1、阐述空间数据库的特点
1）数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。
2）不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似），还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。
3）数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。
2、阐述服务型GIS的特点
答：服务型GIS，就是把SOA架构、web services等相关理念和技术应用到GIS中，形成了Services GIS，尤其是基于OGC标准上的移动GIS，更体现了这一点,具体介绍如下：移动GIS，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点，移动定位、移动MIS、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中的集中代表，使得随时随地获取信息变得轻松自如。
一、屏蔽了服务端、客户端的软硬件差异，用户不再关心服务端、客户端的具体实现，不论服务端采用哪种GIS服务器，也不论客户端是桌面程序、WEB程序、还是手机程序，只要服务端和客户端都遵守相同的协议标准，就可以实现之间的交互操作；
二、便于服务聚合，实现数据共享与互操作，为解决多系统的信息共享和交互操作，需要解决系统与系统之间的接口问题，web services技术给出了很好解决方案，互相之间通过调用服务的方式来获取对方的信息，方便了移动GIS系统本身以及与其他信息系统之间的交互与集成；
三、分布式计算，web 服务分布于互联网不同的服务器上，利用Http+xml实现交互通信，BPEL整合业务逻辑，实现计算的透明性和分布式。
3、地理信息共享的主要技术有哪些。
答：数据共享就是让在不同地方使用不同计算机、不同软件的用户能够读取他人数据并进行各种操作运算和分析。
地理信息共享：从广义上的地理信息共享通过口头，纸质，网络等一切载体在内的地理信息共享，从狭义上，指以计算机及空间数据基础设施等技术硬件为依托，在标准，政策，法律等软环境下，对地理信息进行共同使用。
包括：地理信息标准化，地理信息处理规范，地理信息共享机制。地理信息稳定支持。 数据内容的差异性 数据来源的差异性 空间数据模型的差异性
支撑平台的差异性 应用系统的差异性
实现空间数据共享可以使更多的人更充分地使用已有数据资源，并且减少资料收集、数据采集等重复劳动和相应费用，而把精力重点放在开发新的应用程序及系统集成上。由于不同用户提供的数据可能来自不同的途径，其数据内容、数据格式和数据质量千差万别，因而给数据共享带来了很大困难，有时甚至会遇到数据格式不能转换或数据转换格式后丢失信息的棘手问题，严重地阻碍了数据在各部门和各软件系统中的流动与共享。
目前，实现多格式数据共享的方式大致有三种，即：数据格式转换模式、直接数据访问模式和数据互操作模式。
（1）GIS数据转换技术 公开数据格式：2-3次转换
标准数据格式：2次转换如SDTS格式 直接读取共享
直接数据访问是指在一个GIS软件中实现对其它软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件存取多种数据格式。但是，数据访问同样要建立在对要访问的数据格式充分了解的基础上。如果要访问的数据格式不公开，就无能为力。如果宿主软件数据格式发生变化，各数据集成软件不得不重新研究该宿主软件数据格式，提供升级版本。这样，其它数据集成软件对于基于这种GIS软件数据格式的数据的处理必然存在滞后性。
数据格式转换模式就是把其它格式的数据经过专门的数据转换程序进行转换，变成本系统的数据格式，这是当前地理信息系统软件共享数据的主要办法。
（2）互操作技术
数据互操作模式是OpenGIS Consortium（OGC）制定的规范。互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能够透明地获取所需的信息。OGC规范基于它的执行规范，为实现不同数据平台之间的数据交换提供了统一的协议，这正被越来越多的GIS软件以及研究者所接纳和采纳。
数据互操作模式在应用中也存在一定的局限性：首先，为真正实现各种格式数据之间的互操作，需要每种格式的宿主软件都按照统一的要求规范数据访问接口，这在一定的时期内还不能实现；其次，一个软件访问其它软件的数据格式时是通过数据服务器实现的，这个数据服务器实际上就是被访问数据格式的宿主软件，也就是说，用户必须同时拥有这些软件，并且同时运行，才能完成数据互操作过程。而现有的大量数据转换到OpenGIS标准还没有提出很好的解决方案。但是它提供了一种更为通用的多源数据共享模式
（3）地图符号共享技术
数据格式转换，符号格式转换，TrueType字体库，符号对应表
通用地图符号库，针对不同GIS环境开发相应的符号绘制模块来实现符号在不同GIS地图上的绘制，从而绕开了原有的GIS地图符号系统，直接实现了通用地图符号库多个GIS环境下的绘制。
地图符号库在多种GIS环境下的应用，地图符号库的转换与共享，地图符号信息共享。 （4）空间关系的共享与重构技术 拓扑，顺序（方向），度量空间关系
（5）基于空间服务的地理信息共享技术（面向服务的地理共享）
ISO、OGC和FGDC等标准化组织在2005年依据面向服务体系架构和地理信息共享特性制定了相关标准和规范，提出了统一的地理信息服务接口概念，使得用户可以通过相同方式访问不同数据源的数据，而无须掌握数据源的位置和内部结构。
面向服务的地理信息共享的基本思想是不同的地理信息系统遵循上述标准开发各自的Web服务。其他的地理信息系统或者客户端通过调用其Web服务的服务接口访问其可以提供的地理数据，而且不同Web服务之间也可以直接调用彼此的服务接口进行交互。Web服务为用户屏蔽了地理信息系统以及其内部数据结构的差异性，而且通过网络使用户能够访问到更多类型、更广范围内的地理信息。很多国外的地理信息系统厂商竞相推出了面向服务体系架构的网络GIS平台。如ESRI的ArcWeb Services。在国内，面向服务的地理信息共享还处于探索阶段。随着Google Earth数字地球平台的出现和面向服务架构与Web服务等技术的逐渐成熟为面向服务的地理信息共享带来了新的机遇。
空间Web服务架构
应用客户与服务器 注册服务 应用服务 描绘服务 数据服务 编码
为了解决地理信息互操作的困难，实现互操作接口机制的开放性和标准性，OGC开发了一系列的基于公共接口，编码和模式的Web地图方法
空间Web服务模式
空间Web地图服务web map service：能根据用户的请求返回相应的地图不是指空间
数据的本身，而是指空间数据的可视化形式，包括栅格形式PNG, JPG,GIF和矢量形式SVG和webCGM网络电脑图形元文件
空间Web要素服务web feature service：支持对地理要素的插入，更新，删除，检索
和发现服务。该服务根据Http客户的请求返回简单地理要素的GML表达形式。 空间Web覆盖服务 web coverage service：提供是包含了地理位置的值或属性的空间
栅格图层，而不是静态地图的访问服务。该服务能够根据Http客户的请求发送相应的地理覆盖数据，包括影像，多光谱影像和其他科学数据等。
（6）基于空间元数据的地理信息共享技术
地理空间数据的元数据是指地理空间相关数据集和信息资源的描述信息，即描述地理空间数据的数据，它是对空间特征的概括和抽取。利用元数据，地理空间数据用户可以迅速了解数据的名称，质量，比例尺，组织方式等丰富的描述信息。
元数据标准化。
4、电子商务的特点是什么？GIS在电子商务的有什么用。
电子商务是在Internet开放的网络环境下,基于浏览器/服务器应用方式，实现消费者的网上购物、企业之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。互联网固有的特性既赋予了电子商务有别于传统商务无法比拟的优点，随着电子商务的应用和研究的深入，已经证明电子商务是必须以传统商务为基础，是不能脱离传统商务独立存在。 （1）市场全球化。
（2）交易的快捷化。电子商务能在世界各地瞬间完成传递与计算机自动处理，而且无须人员干预，加快了交易速度。
（3）交易虚拟化。通过以互联网为代表的计算机互联网络进行的贸易，双方从开始洽谈、签约到订货、支付等，无须当面进行，均通过计算机互联网络完成，整个交易完全虚拟化。 （4）成本低廉化。由于通过网络进行商务活动，信息成本低，足不出户，可节省交通费，且减少了中介费用，因此整个活动成本大大降低。
（5）交易透明化。电子商务中的双方的洽谈、签约，以及货款的支付、交货的通知等整个交易过程都在电子屏幕上显示，因此显得比较透明。
（6）交易标准化。电子商务的操作要求按统一的标准进行。
（7）交易连续化。国际互联网的网页，可以实现24小时的服务。任何人都可以在任何时候向网上企业查询信息，寻找问题的答案。企业的网址成为永久性的地址，为全球的用户提供不间断的信息源。
GIS虽然是地理学研究的成果，但它集地理学、计算机科学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体,是多学科集成。这种集成使GIS能对各种信息进行加工、处理、融合和应用,为各种用户提供信息服务和管理决策依据。特别是目前WebGIS的发展能更好地适应电子商务的网络化需求。
（1）在电子商务物流管理中的应用
