考研中南大学地图学与地理信息系统历年复试真题与答案总结.docx
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考研中南大学地图学与地理信息系统历年复试真题与答案总结
一、论述地理空间信息技术在汶川大地震中能发挥哪些作用？
1、通过存储和分析地质构造信息，利用GIS可以预测地震发生的“场景”，并估计该区域由于地震引发的潜在损失。
2、GIS提供了有力的工具使得在地震实际发生时，分析灾害严重程度的空间分布，帮助政府分配紧急响应资源。
利用GIS进行地震灾害评估时要综合考虑地质构造等各种信息的空间分布，通常包括以下几个步骤：
1估计地表震动灾害2估计次生的地震灾害3估计对于建筑物的损害4估计可以用金钱衡量和不可用金钱衡量的损失。
通常地表震动强度可以根据震源位置以及地震波传播公式计算，而次生灾害以及建筑物的损害要根据相关的图件进行计算，并基于上述计算的结果来评估金钱损失和非金钱的损失。
在分析过程中，由于地震强度以及破坏程度随着到震源的距离增大而衰减，所以要采用缓冲区计算模型。
而在计算金钱损失和非金钱损失时，因为要综合考虑多个因素，要使用叠加复合模型。
（358）
二、论述三维GIS的关键技术以及与二维GIS的相关技术的主要区别。
三维GIS关键技术主要有：
1、三维数据结构的研究，主要包括：
数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化。
2、地理数据的三维显示，主要包括：
三维数据的操作、表面处理、栅格图像、全息图像显示、层次处理等。
3、三维数据的生成和管理。
三维数据所研究的内容以及实现的功能主要包括：
1数据编码2数据的组织和重构3变换4查询5逻辑运算6计算7分析8建立模型9视觉变换10系统维护等。
1、三维数据结构，同二维一样，也存在栅格和矢量两种形式。
栅格结构使用空间索引系统，它包括将地理实体的三维空间分成细小的单元，称之为体元或体元素。
三维矢量数据结构表示方法有多种，其中运用最普遍的是具有拓扑关系的三维边界表示法和八叉树表示法。
根据不同的存储方式八叉树也可以分为常规的、线性的、一对八的八叉树等。
2、三维数据的显示，三维显示通常采用截面图、等距平面、多层平面和立体块状图等多种表现形式。
3、与传统的二维GIS相比三维GIS对数据组织管理又提出了新的更高的要求，如：
不同类型数据的一体化管理、多尺度模型的集成应用、从数据库到三维虚拟显示的快速转换等。
（457）
2014
三、地理国情监测:
地理国情监测，就是综合利用全球导航卫星系统（GNSS）、航空航天遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）等现代测绘地理信息技术，利用各时期测绘成果档案，对自然、人文等地理要素进行动态和定量化、空间化的监测，并统计分析其变化量、变化频率、分布特征、地域差异、变化趋势等，形成反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据、图件和研究报告等，从地理空间的角度客观、综合展示国情国力。
总体目标：
整合并充分利用各级、各类基础地理信息资源，开展重要地理国情信息普查，构建国家级地理国情动态监测信息系统，持续对全国范围的自然、生态等地理环境要素进行空间化、定量化、常态化监测，构建地理国情信息网格，形成定期报告和监督机制，反映国家重大战略、重要工程实施状况和效果，充分揭示经济社会发展和自然资源环境的空间分布规律，实现地理国情信息对政府、企业和公众的服务，为国家战略规划制定、空间规划管理、区域政策制定、灾害预警、科学研究和为社会公众服务等提供有力保障。
地理国情监测的必要性
1、地理国情监测是确保经济持续增长及建设信息化和谐社会的需要。
2、地理国情监测是突发事件应急响应的需要。
3、地理国情监测是推动空间信息科学发展的重要手段。
地理国情监测的主要支撑技术
1、天空地一体化遥感技术
2、全球导航卫星系统（ＧＮＳＳ）技术
3、网格GIS技术
4、地理信息网络服务
5、空间信息云计算
6、时空数据挖掘技术.（358）
地理国情监测的实施需要利用空天地一体化遥感技术和全球卫星导航定位技术等实现地理国情信息一体化的采集和快速更新；利用地理空间信息网格技术、多维时空数据挖掘技术、空间信息云计算技术等实现地理国情信息的自动化挖掘和定量化分析；利用网络地理信息系统技术等进行地理国情的实时发布与交互式服务。
（500）
四、移动GIS
狭义的移动GIS是指运行于移动终端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS,它不存在与服务器的交互,是一种离线运行模式。
广义的移动GIS是一种集成系统,是GIS,GNSS（卫星导航定位系统）、移动通信、互联网服务、多媒体技术等的
集成。
移动GIS具有以下特点:
1.移动性。
运行于各种移动终端上,与服务端可通过无线通信进行交互实时获取空间数据,也可以脱离服务器与传输介质的约束独立运行,具有移动性。
2.动态（实时）性。
作为一种应用服务系统,应能及时地响应用户的请求,能处理用户环境中随时间变化的因素的实时影响,如交通流量对车辆运行时间的影响,能提供实时的交通流量影响下的最优道路选择等。
3.对位置信息的依赖性。
在移动GIS中,系统所提供的服务与用户的当前位置是紧密相关的,比如/我在哪儿?
