数字城市的整体构架可分为系统框架结构和空间框架结构,前者是指数字城市的构成及其层次结构,后者是指数字城市各子系统的空间(网络) 分布及其组织方式。
   在数字城市数据建设的基础上，为实现信息共享，必须建立城市地理空间信息共享技术平台。城市地理空间信息共享技术平台的建设主要包括两个部分：
一是统一的、标准化的基础与公共数据库的建立和共享。
二是包括硬、软件和网络所形成的信息管理平台、信息发布平台和信息服务平台的建设。
共享需要解决的关键技术问题：
1）网络信息安全防护体系技术研究
2）多源空间数据的标准化与一致化改造技术
3）基于网络的空间信息智能表达方法研究
4）大容量空间信息的压缩传输与空间索引方法研究
5）有关信息管理、操作、查询与分析软件的开发与集成
29. 试述网络地理信息系统的发展过程及趋势。（2006）


   网络GIS分成基于C/S的网络地理信息系统、基于B/S的网络地理信息系统、基于空间Web服务的网络地理信息系统、基于移动与嵌入式的网络地理信息系统和基于网格的网络地理信息系统。
   基于C/S模式的网络地理信息系统是构建于部门局域网络之上的，采用分布式系统架构，主要完成海量空间数据查询统计、地图编辑、空间分析、专题制图、数据转换输出等功能。基于B/S的网络地理信息系统是对C/S模式的改进，其以互联网为环境，以Web页面作为GIS软件的用户界面，使原来基于单机或局域网的GIS扩展到整个因特网，可以实现数据和模型操作的透明，平台具有很强的独立性；良好的可扩展性。基于Web Service的网络地理信息系统是将地理信息技术和Web Service分布式计算技术相结合的产物，将地理信息系统架构在Web Service上可以轻松实现地理信息互操作，实现透明的数据和功能跨平台无缝访问。嵌入式GIS，即将经过优化后的GIS数据以不同的形式显示在移动设备上，占用内存非常小，但具有很强的数据分析和显示表达功能。移动GIS系统有数据实时性强、使用方便、与定位系统结合紧密等优点。GridGIS是在有网格计算架构的基础上的GIS应用，是网络互
联的基础上通过网格结点的普遍资源共享，是一种汇集和共享空间信息资源，进行一体化组织与处理，具有按需服务能力的空间信息基础设施。采用W3C标准，真正的与平台无关；不受现有的代理和防火墙的限制，可以利用HTTP验证模式，支持安全套接层，基础架构是网格计算。
   趋势主要发展基于空间Web服务，基于移动和嵌入式以及网格的网络地理信息系统。
30. 地理信息共享技术的内涵（2006）


   地理信息共享的内涵比GIS要深远的多，即地理信息的关系是由地理信息数据、信息技术和信息规则等一些列要素组成的复杂系统。
   发展地理信息共享技术，其目的是为使全社会能最大限度地实现地理信息共享。
   地理信息共享的意义，大致可以概括为如下的四个方面：
1） 最大限度地发挥地理信息资源的经济效益、社会效益和生态效益

2） 网络为人们共享全球、地区、国家及区域之间的地理信息提供最便捷最及时的工具

3） 地理信息共享可以促进政府决策的民主化和科学化

4） 地理信息共享是实现全球、地区、国家和区域范围内信息化的前提条件和根本目标

31. 阐述地理信息系统的主要特征（2005、2004）

1) 数据的空间定位特征：地理数据的三要素中，除属性和时间外，空间位置特征是地理空间数据有别于其他数据的本质特征。

2) 空间关系处理的复杂性：地理信息系统除要完成一般信息系统的工作外，还要处理与之对应的空间位置和空间关系，以及与属性数据一一对应的处理；空间关系处理复杂性的另一技术难点是数据的管理，一般事务性数据都是定长数据，地理数据是不定长的，存储和管理这些空间数据是GIS数据库设计必须面对的问题。