GIS具有强大的数据管理功能,所存储的信息不仅包括以往的属性和特征,还具有了统一的地理定位信息。因此能将各种信息进行复合和分解,形成空间和时间上连续分布的综合信息,支持各种分析和决策。这是其他信息系统所不具备的优势之一。
交通路线的选择
在电子商务的物流管理中,涉及到物质实体的空间转移，运输和仓储站中成本的70%以上，因此交通运输方式及路线的选择问题直接影响物流成本的多少。这都属于空间信息的管理,这正是GIS数据管理的强项。最优路径的选择。两个特定的地点之间的最佳路径。
机构设施地理位置的选择
对于供应商，配送中心，分销商和用户而言，需求和供给在空间分布存在差异，此外的服务范围和销售范围也具有一定的空间分布形式，因此物流设施的布局在电子商务下直接影响了利润的获取。
包括位置的评价和优化，地理位置的合理布局实质上就是在距离最小和利润最大化两者之间寻求平衡点。
车辆运输动态管理
对运输的全过程进行跟踪和定位管理，即时获取货物运输状态，增强供应链的透明度和控制能力，提高物流系统的效益。
（2）数字城市——电子商务发布和运营平台
数字城市是以空间信息为核心、以网络为支撑的城市信息管理与服务体系。数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种空间信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统等。地理信息系统平台是数字城市建设的核心任务之一，它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享。
如：地图信息服务是城市综合信息服务的一个重要部分，可以建立企业机构的各个地理位置数据库，为企业管理人员和客户灵活方便掌握企业机构的地理分布情况和相关资料，并在此平台的基础上提供企业门户网站向客户宣传介绍企业相关信息和业务，也可作为第三方企业单位的宣传和广告啊分布平台，起到提升企业形象的作用，为企业获取相关收益。
（3）客户关系管理中的应用
GIS提供全方位的信息，历史的、现在的、空间的、属性的。通过这些可以获得客户资料以及与企业相关的综合数据，如用户的历史购买力、购买行为、年龄构成、地理分布;所在区域的交通状况、经济发展程度、消费水平等。从而帮助企业做出企业和客户的空间分布、物流、营销等方面的决策。
GIS系统为整个系统提供了更为直观、形象的图形分析和管理工具。在此基础上,进行如消费趋势分析、销售力量分析、目标市场分析以及潜在客户分析等,为管理者提供决策支持。
组件GIS可以嵌入到企业的CRM系统中，实现无缝集成。
5、阐述Google earth和Virtual Earth各自的特点，及其对地理信息技术发展的作用与意义。
打破了传统WebGIS的数据发布模式，为空间信息的快速发布提供了新的解决思路和技术手段。采用这种技术，客户端和服务器之间不是直接传输空间数据，而是传输影像图片和XML（KML）文档。影像数据被预先按照不同比例尺分层分块生成图片，当用户请求数据时，服务器不需要实时生成数据，而是根据用户请求的范围和尺度，在服务器选择预先生成好的图片，拼接成满足用户要求的范围，返回给用户，这种模式可以极大的降低了服务器和网络带宽的负担，为较少发生变化的空间数据发布提供了一种新的思路和解决方案。同时，这种技术使人们和空间信息的交互方式发生着深刻的变革。人们同空间信息的交互方式正从的单向信息服务模式到互动式、协同探索的方向发展。 （1）Google Earth：影像数据是通过卫星来获取；
以三维地球的形式把大量的卫星图片，航拍照片，和模拟三维图像组织在一起，是用户从一个全新的角度浏览地球。数据来源与商业遥感卫星影像和航片。包括QuickBird，美国IKONOS及SPOT5，全球地貌影像的有效分辨率至少为100米。
特点：
可以显示矢量数据的地标，包括点，线，面等几何类型。用户可以创建和分享地标，
给GE带了很大的灵活性，也给GE带来了更多的信息。这样GE成为一个具有空间标识的信息载体。
具有栅格图像叠加的功能，允许用户将本机上图片叠加到earth上，并调整图片的
透明度。
具有三维虚拟模型，提供了一些城市的三维模型。
采用了多比例尺分级索引显示地图，Google Earth采用了KML来进行数据交换。 一种基于网络的三维地理信息浏览器。
（2）Virtual Earth：影像数据是通过航拍来获取；
Virtual Earth是微软推出的地图服务，是一个可以与大家熟知的Google Earth相媲美的地图服务软件，另外，Virtual Earth还具备了后者没有的，令用户眼前一亮的新特性，比如它的3D实景浏览功能。相比Google Earth，微软的这款“虚拟地球”不是单独运行的软件，而是架构于Live Search上面的一个服务网页。而这样设计的好处也是显而易见的，那就是在任意一台电脑上可以方便地使用Virtual Earth了，只需要网页浏览器就可以使用。（在不同的平台中有些差异）
主要特征有：
多样化的地图演示 与Google Earth不同的是，Virtual Earth并没有完全采用卫星地图作为演示载体，而是将
常规地图、卫星地图同时放置在了控制手柄上，用户可以根据自己的需要自行选用，而且切换起来十分迅速。 界面清晰，浏览易操作
特色功能：线路查询，交通状况查询以及虚拟广告牌等。 3D视图模式：
3D视图可以说是微软Virtual Earth 3D最有特色功能了。和航拍模式不同，3D视图下每个建筑物，都是电脑根据实际尺寸自动渲染合成。我们不仅可以任意改变观看角度，甚至还可以清楚地知道建筑物之间比例，而这点也正是卫星图和航拍图永远也无法达到。 劣势：
速度不行
Virtual Earth提供的图片精度不高，但是在处理自己的卫星地图不丰富这个缺点时，
它很巧妙地将航拍图片与卫星地图结合了起来。当地图被放大到一定精度时，控制手柄中的“航拍模式”便被自动激活了。 3D视图插件只能安装在英文操作系统中 好多服务仅限于北美地区。
（3）对地理信息技术发展的意义
互联网改变GIS数据信息的获取，传输，发布，共享，应用和可视化等过程和方式。Internet GIS应是一个交互式的、分布式的、动态的地理信息系统。
GIS商业化的典范，拓宽了GIS应用领域，引导GIS走向大众服务阶段。
GE将服务功能集中在服务器，客户只需装一个浏览器，大大降低了用户采用GIS的门槛，google的数据和平台免费，用户不必购买数据，不行研究复杂的开发，只需进行简单的集成，在短时间完成一个高效的空间信息应用系统，满足大多数企业的GIS需求。
6、地理信息系统标准化
基本内容：
统一的名词术语内涵 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化 统一的数据编码系统 统一的数据组织结构 统计的数据记录格式
矢量数据，影像数据，格网数据，元数据 统一的数据质量含义
数据完整性 数据一致性 位置精度 时间精度 属性精度 作用：
1、促进空间数据的使用和交换
数据质量 数据库设计 数据档案 数据格式
数据产品的测评 2、促进地理信息共享
面向地理系统过程语义的数据共享的概念模型 地理数据的技术标准 数据安全技术 数据互操作性
7、Open-GIS
指在计算机和通信环境下，根据行业标准化和接口所建立的地理信息系统。称为开放式地理信息系统。
由美国OGC(OpenGIS协会，OpenGIS Consortium)提出。OpenGIS的目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用（如地理信息系统，遥感，土地信息系统，自动制图/设施管理(AM/FM)系统）之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。
8、物联网
物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 工作原理：
人类社会的交流需要有彼此的身份一样，物联网中的每一物体，物品都要有一个身份代码，首先将一个具有唯一代码的电子标签贴在物品上，就好像给每一个物体发了身份证，然后将这个代码和反映该物品的其他信息存储在网络服务器中，就好像身份证在公安局备案和登记一样，这个服务器叫物品名称解析服务器。用来统一解析所有物品的身份与归属关系。最后，通过在互联网许多端点上安装的电子标签读写器和其他感应器，使物体通过时可自动交换信息，并通过网络传输与搜寻物品制造或管理部门服务器中的“档案”信息，从而实现对物品的自动识别，追踪和管理。就是被赋予身份的物品具有与传感器进行交谈的能力，在互联网与服务器的沟通下，就形成了物联网。
关键技术
物品标识技术RFID
电子标签：无线射频识别，主要应用于物体自动识别，定位和跟踪。 物品感知技术——泛在传感器 物品思考技术——智能组件
物品信息嵌入技术——纳米嵌入技术
是那些对物质材料消耗最小，又能实现功能最大化的技术。
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
网络发展：internet——www——grid——
9、智慧地球与GIS
世界变“平”了、变“小”了，不论是经济、社会和技术层面，这个全球整合的世界已经发生重大的变化。当前的金融海啸、全球气候变化、能源危机或者安全问题，迫使我们审视过去。也正是各种各样的危机，使人类能够站在一个面向未来全新发展的门槛上——我们希望整个世界也变得更有“智慧”。我们也有机会，同时我们也有能力建设更有智慧的系统、更有智慧的企业，更有智慧的国家，甚至更有智慧的地球。