0,/我附近是什么?
0,/我怎么才能到达目的地?
0。
所以需要集成各种定位技术,用于实时确定用户的当前位置和相关信息。
4.移动终端的多样性。
移动GIS的表达呈现于移动终端上,移动终端有手机、掌上电脑、车载终端等,这些设备的生产厂商不是惟一的,他们采用的技术也不是统一的,这就必然造成移动终端的多样性[2]。
移动GIS包括如下技术的综合:
移动硬件设备和野外个人电脑、全球定位系统（GNSS）、地理信息系统软件（GIS）、可以接入到网络GIS的无线通讯设备。
移动GIS的关键技术:
1、移动终端技术
移动GIS终端设备必须便携、低耗,适合于户外应用。
并且可以用来快速、精确定位和地理识别。
这些设备包括便携电脑、个人数字助理（PDA）、智能手机、GNSS接收终端等。
2、移动联网技术
WAP（WirelessApplicationProtocol）将成为无线通信领域内提供统一平
台服务的主要技术,随着通信技术的发展和WAP协议的不断完善和扩充,WAP将成为信息服务的主要平台。
3、分布式空间数据管理及空间数据引擎技术
分布式空间数据库系统是移动GIS体系结构中的关键技术之一,它是指在物理上分布逻辑上集中的分布式结构。
为了实现网上共享分布式空间信息,空间数据引擎技术是实现跨地域远程数据操作的关键。
4、其它相关技术
如移动计算技术、移动数据库技术等。
（427）
移动GIS的主要应用：
1、路由选择
2、查询根据用户所给的位置信息,通过搜索地图数据库查询用户所需地点。
3、工作分配和车队管理。
4、实时交通报道。
5、方便的数据采集（509）
五、分布式GIS
随着计算机网络的发展，基于客户机/服务器体系结构，并在网络支持下的分布式系统结构已经成为地理信息系统的发展趋势。
由于GIS的固有的特点，使得运行于网络上的分布式系统特别适合于构造较大规模的GIS应用，其应用表现在以下几个方面：
1、数据的分布：
在地理信息系统中，主要数据是空间数据，由于数据生产和更新的要求，常常需要存放在空间上分离的计算机上
2、应用功能的分布：
GIS的功能组成了由空间数据录入到输出的一个工作流程，不同的人员，由于其关注的信息不同，需要不同的GIS功能服务对数据进行处理，将应用分布在网络上就可以解决该问题。
3、外设共享：
外设的分布是服务分部的一种，由于许多GIS外设较为昂贵，如高精度平板扫描仪、喷墨绘图仪、大幅面数字化仪等，而通过分布式系统可以实现这些设备的共享。
4、并行计算：
在地理信息系统中，许多模型具有较高的时间复杂性，利用分布系统可以实现并行计算，缩短计算时间。
（385）
网络地理信息系统的组合方式：
1、全集中式
2、数据集中式
3、功能集中式
4、全分布式
5、函数库服务器
六、基于云计算的GIS
基于云计算的GIS是指将空间数据的存储和处理交给大量的分布式计算机或服务器,通过基础设施服务、平台服务和软件即服务三种形式为用户提供空间信息服务的地理信息系统。
云时代的GIS用户只需要一个网络浏览器就可以像现在获取导航信息一样方便地获取所有的GIS服务。
相比较WebGIS与网格GIS,基于云计算的GIS具有如下的优势:
1、降低了对GIS用户的要求
一方面,基于云计算的GIS用户不需要像WebGIS和网格GIS一样在自己的计算机上安装软件,不需要购买数据,甚至不需要有硬件基础。
用户只需要有一个网络浏览器就能以他所需的方式（文本、图像等）获取现有GIS软件的所有功能;另一方面,云计算的一个组成部分是效用计算,用户可以按需支付自己需要的服务,可以用最低的代价实现真正意义上的移动GIS。
2、降低了GIS开发人员的工作量
使用基于云计算的GIS,用户只需对云计算平台提出资源申请就可以获得超级计算机般的数据处理能力,能够快速完成空间数据的分析处理,而无需开发人员进行算法的优化和构建复杂的并行计算、调度模型。
3、具有极高的资源利用效率
云计算平台的一个主要特点是超大规模,如现阶段的Google云计算平台已拥有超过100万的服务器（在可预见的将来其规模还会不断扩大）,这些服务器处于Google的完全支配之下,此时如果用户提出计算申请,云计算平台就能从整体上进行全局的统筹分配（而不需要利用他人的空闲计算能力）,合理利用资源,有效杜绝资源浪费。
由于用户对GIS计算能力的要求极其不平均,如:
简单的导航、最优路线计算和深入的数据挖掘相比,它们之间计算量的差别千倍不止,此时,基于云计算的GIS用户就可以根据自身需要向云计算平台申请合理的资源,按需使用。
4、提高了空间数据的安全性
不同于Web-GIS和网格GIS的单独管理,基于云计算的GIS对其空间数据集中进行存储和备份,并由专业人士管理,最大程度保证了数据的安全。
5、降低了网络的负担
网格GIS利用网络节点上的空闲计算机来提供所需的计算能力,在计算过程中势必涉及空间数据的传出和传回,增大了网络的负担。
