南京师范大学地理科学学院860地理信息系统历年考研真题汇编（含部分答案）

目录

2011年南京师范大学851地理信息系统考研真题

2009年南京师范大学864地理信息系统考研真题

2008年南京师范大学地理信息系统考研真题

2007年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2006年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2005年南京师范大学地理信息系统概论考研真题

2004年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2003年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2002年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2001年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2000年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

1999年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

1998年南京师范大学地理信息系统概论考研真题及详解

2011年南京师范大学851地理信息系统考研

真题

2009年南京师范大学864地理信息系统考研

真题

2008年南京师范大学地理信息系统考研真

题

2007年南京师范大学地理信息系统概论考

研真题及详解

一、名词解释（每题6分，共30分）

1．空间数据引擎

答：可以理解为基于特定的空间数据模型，在特定的数据存储、管

理系统的基础上，提供对空间数据的存储、检索等操作，以提供在此基

础上二次开发的程序功能集合。从宏观上看，它是一种空间数据库管理

系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引

擎，该层空间数据引擎在应用程序和异种空间数据库的数据之间提供了

一个开放的接口。使用不同厂商GIS的客户可以通过空间数据引擎将自

身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS统一管理；同样，客户也

可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS的数据，并

转化成客户可以使用的方式。通过这种方法获得常规数据库管理系统功

能之外的空间数据存储和管理的能力。目前空间数据库引擎主要有两种

方式：一种是以ESRI与数据库开发商联合开发的ArcSDE为代表，可称

之为中间件方式空间数据引擎；另一种空间数据引擎由数据库厂商开

发，如Oracle的Spatial是支持空间数据管理的专用模块，可称之为嵌入

式空间数据引擎。

2．空间索引

答：GIS索引指依据空间对象位置和形状或空间对象之间的某种空

间关系按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信

息。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空

间对象之间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被

排除，从而提高空间操作的速度和效率。主要有对象范围索引、格网索

引、四叉树空间索引、R树和R+树空间索引。

3．网络GIS

答：狭义网络GIS。既然计算机网络结构和分布式对象技术形式是

网络GIS的重要特征，那么在一定时期内特定形式的计算机网络和分布

式对象技术融合所形成的GIS系统便是狭义性的网络GIS。按照这种定

义方法，本文将网络GIS分成“基于C/S的网络GIS”、“基于B/S的网络

GIS”、“基于空间Web服务的网络GIS”、“基于移动与嵌入式的网络

GIS”和“基于网格的网络GIS”。这几种网络GIS都因其网络结构形式和分

布式对象技术的不同而在体系结构、数据存储与访问方法、数据组织与

存储策略等方面存在较大差异。

“广义网络GIS”不仅是所有“狭义网络GIS”的统称，同时它也代表了

不同“狭义网络GIS”结合时的产物。一般来讲，广义的网络GIS可以是城

域网/广域网GIS、Internet/IntranetGIS、无线网络GIS、移动与嵌入式

GIS的各种组合。在一个技术方法繁多，GIS数据共享需求多样的企业

里，它更多的是几种不同“狭义网络GIS”的结合，即同时使用几种网络

结构和不同的分布式对象技术。

4．数字地形分析

答：数字地形分析指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提

取的数字信息处理技术。DTA技术是各种与地形因素相关空间模拟技术

的基础。数字地形分析的主要内容有两方面，一是提取描述地形属性和

特征的因子，并利用各种相关技术分析解释地貌形态、划分地貌形态

等。二是DTM的可视化分析，重点在于地形特征的可视化表达和信息

增强，以帮助传达地形曲面参数、地表形态特征和复合地形属性的信

息。数字地形分析方法有坡面地形因子提取、特征地形要素提取、地形

统计特征分析。

5．正射影像

答：正射影像利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片/

遥感相片，经逐象元进行纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成

的影像数据。正射影像同时具有地形图特性和影像特性，信息丰富，可

作为GIS的数据源，从而丰富地理信息系统的表现形式。

二、论述题（每题20分，共120分）

1．试述空间数据模型与空间数据结构的联系与区别。

答：空间数据模型通过一定的数学方法，把空间实体提炼成模型，

而空间数据结构是在空间数据模型的基础上发展起来的，是一种软件常

规内涵，通过计算机的编码理论、存取方式几个数据单元在计算机组

织、存贮中的分配来实现。空间数据结构是空间数据模型的表述。

GIS中空间数据结构和数据模型是紧密相关的，数据模型的建立必

须通过一定的数据结构，但是两者之间也有非常明显的区别。数据模型

是一个总的概念，是人为概念化的真实，是对现实世界的提取，对现实

世界的一种认识和选择。而数据结构是“带有结构的数据元素的集合”，

这里的结构指的是数据元素之间的相互关系，它是软件常规的内涵。根

据空间数据结构和数据模型的特点及其关系，可以建立空间数据库系

统。

2．什么是GIS的体系架构？GIS的体系架构是如何演化的。

答：GIS架构体系是指组成GIS系统的组织方式。

按照GIS软件开发和集成技术的发展历程分别是：集成式GIS、模

块化GIS、核心式GIS、Com-GIS、WEB-GIS、互操作GIS等。

（1）集成式GIS

随着软件开发技术的发展，各种GIS模块走向集成，逐步形成大型

GIS软件包，形成集成式GIS。他集成了GIS的各项功能并形成独立完善

的系统，但系统复杂、庞大，从而导致成本高且难以与其他系统进行集

成。

（2）模块化GIS