互联网将世界连为一体，计算机让万物变得智能化，人类将最大化地利用信息资源，从中获得前所未有的洞察力，更快、更好地做出决策。 智慧的食品：确保食品安全和供给。
一、智慧的电力 二、智慧的医疗 疾病的预防和控制 三、智慧的城市 四、智慧的交通 五、智慧的供应链 六、智慧的银行
云计算对GIS的发展
云计算就是庞大的服务器集群，根据用户需要动态调动资源，提供各种IT服务。云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。“云”就是计算机群，每一群包括了几十万台，甚至上百万台计算机。之所以称为“云“，是因为它在某些方面具有现实中云的特征云一般都较大，可以动态伸缩，边界是模糊的，在空中飘忽不定，你无法也无需确定它的具体位置，但它确实存在于某处。
云”的好处还在于，其中的计算机可以随时更新，保证“云”长生不老。届时，我们只需要一台能上网的电脑，不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上，但一旦有需要，我们可以在任何地点用任何设备。如电脑、手机等，快速地计算和找到这些资料，再也不用担心资料丢失。
然而GIS最终的目的就是一个：通过大量的空间数据和地表地类属性数据给出自然变迁、社会发展规律或者经济生活中答案。可见，数据非常重要，但是数据的使用更重要。正如人们去网上看电子地图，不是为了下载地图数据，而是为了得到去某某地要做那辆公汽，桂林哪里有我需要的宾馆可以入住等，如果这些信息可以直接得到，人们又何必去多一道中
间工序去看地图呢，当然，地图可以从一个高度抽象角度建立起用户关注的空间对象分布集，让用户通过图形方式极快获取关注信息和关注对象的周边以及中间过程的信息。
通过云计算，空间数据的存储已经得到解决，空间分析和数据高效处理也得到了解决，知识的获取和辅助决策的信息取到不再需要海量数据的在网络上的传递，数据的调度和并行处理完全可以在云内部进行，也就是将数据和数据处理进行绑定。此外宝贵和保密的空间数据由于集中的存储和备份，数据的安全性也得到了很好的保障。对于企业来说，为了数据、代码、文档的安全性（这里的安全性更多的关注是否可恢复），他们的数据可以存储在租赁来的云中；甚至他们没有数据，但是可以租赁有其他数据提供商放在云中的数据；也可以提供独特的数据处理服务（这些服务也可以放到云平台中）对用户放置在云中的数据进行挖掘,Monogram Canvas bags，专注自己业务提升的同时不必为数据的维护买单，而用户则不必担心数据的丢失和保密问题，进而形成一个搭建在云中的产业链，数据-处理-服务-应用都将十分robust。
10、三维GIS
LOD模型：是指对同一个场景中的物体采用具有不同细节水平（精细程度）的一系列模型 多尺度表达
金字塔结构（层次结构）
数字表面模型的简化（表面简化）
空间数据三维结构模型 几何数据模型
三维体元充填模型
三维栅格模型 线性八叉树模型
四面体体元充填模型（四面体格网模型TEN） 结构实体几何模型（CSG） 矢量模型
点，线，面，体 面向对象模型 拓扑数据模型
地理过程主要包括地理循环过程、地理演变过程、地理波动性变化过程和地理扩散过程4方面
（1）三维数据结构
比较适于3D GIS领域的模型主要有基于镶嵌数据模型中的八叉树及四面体格网表示法、基于矢量数据模型中的边界表示法和将上述几种方法相结合的混合模型。这些模型无论在理论研究还是实验技术上，都还存在着很多不足。所存在的主要问题是缺乏对三维空间实体内部的描述，难于表达不规则形状的空间实体并实现插值运算。缺乏具有互斥性与完备性的空间实体间拓扑关系定义及描述方法。在系统的一致性检验及空间实体的表达精度、数据的动态维护及存储空间等问题上均缺乏深入的研究。
八叉树数据结构
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。
三维边界表示法 为了有效地表示它们，总要指定它的顶点位置以及有哪些点构成边，哪些边围成一个面这样一些几何与拓扑的信息。这种通过指定顶点位置、构成边的顶点以及构成面的边来表示三维物体的方法被称为三维边界表示法。
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，切效率低下。
体模型表示法
体模型基于3D空间的体元分割和真3D实体表达，体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行3D空间操作和分析。体元模型可以按体元的面数分为四面体（Tetrahedral）、六面体（Hexahedral）、棱柱体（Prismatic）和多面体（Polyhedral）共四种类型，也可以根据体元的规整性分为规则体元和非规则体元两个大类。规则体元包括CSG-tree、Voxel、Octree、Needle和Regular Block共5种模型。
面体混合的三维模型
三维地球软件技术：包括适应地图可视化，网上海量空间数据可视化，不确定性地理信息可视化，地学多维信息可视化与分析，VRML与X3D等标准三维网络可视化与虚拟现实等在地学可视化中的应用，地理知识可视化，分布协同可视化，协同虚拟地理环境等技术。
11、虚拟地理环境
虚拟地理环境是针对现实世界和想象世界的虚拟表达，它以地理问题为对象， 以数据和模型为核心，借助现代计算机技术，信息技术，数据获取技术，以过程模拟和地学计算为方法，借助符号系统和相似原理构建具有沉浸感的高维虚拟环境，使人员能够参与其中，实现协同和知识共享。
作为从地图与GIS演变而来的地理学语言，虚拟地理环境集成了多源信息采集、地理信息系统、地理模型管理、虚拟现实、网络、智能体等技术，它是以化身为基础的多用户分布式三维智能虚拟环境，是地理环境、特定地理现象与规律 的数字与多通道感知表达、计算与模拟，可用于地理多维信息的综合管理与多媒体集成发布、人机交互/交融式创新式科学研究、分布式地理协同规划、设计与决策、地理旅游、教育、培训及娱乐等，为数字信息工程（数字区域、数字 城市、数字流域）建设提供方法基础与技术支撑。
12、分形维数在空间分形应用
描述分形最主要的参量。简称分维。分维反映了复杂形体占有空间的有效性，它是复杂形体不规则性的量度。
2008年
1、什么是时空数据模型？时空数据模型有哪些？特点是什么。
时态GIS是将时间概念引入GIS中，跟踪和分析空间数据随时间的变化，从而不仅描述系统在某时刻，时段的状态，而且描述系统沿时间维变化的过程，预测未来时刻，时段将会呈现的状态，以此获得系统变化的趋势，或对过去不同时刻，时段的系统状态回放重现，总结出系统沿时间变化的规律。
GIS面临的问题是怎样建立经济合理的数据更新机制， 如何处理被更新的旧数据， 能否描述和模拟地理系统的变化这些问题引导着人们开始了所谓“时态GIS”的探索。
时空数据模型是一种有效组织和管理时态地理数据，属性、空间和时间语义更完整的地理数据模型。
当前主要的TGIS模型包括：
（1） 空间时间立方体模型（Space-time Cube）；
时空立方体模型用二维图形沿时间第三维发展变化的过程表达现实世界平面位置随时间的演变；给定一个时间位置值，就可以从三维立方体中获得相应截面、立方体的状态。也可扩展表达三维空间沿时间变化的过程。缺点是随着数据量的增大，对立方体的操作会变得越来越复杂，以致于最终变得无法处理。 （2） 序列快照模型（Sequent Snapshots）；
此模型在快照数据库（Snapshot Database）中仅记录当前数据状态，数据更新后，旧数据的变化值不再保留，即“忘记”了过去的状态。连续快照模型是将一系列时间片段快照保存起来，反映整个空间特征的状态，根据需要对指定时间片段的现实片段进行播放。由于快照将未发生变化的所有特征重复进行存储，会产生大量的数据冗余，当应用模型变化频繁、且数据量较大时，系统效率急剧下降。此外，连续快照模型不表达单一的时空对象，较难处理时空对象间的时态关系。
（3） 基图修正模型（Base State with Amendments）；
为了避免连续快照模型将每张未发生变化部分的快照特征重复进行记录，基态修正模型按事先设定的时间间隔采样，只储存某个时间的数据状态（称基态）和相对于基态的变化量。基态修正的每个对象只需储存一次，每变化一次，只有很小的数据量需记录；同时，只有在事件发生或对象发生变化时才存入系统中，时态分辨率刻度值与事件发生的时刻完全对应。但基态修正模型较难处理给定时刻的时空对象间的空间关系。对于将整个地理区域作为处理对象时，该模型处理方法难度较大，效率较低，管理索引变化很困难。 （4） 时空合成模型（Space-time Composite）。
时空合成模型是在底图叠加的基础上提出的，设计思想是将每一次独立的叠加操作转换
为一次性的合成叠加。这样，变化的累积即形成最小变化单元，由这些最小变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起，则可以较完整地表达数据的时空特征。一方面保持了底图叠加模型的优点，另一方面与GIS数据表达空间，属性数据的手段相似，便于以矢量为基础的GIS软件的实现。
时空复合模型将空间分隔成具有相同时空过程的最大的公共时空单元，每次时空对象的变化都将在整个空间内产生一个新的对象。对象把在整个空间内的变化部分作为它的空间属性，变化部分的历史作为它的时态属性。时空单元中的时空过程可用关系表来表达，若时空单元分裂时，用新增的元组来反映新增的空间单元，时空过程每变化一次，采用关系表中新增一列的时间段来表达，从而达到用静态的属性表达动态的时空变化过程的目的；但在数据库中对象标识符的修改比较复杂，涉及的关系链层次很多，必须对标识符逐一进行回退修改。
