展趋势: GIS技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备，随着数字地球（DigitalEarth）的提出与实施，多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量存储技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近实时对地观测图象的高分辩、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些都为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。目前GIS总体上已呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势。

发展特征：

a) 网络化网络GIS：网络技术的发展推动了webGIS的建立，网络GIS可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析

b) 开放式地理信息系统（Open GIS）：Open GIS可以使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享。Open GIS技术将使GIS始终处于一种组织、开放式的状态，真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作。

c) 虚拟现实虚拟GIS：VR技术是当代信息技术高速发展，并与其他技术集成的产物，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。GIS与虚拟环境技术相结合，将虚拟环境带入GIS将使GIS更加完美。GIS用户在计算机上就能处理真3维的客观世界的虚拟环境中将能有效地管理，分析空间实体数据。

d) 多媒体GIS：。应用多媒体技术对GIS的系统结构、系统功能及应用模式的设计产生极大的影响，使得GIS的表现形式更丰富，更灵活，更友好。

e) 3S技术：3S技术的结合与集成充分体现了学科发展从细分走向综合的规律，3S技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能，而且能够分析和运用数据，为各种应用提供科学的决策咨询，并回答用户可能提出的种复杂问题。

f) 三维GIS与时态GIS：在3DGIS中，研究对象是通过空间X，Y，Z轴进行定义，描

述的是真3D的对象。时态GIS的组织核心是时空数据库，其概念基础则是时空数据模型。

g) 移动GIS 或是嵌入式GIS：位置服务。移动GIS 作为一种应用服务系统, 它在提供

与有关位置的信息服务方面有着非常宽广的应用领域。 2．GIS标准化包括哪些方面的标准化？各有什么作用？

GIS标准是在GIS应用实践范围内为获得最佳秩序，对GIS应用实践活动或其结果规定共同和重复使用的规则、准则或特性的文件，该文件需要协商一致制定并经公认的机构批准；GIS标准化是在GIS应用实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。

GIS标准化的目标是获得最佳秩序和社会效益，亦即降低成本、提高效益、为使用者提供有效服务。

GIS标准化的基本原则：必须贯彻国家标准、积极采用国际标准、同其他领域标准化相协调。 具体讲：促进空间数据的使用及交换，促进地理信息共享。

标准化内容：

统一的数据采集原则、统一的空间定位框架、统一的数据分类标准、统一的数据编码系统、统一的数据组织结构、统一的数据记录格式、统一的数据质量。

3．对空间数据进行分幅的目的是什么？通常有哪些分幅方法？

按图幅将大区域空间数据进行分割，以图幅为单位进行管理，可以进行统一组织与管理，方便查询与索引并进行快速显示与漫游。

经纬线分幅、矩形分幅

4. 什么是叠置分析，请举实例说明用途

在相同的空间坐标系统下，将两个或多个有关主体数据层进行叠加，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。 遥感影像与DEM叠加，模拟三维效果。 自动取款机点位与城区地图叠加，直观显示其分布。 5. 简述分布式GIS的体系结构

分布式GIS 是通过分布式计算实现异地资源和信息共享、提高系统执行效率的GIS系统。包括全分布式GIS（它的各子系统具有完备的数据库及GIS软件和其它应用软件，在网络中，各子系统同时扮演客户和服务器的角色，在网络上传输的只是客户端的请求和服务器处理产生的数据）、客户/服务器GIS（它的客户端和服务器端分别由相应的硬软件以及数据库构成，在网络协议的支持下，客户端实现对数据的透明存取和对功能调用的透明访问。）

分布式GIS的实现需要一定的软、硬件支持。硬件主要是必须提供一个合理的、高效的网络环境，包括微机、服务器、网线、集线器以及一些常用的外部设备，如扫描仪、打印机等。软件需要从操作系统、数据库管理系统到分布计算等方面提供一系列的分布式环境，以