模块化GIS是把GIS按照功能划分为一系列模块，运行于同一的集

成环境之上。模块化GIS具有较大的工程针对性，便于开发、维护和应

用，但难以与管理信息系统、专业应用模型等进行无缝集成；

（3）核心式GIS

为解决集成式GIS与模块化GIS的缺点，提出了核心式GIS的概念。

核心式GIS提供一系列的GIS功能动态链接库，开发GIS应用系统时可以

采用现有的高级编程语言，通过应用程序接口API访问和调用内核所提

供的GIS功能。核心式GIS虽然可以与MIS集成，但开发过于底层，给应

用开发者带来一定的难度；

（4）组件式GIS

组件式GIS基于标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以自由灵

活地重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口；因特网的发

展为GIS发展带来了另外一个领域的发展，Web技术和GIS技术的结合产

物就是WebGIS；

（5）互操作GIS

互操作GIS是指在计算机网络环境下，遵循一个公共的接口标准，

能够实现空间数据和数据处理功能的共享和相互操作的GIS，互操作

GIS的前提是GIS组件化。

3．阐述GIS数据组织的主要方式，以及它们的特点。

答：（1）矢量数据的组织

①文件-关系数据库混合管理

传统GIS软件采用文件与关系数据库混合方式管理空间数据，比较

典型的是ArcInfo，有的系统也采用纯文件方式管理空间数据，如

MapInfo；即用文件系统管理几何图形数据，用商用关系型数据库管理

属性数据，两者之间通过目标标识或内部连接码进行连接。这种管理方

式的不足之处在于：①属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询

运算，模型操作运算速度慢；②数据分布和共享困难；③属性数据和

图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数

据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；④缺乏表示空间对象及其关系的

能力。因此，目前空间数据管理正在逐步走出文件管理模式。

②全关系数据库管理

全关系数据库管理方式下，图形数据与属性数据都采用现有的关系

型数据库存储，使用关系数据库标准连接机制来进行空间数据与属性数

据的连接。对于变长结构的空间几何数据，一般采用两种方法处理，一

是按照关系数据库组织数据的基本准则，对变长的几何数据进行关系范

式分解，分解成定长记录的数据表进行存储。然而，根据关系模型的分

解与连接原则，在处理一个空间对象时，如面对象时，需要进行大量的

连接操作，非常费时，并影响效率。二是将图形数据的变长部分处理成

Binary二进制Block块字段。这种存储方式，虽然省去了前面所述的大量

关系连接操作，但是二进制块的读写效率要比定长的属性字段慢得多，

特别是涉及对象的嵌套，速度更慢。

③对象关系数据库管理

由于直接采用通用的关系数据库管理系统的效率不高，而非结构化

的空间数据又十分重要，它是在传统关系数据库管理系统之上，进行扩

展使之能够同时管理矢量图形数据和属性数据。扩展的方式有两种：一

是GIS软件商在传统关系数据库管理系统之上进行扩展，外加一个空间

数据引擎，如ESRI的ArcSDE，另一种是数据库管理系统的软件商在关

系数据库管理系统中进行扩展，使之能直接存储和管理非结构化的空间

数据。提供了对于非结构化的数据管理的扩展，其效率比纯关系型数据

库管理方式高很多，同时，它又具有数据的安全性、一致性、完整性、

并发性以及数据损坏后的恢复方面等基本功能，支持海量数据管理，它

成为目前大型GIS系统常用的数据管理方式。

（2）栅格数据的组织：

①文件管理方式

目前大部分GIS软件和遥感图像处理软件都是采用文件方式来管理

遥感影像数据。由于遥感影像数据库并不是仅仅包含图像数据本身，而

且还包含大量的图像元数据信息（如图像类型、摄影日期、摄影比例尺

等），遥感图像数据本身还具有多数据源、多时相等特点，另外，数据

的安全性、并发控制和数据共享等都将使文件管理无法应付。

②文件-关系数据库混合管理方式

为了改进文件方式管理影像数据的效率，一种新的管理方式被提出

来：文件+数据库管理方式。实施这种方式管理影像数据时，影像数据

仍按照文件方式组织管理；在关系数据库中，每个文件都有唯一的标识

号对应影像信息，如文件名称、存储路径等。这种方式管理影像数据，

不是真正的数据库管理方式，影像数据并没有放入数据库中，数据库管

理的只是其索引。由于影像数据索引的存在，使影像数据的检索效率得

到提高。

③关系数据库管理

由于关系数据库发展成熟，具有良好的安全措施和数据恢复机制；

目前关系数据库系统提供了存储复杂数据类型的能力，使利用关系数据

库来管理影像数据成为可能。基于扩展关系数据库的影像数据库管理是

将影像数据存储在二进制变长字段中，然后应用程序通过数据访问接口

来访问数据库中的影像数据。同时影像数据的元数据信息业存放在关系

数据库的表中，二者可以进行无缝管理。

4．阐述当前GIS辅助地学分析的优点和缺点，指出存在问题的解决

思路。

答：略。

5．阐述当前电子政务系统的特点及发展趋势，说明GIS如何在电子

政务系统中发挥作用。

答：（1）GIS在电子政务应用中的发展阶段

GIS是实现空间地理信息采集、管理和输出的计算机技术。自20世

纪60年代地理信息系统技术诞生以来，一直伴随计算机主流技术不断发

展，也不断在电子政务领域中得到应用和发展。如图1所示，根据电子

政务的发展阶段，GIS的应用也可以分为三个阶段：

①初级阶段

这一阶段的电子政务系统是一个一个孤岛式的应用系统。GIS在电

子政务中应用的主要核心需求是放在制图以及部分专题式空间分析阶

段，主要使用者是经过GIS技术专业培训的人员，停留在专家GIS阶

段。

②中级阶段

这一阶段的电子政务系统开始采用网络技术在一定范围内实现信息

互通互享。GIS在电子政务应用的核心是以基础地理信息为基础整合电

子政务中各类专题信息，以实现信息管理为重要目标。一些未接受专业

培训的业务人员也开始使用GIS，真正开始了政府GIS应用。

③高级阶段

这一阶段的电子政务系统是完全实现了信息互通互享和信息公众服

务的高级阶段。GIS在这一阶段的应用主要是以地理信息为载体提供各

类电子政务信息服务，这一阶段GIS的应用真正实现了社会化和大众

化。该阶段是GIS目前发展的主要方向。

（2）GIS与电子政务关系

①GIS是电子政务的基础地理空间平台

政府办公业务综合资源数据库所涉及的信息是多方面的，需要GIS

的地理空间数据；其中，地理空间数据是政务数据、统计数据和专题数

据的信息载体和空间定位基础。

②GIS可以为电子政务提供清晰易读的可视化工具

以地理空间数据和社会经济等非空间数据整合为基础的GIS可以通

过制作面向应用的专题地图、专题系列地图、多媒体动态电子地图系

统、三维显示技术和虚拟现实技术等手段可以为电子政务提供空间辅助

分析和决策的可视化平台，从而大幅度提高政府决策活动的质量和效

率。

③GIS赋予电子政务以空间辅助决策的功能

没有地理空间数据与社会经济等非空间数据的整合，就仅能对经