2、地理信息系统有哪些体系架构？每种架构的特点是什么？
答：在计算机通信网络技术出现之前,GIS是单机独立运行的,互不联系。20世纪80年代末90年代初,计算机通信网络技术的兴起给单机独立运行的GIS带来了很大冲击[2]。在网络环境下,GIS的体系结构发生了许多变化,于是基于主机的GIS、桌面GIS、Web GIS、分布式GIS、开放式GIS等先后出现,并有相应的GIS软件,它们有各自的特点。 主机的GIS：
其优点是数据和服务集中,安全性较好,具有海量数据存储能力;缺点是软件开发难度大,只能以重复备份或脱机拷贝的方式交换数据,效率低。系统初期投入大,当系统能力达到极限时还需要更换更强大的主机,维护费用高。 桌面GIS：
是将用户界面与交互操作、数据处理和数据管理等功能都集中在个人计算机上,多台个人计算机可通过网络获得数据文件共享。优点是个人计算机价格低廉,整体开发费用低;缺点是多用户同时访问一个共享数据文件时,不仅导致网络开销增加,而且并发控制困难、效率低,很难实现向广域网扩展。 Web GIS
Web GIS采用Client/Server和Browse/Server体系结构。具体实现分为服务器策略和客户端策略。
Web GIS的服务器策略,即通常说的“胖服务器”,其运行过程是客户机通过Web浏览器向服务器发出服务请求,Web服务器通过CGI,Server API等接口把这些请求传递给后端的GIS服务器,GIS服务器按照要求进行处理,并将处理结果形成GIF或JPEG格式的图像文件反馈给远端的用户浏览器。其优点是客户端可在配置很低的环境下进行复杂的GIS操作,客户端与平台无关;缺点是网络传输和服务器负担重,客户端可操作性差。
Web GIS的客户端策略，即通常说的“胖客户端”,其运行过程是服务器不处理用户的所有请求,而是通过服务器向客户端发送运行在本地的客户端软件(Plug-in, ActiveX及Java Applet)来处理用户的一些简单请求。当客户发出一些较复杂、高级的操作要求而客户端软件不能处理时,才请求WebGIS服务器处理,处理结果以矢量数据格式发还客户端。其优点是GIS操作速度快,服务器和网络传输负担轻,基于Java Applet的Web GIS可在任何平台上使用;缺点是客户端软件功能有限,客户端访问不同数据源需要不同的访问接口,增加了系统开发难
度，基于ActiveX的Web GIS只能在Microsoft的Window下的IE中运行,基于Plug-in的Web GIS需要先安装Plug-in。 分布式GIS
指跨越任意数量的组织、在任意数目的平台上分布、能够被任意数量的用户访问的GIS能力。在DGIS中，所有的计算资源、GIS服务器、数据库服务器和地理信息广泛分布在Internet上，用户不必关心数据在物理上存储于何处,也并不知道提供服务的GIS位于何处,只要遵循一定的开放原则,任何用户可以向任意服务器请求地理信息和服务。显然,分布式GIS是一种理想的方案。可是这里所说的“开放原则”及如何实现“任何用户可以向任意服务器请求地理信息服务”,都是需要进一步研究的问题。 开放式GIS
指在计算机网络环境下，根据行业标准和接口所建立起来的GIS。在Open GIS中,不同厂商的GIS软件及分布式数据库之间可以通过接口互相交换数据,并将它们结合在一个集成式操作环境中。在Open GIS环境中,可实现不同空间数据之间、数据处理功能之间的互操作及不同系统或部门之间的信息共享。应该说这是一种新的理念,为以后的Web service和网格服务Grid service指明了方向。
GIS的软件结构呈现出“基于主机的GIS—桌面GIS—网络GIS—分布式GIS—开放式GIS”的演进特点;GIS的软件开发模式表现出“GIS功能包—集成式GIS—模块化GIS—组件式GIS”的发展变化。无论是GIS的体系结构还是开发模式都在不断进步,并将进一步融入到IT主流中。
互操作GIS（Interoperable GIS）：是GIS系统集成平台，它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。
3、什么是社会化地理信息系统？发展社会化地理信息系统存在的问题是什么？如何解决？
为什么说GIS正在走进人们的生产、生活，但是大众对GIS的认识和理解程度很低,认同度不高？为什么GIS行业看似红红火火，GIS专业越办越多，但是GIS专业的学生就业面临严峻的挑战？为什么GIS的行业应用越来越广泛，GIS技术越来越先进，但是应用GIS工程的客户满意程度在不断降低？
a、对现实世界观测的视角单一
b、对现实世界的表现不真实、不美
c、对现实世界的表达缺少人气（重视对地理目标、地理环境的表达，轻视对人的表达） d、缺少对大众具有强力吸引力的产品和重大社会工程。（传统思路，方法，技术的制约）
树立全方位看世界的GIS ，GIS“世界 ”观--空间感知 解决侧面看世界的数据获取方法
GPS 连续获取影像，建立数据库及其电子地图 面向人的GIS（关键技术虚拟【地理】环境）：解决人作为个体，群体和社会关系的表达问题
面向地，面向层/面向特征的GIS
在社会化的GIS应用阶段，GIS技术在公众生活中被广泛使用，形成了GIS产业，这需要有相应的政策法规来规范产业运行，并且需要教育为GIS应用提供专业人才。在GIS技术影
响社会的同时，一些社会因素也影响着GIS的发展。
社会化的GIS包括：
每个人都可以方便的使用GIS GIS相关产业的形成与分化
数据生产，软件生产，服务提供，工程监理 GIS的政策、法规的制定
GIS标准和规范，基础空间数据的建立和共享，产业的运行规范，，行业规定。 法律：软件版权，网络犯罪，隐私权， GIS的教育和认证的普及
“大众化”是GIS社会化的主要方面，它是指GIS技术已经融入到人们的日常生活中，迁移默化的改变着生活方式：
汽车导航、野外探险和旅游、银行信用卡管理、商家经营分析、保险赔偿分析等等，人们生活的各个方面，GIS都可以在其中发挥作用。当这种层次的应用从一个区域、一个国家扩展到全世界，全球的空间信息都基于GIS技术进行管理时，就实现了“数字地球”，可以认为，“数字地球”是GIS应用的极致，也是GIS社会化的顶点。
正如一些学者所预测的，“GIS发展的将来就是没有GIS”。 从应用角度来看，GIS的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厂商，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。地理信息系统产业的发展，需要大量的专业人才，推动了GIS教育和认证的发展；此外需要政府和立法部门制订相应的政策法规，以保证产业运行的有序性。
社会化的地理信息系统的代表 公共地图服务平台 家谱GIS
在各家各户家谱的基础上，以GIS技术为支撑，以数字方式存储、分析、呈现家谱文本中所蕴含的时空信息，建构可视化的家谱时空网络，将各家家谱所表示的传承关系、空间关系变得清晰易懂，进而将中华民族所有家谱进行整合，形成整个中华民族家族发展的家谱GIS，并进一步挖掘家族传承与发展的驱动机制，达到保护家谱、利用家谱、发展家谱，再现华夏5000年文明历史的目的。 影视GIS
从大众对媒体需求，以及自身媒体的发展来看，需要发展影视 GIS。影视GIS表现形式为音频和视频，表达效果真实，而背后 三维的矢量地理数据，数据真实。GIS重点解决空间定位信息与影视信息的融合、可定位视频流无线传输、视频数据模型与检索、自然语言处理、行为主体与场景的动态融合等技术问题；
技术特征：时间的可定时性；空间的可定位性；信息的可传输性；语义的可解析性；
场景的可重建性。
应用特征：多源数据的融合；多种表现的共存；侧面看世界；机动灵活看世界。 关键技术：定位与视频信息的融合；定位视频流无线传输；视频数据模型与检索；
视频图像测量与建模技术；面向GIS的自然语言理解；行为主体与场景的动态融合
关键问题解决：
首先，需要将从上面看世界与从侧面看世界结合，综合采用各种从侧面获取地理空间数
据的技术加强表达的真实性，特别是发展基于普通相机获取的数字影像进行三维重建与空间量测的处理方法。
其次，将高精度的地理空间信息与易于被大众接受的电视、视频结合，发展影视地理信息系统，实现定位信息与视频数据的结合，加强GIS的艺术性，推进GIS走向大众。
第三，应发展以“人”为中心的GIS，克服传统以“地”为中心GIS的局限，通过在虚拟环境中的化身人类等手段，使得人可以浸入到GIS系统进行交互。
第四，需要克服当前GIS空间数据模型、数据组织方面的不足，发展基于弹性有限元、小波变换等的新型空间数据模型，提高矢量数据传输和检索的效率。
最后，闾教授针对开展大型GIS社会工程的需求，提出多学科交叉研建“家谱GIS”，通过家谱这一与每个人密切相关的典型时空过程推进GIS在全社会的应用，进而为人文、政治和经济发展服务，并号召全体研究生积极参加家谱GIS(www.hxjiapu.com.cn )的建设这一具有重要意义的活动。
人是GIS系统的核心,现在的GIS系统都是面向”地”的，缺少人的系统就没有灵气,没有人气.人也应该是GIS研究的核心中的核心。 动态数据的采集,如何用GIS去刻画人的行为。
4、当前电子政务发展的特点是什么？GIS在电子政务系统中有什么作用？如何将电子政务系统与GIS进行集成。
广义的电子政务实质上就是将工业化模型的大政府(集中管理、分层结构、在物理经济中运行),转变为新型的管理体系，以适应虚拟的全球性的以知识为基础的数字经济，这种新型的管理体系就是电子政务。