3) 海量数据管理能力：地理信息系统海量数据特征来自两个方面，一是地理数据，地理数据是地理信息系统管理的对象，其本身就是海量数据；二是来自空间分析，GIS执行空间分析的过程中，不断地产生新的空间数据，这些数据也具备海量特征。

32. 阐述地理信息系统数据组织的发展及趋势（2005）


  空间数据组织管理技术发展主要经历了以下四个阶段：
1) GIS中空间数据的组织与管理均采用文件的形式，即空间几何数据与属性数据都以文件的形式表达，而文件是由操作系统负责在计算机外存储器上进行组织和管理的，并提供对文件的访问方法。

2) DBM和文件的混合方式，即空间几何数据仍以文件的形式表达，而属性数据采用DBMS的方式进行管理。

3) 一体化空间数据管理，以商业化DBMS为核心，对系统功能进行扩充，使空间几何数据与属性数据在同一个DBMS管理之下，并增加大量的软件功能以提供图形显示和空间分析等功能。

4) 基于对象-关系数据库的空间数据管理技术的发展。在对象-关系空间数据管理系统中，图形数据和相应的属性数据作为一条记录存放在数据库中，采用技术成熟的关系型数据库来管理图形数据，这样，图形的操作如同属性数据的操作一样，具有速度快、支持多用户操作、事务管理等特点，可以较好地解决网络环境下空间数据的使用问题。


趋势：面向对象的数据库管理技术
33. 阐述主要的地理定位数据获取的方法及原理（2005）


   地理空间定位信息获取可分为：间接自主定位方式；直接自主定位方式；远程定位方式。
1) 间接自主定位方式
采用GPS与GSM或CDMA相结合完成空间定位和通信。GPS定位基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。GSM定位技术通过采集移动台所处小区的识别号（Cell ID号）来确定用户的位置。
2) 直接自主定位方式
移动目标接收周围基站的信息，适当的信号参数，并利用这些参数求解得到移动的标的地理位置。
3) 远程定位方式
移动目标发出的信号被一个或多个远程基站接收，测量结果被送往导航定位监控中心进行运算，求解出移动目标。
34. 阐述通信技术发展与GIS发展的相互关系（2005）


  通信技术的发展是GIS发展的核心问题。历史上每一次通信技术的飞跃，都伴随着GIS技术的巨大前进。
  最初的GIS，都是以大型独立主机为基础，它的数据存储分析处理等能力十分有限，且数据共享困难，互操作性差，而且有大量的冗余数据。
  网络通信的技术的发展，大大改观了GIS的面貌。从资源的利用角度来看，网络GIS利用各种通信手段，把地理上分布各处的计算机有机的结合在一起相互通信，并实现了软硬件的共享，克服了单机独立GIS的种种缺点。GIS技术与网络技术的融合已经越来越趋于普及。
  而无线通信技术以及移动网络的发展，则进一步给GIS的发展扩宽了领域。移动GIS、嵌入式GIS，即是这一领域与GIS相结合的代表技术。
35. 论述GIS的主要数据模型（2004、2002）


    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型提供了基本的方法
空间数据模型可以归纳为概念模型、逻辑模型和物理模型3个层次。
概念模型包括：对象模型，用于描述各种空间地物；场模型，用于描述空间中连续分布的现象；网络模型，可以模拟现实世界中的各种网络。
逻辑模型包括：矢量数据模型、栅格数据模型、矢量-栅格一体化数据模型，镶嵌数据模型以及对象数据模型。
物理模型是概念数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物力磁盘上如何存放和存取，是系统抽象的最底层。
（1）面向对象数据模型是以面向对象的思想来描述空间实体及其之间的相互关系，适用于对象模型的空间建模。
（2）矢量数据模型，可以精确地表示点线面等集合空间实体，以及相互之间的拓扑关系，而且能够方便地进行各种几何变换。同时在设备上显示时也拥有较好的精度。但是矢量数据对于空间数据层之间的叠加等分析操作则较为麻烦。
（3）栅格数据模型：不能够精确定位空间实体的几何坐标，也不方便进行几何变换处理，但是它可以方便地进行各种叠置操作和分析，计算简单。
（4）矢栅一体化模型，即使把矢量数据和栅格数据二者结合起来，同时具有二者的优点而不具二者之缺点的数据模型，但是它的存储则比较占有空间。
（5）镶嵌数据模型，可分为规则和不规则两种。对于规则格网的数据模型，其优点在于它可以方便地进行各种叠加操作以及遍历处理。但是这种数据模型却极易造成数据的冗余；不规则的镶嵌数据模型，则较好解决了这个问题，它的格网密
度可以随着地形的不用而变化，从而节省了量的存储空间。格网本身的分布，和地理数据的空间分布一致。
36. 论述GIS主要的空间索引方法（2004）