济、社会和政务数据进行一般性的事物处理、统计分析和辅助决策，因

而制约了社会经济数据的使用层次和使用效率。GIS的空间数据与社会

经济数据进行融合后，就能实现对非空间数据的空间定位、空间分析

(如网络分析，缓冲区分析和叠加分析等)和空间辅助决策；即不仅能确

定客观实体(事件，现象，物质等)是什么，还能确定客观实体的地理位

置和空间分布规律；通过空间数据挖掘，可以获得新的信息和知识，从

而提高政府机关决策的科学性和时效性。

④电子政务需要GIS的技术支持

没有GIS空间数据参与的统计型政府管理信息系统，一般只能用于

事物处理、综合业务管理和非空间分析决策，比如，政府机构在研究西

部大开发、可持续发展、农村城镇化等发展战略和西气东输、西电东送

和进藏铁路等重大建设工程时，如果不使用地理空间数据、也不采用

GIS等先进技术，就难以获得有说服力分析结论，更难以作出科学决

策。而GIS技术的参入，则为电子政务的海量数据管理、多源空间数据

(地图数据，航空遥感数据、卫星遥感数据、GPS卫星定位数据、外业测

量数据等)和非空间数据的融合、WebGIS技术和自主版权软件系统的开

发、空间分析、空间数据挖掘和空间辅助决策等提供了技术支撑，从而

可提高政府机构的科学决策水平和决策效率。

⑤电子政务的建设为GIS提供了新的发展机遇

电子政务对地理空间数据和GIS技术提出了许多新的要求，必将促

进NSDI和GIS技术的发展。此外，GIS技术的发展日新月异，为了适

应“电子政务”对3S(GPS，RS，GIS)等高新技术的需求，需要加强对GIS

理论和新技术的研究与开发，真正作到“与时俱进”。在未来几年，在电

子政务空间辅助决策领域，应重点研究以下问题:地理空间数据的快速

更新技术，海量数据管理技术，3S(GPS，RS，GIS)集成技术，空间数

据仓库技术，空间数据挖掘技术，WebGIS技术，空间数据压缩和传输

技术，空间数据与非空间数据的融合技术，空间决策支持技术，虚拟现

实技术和信息共享技术等。

6．你知道GoogleEarth吗？阐述GoogleEarth的特点，说明

GoogleEarth使用了哪些关键技术。

答：（1）地理信息直观

（2）先进和主流的技术

它充分利用了计算机技术、空间信息技术等领域先进和主流的技

术，代表了当代技术发展的潮流。表现在：

①先进的海量数据存储和处理技术——达到近百TB；

②先进的分布式网络技术——6万台服务器的支持；

③先进的数据库管理技术——金字塔结构、分布存储；

④先进的影像镶嵌技术——无缝、无级；

⑤先进的数据搜索技术——快速、准确；

⑥先进的数据交换技术——XML/GML/KML；⑦先进的客户端技

术——C/S、B/S。

（3）免费的高分辨遥感图像

它提供了丰富的全球不同分辨率的遥感影像数据，也为全球范围的

地理信息系统的应用提供了免费的基础地理底图。为开展地学领域研究

提供了基础地理底图，使GIS走向大众百姓。

（4）标准统一、开放

它采用开放的数据标准和规范，并提供二次开发的API接口，使系

统具有极好的扩展性和灵活性。

表现在：

①标准开放，目前采用的是XML/KML(KeyholeMarkupLanguage)；

②可以在数据层面上整合各类数据和各GIS软件数据；

③可以方便增加点、线、面、体等模型数据；

④可以方便增加说明信息(属性数)；

⑤良好安全性，数据可以在本地私有，也可以通过网络共享；

⑥可以在网络层面上通过URL实现数据添加和实施更新；

⑦可以通过调用API函数实现进行功能扩展；

⑧可以利用该平台开展多领域全新的应用。

（5）功能强大而操作简单

加上良好的商务运作模式，使专业的空间信息技术走向了大众百

姓。

表现在：

①从球面到平面的多模式、多角度显示；

②复杂三维立体表现；

③任意旋转、放大、缩小、漫游；

④快捷地查询、导航、定位功能；

⑤既可以宏观，也可以极致微观地对地球巨细进行观察和研究；

⑥极其简单的操作，不需要专业背景知识，“老幼皆宜”；

⑦体积较小的客户端软件—只有13MB。

（6）紧密结合搜索引擎，提供便捷免费的通用服务

关键技术：

①数据压缩技术；

②数据高速传输技术；

③数据库管理技术；

④空间查询分析技术；

⑤虚拟现实技术。

2006年南京师范大学地理信息系统概论考

研真题及详解

一、名词解释（每题6分，共30分）

1．空间数据模型

答：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式提供了基本的方法。一般而言，GIS空

间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联

系的层次所组成。空间概念数据模型包括：场模型（用于描述空间中连

续分布的现象）；对象模型（用于描述各种空间地物）；网络模型（可

以模拟现实世界中的各种网络）。空间逻辑数据模型有矢量模型、栅格

数据模型、矢栅一体化模型、镶嵌数据模型和面向对象模型等。

2．空间数据结构

答：指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结

构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，是对空间逻辑

数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存

储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的作用。空间

数据结构：矢量结构、栅格结构、矢栅一体化结构、镶嵌数据结构、三

维数据结构和超图数据结构。

3．空间数据索引

答：指依据空间对象位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按

一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息。作为一

种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之

间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从

而提高空间操作的速度和效率。主要有对象范围索引、格网索引、四叉

树空间索引、R树和R+树空间索引。

4．空间数据引擎

答：可以理解为基于特定的空间数据模型，在特定的数据存储、管

理系统的基础上，提供对空间数据的存储、检索等操作，以提供在此基

础上二次开发的程序功能集合。从宏观上看，它是一种空间数据库管理

系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引

擎，该层空间数据引擎在应用程序和异种空间数据库的数据之间提供了

一个开放的接口。使用不同厂商GIS的客户可以通过空间数据引擎将自

身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS统一管理；同样，客户也

可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS的数据，并

转化成客户可以使用的方式。通过这种方法获得常规数据库管理系统功

能之外的空间数据存储和管理的能力。目前空间数据库引擎主要有两种