而狭义的电子政务就是指政府机构运用现代网络通讯与计算机技术,将政府管理和服务职能通过精简、优化、整合、重组在互联网上实现,以打破时间、空间以及条块分割的制约,从而加强对政府业务运作的有效监管,提高政府的工作效率。 （1）电子政务发展的特点（与办公自动化同步）
人类的社会活动离不开其所在的地理空间环境的制约。同样，政府部门的很多事务都与地理空间环境有关。作为研究和体现地理空间环境特征的典型平台——地理信息系统（GIS），已经和电子政务深入地结合起来了。GIS技术在电子政务中的应用越来越广泛，大的方面如环境监测、土地利用、防灾减灾、医疗卫生、城市交通、通讯指挥、森林管理，以及突发应急事件等；小的方面如车辆导航和定位、物流配送等。基于GIS的电子政务赋予电子政务新的特色和内容，丰富了电子政务的内涵，为其拓展了以后的发展空间。在当今的信息化时代，电子政务的深入发展和应用必须以GIS平台作为支撑。
以用户为中心
增加服务的广度和深度
力推动各级政府门户网站建设、网站从政务信息型转变为服务型 持续关注电子政务领域信息安全
应用成为驱动，各级政府开始从基础建设转向应用； 标准规范先行，重视总体规划对电子政务建设引导； （2）GIS在电子政务的作用
GIS是电子政务的基础地理空间平台
GIS赋予电子政务以空间辅助决策的功能
GIS可以为电子政务提供清晰易读的可视化工具。 电子政务的建设将为GIS提供新的发展机遇。
（3）电子政务系统与GIS集成 业务集成
GIS在政府应用系统中应当是业务处理系统的一部分，应与其他业务有机的结合而不是孤立的行为, GIS为业务处理的可视化提供服务。 技术集成
无论是GIS还是业务系统都离不开计算机技术、数据库技术等,有必要利用已有技术解决技术间的无缝衔接,从而实现GIS与业务的无缝衔接,最大程度地降低开发难度与成本。 数据集成
业务的集成决定了数据的集成,数据本身包含了GIS的空间基础地理信息和业务处理、办公、业务规则等的专业信息,解决多源数据的整合和共享是系统的关键。 主要集成的思路：
根据电子政务管理工作的特性,建立以工作流办公自动化技术为主线,以组件式GIS技术为核心的集成系统。工作流办公自动化作为贯穿工作始终的骨架,主要处理有关政府办公程序等方面的工作,采用GIS作为整个系统的图形处理部分,解决有关空间数据方面的操作问题。电子政务GIS为数据层、逻辑层和表现层等三级结构。
5、通信技术的发展对GIS发展有什么作用和意义。
网络通信：推动GIS技术的发展，拓展了应用领域。 移动通信
信息通信网络 是地球空间信息的重要组成部分。 有线通信 无线通信
移动通信：主要是在向高速数据服务 卫星通信进展
6、Service GIS
面向服务这一更高层次的软件工程方法。
（1）Service GIS是产于面向服务软件工程方法的GIS软件技术。Service GIS脱胎于组件式GIS，是在组件式GIS基础上的质的飞跃，也是对组件式GIS自然的顺理成章的升级。在组件式GIS功能强大的组件群基础上，Service GIS采用面向服务的软件工程方法，把GIS的全部功能封装为Web服务(Web Service)，从而实现了被多种客户端跨平台、跨网络、跨语言地调用，并具备了服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。Service GIS软件平台的新突破，主要包括以下几个方面：
①在细粒度组件式GIS基础上，封装粒度适中的全功能GIS服务群，构成Service GIS的服务器，并向客户端发布这些服务。这里强调全功能的GIS服务，包括数据管理、2维可视化、3维可视化、地图在线编辑、制图排版以及各类空间分析和处理等，而不仅仅是WebGIS
时代的基本GIS功能。
②服务器支持发布基于通用规范的服务，如WMS，WCS，WFS，WPS，GeoRSS，KML等，以便被第三方软件作为客户端集成调用。
③客户端GIS软件具备服务聚合能力，可聚合同一厂家服务器软件和第三方服务器软件发布的GIS服务，并与本地数据和本地功能集成应用。
④服务器端软件具备强大的服务聚合能力，可以聚合来自其他服务器上发布的GIS服务，并可以将聚合后的结果再次发布，而再次发布的服务还可以继续被其他的服务器软件聚合。
Service GIS是一个完整的、面向服务的GIS软件技术体系，它包括 服务提供者(Service Providers) 服务消费者(Service Consumers) 服务规范(Service Specifi-cations)。
Service GIS同时也是一个全功能的GIS技术体系，远远超越了WebGIS时代的功能。Service GIS与WebGIS之间的差别，就如同GIS软件与电子地图。
（2）Service GIS继承了组件式GIS所具备的一系列优点，如跨语言二次开发、所见即所得的应用开发方式、与其他IT技术继承的强大能力、高度可伸缩型等。除此以外，Service GIS还具备一些新的特性：
①跨网络集成与应用。Service GIS最重要的革命性之一，就是把组件式GIS具备的强大集成应用能力扩展到了网络上。Service GIS通过Web服务开放的所有接口，都可以在网络上被调用。在这种模式之下，我们可以把通过网络连接在一起的无数台计算机组成一台强大的计算机来使用，因而构建分布式的GIS应用系统对我们而言，将更加容易。
②业务敏捷。业务敏捷是SOA的真正内涵，也是Service GIS为GIS应用开发领域带来的惊喜。基于Service GIS构建应用系统，可以通过聚合和集成已有的应用服务快捷地构建新的应用系统或升级已有的应用系统，以满足快速变化的用户需求。总之，Service GIS不仅带来了GIS应用开发的革命性变化，同时也引发了第三代地理信息共享的服务聚合时代，带来了全新的面向服务的地理信息共享新模式。
（3）Service GIS面向服务的地理共享
基于Service GIS，基础地理信息供应部门把已经建立的基础地理信息库通过Web服务向各部门发布，从而使各部门可以直接通过访问这些Web服务，使用基础地理信息数据，实现与本单位的专题数据叠加集成，用于开发应用系统。
由于采用了面向服务的体系架构以及Service GIS技术，基于这种方式构建的地理信息共享平台被称为地理信息服务共享平台。基础地理信息供应部门可以构建基础地理信息服务共享平台，各部门还可构建专题地理信息服务共享平台。GIS应用系统则在各地理信息服务共享平台基础上开发。
新一代地理信息共享模式不仅具备降低重复建设成本、提高共享效率的特点，还具有如下特点：
数据共享和功能共享并举 支持异构GIS平台集成应用 带宽要求较低 更高的系统安全性
全新的第三代面向服务的地理信息共享模式也将在政府信息化、企业信息化和个人应用等多领域得到快速发展。
7、数字城市建设框架与共享需要解决的关键技术问题
中心数据库：元数据库，基础地理数据库和专题数据库。实现平台级，数据级，功能级和文件级等四个层次的共享。
空间元数据技术 共享和互操作技术 制定地理信息标准
地理信息——地理信息技术——地理信息规则
为了解决数字地球中的数字化、信息化以及应用问题，需要研究以下关键技术：科学计算、海量存储、宽带网、卫星数据获取、元数据、互操作
数字地球核心技术
1） 高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 2） 地球空间数据的存储和处理 3） 超媒体空间信息系统 4） 地理信息的分布式计算 5） 无比例尺数据库 6） 空间数据仓库
7） 空间数据融合(Fusion)
8） 虚拟现实(VR,Virtual Reality)技术 9） 元数据（Metadata）
8、地理空间服务网络
产生的原因：
地理空间资源类型和容量的急速扩张 地理空间资源共享的社会需求 网络服务技术的发展和普及
空间数据网络服务 空间信息处理网络服务 传感器网络 服务类型：
数据分发服务 数据在线共享服务 地理空间资料共享服务
地理空间服务网络：将各种地理空间资源在Web上进行注册, 并通过Web Service技术对用户提供服务。
基于网络服务的空间数据共享集成与互操作技术：
网络地图服务（WMS)
Web Map Service Specifications 网络要素服务(WFS)
Web Feature Service Specifications 网络地理覆盖层服务(WCS)
Web Coverage Service Specifications
9、在线政府地理信息服务
对地理信息公共服务提出的一系列新要求，如服务途径的网络化，服务形式的个性化、服务内容的多元化，服务主体的协同化等。
所谓“在线政府地理信息服务”,是指在计算机网络环境下，以空间数据库为基础，复合多种相关信息，为政府的决策行为以及日常工作提供信息支持。决策是政府工作的核心，信息又是决策的基础，而85%以上的决策信息与空间定位信息有关。因此，快捷高效、准确实时的地理信息服务可以保证政府工作职能的实现，提高政府工作效率，降低运行费用，为科学决策提供支持。它是数字政府运作的基本组成，是信息时代政府工作方式变革的集中体现。而政府机关的多层次、散布式体系结构和全方位管理及服务职能又决定了政府地理信息服务系统必须具有多层次性、分布式、多信息集成、实时快速等特点。这就对政府部门的数据共享及网络上的数据分布、数据组织提出了更高的要求。当前，普遍采用的信息服务方式是分布式地理信息系统技术与办公自动化系统的结合。我国国务院办公地理信息系统就是其中一个典型的例子。然而，当前这些系统普遍的不足有以下几点：一是界面过于专业化，操作复杂，难以掌握；二是运行环境多为局域网，无法提供“漫游”服务；三是信息表达方式单一，且交互功能较差。