    空间数据索引就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，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。
主要的空间索引方法有：
1）对象范围索引
在记录每个空间实体的坐标时，记录包围每个空间实体的外接矩形的最大、最小坐标。这样，在检索空间实体时，根据空间实体的最大、最小范围，预先排除那些没有落入检索窗口内的空间实体，仅对那些外接矩形落在检索窗口的空间实体作进一步的判断，最后检索出那些真正落入窗口内的空间实体。
2）格网索引
其基本思想是将研究区域用横竖线条划分成大小相等或不等的格网，记录每一个格网所包含的空间实体。当用户进行空间查询，首先计算出用户查询对象所在网格，然后再在该网格中快速查询所选空间实体，这样一来就大大地加速了空间索引的查询速度。
3）四叉树空间索引
在建立四叉树索引时，根据所有空间对象覆盖的范围，进行四叉树分割，使每个子块中包含单个实体，然后根据包含每个实体的子块层数或子块大小，建立相应的索引。
4）R树和R+树空间索引
R树空间索引不仅利用单个实体的外接矩形，还将空间位置相近的实体的外接矩形重新组织为一个更大的虚拟矩形。
R+树与R树基本一致，但是允许实体矩形被分割成多个部分。
37. 论述地理数据转换与互操作的内涵及发展过程（2004）


    地理数据的转换主要包括两个方面：地理数据结构的转换和地理数据格式的转换。
地理数据结构转换主要是指矢量数据结构和栅格输就结构之间的相互转换。对于栅格向矢量数据的转换，即是一个矢量化的过程。通常包括两种情况：一种是本身为遥感影像和经栅格化了的分类图，此时只需要进行边界提取二值化，然后即可进行矢量化处理；另一种情况是从远来的线划图二值化而来的图像，需要先进行细化处理。之后才可以进行矢量化。
对于数据格式的转换，主要是指在地理数据的生产处理过程中，不同的生产商和企业通常都会使用不同的数据格式，为了相互之间能够实现数据与资源的共享，便需要对数据的格式进行转换。数据格式的转换主要有三种方式：（1）外部数据交换方式；（2）标准空间数据交换标准方式；（3）空间数据的互操作方式。
地理数据的互操作，指的是基于一定的公共接口，实现数据的额融合方式，主要是指自由交换异构空间数据和协同运作地理信息软件两个部分。
其标准为OGC制定的OpenGIS规范。OPenGIS是地理数据互操作的最高实现形式，它基于易构空间数据库，和一定的网络环境和通信技术，实现不同地理数据系统之间的异构数据共享自由交换以及协同处理等系统互操作。是地理信息共享的重大进展。
38. 论述GIS融入信息技术主流的特点（2004）