方式：一种是以ESRI与数据库开发商联合开发的ArcSDE为代表，可称

之为中间件方式空间数据引擎；另一种空间数据引擎由数据库厂商开

发，如Oracle的Spatial是支持空间数据管理的专用模块，可称之为嵌入

式空间数据引擎。

5.GridGIS

答：是利用现有的网格技术、空间信息基础设施、空间信息网络协

议规范，形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境，为用户提供一体化

的空间信息应用服务的智能化信息平台。它将地理上分布的、异构系统

的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、

虚拟现实系统等，通过高速互联网络连接并集成起来，形成对用户透明

的虚拟的空间信息资源的超级处理环境。

二、论述题（每题20分，共120分）

1．简述空间元数据及其作用。

答：地理元数据是指描述空间数据的数据，它描述空间数据集的内

容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是

空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程

度上为空间数据的质量提供了保障。

（1）元数据内容：

①标识信息，是唯一标识数据集的元数据信息。如数据集的名称、

发布时间、版本、空间分辨率、安全限制等。

②数据质量信息，是数据集质量的总体评价，包括数据集在数据完

整性、逻辑一致性、位置精度、时间精度、属性精度等方面的综述以及

说明数据质量的保证措施，以及数据源、数据处理过程和数据志等说明

信息。

③空间参照系统信息，是对数据集使用的空间参照系统的说明。

④空间数据组织信息。

⑤内容信息，描述数据集的主要内容，包括实体和属性信息。

⑥分发信息，描述有关数据分发者信息及获取数据的方法，使用户

了解获取数据集的方式和途径。

⑦核心元数据参考信息，包括核心元数据发布或更新的日期，以及

与建立核心元数据单位的联系信息，使用户了解到核心元数据内容的现

势性。

（2）元数据用途

①帮助用户了解和分析数据

用户可对空间数据库进行浏览、检索、研究、分析，了解数据的基

本情况和数据的可用性，获取方法等内容。

②空间数据质量控制

通过按一定的组织结构集成到数据库中构成数据库的元数据信息系

统可以实现

a．有准确定义的数据字典，以说明数据的组成，各部分的名称，

表征的内容等；

b．保证数据逻辑科学地集成，如植被数据库中不同亚类的区域组

合成大类区，这要求数据按一定逻辑关系有效的组合；

c．有足够的说明数据来源、数据的加工处理工程、数据释译的信

息。

③在数据集成中的应用

元数据记录了数据格式、空间坐标体系、数据的表达形式、数据类

型、数据使用软硬件环境、数据使用规范、数据标准等信息。这些信息

在数据集成的一系列处理中，如数据空间匹配、属性一致化处理、数据

交换等方面是必需的。

④数据存贮和功能实现

元数据系统用于数据库的管理，可以实现数据库设计和系统资源利

用方面开支的合理分配，避免数据的重复存贮，并可以高效查询检索分

布式数据库中任何物理存贮的数据。减少用户查寻数据库及获取数据的

时间。

2．试述地理信息共享技术内涵。

答：（1）文字及与文字相关的技术；

（2）地图及与地图相关的技术；

（3）GIS及与GIS相关的技术

①互联网；

②万维网；

③万维网GIS与OpenGIS；

④互操作与互运算；

⑤网格与网格GIS；

⑥数据融合等。

3．阐述电子政务系统的发展及其与GIS的关系。

答：（1）GIS在电子政务应用中的发展阶段

GIS是实现空间地理信息采集、管理和输出的计算机技术。自20世

纪60年代地理信息系统技术诞生以来，一直伴随计算机主流技术不断发

展，也不断在电子政务领域中得到应用和发展。根据电子政务的发展阶

段，GIS的应用也可以分为三个阶段：

①初级阶段

这一阶段的电子政务系统是一个一个孤岛式的应用系统。GIS在电

子政务中应用的主要核心需求是放在制图以及部分专题式空间分析阶

段，主要使用者是经过GIS技术专业培训的人员，停留在专家GIS阶

段。

②中级阶段

这一阶段的电子政务系统开始采用网络技术在一定范围内实现信息

互通互享。GIS在电子政务应用的核心是以基础地理信息为基础整合电

子政务中各类专题信息，以实现信息管理为重要目标。一些未接受专业

培训的业务人员也开始使用GIS，真正开始了政府GIS应用。

③高级阶段

这一阶段的电子政务系统是完全实现了信息互通互享和信息公众服

务的高级阶段。GIS在这一阶段的应用主要是以地理信息为载体提供各

类电子政务信息服务，这一阶段GIS的应用真正实现了社会化和大众

化。该阶段是GIS目前发展的主要方向。

（2）GIS与电子政务关系

①GIS是电子政务的基础地理空间平台

政府办公业务综合资源数据库所涉及的信息是多方面的，需要GIS

的地理空间数据；其中，地理空间数据是政务数据、统计数据和专题数

据的信息载体和空间定位基础。

②GIS可以为电子政务提供清晰易读的可视化工具

以地理空间数据和社会经济等非空间数据整合为基础的GIS可以通

过制作面向应用的专题地图、专题系列地图、多媒体动态电子地图系

统、三维显示技术和虚拟现实技术等手段可以为电子政务提供空间辅助

分析和决策的可视化平台，从而大幅度提高政府决策活动的质量和效

率。

③GIS赋予电子政务以空间辅助决策的功能

没有地理空间数据与社会经济等非空间数据的整合，就仅能对经

济、社会和政务数据进行一般性的事物处理、统计分析和辅助决策，因

而制约了社会经济数据的使用层次和使用效率。GIS的空间数据与社会

经济数据进行融合后，就能实现对非空间数据的空间定位、空间分析

(如网络分析，缓冲区分析和叠加分析等)和空间辅助决策；即不仅能确

定客观实体(事件，现象，物质等)是什么，还能确定客观实体的地理位

置和空间分布规律；通过空间数据挖掘，可以获得新的信息和知识，从

而提高政府机关决策的科学性和时效性。

④电子政务需要GIS的技术支持

没有GIS空间数据参与的统计型政府管理信息系统，一般只能用于

事物处理、综合业务管理和非空间分析决策，比如，政府机构在研究西

部大开发、可持续发展、农村城镇化等发展战略和西气东输、西电东送

和进藏铁路等重大建设工程时，如果不使用地理空间数据、也不采用

GIS等先进技术，就难以获得有说服力分析结论，更难以作出科学决

策。而GIS技术的参入，则为电子政务的海量数据管理、多源空间数据

(地图数据，航空遥感数据、卫星遥感数据、GPS卫星定位数据、外业

测量数据等)和非空间数据的融合、WebGIS技术和自主版权软件系统

的开发、空间分析、空间数据挖掘和空间辅助决策等提供了技术支撑，

从而可提高政府机构的科学决策水平和决策效率。

⑤电子政务的建设为GIS提供了新的发展机遇

电子政务对地理空间数据和GIS技术提出了许多新的要求，必将促

进NSDI和GIS技术的发展。此外，GIS技术的发展日新月异，为了适

应“电子政务”对3S(GPS，RS，GIS)等高新技术的需求，需要加强对

GIS理论和新技术的研究与开发，真正作到“与时俱进”。在未来几年，

在电子政务空间辅助决策领域，应重点研究以下问题:地理空间数据的

快速更新技术，海量数据管理技术，3S(GPS，RS，GIS)集成技术，