基于云计算的GIS只需用户向云计算平台提出申请,数据存储和处理都在云内部完成,在网络传输的只是最后的处理结果即一个简单的数据集,因此大大减少了网络传输的数据量。
基于云计算的GIS进一步发展所需的关键技术
尽管基于云计算的GIS有着诸多优点,但在其高速发展的背后,许多关键的技术难题仍有待突破。
1）不同云计算平台的互操作技术
基于云计算的GIS是以某一云计算供应商提供的云计算平台作为基础的。
除了应用软件之外,基于云计算的GIS还在云计算平台中存储了庞大的空间数据,如果有朝一日需要更换云计算供应商时,那就不是像更换云计算平台上的杀毒软件一样,只需输入一个不同的网址,而将是一项近乎不可能的任务。
因此,基于云计算的GIS的继续发展急需解决不同云计算平台的互操作技术问题,并建立数据导入和导出的云计算业界标准。
2）GIS空间数据的标准化
虽然云计算平台提供了庞大的存储空间,但它并不是无限,如果不对不同格式的空间数据进行有效整合,云计算平台的大部分存储空间将被重复的空间数据所占据,造成资源的浪费。
因此,GIS空间数据的标准化仍是一个无法绕过的问题。
3）网络接入技术
基于云计算的GIS平台的最终目的是让用户通过一个网络浏览器就可以获得GIS的所有功能。
为满足此过程中海量数据通畅的传输,一种无处不在、不会中断、稳定、快速、廉价的网络接入方法将是基于云计算的GIS大范围应用的基础,而现阶段我国的3G网络显然远远没有达到要求。
云计算的特点
1、安全。
云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。
2、方便。
云计算对用户端的设备要求很低,使用起来也很方便。
3、数据共享。
云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。
4、无限量的存储空间和强大的计算能力。
云计算为用户存储和管理数据提供了无限多的空间,也为其完成各类应用提供了强大的计算能力。
（470）
网格GIS
网格GIS是指基于网格和网格计算技术的地理信息系统,它通过对高速互联网、高性能计算机、地理信息系统、虚拟现实系统、大型空间数据库、传输器、远程设备等的融合,形成一个资源池,为用户提供地理数据的获取和继承、地理信息的认知和表达、空间分析等服务,是一个在广域范围内的空间信息无缝集成和协同处理系统。
（148）
2013
七、数据挖掘
数据仓库是指面向主题的、集成的、稳定的、随着时间变化的数据集合，用以支持管理决策。
数据仓库的目标是为了制定管理的决策提供支持信息。
数据挖掘，是指从数据中提取隐含的、先前不知道的和潜在的有用信息的过程。
数据挖掘主要分为：
1、数据选取，数据库中的数据并不都与挖掘的信息有关，第一步就是为了只提取“有用”的数据。
2、数据转换，在确定要进行的数据之后，要对这些数据进行必要的转换，使得数据可以被进一步的操作使用
3、数据挖掘，在数据转换之后，就要进行数据挖掘，数据挖掘的具体技术很多，如分类、回归分析等。
4、结果解释，挖掘的信息要参照用户的决策支持目的进行分析，并且要表现给决策者。
空间数据挖掘，指从空间数据库中提取隐含的知识、和没有直接存储的空间关系、空间模式的过程。
空间挖掘常用的方法有：
1统计分析方法2基于概括的方法3聚类方法4空间关联规则。
（369）
八、3S集成
3S集成技术GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统。
3S的结合应用，相互之间形成了“一个大脑两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位GIS进行相应的空间分析，以从RS和GP提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。
在实际应用中较为常见的是3S两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者RS/GPS集成等。
三者集成的方式可以在不同的技术水平上实现，最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成，成为统一的系统。
3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应的，他拓展了传统测绘科学的研究领域。
3S的相互作用与集成如图所示：
（363）
九、GIS在3S集成中的作用及其关键技术
1、GIS与遥感的集成，地理信息系统是用于分析和显示空间数据的系统，
而遥感影像是空间数据的一种形式，类似与GIS中的栅格数据。
因而容易在数据层面上实现地理信息系统与遥感的集成，GIS在与遥感的集成中具体有以下应用：
1GIS作为遥感图像处理工具，可以在几何纠正和辐射纠正、图像分类、感兴趣区域的选取等方面增强标准图像的处理功能。