建立在数字地球框架下的在线地理信息服务,不仅从系统的数据保证以及时间效率上给政府信息服务带来巨大的推动作用，而且提供了许多改进的服务方式。
一方面，数字地球提供了具有多分辨率、三维等特点的虚拟浏览界面，操作方式生动而自然，使决策者具有身临其境的感觉。
其次，数字地球是高度网络化的地理信息世界，政府工作人员可以随时随地通过有线、无线通讯设施，用电脑上网得到所需信息。
再者，数字地球多源信息的集成和显示机制，可以实现在数字地球框架下的多信息融合，并进一步实现智能化的网络虚拟分析，为决策分析服务。
最后，数字地球还提供了一个交互式的虚拟环境，市民与政府官员可以足不出户便可通过特定的装置实现面对面的交谈
10、地理信息服务概念，架构
（1）地理信息服务
地理信息服务就是对地理信息提供的服务，包括地理数据服务和地理信息系统信息处理功能的服务。地理信息服务的关键是要实现地理信息的标准化以及地理信息处理功能的通用性，只凭地理数据转换远不能实现信息的共享,只有在更高层次上不同应用及系统之间相互合作，实现互操作，才能真正达到地理信息服务的目的。
具有的特征：
提供的产品主要是地理信息，其次才是让用户享受服务所必须的软硬件； 其实施过程具有持续的特征，不同于一般GIS项目具有明确的期限； 用户个体的不确定性和随机性；
具有持续的经济收益或社会效益的回报
首先是地理信息本身的问题，即采用何种数据(数据源),应该满足何种质量要求和标准,以及如何有效地组织和管理数据,并进行数据的挖掘等。其次,是服务所依托的各种技术,包括信息的获取、处理、传输、接收和表现等。然后,是通过何种手段和方式向用户提供地理信息服务的问题,也就是服务模式。接着,是向谁提供服务以及提供何种服务的问题。最后,地理信息服务作为一个产业,必定像其他产业一样,面临政策分析、市场分析、用户需求分析、运营分析等等问题。
11、Google Map技术
基于Ajax模型，XMLHTTP等技术和海量空间数据的Maps，以地图、卫星、混合3种服务模型向全球提供的地图搜索和逐级缩放功能地图服务。整合了本地搜索与驾车指南两项服务，具有地图注释功能，并采用3D地图定位技术 （1） 开发平台与地理数据捆绑服务的模式
从技术层面讲WebGIS应用是地理信息服务的核心。WebGIS的搭建，数据和开发平台缺一不可。目前WebGIS开发面临两大困难：昂贵而又很难兼容的空间数据和复杂难用的平台。Google通过地图服务应用程序接口Google MapsAPI(一组免费工具包，开发人员可用JavaScript脚本语言将Google Maps服务嵌入网页)将平台与地理数据捆绑，免费提供给用户，从地图服务和开发两个层面降低了GIS开发门槛，提升了地理信息服务水平，对于延伸地理信息服务有重要意义。
尽管以Google Maps为代表的互联网地图和卫星图像服务功能还比较简单，但这种以地图和高分辨率卫星影像为主要数据源，以Web为依托、开发平台与地理数据捆绑实现搜索引擎与地理信息服务完美结合，面向全球用户提供普通地理信息服务的模式，已预示着全球化地理信息服务时代的到来。
（2） 全球化地理信息服务的趋势
IT领域成为全球化地理信息服务发展的重要动力；
多层地图主题和高分辨率卫星图像共同构成地理数据源；
（3）
Web正在成为全球化地理信息服务应用开发平台； 我国地理信息服务面临的挑战 地理数据库建设任务艰巨
地理信息服务区域发展不平衡；
地理信息服务市场化与社会化进程滞后；
12、GML相关知识
（1）Geography Markup Language
地理标记语言（GML）是由OGC定义的用于描述地理特征的语言，它基于XML的语法。GML可用于地理建模和互联网上的开放地理数据交换。[标准]
OGC是一个国际性的标准组织，GML由其下属机构维护。OGC与ISO TC211标准组织相互协调共同维护两者之间的标准。ISO组织正在审议将接受GML为国际性的标准（ISO19136）并有望于2007年使其成为一个国际标准。
GML是基于XML数据标准设计的Web地理数据框架，允许各种设置借助互联网访问地理信息，如商业位置信息，交通状况等。GML同是也被吸纳进入美国国家信息交换模型（Version:1.0)。
[GML模型]
GML的原始模型来自于W3C的资源描述框架（RDF），后来，OGC将XML引入其中以解决各种已经存在的地理数据库的交互问题，并使得XML关系结构更容易定义，最终GML3.0中保持了很多RDF的特性（包括原始对象类型）。
主要要素（属性；几何；空间参考；时间；动态属性；覆盖物；测量单位；地图风格）
GML、SVG、VML的比较
GML、SVG和VML都是基于XML的可用来描述矢量图形的标记语言，都是XML词表，它们的语法并不难理解，但它们都有各自不同的用途和特点，下面简单介绍一下。
是基于XML的空间信息编码标准，由OpenGIS Consortium (OGC)提出，得到了许多公司的大力支持，如Oracle、Galdos、MapInfo、CubeWerx等。运用GML，封装的地理数据和图形解释是清楚分离的。
GML基于XML用文本表示地理信息由于GML可看成是XML的一个具体的词表，熟悉了XML就比较容易理解GML。而且随着XML的应用日益广泛，GML也将受益。另外文本比较简单、直观，容易理解和编辑。
GML封装了地理信息及其属性；GML基于地理信息抽象模型，即空间实体特征及属性封装。地理特征包括一系列的属性和相应的几何信息，一般来说属性由名字、类型和值组成，几何信息由基本元素如点、线、面、曲线、多边形等组成。目前GML主要局限在二维应用，正扩展到二维半和三维空间以及特征间的拓扑关系。GML允许相当复杂的特征，如特征间的嵌套。例如飞机场由出租汽车道、飞机跑道等组成。
GML封装了空间地理参考系统
空间地理参考系统是地理信息系统数据处理的基础。GML封装了空间地理参考系统、主要的投影关系等，保证分布式处理的扩展性和灵活性。
GML可以实现地理数据的分布式存储
GML对地理数据的分发是非常方便的技术手段，但其作用不止局限于此，同样可以成
为地理数据分布式存储的重要手段。主要的技术工具是XLink和Xpointer。
从上边的介绍可以看出GML作为描述空间信息的元语言的一些优点。它只能描述空间实体的矢量信息和属性，具体显示的时候可采用两种不同的途径： l GML Drawà Display l GML Transform à SVG, VML Draw àDisplay
第一种途径需要直接操作GML数据进行分析并显示。
第二种途径是把GML数据转换成相应的图形格式的数据，例如SVG,VML及X3D。然后由已经存在的支持这几种图形格式的软件进行显示。 （2）VML(Vector Markup Language)
是一个最初由Microsoft开发的XML词表，现在也只有IE5.0以上版本对VML提供支持。使用VML可以在IE中绘制矢量图形，所以有人认为VML就是在IE中实现了画笔的功能。下面介绍一下VML的优点： 基于XML标准
XML是公认拥有无穷生命力的下一代网络标记语言， VML具有先天的优势，它的表
示方法简单，易于扩展等等。 支持高质量的矢量图形显示
VML支持广泛的矢量图形特征，它们基于由相连接的直线和曲线描述路径。在VML中使用两个基本的元素：shape和group。这两个元素定义了VML的全部结构；shape描述一个矢量图形元素，而group用来将这些图形结合起来，这样它们可以作为一个整体进行处理。
支持交互与动画
但VML的功能不只是绘图，他还可以在图形中嵌入文本，并可实现超链，还可通过脚本语言实现一定的动画功能。VML赏析 （3）SVG(Scalable Vector Graphics)
SVG是一种基于XML的开放的矢量图形描述语言。SVG图像是与XML1.0兼容的文档，SVG元素是指示如何绘制图像的一些指令，阅读器(Viewer)解释这些指令，把SVG图像在指定设备上显示出来。使用SVG可以在网页上显示出各种各样的高质量的矢量图形，支持很多您想象得出的功能：几何图形、动画、渐变色、滤镜效果等。最关键的是，它也是完全用普通文本来描述的！也就是说，这是一种专门为网络而设计的基于文本的图像格式。 SVG是对PGML和VML的一种综合,所以VML的优点也就成为SVG的优点，例如： 基于XML标准 高质量的矢量图像 由文本构成的图像
我们可以不用任何图像处理工具，仅仅用记事本就可以生成一个SVG图像。 另外，与VML相比SVG还有一些优点：
灵活的文件格式；
SVG可升级的特性不仅仅表现在二次修改方面，还表现在另外很多地方，包括这里介绍的灵活的文件格式。在以前的图像中，文本都作为位图而保存于图像中，图像形成以后不能单独对文本进行修改；在PNG格式中这一点有所改进，文本可作为一个独立的层存在；SVG更灵活地扩展了图像的文件格式，它由三个部分组成：矢量图形、位图和文字。这样SVG不仅仅可以应用矢量图像和文字对象，同样可以纳入位图，可以制作出任何其它格式图像能达到的效果。由于文件格式是文本形式的，可以很容易地在以后任何时候进行修改。而且在页面运行的过程中，也可以对很多部分做即时的修改，其中的图形描述还可以重复使用。
13、SQL，SIG
（1）SQL：
SQL(Structured Query Language)结构化查询语言，是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。同时也是数据库脚本文件的扩展名。包括：DDL, DML, DCL, DQL （2）空间信息栅格（SIG）
是建立在国家空间数据基础设施（NSDI）基础上的空间数据协调、管理与分发体系，其核心由空间数据标准与协议、空间信息资源汇集、一体化管理与处理平台和集成应用环境组成。