空间数据仓库技术，空间数据挖掘技术，WebGIS技术，空间数据压缩

和传输技术，空间数据与非空间数据的融合技术，空间决策支持技术，

虚拟现实技术和信息共享技术等。

4．试述电子商务的发展及其与GIS的关系。

答：（1）电子商务的发展

①20世纪70年代末期，电子商务意味着利用电子化的手段，将商业

买卖活动简化，通常使用的技术包括电子数据交换（EDI）和电子货币

转帐。

②20世纪80年代，随着信用卡、自动柜员机和电话银行的逐渐被接

受和应用，这些也成为电子商务的组成部分。

③20世纪90年代，企业资源计划（ERP）、数据挖掘和数据仓库也

成为电子商务的一个部分。

④21世纪，电子商务增加了新的组成部分——“网络商务”，客户在

数据加密传输技术支持下，利用网上商店的虚拟购物车和信用卡等电子

货币支付形式，通过互联网完成商品和服务的采购。

（2）电子商务与GIS的关系

GIS与电子商务技术是互相渗透、互相融合，形成你中有我、我中

有你的关系。

电子商务就是在电子技术、信息技术高度发达的现代社会里，按照

一定的商务规则，利用电子网络，系统应用电子方式和电子信息技术，

进行高效率、低成本的各种商务活动。而商务活动则包括信息发布贸易

洽谈、交易确认、物流配送、电子结算、网上服务、网上站点宣传等。

GIS作为一种特殊的电子商务，内容非常广泛，反映了地球表面的空间

位置、地物或者目标的属性以及它们随时间的变化等等，将在信息技术

不断发展的推动下，朝着集成化、网络化、模块化、智能化、高效化的

方向发展。因此可以说，电子商务与GIS的关系是密不可分的：

一方面，因特网技术的发展，很大程度上推动了社会发展，改变了

人们生活模式，也为GIS的应用和普及提供了全新模式。此外，新一代

通信技术的发展，如3G的出现，为GIS走向千家万户提供了技术基础，

使GIS应用也改变了原来的模式，进入一个全新的移动式GIS时代，GIS

的市场潜力也大大增加，进入电信、通信、汽车导航、市场分析、旅游

咨询等许多领域，乃至人们的日常生活之中，以满足工作和日常生活定

位信息要求。

另一方面，电子商务的基本技术都需要地理信息技术的补充，为它

们提供处理位置信息的功能，才能构成完善的解决方案和更好地实现技

术目标。如办公自动化(OA)，将GIS功能融八OA之中，实现GIS与OA

的一体化，使空间信息和其他各类信息统一管理，在城市规划、土地管

理或是交通管理等方面发挥重要作用。

5．阐述数字城市框架及数据共享需要解决的关键技术问题。

答：（1）功能体系

（2）技术框架

（3）关键技术

①计算技术

自然界所涉及的领域是包罗万象的，用传统的方法很难对其做精确

的研究。而伴随计算机的问世以及高速计算机的出现，人类便可以通过

科学计算和仿真模型对地震、暴雨等自然现象进行模拟，以进行减灾救

灾。因此，科学计算便成为数字地球模型中的主要技术，通过它可以对

不同的数据进行科学的理解，以使数字地球发挥巨大的效益。

②海量存储和处理技术

庞大的的信息源是构成数字地球的关键，数字地球的信息量随着人

类对地观测技术的提高会不断地增加。因此，海量存储技术便成为数字

地球的支柱。实现对这些数据的查询检索，需要海量数据存储管理以及

快速处理技术。目前分布式数据存储是海量数据管理的趋势。

③数据获取技术

获取多尺度高精度的卫星影像将成为数字地球的核心内容。通过这

些信息便可以对地球进行实时观测与更新，建立多尺度数字地球。

④宽带网络技术

和网络技术的发展一样．数字地球所需的信息也将由分布在全球各

地的空问数据库组成，它们之间通过高速网络链接在一起，可以实现

数据的无缝操作。因此，要传输海量数据，进行科学计算，高速宽带网

络技术便成为数字地球能否走向实用的关键。

⑤互操作技术

Internet和www技术之所以成功，归功于诸如TCP／IP等成功的网络

协议的支持，数字地球也存在这一问题。目前国际标准化组织地理信息

／地球信息业委员会，美国联邦地理数据委员会、开放地理数据协会等

单位都在致力于这一技术的研究，以寻求空间信息互操作的方案。

⑥空间数据仓库

空间数据仓库是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的和

随时间变化的、持久的和具有空间坐标的地理数据的集合。空间数据仓

库的目的，是为了处理积累的海量空间数据，抽取有用信息，并提供决

策支持。

⑦空间数据融合

空间数据融合是指多种数据合成后，不再保存原来的数据，而产生

了一种新的综合数据，如假彩色合成影象。数字地球的多种数据融合，

包括多种分辨率数据，多维数据以及不同类型数据的融合，并且需要将

融合得到的数据进行可视化表现，通常是将数据叠加在数字高程模型

上，形成三维立体景观影象。实现数字地球中的空间数据融合，需要地

理数据互操作以及高速网络的支持。

⑧元数据

元数据是关于数据的数据，它是数字地球的引擎。通过元数据可以

对数字地球中自己关心的内容进行查询和浏览，并可以了解所需信息的

质量、表示方式等内容。

⑨虚拟现实技术

虚拟现实是采用多媒体计算机技术来形成一个生动逼真的三维空间

甚至四维时空感觉环境，并使人类可用自然的视觉、听觉、嗅觉、触觉

等感官机能和效应器官进行实时参与和实时交互。虚拟现实技术为数字

地球提供了一个可视化的信息环境，这一用户界面工具将允许用户从外

到内或从内到外地观察信息空间的属性和特征。

6．简述网络GIS的发展过程及趋势。

答：从局域网到城域网和广域网，从互联网到无线网络，再到分

布式网络，计算机网络同其他通信网络的每一步发展都在改变着GIS的

应用规模和地理服务方式，而伴随着计算机网络发展的分布式计算技

术也在从早期的集中式或基于主机的计算模式、文件服务器计算模式发

展为客户/服务器模式、浏览器服务器模式，再发展为如今的多层分布

式计算、Web服务和网格计算模式，分布式计算模式也在逐步影响着

GIS的计算方法和体系结构。可以说网络与因网络发展而存在的分布式

计算技术深深影响和改变着GIS，促进网络GIS的发展。

（1）网络GIS体系结构的发展

①基于C/S模式的网络GIS：采用分布式系统架构，构建于部门局

域网络之上。它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。快捷性、安全性、灵活性和高效

性是基于C/S的网络地理信息系统的最大特点。

②B/S模式的网络GIS：常常被称之为WebGIS，即互联网地理信息

系统，以互联网为环境，以Web页面作为GIS软件的用户界面，把

Internet和GIS技术结合在一起，为各种地理信息应用提供GIS功能。与

传统GIS相比，具有B/S体系结构的网络GIS使原来基于单机或局域网

的GIS扩展到整个因特网，使得地学数据和地学模型有可能在全球范围

内共享。此外，WebGIS还具备开发和应用管理成本低，使用简单、

能实现真正的信息共享、平台具有很强的独立性、良好的可扩展性、更

广泛的访问范围和平衡高效的计算负载等诸多优点

③基于WebService的网络GIS：是将地理信息技术和WebService分

布式计算技术相结合的产物，将地理信息系统架构在WebService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。

