现代地理信息技术试题文档格式.docx
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6、你认为的数字城市描述，体系架构（WEB中间件）
1.请阐述R+树基本思想，绘制并说明下图的R+树树状结构图。
R树R-TreeFamily
基本思想BasicIdea：
使用一个矩形的层次集合以组织空间数据；
推广B树到空间数据集；
允许矩形叠置——R树；
复制对象，但保持内部节点矩形分离R+树
R+树R+tree：
R+树特性PropertiesofR+trees：
平衡；
内部节点是矩形；
孩子矩形在父矩形内；
分离矩形；
叶节点；
叶节点矩形与父节点矩形；
重叠；
数据对象可以通过树叶复制
2请举例设计一个WebGIS应用系统（或者电子地图网站），说明其体系结构、功能、特点等。
基于WebGIS的县级土地利用总体规划管理信息系统的设计
本文以龙口市为例，探索了WebGIS支持下的土地利用总体规划管理信息系统的建设，并对系统建设中的模式选择、结构设计、数据的组织形式及系统的功能进行了介绍；
系统的建设有效提高了土地规划及管理工作的效率和科学性，拓宽了WebGIS的应用领域。
系统的设计思想和目标
通过在网上建立一个基于WebGIS技术和动态网页技术的完整应用网站系统，以网页的形式向用户提供土地利用规划的所有详细内容，用户可以在网上浏览传统意义上的规划文字信息和图片信息，并且在网上实现地图的交互式访问，在客户端实现智能化、远程化的地图查询检索。
系统模式选取
WebGIS典型的实现方法有基于服务器端和基于客户端两种策略。
基于服务器的方法主要在服务器端进行各种分析处理,并将结果返回给用户，基于客户机的方法则由客户机来完成分析处理工作,GIS数据和分析工具在运行时下载到客户端。
在该研究中通过分析比较，选择了ESRI公司的ArcIMS（InternetMapServer）作为提供WebGIS服务的服务器端组件。
ArcIMS是ArcView的一个扩展模块，通过该模块可方便地将地理信息发布到Web上，并允许终端用户的交互查询。
ArcIMS提供了平移、缩放、查询、打印等基本功能，用户还可根据自己的需求定制特殊的功能。
ArcIMS实现的WebGIS方案工作原理如图：
图1 ArcIMS工作原理图
系统体系结构
系统的主要功能：
各种专题图件信息查询；
属性信息查询功能；
图形操作功能；
数据统计分析与量算功能；
制图输出；
动态监测
系统在功能上满足客户需要的同时，在性能设计上也尽量追求完善，以满足系统运行的要求。
系统具有较高的抗干扰性和控制故障的能力，系统的维护升级、数据的更新简单易行，还设置了访问权限，杜绝了对系统的非法操作，同时系统界面简洁清晰、生动直观具有较好的可操作性。
同时在系统建设中探讨了以服务器端处理为主、客户端操作为辅的混合型策略，既提高了访问速度，又降低了对用户硬件的要求；
将空间数据和属性数据分开存储，方便了数据的修改更新，也使属性数据在其他系统中得到进一步应用。
但系统在客户化和二次开发方面仍需进一步的研究。
数字地球适时的提出则为人们从系统性整体性和综合性的角度来观察认识与监控我们赖以生存的地球提出了新的视角和思维模式
简言之数字地球就是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与认识其核心思想主要有两点一是用数字化手段统一性处理地球问题二是最大限度地利用信息资源
城市作为地球表面人口经济技术基础设施信息最密集的地区不但有着实施数字地球战略最为迫切的社会和经济需求而且多年的信息化建设良好的经济优势和人才优势也为数字地球战略的实施提供了良好的基础
正是由于意识到这些原因无论是作为数字地球实施过程中的一个先驱试点和重要组
成部分还是作为数字地球理念技术和发展战略在城市的宏观领域和微观领域的具体应用和发展演化的结果数字城市都已经得到了人们的普遍认可相关的研究工作也取得了快速的发展
目前国外的有关文献中基本上对数字城市还没有明确的定义国内对数字城市的概念定义综合体现在广义和狭义两个方面广义上的定义是城市信息化目标与任务的分解和实施即区域信息化领域信息化和企业信息化