SIG框架由空间信息栅格主体、空间信息获取系统、空间信息栅格支撑环境及空间信息技术下的应用系统组成。其中空间信息获取系统包括GIS、GPS、RS和DCS等，是SIG的数据来源；支撑环境包括计算服务、宽带传输和授权安全服务等，是SIG进行数据存储、管理、计算、传播、应用的国家信息基础设施（NII）；应用系统包括资源/环境空间信息应用、城市空间信息应用、空间信息移动服务等，是SIG的应用领域。 （3）4A目标
GIS及相关技术的发展，在数据采集、建库、管理、集成和处理技术等方面推陈出新，为城市信息资源整合不断提供新的可能，将为信息用户对空间数据进行信息获取、共享、访问、分析和处理提供有力的技术支持，确保来自任何空间信息源的信息（any event）经过处理能在任何时候（anytime）发送并服务于在任何地点（anywhere）任何有需求而且有相应权限的空间信息用户（anyone），即实现所谓的\"4A\"目标。 （4）空间数据整合
各种地理空间信息系统的建立均依赖于多层次，综合性的地理空间信息与属性信息集成的数据，这些地理空间数据具有多类型，多尺度，多CIS与数据库平台等特点，为了信息系统开发建设的需要，必须对这些分散的异构的和不同格式的“信息孤岛”进行整合，实现地理空间信息资源的一体化，标准化管理，从而实现跨部门，跨行业，跨应用系统之间的地理空间数据的交换，共享和协同处理 （6）数据仓库和数据挖掘
数据仓库（Data Warehouse）是针对决策分析处理的、面向主题的、集成的、持久的、随时间不断变化的数据集合,通过数据的抽取、转换、分布、存储、呈现、管理和维护，从大量的事务型数据中按照需要抽取数据，并将其清理转换为新的格式，即为决策目标把数据聚合在一种特殊的格式中，作为决策分析的数据基础。
数据挖掘（Data Mining）是数据库技术与人工智能技术的结合，通过分类、回归、概括、依赖模式、变化和偏离检测等一系列方法，从大量数据中自动、快速、有效地提取模式和发现知识，它是一种决策过程，从大量数据库中发现并提取隐藏在内的合理的、有效的信息，是在当前信息爆炸时代充分利用信息的有效手段。 （7）空间数据引擎
2007年
1、4D产品
随着测绘技术和计算机技术的结合与不断发展。地图不在局限与以往的模式，现代数字地图主要包括：
数字线划地图DLG（Digital line Graphic）
现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。 数字高程模型DEM
数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图，进行工程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。 数字栅格地图DRG
数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。 可作为背景与其他空间信息相关，用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。 数字正射影像图DOM
利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像数据。 它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。
2、LBS
定位服务又叫做移动位置服务(Location Based Service，LBS)，它是通过电信移动运营商的网络(如GSM网、CDMA网)获取移动终端用户的位置信息(经纬度坐标)，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。
LBS指的是在移动计算环境下，利用GIS技术、空间定位技术和网络通信技术，为移动对象提供基于空间地理位置的信息服务。
LBS的基本原理是：当移动用户需要信息服务或监控管理中心需要对某移动终端进行移动计算（跟踪监控、导航定位、搜索查询、实时调度等）时，首先移动终端通过内嵌的定位设备如GPS（全球定位系统）获得终端本身当前的空间位置数据，并实时地通过无线通信把数据（包括位置坐标、用户需求等）上传到网上的服务管理中心，中心GIS 服务器根据终端的地理位置、服务项目或运算要求进行空间分析，分析结果再下传到移动终端或监控中心的计算机上，并在屏幕上可视化地表示出来。
LBS服务目前主要分为查询、监控和导航三类。查询服务相对简单，例如，某人想找一家距离自己所在位置最近而又经济实惠的餐馆，他只要在随身携带的移动终端上输入最短距离及愿意承受的就餐价位，LBS即可根据用户的当前位置、就餐条件找出符合条件的餐馆并在终端上显示出行走路线简图，还可询问用户是否需要更高级的服务（如当出现多目标选择时，为用户提供智能决策等）。在LBS技术的支持下，以及现在GPS的普及化，监控和导航也成为非常平常的事情，甚至许多科学家将其用以检测野生动物。导航服务也不仅限服务于PDA等智能终端，随着手机定位技术的发展，“用手机拨打地图”的服务也已经可以
满足相当精度的要求。
3、Web服务
Web服务（Web Service）是基于XML和HTTPS的一种服务，其通信协议主要基于SOAP（简单对象访问协议），服务的描述通过WSDL（Web服务描述语言），通过UDDI（统一描述、发现与集成协议）来发现和获得服务的元数据。
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。
从表面上看，Web service 就是一个应用程序，它向外界暴露出一个能够通过Web进行调用的API。这就是说，你能够用编程的方法通过Web来调用这个应用程序。我们把调用这个Web service 的应用程序叫做客户。
4、网格GIS
是指实现广域网络环境中，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。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就是网格地理信息系统
与WebGIS的不同之处 结构不同
Grid GIS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。空间信息网格（SIG）的建立将为间信息用户对空间数据进行信息获取、共享、访问、分析和处理提供技术支持，为空间信息应用提供一个强大的空间数据管理和信息处理基础设施，即来自任何空间信息源的信息（Anyevent）经过处理能在任何时候（Anytime）发送并服务于在任何地点（Anywhere）任何有需求而且有相应权限的空间信息用户（Anyone），即实现所谓的“4A”目标。而Web GIS主要侧重于利用现有网络来实现数据的共享； 功能不同
Grid GIS的思想在于所有资源的普遍共享，包括计算资源、存储资源、信息资源、知识资源等，Grid GIS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（SSLecure socket layer）。而Web GIS则强调利用网络实现GIS的互联操作；其基于RMI、CORBA、DCOM等中间件平台要求服务客户端与系统提供的服务本身之间必须进行紧密结合，无法实现跨平台的数据访问。 实现不同
Grid GIS的基础架构是网格计算，而Web GIS的基础是现有网络，实现网格计算的全球互联则是比现有网络更复杂、功能更强大的“下一代网络”，它的实现必须借助众多学科而其功能也必将更强大。
5、空间数据库引擎
ESRI公司与Oracle等数据库开发商合作，开发出一种能将空间图形数据也存放到大型关系数据库中管理的产品，将其定名为“spatial database engine”，简称SDE，即为“空间数据库引擎”。
就其实质而言，空间数据引擎主要是为解决存储在关系数据库中的空间数据与应用程序之间的数据接口问题。目前空间数据库引擎主要有两种主要方式，一种以ESRI与数据库开发商联合开发的空间引擎SDE为代表，可称之为“中间件”方式的空间数据库引擎。另一种空间数据引擎由数据库厂商开发。这些厂商凭借其在数据库核心技术上的优势，在关系数据库管理系统本身做出扩展，使之支持空间数据管理。如Oracle公司的Spatial即是支持空间数据管理的专用模块，这种方式可成为“嵌入式”空间数据库引擎。其中，Oracle Spatial 实际上只是在原来的数据库模型上进行了空间数据模型的扩展，实现的是“点、线、面”等简单要素的存储和检索，所以它并不能存储数据之间复杂的拓扑关系，也不能建立一个空间几何网络。ArcSDE则解决了这些问题，并利用空间索引机制来提高查询速度，利用长事务和版本机制来实现多用户同时操纵同一类型数据，利用特殊的表结构来实现空间数据和属性数据的无缝集成等。
6、GIS体系架构，如何演化
GIS架构体系是指组成GIS系统的组织方式。有WEB-GIS、Com-GIS、VR-GIS、TGIS、互操作GIS和3S集成方式。
在计算机通信网络技术出现之前,GIS是单机独立运行的,互不联系。20世纪80年代末90年代初,计算机通信网络技术的兴起给单机独立运行的GIS带来了很大冲击[2]。在网络环境下,GIS的体系结构发生了许多变化,于是基于主机的GIS、桌面GIS、Web GIS、分布式GIS、开放式GIS等先后出现,并有相应的GIS软件,它们有各自的特点。