目前，OGC成立了专门研究如何利用Web服务及其相关技术解决地理

信息领域互操作问题的研究项目即OGCWeb服务启动项目(OGCWeb

ServicesInitiative)，即OWS(OGCWebServices)，该项目提出一个可

进化、基于开放地理数据互操作规范的、能够无缝集成各种在线空间处

理和位置服务的框架，使得分布式空间处理系统能够通过XML和

HTTP技术进行交互，并为各种在线空间数据资源、来自传感器的信

息、空间处理服务和位置服务进行基于Web的发现、访问、整合、分

析、利用和可视化等操作提供互操作框架。

④移动与嵌入式的网络GIS：是GIS同移动与嵌入式设备集成的产

物，它是GIS的一个新兴应用领域。典型的嵌入式GIS较之于传统的GIS

系统具备数据实时性强、使用方便、与定位系统结合紧密等优点，但

是由于硬件和网络环境的限制同样也有功能较简单、不便于分析、速度

较慢等缺陷。

⑤基于格网的网络GIS：简称GRIDGIS，它是指实现网络环境中

空间信息共享和协同服务的分布式GIS软件平台和技术体系。它将地理

上分布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系

统、地理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速互联网络连接并集成，

为对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境。较之于传统的

WebGIS，GRIDGIS在网络结构、应用功能和实现方式等方面都同

WebGIS有较多的差异。

（2）发展趋势

①宏观方面

a．网络GIS的应用将更加广泛和深入，会有更多的GIS应用构建

在网络之上，网络GIS也必将成为城市信息基础设施中的重要组成部

分。

b．网络GIS的系统集成性将更加突出。网络技术、计算机技术和

软件技术等的发展将会使未来的网络GIS形式和应用朝多元化方向发

展，这必将使得网络GIS的集成性特点更加突出。

c．开放的网络GIS。网络GIS的数据共享和业务协作特点必将会使

网络GIS逐步走向开放，这种开放主要表现在：集成模式的开放性、

数据模型的开放性、体系架构的开放性和应用的开放性等方面。

d．面向社会用户的网络GIS。网络GIS发展不仅能使宝贵的空间数

据在更大范围内得到共享，而且更广泛面向社会用户的应用。

②微观技术方面

a．处理海量数据功能

随着卫星遥感和航空摄影技术的发展，遥感影像日益成为地理信息

系统一个非常重要的信息源。这些数据时效性强、获取周期短、数据量

大，这对网络GIS数据的及时存储与传输提出了很高的要求。如何快速

响应客户对海量数据的请求对于网络GIS至关重要。

b．空间分析功能

目前网络地理信息系统的空间分析功能较弱，仍然无法满足需要。

在网上对地理数据的操作和分析是网络GIS今后发展的重要方向之一。

c．网络三维可视化

目前网络GIS大多只提供一些较为简单的三维显示和操作功能，这

与真三维表示和分析还有很大差距。因此，在网络GIS中结合三维可视

化技术，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界里，真正做到管理

意义上的所见即所得是相当有意义的。

2005年南京师范大学地理信息系统概论考

研真题

2004年南京师范大学地理信息系统概论考

研真题及详解

一、名词解释（30分）

1.XML（ExtensibleMarkupLanguage）

答：可扩充标记语言标准是一个基于文本的WorldWideWeb组织

(W3C)规范的标记语言。与HTML使用标签来描述外观和数据不同，

XML严格地定义可移植的结构化数据。它可以作为定义数据描述语言

的语言，例如标记语法或词汇、交换格式和通讯协议和契约等。具有可

扩展性、结构化特性、内容与表示的分离性、平台无关性等特征。

2.OGC

答：为了研究和开发开放式地理信息系统技术，1996年在美国成

立了开放地理信息联合会(OpenGISConsortium)，现有十几个国家的240

多个成员，包括软件技术公司、政府机构、科研院所、企业集成系统、

销售商、图像信息产品制造商等。OGC宗旨是让每个人都能从任何一个

网络、应用程序或计算机平台中，方便地获取地理信息和服务;通过共

同的接口规范，让数据、服务提供者、应用系统开发者和信息整合者，

能在短时间内、花最少的费用，让使用者容易获取、使用数据及服务。

OGC主要研究和制订了支持互操作解决方案的各种接口规范。采用

OGC的接口规范的优势主要表现在以下几个方面:OGC接口是开放

的，可以自由下载、广泛地应用、测试;得到业界的广泛支持，有利于

信息交换和互操作性;采用统一的接口，使软件可以连接由不同厂商支

撑的系统;统一接口有助于分布式空间信息的获取。

3.SIG

答：SIG是一个分布的网络化环境，连接地理上分布的空间数据资

源、计算资源、存储资源、处理工具和软件以及用户，并通过一种新的

结构、方法和技术来管理、访问、分析、整合分布的空间信息资源，充

分利用空间信息系统的各种资源完成并提供空间信息的应用服务，实现

空间信息的有效共享与互操作，提供空间信息的联机分析处理与服务，

完成空间信息的应用与服务。在这个环境中，用户可以提出多种数据和

处理的请求，系统能够联合地理上分布的数据、计算、网络和处理软件

等各种资源，协同完成多个用户的请求。

4．空间数据融合

答：将不同来源的空间数据，采用不同的方法，重新组合专题属性

数据，从而产生了一种新的综合数据。这种综合数据进一步改善物体的

几何精度，最终的目的是提高数据质量。

5．虚拟地理环境

答：简称VGE，是指数字化了的现实地理环境、恢复与复原的过去

的地理环境、预测与预报的未来的地理环境。是以虚拟现实理念/虚拟

现实技术为核心，用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人

作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互，最终使

得参与者产生身临其境之感。同时也是基于地学分析模型、地学工程等

的虚拟现实，它是地学工作者根据观测实验、理论假设等建立起来的表

达和描述地理系统的空间分布以及过程现象的虚拟信息地理世界，一个

关于地理系统的虚拟实验室，它允许地学工作者按照个人的知识、假设

和意愿去设计修改地学空间关系模型、地学分析模型、地学工程模型

等，并直接观测交互后的结果，通过多次的循环反馈，最后获取地学规

律。

二、论述题（120分）

1．论述GIS的主要特点

答：（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。一般信息信息系统仅包括属性和时间

特征，而只有空间位置特征是地理数据所特有的，没有位置数据不能称

为地理数据。地理信息系统要具有对空间数据管理、操纵和表示的能

力。

（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属性信息处理工作外，还要

处理与之对应的空间位置和空间关系，以及与属性数据的一一对应处

理。因此，GIS中的空间数据处理的复杂性是一般信息系统中前所未有

的技术难题。空间关系处理的复杂性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，而空间数据是不定长的，而且新的空间数据