狭义上的定义就是城市GIS工程，即利用数字地球理论，基于3S（地理信息系统GIS全球定位系统GPS遥感系统RS）等关键技术建设服务于城市规划建设管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源、环境、经济、社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统，其本质是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源
从本质上说数字城市就是一个基于计算机网络和城市信息资源的开放的复杂的信息系统是城市数字虚拟空间信息服务市场和信息资源配置中心也就是说数字城市将作为一个城市开放动态的信息系统平台实现应用服务的开发利用广告安全管理等一体化实现数据信息知识服务应用的价值链一体化实现从信息生产到信息消费的信息流有序化最终实现信息资源的动态管理利用和优化配置
数字城市的总体框架如图1.1所示其中基础层从机构人力资源网络通信框架数据等方面提供支撑和保障支撑配套层从数据环境软件环境技术标准规范法律法规环境等方面提供支撑和保障应用层是实现领域信息化和区域信息化的应用体现综合决策层即城市综合决策指挥系统是实现跨领域跨区域的综合性应用体现
6、请举例设计一个基于WebServices技术与OGC规范（如WMS或者WFS服务）的空间信息共享体系案例，绘制并阐述其体系结构。
所谓Web服务WebServices是指那种自包含自描述模块化的应用程序这类应用程序能够被发布定位并通过Web实现动态地调用Web服务所实现的功能可以是从简单请求到复杂商业过程的任意功能一旦一个Web服务被配置完毕其他的应用程序包括其他Web服务就能够发现并调用该服务[57]因此利用Web服务技术可以很好地实现服务在Web层次的互操作并为服务的整合特别是电子商务领域中商业过程的组合或服务链的形成提供了良好的基础
图2.2描述了把OWS应用于Web环境所涉及的系统概念[57]主要包括公共体系结构
客户服务服务器端客户应用程序应用服务和数据服务等：
公共体系结构CommonArchitecture主要指OGC技术体系结构中的公共基本元素包括服务模型编码机制Web注册服务以及其他公共服务
客户服务是能够和用户交互的应用程序客户端构件能够与服务器端的服务器端客户应用程序应用服务器以及数据服务器等交互
服务器端客户程序是服务器端的主要构件能够与客户服务交互也能够调用服务器端的应用服务和数据服务包括Web制图决策支持等
应用服务能够对数据进行操作并提供增值服务的基本应用服务构建模块包括Web制图的支撑构件决策支持的支撑构件等
数据服务在OWS中提供数据特别是空间数据的基本服务构件模块包括Web地图服务器WMSWebMapServerWeb要素服务器WFSWebFeatureServer和Web覆盖服务器WebCoverageServer等
技术体系结构
主要包括了五个部分即公共体系结构部分Web制图部分影像利用部分传感器Web部分和决策支持部分
公共体系结构部分这部分关注的主要是OGC技术体系结构中的公共基本元素包括服务模型编码机制Web注册服务及其他公共服务
Web制图部分这部分关注的是在WMTIWebMappingTestbedsI和WMTIIWeb
MappingTestbedsII的基础上研究Web制图客户服务服务器端客户应用
程序数据服务以及支撑性的应用服务等
影像利用部分这部分关注的是基于Web的图象开发的客户服务服务器端客户应用程序数据服务以及支撑性的应用服务等
传感器Web部分这部分关注的是传感器网络的客户服务服务器端客户应用程序数据服务支撑性的应用服务以及传感器标记语言SensorMarkupLanguage和传感器注册服务等
决策支持部分这部分关注的是决策支持的客户服务服务器端客户应用程序数据服务支撑性的应用服务建模标记语言ModelingMarkupLanguage以及事件和事件服务的编码机制等
7、请自行设计一个空间数据库管理系统（或者空间数据引擎），阐述其组成或主要内容、体系结构等。
空间数据库管理系统
空间数据库管理系统的体系结构主要由磁盘管理、缓冲管理、文件管理、索引管理及其游标管理五大部分组成.其中磁盘管理主要负责磁盘文件、分区的管理，担负Buffer和磁盘间读写的任务;
缓冲管理完成在buffer中维持经常使用的page,减小磁盘1/O操作次数的功能;
文件管理担任顺序文件的管理及表空间中记录的管理;
索引管理则主要负责为经常使用的数据提供快捷的访问方式;
游标管理是为用户提供便利的记录级顺序文件检索机制。
SDBMS体系结构
组成包括Componentsinclude