    过去，GIS往往被认为是一项专门技术，其应用领域受到限制。随着技术的发展和社会需求的增大，GIS应用日趋广泛，凡是涉及空间信息分布的地方都可以应用到GIS，GIS已经广泛地渗透到人们的日常生活中。随之GIS的社会地位也发生了明显的变化，它和数据库、信息处理、通信等技术一样，已经成为信息技术（IT）的重要组成部分。
实际上，GIS是一门综合性技术，它已经与其他技术相互融合。GIS的应用需要利用和集成其他信息技术，同时，其它信息技术的应用也需要GIS。在技术上，发展GIS必须符合信息技术潮流。国际GIS技术的特点与发展趋势，主要体现在两个方面，一是技术的综合（Integration），二是软件技术的分化（Fractionation）。融入IT的发展潮流，要求GIS软件体系具有良好的开放性和可扩展性，而组件式GIS正是顺应这一发展潮流而出现的。
39. 简述GIS空间分析的内容（2002）


GIS空间分析包括叠置分析、缓冲区分析、窗口分析和网络分析。
1) 叠置分析：各数据层面叠置、新的数据层面、综合各层属性、新的空间关系、新的属性关系；应用：提取隐含信息、点线面等多边形叠置；

2) 缓冲区分析：点线面实体、其周围一定宽度范围多边形、空间数据在水平方向的扩展、信息分析方法：应用：空间特征度量；


3) 窗口分析：栅格数据、一个或多个栅格点、固定分析半径、分析窗口、在窗口内进行运算；应用：图像的统计运算、测度运算、函数运算等以提取有关信息；

4) 网络分析：模拟分析网络的状态、资源在网络中的流分、网络结构、流动效率、网络资源优化等问题的研究；应用：路径分析、资源分配、最佳地址选取、地址匹配等。

40. 简述数字地球中的关键技术（2002、2001）


“数字地球”的实质是信息化的地球，是建设信息化社会的基础。它包括了地球大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全过程。它是把地球上的每一点信息按地球坐标加以整理，使之数字化、可视化，构成一个完整的地球信息模型，以便于彼此间通过网络查询、协作、共建共享，并避免信息源、知识源的浪费和低水平重复，从而带动经济和社会的全面、可持续发展。
技术上，数字地球是以空间信息为基础，以网络为依托，以全球、全社会信息为开发对象的、综合的、多维的、多分辨率的、开放的巨系统。
其涉及的关键技术：以建模与数字模拟为特征的计算数学，海量存储技术、高分辨率的卫星图像技术、宽带网络、互操作规范、元数据标准以及卫星图像的自动解译、多源数据的融合和智能代理、可视化和虚拟现实技术等。
41. 论述RS,GPS,GIS之间的相互关系（2001）


“3S”技术是以GIS、RS、GPS为基础，将GIS、RS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其他高技术领域的有关部分有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术领域，其畅通的信息流贯穿于信息的获取、处理和应用的全过程。 
GIS是一种对空间信息形式进行采集、编辑、处理、存储、组织、模拟和分析并表示的机助系统。另外，GIS所以具备的解析与分析功能，有利于数据库与其他先进的计算机分析系统进行接口和分析预测。GPS和RS是GIS的重要数据源和数据更新手段，其中GPS与GIS的结合可以用来实时监测空间数据，即实时反映准确物体的变化过程，在瞬间产生目标定位坐标。RS可以快速获取区域面状信息。
42. 简述栅格数据结构的三种数据组织方法（2000）

1) 以象元为序：记录象元的坐标同时记录各层属性值；以象元为单元进行组织；

2) 以层位基础、象元为最小单元：以数据层为单元来组织，每一层记录不同象元的坐标值和属性值；

3) 以层为基础、多边形为最小单元：以数据层为单元来阻止，每一层记录该层的不同不同多边形和它们的属性值；


43. 简述地理信息系统数据采集的方法及特点（2000）


方法包括：空间数据采集和非空间数据采集。
空间数据采集方法：
1) 野外数据实测：基础手段、许多常规测量方法、现实性强、精度高、灵活方便。

2) 地图数字化：现有纸质地图手扶跟踪、扫描矢量化、生成存储分的数据、精度高、快速准确，内容丰富、但是现势性低；

3) 摄影测量：分为航空和地面两种方式，现势性强、快速准确、但对设备要求较高；

4) 遥感图像处理：卫星遥感影像一系列处理之后得到。


非空间数据采集方法：对照图形直接输入；或者预先建立属性表、从其它数据库中导入属性之后、根据关键字自动连接。来源：社会环境、自然环境、资源与能源环境等部门数据。
44. 简述高斯——克吕格投影的特点（2000）