及其关系在空间分析过程能中不断的产生。

（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

据是地理信息系统的管理对象，其本身就是海量数据；另外则来自空间

分析，GIS在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。

2．论述GIS的主要数据模型

答：（1）矢量数据模型

适合于用对象模型抽象的地理空间对象。在矢量数据模型中，点实

体用一对空间坐标表示,二维空间中对应为（x，y）；线实体由一串坐

标对组成，二维空间中表示为（x1，y1）,（x2，y2）,（xn，yn）；面

由其边界线表示，表示为首尾相连的坐标串，二维空间中对应为（x1，

y1）,（x2，y2）,（xn，yn）。每一个实体都给定一个惟一标识符来标

识该实体。

优点：

①数据结构严密，冗余小，数据量小；

②空间拓扑关系清晰，易于网络分析；

③面向对象目标，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目

标的具体的属性描述信息；

④能够实现图形数据恢复、更新和综合；

⑤能方便地进行比例尺变换、投影变换以及输出到笔式绘图仪或视

频显示器上，图形显示质量好、精度高。

缺点：

①数据结构处理算法复杂

②叠置分析与栅格图组合比较难；

③数学模拟比较困难；

④空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；

⑤显示与绘图成本比较高。

（2）栅格数据模型

比较适宜于用场模型抽象的的空间对象，采用面域或空域的枚举来

直接描述空间实体。在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元

（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系

列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。每个像元对应于一个表示该

实体属性的值。若需要描述统一地理空间的不同属性，则按不同的属性

将数据分层，每层描述一种属性。栅格可以用数字矩阵来表示，地理空

间坐标隐含在矩阵的行列上。应用栅格数据模型进行数字图象处理和分

析已被广泛应用于遥感、医学图象、计算机视觉等领域。在栅格数据模

型中，选择空间分辨率时必须考虑存储空间和处理时间的开销。同时，

往往需要借助相应的空间数据结构来组织数据并压缩数据量，以节省存

储空间。

优点：

①数据结构简单，易于算法实现；

②空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分

析；

③各类空间分析，地理现象模拟均较为容易；

④输出方法快速建议，成本低廉。

缺点：

①图形数据量大，有损压缩时，精度和信息量受损失；

②网络分析较难；

③投影变化实现困难；

④图形数据质量低，地图输出不精美。

（3）矢量－栅格一体化数据模型

对地理空间实体同时按矢量数据模型和栅格数据模型来表述，有利

于地理空间现象的统一表达。面状实体的边界采用矢量数据模型描述，

而其内部采用栅格数据模型表达；线状实体一般采用矢量数据模型表

达，同时将线所经过位置以栅格单元进行充填；点实体则同时描述其空

间坐标以及栅格单元位置，这样则将矢量数据模型和栅格数据模型的特

点有机地结合在一起。

优点：

①保留了矢量数据模型的全部特性，空间实体具有明确的位置信

息，并能建立和描述拓扑关系，因此具有比较强的空间分析能力；

②建立了栅格与实体的联系，即明确了栅格与实体的对应关系，因

此很容易实现RS与GIS的集成。

③有助于采用面向对象的程序设计方法，提高系统性能。

缺点：从本质上说，它是一种以栅格为基础的数据模型，对空间实

体及其关系描述的数据量增大。

（4）镶嵌数据模型

采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，

适合于用场模型抽象的地理现象。通过描述小面块的几何形态、相邻关

系及面块内属性特征的变化来建立空间数据的逻辑模型。小面块之间不

重叠且能完整铺满整个地理空间。根据面块的形状，镶嵌数据模型可分

为规则镶嵌数据模型和不规则镶嵌数据模型。

（5）面向对象数据模型

应用面向对象方法描述空间实体及其相互关系，特别适合于采用对

象模型抽象和建模的空间实体的表达。面向对象技术的核心是对象

（object）和类（class）。对象是指地理空间的实体或现象，是系统的

基本单位。面向对象方法将对象的属性和方法进行封装，还具有分类、

概括、聚集、联合等对象抽象技术以及继承和传播等强有力的抽象工

具。

3．论述GIS主要的空间索引方法

答：（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。

这种方法没有真正创建真正的空间索引文件，而是在空间对象的数

据文件中增加了最大最小范围，主要依靠空间计算进行判别。此方法仍

需要对整个数据文件的空间对象进行检索，只是某些对象可以通过判别

予以直接判别，而有些对象仍需要进行复杂计算才能判别。虽然该方法

仍需要花费大量时间来进行空间检索，但随着计算机的处理速度的加

快，这种方法在一定程度上能够满足查询检索的效率要求。

（2）格网索引

其基本思想是将研究区域用横竖线条划分大小相等和不等的格网，

记录每一个格网所包含的空间实体。当用户进行空间查询时，首先计算

出用户查询对象所在格网，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。

将覆盖整个研究区的范围按照一定的规则划分成大小相等的格网，

然后记录每个格网内所包含的空间实体，为了便于建立空间索引的线性

表，将每个格网按Morton码或称Peano码进行编码，建立Peano码与空间

实体的关系，该关系表就成为格网索引文件。按格网法对空间数据进行

索引时，所划分的格网数不能太多，否则，索引表本身太大而不利于数

据的索引和检索。

（3）四叉树空间索引

四叉树作为一种有效的数据结构，不仅可以用来对栅格数据进行组

织，它还可用于建立空间数据的索引。四叉树中的线性四叉树和层次四

叉树都可以用于建立空间索引。

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。在四叉树索引中，大区域空间实体更靠

近树的根部，小实体位于叶端，以不同的分辨率来描述不同实体的可检

索性。

线性四叉树采用十进制Morton码或Peano码来表示四叉树的大小和

层数。建立Peano码与空间实体的索引关系。在进行空间数据检索和提

取时，根据Peano码和边长值就可以检索出某一范围内的对象。

使用层次四叉树建立空间数据的索引与线性四叉树基本相同，但是

它需要记录不同层次节点间的指针，建立索引和维护都较困难。

（4）R树和R+树空间索引

与实体范围索引类似，R树和R+树利用空间实体的外接矩形来建立

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。对这些虚拟的矩形建

立空间索引，它含有指向所包围的空间实体的指针。R树空间索引就是

按包含实体的矩形来确定的，树的层次表达了分辨率信息，每个实体与

R树的结点相联系，这点与四叉树相同。矩形的数据结构包括：矩形的

标识符；用于表示矩形的类别是实体的外接矩形还是虚拟矩形的结点；

该矩形的左下角坐标；该矩形的右上角坐标。在进行空间数据检索时，

首先判断哪些虚拟矩形落入查询窗口内，再进一步判别哪些实体是被检

索的内容，这样可以提高数据检索的速度。

R+树的数据结构与R树的相同，但是，对于被分割的下层虚拟矩形

或实体外接矩形，还要增加关系表达：DECOMP（原矩形标识符，分割

后矩形1的标识符，分割后矩形2的标识符）。

4．论述地理数据转换与互操作的内涵及发展过程

答：略。

5．论述GIS体系结构的发展以及当前GIS体系结构的特点

答：GIS架构体系是指组成GIS系统的组织方式。

按照GIS软件开发和集成技术的发展历程分别是：集成式GIS、模

块化GIS、核心式GIS、Com-GIS、WEB-GIS、互操作GIS等。

（1）集成式GIS

随着软件开发技术的发展，各种GIS模块走向集成，逐步形成大型

GIS软件包，形成集成式GIS。他集成了GIS的各项功能并形成独立完善

的系统，但系统复杂、庞大，从而导致成本高且难以与其他系统进行集

成。

（2）模块化GIS

模块化GIS是把GIS按照功能划分为一系列模块，运行于同一的集

成环境之上。模块化GIS具有较大的工程针对性，便于开发、维护和应

用，但难以与管理信息系统、专业应用模型等进行无缝集成；

（3）核心式GIS

为解决集成式GIS与模块化GIS的缺点，提出了核心式GIS的概念。

核心式GIS提供一系列的GIS功能动态链接库，开发GIS应用系统时可以

采用现有的高级编程语言，通过应用程序接口API访问和调用内核所提

供的GIS功能。核心式GIS虽然可以与MIS集成，但开发过于底层，给应

用开发者带来一定的难度；

（4）组件式GIS

组件式GIS基于标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以自由灵

活地重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口；因特网的发

展为GIS发展带来了另外一个领域的发展，Web技术和GIS技术的结合产

物就是WebGIS；

（5）互操作GIS

互操作GIS是指在计算机网络环境下，遵循一个公共的接口标准，

能够实现空间数据和数据处理功能的共享和相互操作的GIS，互操作

GIS的前提是GIS组件化。

6．论述GIS融入信息技术主流的特点。

答：略。

7．论述数字城市建设中GIS共享需要解决的关键技术问题

答：（1）计算技术

自然界所涉及的领域是包罗万象的，用传统的方法很难对其做精确

的研究。而伴随计算机的问世以及高速计算机的出现，人类便可以通过

科学计算和仿真模型对地震、暴雨等自然现象进行模拟，以进行减灾救

灾。因此，科学计算便成为数字地球模型中的主要技术，通过它可以对