2遥感数据作为GIS的信息来源，从遥感数据中自动获取地理信息如：
线以及其他地物要素的提取、DEM数据的生成、土地利用变化以及地图更新。
2、GIS与全球定位系统的集成，两者的集成可以实现以下应用目标：
1定位，主要在旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。
2测量，主要应用于土地管理、城市规划等领域，可以测量区域的面积或者路径的长度。
3监控导航，可用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆船只发回的位置数据后，监控中心可以确定车船的运行轨迹，进而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常。
（397）
十、网络GIS主要有哪些特征
网络技术和GIS技术结合的最为激动人心的产物就是WebGIS，简而言之，就是利用web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其特点主要有:
1、是基于网络的客户机/服务器之间的信息交换，而传统的GIS大多数为独立的单机系统。
2、他利用因特网来进行客户端和服务器之间的交换，这就意味着信息的传递是全球性的。
3、他是一个分布式系统、用户和服务器可以分布在不同的地点和不同的计算机平台上。
webGIS的应用可以分为以下几个层面：
1、空间数据发布，由于能够以图形方式显示空间数据，webGIS更容易使用户找到需要的数据。
2、空间查询检索，利用浏览器提供的交互能力，进行图形及属性数据库的查询检索。
3、空间模型服务，在服务器端提供各种空间模型的实现方法，接收用户通过浏览器输入的模型参数后，将计算结果返回。
4、Web资源的组织，在web上存在着大量的信息，这些信息多数具有空间分布特征，利用地图对这些信息进行组织和管理，并为用户提供基于空间的检索服务。
（397）
十一、如何理解GIS社会化及当前GIS社会化存在的问题。
从应用角度来看，GIS社会化意味着每个人都可以方便的使用GIS功能。
而从应用开发商的角度来看，GIS社会化的标志是GIS产业的形成与分化，形成专门的数据生产商，GIS平台/构件开发商，GIS集成商，GIS服务提供商以及GIS工程监理等等，相关GIS技术标准的确立，对于GIS产业的发展提供了基础。
地理信息系统的发展需要大量的专业人才，推动了GIS教育和谐的发展，此外需要政府和立法部门制定相应的政策法规，以保证产生运行的有序性。
GIS社会化的问题：
1、产业问题，随着GIS的社会化，地理信息系统已经发展为一个巨大的产业。
在产业壮大和发展的同时，也在发生分化，产生地理信息系统相关的新产业，产业的分化有利于形成规模经济，在整个范围内合理分配人力和财力资源
2、政策，为了促进GIS的应用社会化，可以制定一些政策，提高GIS应用的广度和深度，此外，在GIS社会化的过程中，也需要一系列的政策法规，规范GIS应用以及产业的运作。
3、主要是新的法律方面的问题和空间版权。
4、教育和评估认证（405）
十二、GIS的现状及未来的发展
当前地理信息系统发展热点：
一、GIS中面向对象研究。
为了让计算机以适合人类思维模式的方法来描述现实世界，人们提出了面向对象的方法。
把面向对象的技术应用到GIS中，即面向对象的GIS。
面向对象的GIS与传统的GIS相比较有以下优点：
1、所有的地物均以对象形式进行封装，取代以复杂的关系形式存储，使系统具有良好、清晰的组织结构。
2、基于对象的GIS消除了分层的概念。
3、面向对象具有良好的抽象性，特别是其一般------特殊结构和整体------部分结构，使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型。
4、根据面向对象后期绑定的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱基础上定义自己所需的数据类型及空间操作，从而增强系统的开发性和可扩充性。
5、基于图标的面向对象的用户界面，方便了用户操作和使用。
面向对象的GIS存在的问题：
1、大数据量对象的操作依然受硬件条件的限制。
2、对象的粒度与独立性问题。
3、面向对象的数据结构如何使矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示等问题。
二、时空系统研究。
传统的地理信息系统只强调地物的空间特征，而不考虑其时间特征。
但是在环境检测、地震救援、天气预报等许多应用领域中，空间对象往往是随着时间动态变化的，而这种动态变化规律对问题的求解起着十分重要的作用。
以前，由于计算机软硬的限制及技术方面的制约，GIS忽略了时态特性。
近年来，随着技术的发展，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”。