横轴切圆柱投影。中央经线垂直赤道的直线、其它经线凹向对称于中央经线；其它纬线向两极弯曲；以赤道为对称轴；经纬线垂直相交；
变形特征：同一经线，纬低变大，赤道最大；同一经线，经大变大，增速增大。
45. 简述地理信息系统空间数据的误差来源（2000）


空间数据误差包括随机误差、系统误差以及粗差。数据是通过对现实世界中的实体进行翻译、量测、数据输入、空间数据处理以及数据表示而完成的。其中每一个过程均有可能差生误差，从而导致相当数量的误差积累。 
GIS的各类空间数据源本身都会有误差存在，这种误差会一直传播到GIS 的分析结果中。在对数据进行输入时，会由于采样方法、仪器设备等的固有误差以及一些无法避免的因素造成新的误差，这些误差会随着数据进入空间数据库。GIS对数据库中数据的处理和分析过程也会差生误差，并传播到处理、分析结果数据中。 
总之，空间数据的误差源蕴含在整个GIS运行的每个环节，并且往往会随系统的运行不断传播，使得GIS空间数据的误差分析相当复杂，甚至在某些环节没有任何方式可对其进行分析。
46. 试论网络GIS的技术特点及尚需解决的问题（2000）


网络GIS的特点表现为： 
1) GIS技术网络化 


GIS技术发展基本反映了IT技术的总体发展过程。自20世纪70年代以来，GIS技术发展大致经历了三个主要阶段：以大型机与UNIX机为平台的专业式Professional GIS，用于完成某部门GIS项目，成本高且系统难用；以PC机为平台的桌面式Desktop GIS，用于提高个人GIS利用率并完成某部门GIS项目；以网络和C/S为技术平台的网络GIS，移动式或无线通信式GIS，用于整合各类数据以及建造企业共享式（Enterprise GIS）GIS系统及可持续的GIS解决方案。显然，网络GIS，移动式或者无线通信式GIS技术，是未来空间信息整合技术的主导方向。 
2) GIS应用网络化特点 


GIS应用网络化特点主要表现在两个方面。首先是数据共享的网络化特点，其次是GIS应用的协同性需求也是GIS应用网络化的主要特点。 
3) 更广泛的访问范围 


用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Internet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理方式，使分布式、多源的数据管理和合成更易于实现。 
4) 真正的信息共享 


用户可以透明地访问网络GIS数据，并在本机或某个服务器上进行分布式组件的动态组合和空间数据的协同处理和分析，实现远程异构数据的共享。 
5) 系统成本降低 


网络GIS是利用个性化的终端进行信息发布，其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多，同时维护费用也大大降低。 
存在的问题: 
随着网络GIS在实施和应用过程中也暴露出很多缺陷，有技术层面的、实施层面的，也有应用层面的。 
1） 技术层面的缺陷 


网络GIS应用选用GIS软件平台的差异性、GIS数据先天的封闭性和实施模式的差异是网络GIS应用间共享和互操作的最大障碍。 
2） 实施层面的缺陷 


前一时期，信息化建设中普遍存在“重硬轻软”的现象，即在部门信息化中，用户通常关注购买了多少硬件，很少关注计算机中的内容和信息服务。此外，软件技术和网络环境的多样性也是导致目前网络GIS实施复杂，工作量增大的主要原因。 
3） 应用层面的缺陷 


随着网络GIS规模的扩大，海量空间数据源的异构性、分布性和复杂性也与日俱增，这为网络GIS的用户更加透明地访问各种数据增加了难度。