不同的数据进行科学的理解，以使数字地球发挥巨大的效益。

（2）海量存储和处理技术

庞大的的信息源是构成数字地球的关键，数字地球的信息量随着人

类对地观测技术的提高会不断地增加。因此，海量存储技术便成为数字

地球的支柱。实现对这些数据的查询检索，需要海量数据存储管理以及

快速处理技术。目前分布式数据存储是海量数据管理的趋势。

（3）数据获取技术

获取多尺度高精度的卫星影像将成为数字地球的核心内容。通过这

些信息便可以对地球进行实时观测与更新，建立多尺度数字地球。

（4）宽带网络技术

和网络技术的发展一样．数字地球所需的信息也将由分布在全球各

地的空问数据库组成，它们之间通过高速网络链接在一起，可以实现

数据的无缝操作。因此，要传输海量数据，进行科学计算，高速宽带网

络技术便成为数字地球能否走向实用的关键。

（5）互操作技术

Internet和www技术之所以成功，归功于诸如TCP/IP等成功的网络

协议的支持，数字地球也存在这一问题。目前国际标准化组织地理信

息/地球信息业委员会，美国联邦地理数据委员会、开放地理数据协会

等单位都在致力于这一技术的研究，以寻求空间信息互操作的方案。

（6）空间数据仓库

空间数据仓库是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的和

随时间变化的、持久的和具有空间坐标的地理数据的集合。空间数据仓

库的目的，是为了处理积累的海量空间数据，抽取有用信息，并提供决

策支持。

（7）空间数据融合

空间数据融合是指多种数据合成后，不再保存原来的数据，而产生

了一种新的综合数据，如假彩色合成影象。数字地球的多种数据融合，

包括多种分辨率数据，多维数据以及不同类型数据的融合，并且需要将

融合得到的数据进行可视化表现，通常是将数据叠加在数字高程模型

上，形成三维立体景观影象。实现数字地球中的空间数据融合，需要地

理数据互操作以及高速网络的支持。

（8）元数据

元数据是关于数据的数据，它是数字地球的引擎。通过元数据可以

对数字地球中自己关心的内容进行查询和浏览，并可以了解所需信息的

质量、表示方式等内容。

（9）虚拟现实技术

虚拟现实是采用多媒体计算机技术来形成一个生动逼真的三维空间

甚至四维时空感觉环境，并使人类可用自然的视觉、听觉、嗅觉、触觉

等感官机能和效应器官进行实时参与和实时交互。虚拟现实技术为数字

地球提供了一个可视化的信息环境，这一用户界面工具将允许用户从外

到内或从内到外地观察信息空间的属性和特征。

2003年南京师范大学地理信息系统概论考

研真题及详解

一、名词解释

1．数字城市

答：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3S技术、遥测、虚拟技术建立起来的城市网络信息服

务环境，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述．

通俗一点说，“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生

产与生活中，充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的

各种信息资源加以整合并充分利用，使海量的城市信息与数据发挥出更

大的功能与效益，从而有利于提高政府决策的科学性、规范化和民主化

水平，使城市规划具有更高的效率，并提高城市建设的时效性、城市管

理的有效性、城市资源优化配置水平、城市综合实力以及城市生活质

量，促进城市的可持续发展。

2．虚拟现实

答：也称虚拟环境或人工现实，是计算机产生的集视觉、听觉、触

觉等为一体的三维虚拟环境，用户借助特定装备以自然方式与虚拟环境

交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感觉以及在现实世界

中难以经历的体验。

3．游程编码

答：逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网

格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。经编码后，

原始栅格数据阵列转换为（S，L）S代表属性值，L代表行程。

4．大气窗口

答：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过

率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的光谱波段主要有：0.3～

1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段；1.5～1.8μm和2.0～3.5μm，即

近、中红外波段；3.5～5.5μm，即中红外波段；8～14μm，即远红外波

段；0.8～2.5cm，即微波波段。

5．黑体

答：指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射。显然

自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似（在某些波段

上）。黑体辐射情况只与其温度有关，与组成材料无关。

6．瞬时视场

答：指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到

地面上的直径或边长。

7．距离分辨率

答：同一个雷达探测方向上，雷达能分辨的两个目标物之间的最小

距离。

8．非监督分类

答：非监督分类是指人们事先对分类过程不施加任何的先验知识，

而仅凭数据（遥感影像地物的光谱特征的分布规律），即自然聚类的特

性，进行“盲目”的分类；其分类的结果只是对不同类别达到了区分，但

并不能确定类别的属性，亦即：非监督分类只能把样本区分为若干类

别，而不能给出样本的描述；其类别的属性是通过分类结束后目视判读

或实地调查确定的。

9.TIN

答：根据区域有限个点集将区域划分为一系列互不交叉、互不重叠

的连接的三角面网络，用来表示地形表面。其中T表示三角化，是离散

数据的三角剖分过程，也是TIN的建立过程，其中三角剖分的准则有空

外接圆准则、最大最小角准则、张角最大准则、最短距离准则、面积比

准则、对角线准则，前三个原则是等价的，在空外接圆和最大最小角准

则下进行的三角剖分称为Delaunay三角剖分；I意为不规则，指用来构建

TIN的采样点的分布形式。地形变化复杂的地方，数据点分布较密，三

角形形状较小且密集；地形变化平缓的地方，数据点稀疏，三角形大且

稀疏；N：网络，表达整个区域中三角形的分布状态即三角形之间不交

叉重叠，但又有机联系在一起，三角形之间拓扑关系隐含其中。

10.GML

答：地理标识语言，它由OGC于1999年提出，并得到了许多公司的

大力支持。GML是建立在可扩展标示语言（XML）之上的，是XML在

地理空间信息领域的应用。GML是一种用于描述现实世界中地理对象

的标示语言。基于W3C提出的更宽泛的Internet标准，GML以一种可以

在互联网上共享的方式表达地理信息。利用GML能够表示地理空间对

象的空间数据和非空间属性数据，可以存储和发布各种特征的地理信

息，并控制地理信息在Web浏览器中的显示。

二、论述题

1．简述网络通信技术的发展与GIS发展的关系。

答：通信技术的发展，极大地方便了社会的联系。从有线通信到无

线通信，人们可以随时随地进行联系和沟通，特别是新一代通信技术的

发展，如3G的出现，为GIS走向千家万户提供了技术基础。GIS应用也

改变了原有的模式，进入一个创新的移动式GIS时代。

如个人数字处理（PDA）、手持电子设备、手机等，为处理和应用

地理位置信息提供了新的硬件环境。另外呼叫中心也是近年来发展起来

的商业服务机制，GIS也是呼叫中心的重要组成部分，可以通过GIS确

定用户和呼叫人的位置，进而提高服务质量和满足有关需求。

GIS与通信业结合的热点要数基于位置的服务（LBS），实质上，

LBS是GIS一个新分支，它是与移动通信等技术结合的产物，通过GIS和

通信技术为用户提供位置信息服务。移动通信技术发展之快，数据传输

服务已经成为移动通信的重要内容，利用手机上网和进行数据交换已经

成为可能，特别是3G的出现，大大增加了移动通信的速度。新一代移

动电话服务已具有提供LBS服务的能力，LBS在我国刚刚开始，随着信

息技术的发展，可以预测这将是我国GIS一个新的热门领域。

蓝牙技术是继互联网、第三代移动通信技术之后，又一个非常热门

的技术。它是一种面向短距离通信，低成本的无线通信技术，可用于替

代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。蓝

牙的出现为GIS提供新的机遇。首先，蓝牙技术为获取地理信息提供了

新的途径。蓝牙可以称为小环境下的定位手段。当然蓝牙位置服务技术

仍然矗立设计与实验阶段，利用其形成新的定位体系还有待发展。

2．简述地理空间定位信息获取的方法以及需要解决的关键技术。

答：移动终端的定位技术可分为移动定位技术及室内定位技术两大

类。

移动定位技术主要包括基于Cell-Id(起源于蜂窝小区定位技术)的定

位技术与GPS定位技术；

室内定位技术现在方式较多,包括光跟踪定位技术、超声波定位技

术、蓝牙定位技术、Wi-Fi定位技术、ZigBee、UWB定位技术等,定位

方式多种多样,应用范围也较为广泛。

（1）移动定位技术

移动定位技术是利用无线移动通信网络,通过对接收到的无线信号

参数进行分析,根据特定的算法对某移动终端或单兵设备所处的地理位

置进行精确测定,提供实时定位信息服务,进行实时监控及跟踪。

利用无线移动通信网络定位分两种,一是基于移动网络的定位技术,

二是基于移动终端的定位技术。

①基于移动网络的定位技术

基于Cell-Id的定位技术是基于移动网络的定位技术,该技术也称作

是蜂窝小区(Cell)定位技术,每个小区信号收发设备都有自己的标志号,

包括相应的经、纬度坐标等,通过用户终端与这些设备链接,确认位置。

此定位方式在小区密集的地区精度较好,也易于实现,目前消防119接处

警系统对报警人的位置确定多采取此方式,可以精确到小区范围。此类

定位的