通常把GIS的时间维分成处理时间维和有效时间维。
处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间。
有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域中事件出现的时间。
时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询及时空分析。
目前一般是在现有数据模型基础上进行扩充，比如把时间加入到关系模型的元组中，即在对象模型中引入时间属性。
但是，在这种扩充的基础上如何解决从表达到分析的一系列问题仍有待进一步研究。
三、地理信息建模系统。
通用GIS的空间分析功能有时候并不能满足一般的专业应用问题，因为这些领域都有自己独特的专用模型。
目前大多数通用的GIS提供二次开发的工具和环境来满足用户，但二次开发工具的于普通用户而言过于困难，很难达到应用目的。
GIS支持建立该领域特有的空间分析模型使它能够容易地应用到专门领域。
GIMS的研究方向为：
（1）面向对象在GIS中的应用。
面向对象技术用对象（实体属性和操作的封装）、对象类结构（分类和组装结构）、对象间的通讯来对客观世界进行描述，同对也为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径；
（2）基于图标的用户建模界面。
建模过程中的对象和空间分析操作均以图标形式展示给用户，使用户可以通过使用图标来间接完成自己所需的操作。
同时用户亦可以自定义图标。
在用户对图标的定义、选择和操作中实现模型的定义和检验。
这种方法比宏语言（如AML）要方便和直观得多；（3）GIS与其它的模型和知识库的相结合，即实现存在GIS之外的模型和知识库与GIS耦合成一个有机整体。
这也是许多应用领域面临的一个非常实际的问题。
四、三维地理信息系统的研究。
三维GIS是许多应用领域对GIS的提出了需求。
目前的GIS大多数提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维的表达和分析还有很大差距。
真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维数据库，并能够解决三维空间操作和分析问题三维。
其主要研究方向包括：
三维数据结构的研究，如数据的可视化、数据的存储、数据状态的表示以及三维数据的生成和管理。
其中，地理数据的三维显示主要包括栅格图像、全息图像显示、表面处理、三维数据的操作、层次处理等。
地理信息系统发展趋势：
一、GIS网络化
GIS的发展使得以往很多难以完成的事情得以实现，其中计算机网络技术就
是起到质变作用的重要技术，它的发展如网络技术使得数据库在地理位置上以分布的方式存在，各个数据库可以局部地进行创建、更新、维护和管理，而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享。
二、GIS标准化
由于人类的很多活动本身在地理信息本质上是分布的，不同地域、不同行业
的数据生产部门对应专门的数据服务器，因此具有分布式的特点。
目前随着大型跨地区的GIS工程的建立及应用，尤其是近期来“数字城市”、“数字地球”的兴起，解决地理操作的分布与共享迫切需求。
三、数据商业化
四、系统专门化
五、GIS企业化
六、GIS全球化
七、GIS大众化
八、结构组件化
搭建一个小型的GIS系统已经不是少数几个人所能完成的任务，而建立数字地球更是个人难以想象的庞大的工程，将会号召全球各地人们的参与。
于是，人们想到了把一个庞大的GIS软件系统可按应用需要分解成“定制系统”的GIS“元件”，从而能通过组件的组装搭建系统。
九、系统集成化
3S结合应用，取长补短是自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了"一个大脑，两只眼睛"的框架，即可以提供或更新区域信息以及空间定位，进行空间分析，以从提供的大量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为科学决策的依据。
实际应用中，较为多见的是两两之间的结合。
地理信息系统发展前景展望
一、GIS将向高维化发展
GIS对三维问题处理的不足，很大程度上限制了其在矿山与地质领域的应
用。
现有的GIS软件虽然可以利用DEM（数字高程模型）来处理空间实体的高程值，但是还局限在空间实体的表面，而无法建立空间实体的三维拓扑关系，也就是说还不能够实现真三维的操作，因而人们将现有的GIS称为二维GIS或二维半GIS[35]。
众多的应用领域如矿山、地质以及气象
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