–空间数据模型，查询语言，查询处理，文件组织和索引，查询优化等
基于Oracle和Arcsde分布式空间数据库的设计与建立
建成一个多级比例尺（100万、25万、5万、1万）矢量、栅格以及航空影像、遥感影像（TM,SPOT）的C/S结构基础地理空间数据库,便于对空间数据有效的管理、分发和应用。
总体技术方案
系统总体技术方案设计应在充分考虑系统建库目标与用户需求的基础上,在软件工程技术、计算机网络技术、GIS技术和最新的面向对象的关系型数据库管理技术的支持下,选用Oracle为空间数据库管理软件,Arcsde为空间数据库引擎,设计出建立C/S结构分布式空间数据库的系统框架结构和技术路线。
体系结构
体系结构设计是数据库总体框架结构的核心部分,它决定数据库运行效率和稳定性。
空间基础地理信息数据示范库采用分布式处理的客户机/服务器体系结构,客户机部分是数据库的前端,不存放任何数据;
数据存放在服务器中,所有的应用操作和分析都在服务器上完成;
是一种“胖”服务器、“瘦”客户型模式,这样有利于发挥和利用服务器的最大潜力。
其工作机理是客户机发出数据操作请求,Arcsde接受请求,并将其解析为从Oracle数据库可接受的命令代码,提取数据,再通过Arcsde返回客户机。
同时,Oracle数据库系统能够方便地进行分布式处理,通过内部异步缓冲机制,使不同的处理器集中处理一个相关任务子集,减少了单个处理器的负载,从而整体上改进了系统的性能和能力
数据存储模型
矢栅一体化的地理数据模型 采用Geo2database数据模型[1],所有的地理数据能以统一的数据形式存储在关系数据库中,实行集中管理。
Arcsde存储和组织 Arcsde管理空间数据的方法是将空间数据类型加到关系数据库中。
空间数据的管理和存储都是通过DBMS中的若干表（Table）来完成的。
它不改变和影响现有的数据库,只是在现有的数据表中加入图形数据项（ShapeColumn）,供管理和访问与其关联的空间数据。
索引机制
空间索引的理论 空间数据库管理系统采用网格区域空间索引技术[2]。
在网格空间索引技术中,一个图层的矩形地理范围被平均划分为M行N列,得到M×
N个小矩形网格区域,我们用每个网格区域为一个索引项,在索引项中记录了所有完全或部分落在该矩形区域内的几何实体的实体号和外接矩形。
这样要查找一个目标区域内的实体时就非常简单:
1）找出所有与目标区域有重叠的网格区域,这可以通过最简单的计算获得;
2）如果网格区域被目标区域完全覆盖,则其索引的实体都是目标实体;
3）如果网格区域没有被目标区域完全覆盖,则从中找出与部分或全部落在目标区域内的实体。
4）从以上获得的实体中去掉重复的实体,就是目标实体集。
格网单元大小的确定 格网单元大小确定是一个不确定性的问题,需要多次尝试才能得到。
一般地,最佳格网单元的大小受图层平均查询范围的影响,若用户经常对图层进行相同的查询,格网大小应是查询空间范围的115倍。
分布式管理的空间数据库均使用Oracle的联
网软件Net8来实现数据库的网络通信
系统功能结构
空间数据库管理系统主要由9大功能模块组成:
用户管理、日志管理、视图管理、数据导入、数据查询、数据导出、三维显示、数据转换和输出打印。
用户管理项实现增加、删除用户,赋予和修改用户的信息或权限等功能;
日志管理项实现系统日志显示、日志统计、日志查询和日志打印等功能;
视图管理实现视图的放大、缩小、全屏显示、漫游和定点显示等功能;
数据导入实现从数据库中调入各类矢量、栅格数据和以行政区划、地名、图号、结合表等多种检索调图方式从数据库中调入需要的数据;
数据查询实现空间位置检索查询（包括点查询、矩形查询、圆查询和多边形查询）、地名检索查询、空间关系查询（包括穿越查询、落入查询、包含查询和邻接查询）、缓冲区查询和属性查询（包括简单实体查询和SQL查询）等功能;
数据导出实现根据指定的图层、范围、条件等将空间数据按指定格式导出等功能;
三维显示
实现矢量数据、栅格数据和DEM数据实时套合、三维显示和模拟飞行等功能;
数据转换实现矢量数据转换、栅格数据转换、投影变换和坐标转换等功能;
输出打印实现打印设置、打印预览和打印输出等功能。
8、请举例设计一个空间信息网格应用体系案例（如一个省际或市际共享体系），绘制并阐述其体系结构。
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