基于主机的GIS是以大型主机作为GIS服务器,运行数据库管理系统,所有数据和服务都集中在主机上,所有终端通过与主机相连的网络来访问数据。其优点是数据和服务集中,安全性较好,具有海量数据存储能力;缺点是软件开发难度大,只能以重复备份或脱机拷贝的方式交换数据,效率低。系统初期投入大,当系统能力达到极限时还需要更换更强大的主机,维护费用高[9]。
桌面GIS是将用户界面与交互操作、数据处理和数据管理等功能都集中在个人计算机上,多台个人计算机可通过网络获得数据文件共享。优点是个人计算机价格低廉,整体开发费用低;缺点是多用户同时访问一个共享数据文件时,不仅导致网络开销增加,而且并发控制困难、效率低,很难实现向广域网扩展。
Web GIS采用Client/Server体系结构。具体实现分为服务器策略和客户端策略。Web GIS的服务器策略,即通常说的“胖服务器”,其运行过程是客户机通过Web浏览器向服务器发出服务请求,Web服务器通过CGI,Server API等接口把这些请求传递给后端的GIS服务器,GIS服务器按照要求进行处理,并将处理结果形成GIF或JPEG格式的图像文件反馈给远端的用户浏览器。其优点是客户端可在配置很低的环境下进行复杂的GIS操作,客户端与平台无关;缺点是网络传输和服务器负担重,客户端可操作性差。Web GIS的客户端策略,即通常说的“胖客户端”,其运行过程是服务器不处理用户的所有请求,而是通过服务器向客户端发送运行在本地的客户端软件(Plug-in, ActiveX及Java Applet)来处理用户的一些简单请求。当客户发出
一些较复杂、高级的操作要求而客户端软件不能处理时,才请求WebGIS服务器处理,处理结果以矢量数据格式发还客户端。其优点是GIS操作速度快,服务器和网络传输负担轻,基于Java Applet的Web GIS可在任何平台上使用;缺点是客户端软件功能有限,客户端访问不同数据源需要不同的访问接口,增加了系统开发难度,基于ActiveX的Web GIS只能在Microsoft的Window下的IE中运行,基于Plug-in的Web GIS需要先在客户端安装Plug-in。
分布式GIS(DGIS)指跨越任意数量的组织、在任意数目的平台上分布、能够被任意数量的用户访问的GIS能力。在DGIS中,所有的计算资源、GIS服务器、数据库服务器和地理信息广泛分布在Internet上,用户不必关心数据在物理上存储于何处,也并不知道提供服务的GIS位于何处,只要遵循一定的开放原则,任何用户可以向任意服务器请求地理信息和服务[11]。显然,分布式GIS是一种理想的方案。可是这里所说的“开放原则”及如何实现“任何用户可以向任意服务器请求地理信息服务”,都是需要进一步研究的问题。
开放式GIS (Open GIS)指在计算机网络环境下,根据行业标准和接口所建立起来的GIS。在Open GIS中,不同厂商的GIS软件及分布式数据库之间可以通过接口互相交换数据,并将它们结合在一个集成式操作环境中。在Open GIS环境中,可实现不同空间数据之间、数据处理功能之间的互操作及不同系统或部门之间的信息共享。应该说这是一种新的理念,为以后的Web service和网格服务Grid service指明了方向。
7、地理数据类型，不同类型的地理数据在GIS中如何组织
地理信息中的数据来源和数据类型很多，概括起来主要有以下五种： （1） 几何图形数据。来源于各种类型的地图和实测几何数据。几何图形数据不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。
（2） 影像数据。主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。 （3） 属性数据。来源于实测数据，文字报告，或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。
（4） 地形数据。来源于地形等高线图中的数字化，已建立的格网状的数字化高程模型（DTM），或其他形式表示的地形表面（如TIN）等。
（5） 元数据。对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、地理空间参考基准、数据转换方法等。
在具有智能化的GIS中还应有规则和知识数据 矢量 栅格
8、空间索引的作用，以三种主要的空间索引，说明空间索引机制
经对研究区空间数据输入并建立空间数据库以后，得到了一个庞大的数据库，如何从该数据库中快速检索、提取所需的空间数据来满足空间分析、模拟与决策的需要是一个重要的问题。
空间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。
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。空间索引的性能的优劣直接影响空间数据库和地理信息系统的整体性能，它是空间数据库和地理信息系统的一项关键技术。 （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，
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）格网空间索引
格网型空间索引思路比较简单了，容易理解和实现。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。
（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。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 （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。在构造虚拟矩形时，虚拟矩形方向与坐标方位轴一致，同时满足以下条件：包含尽可能多的空间实体；矩形间的重叠率尽可能少；允许在每个矩形内再划分小矩形。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。
在构造R树时，要求虚拟矩形之间尽量不要相互重叠，而且一个空间实体通常仅被一个同级虚拟矩形所包围。但由于空间对象的复杂性，实体的外接矩形通常是相互重叠的，使包含它们的虚拟矩形难免会重叠。
R+树是对R树索引的一种改进，它允许虚拟矩形可以相互重叠，并分割下层虚拟矩形，允许一个空间实体被多个虚拟矩形所包围。在构造虚拟矩形时，尽量保持每个虚拟矩形包含相同个数的下层虚拟矩形或实体外接矩形，以保证任一实体具有相同的检索时间
9、阐述一个GIS工程的有那些部分组成，每个部分需要注意的哪些关键问题
一、立项 1. 立项原因 2. 立项基础 3. 国内外研究现状 4. 工程轮廓与目标 5. 需求调查（宏观的） 6. 投资环境 7. 投资周期 8. 技术力量与支持 9. 软硬件价格与性能 10. 数据源状况 11. 应用前景 12. 效益评估 13. 可运行性评估
二、总体设计
1. 提出系统目的、目标与属性
2. 进行各子系统或模块的划分与功能描述 3. 模块或子系统间的接口设计 4. 软硬件配置设计
5. 网络设计：网络拓扑、星型拓扑、环型 拓扑、总线拓扑、总线星型 6. 输入输出与数据存贮要求 7. 开发策略规定 8. 成本与收益分析 三、系统设计
1）分析现行运行过程，获得现行系统流程图 2）进行数据分析，获取数据字典 ①数据流条目：组成、流量、来源、去向 ②数据项条目：数据项名、类型、长度、取值范围 ③加工条目：加工名，输入数据、输出数据、加工逻辑 贮存方式、存取频率
3）导出现行系统的逻辑模型 4）进行用户需求分析与描述 5）明确待建GIS系统的目标 6）导出待建GIS系统的逻辑模型 7）制定设计实施的初步计划
最后由分析员提供用户需求分析报告
四、详细设计 1）模块设计 2）代码设计 3）数据库设计
4）数据获取方案设计
④文件条目：文件名、组成、
5）界面设计 6）输入输出设计 7）程序模块设计 8）安全性设计 9）实施方案设计
五、系统开发与实施 1. 程序编制与调试
2. 数据采集与数据库建立 3. 人员技术培训 4. 系统测试
六、系统维护和评价 维护
〈1〉纠错 〈2〉数据更新
〈3〉完善与适应性维护 〈4〉硬件设备维护 评价
GIS工程成功的几个要素： 具有远见 具有长期规划
具有决策者的有效支持 具有系统分析方法 具有专业知识
广泛吸取用户的意见
10、Google Earth特点，及其使用的关键技术。
现在各个公司都在用预生成图片＋ARCGIS分析的方法来弥补传统矢量发布平台性能低下的问题。具体的说就是提前规划好固定比例尺，然后在每个比例尺下用图片生成器产生按照一定规则存放、命名的图片。图片的效果可以是出版级的，完全取决于出图时内业人员对软件的掌握情况。
客户端访问的大部分都是这些几十K的图片，然后再加一部分在客户端绘制的数据。根本不用IMS，所以性能很高。
如果用户要查询、分析，则需要利用ARCGIS返回实际结果，在客户端绘制。
11、数字地球
数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。数字城市是数字地球的具体实现。
巨大的数字地球由下列体系组成：
• 数据采集与更新体系 • 数据处理与储存体系 • 信息提取与分析体系 • 数据与信息传播体系 • 数据库体系 • 网络体系 • 应用模型体系 • 专用软件体系 • 标准与互操作体系
地球信息科学的本质是从信息流的角度来揭示地球系统的发生、发展及其演化规律，从而实现资源、环境和社会的宏观调控，作为其理论核心的地球信息机理研究包括：
1）地球信息的结构、性质、分类和表达；
2）地球圈层间信息传输机制、物理过程及其增益和衰减以及信息流的形成机理； 3）地球信息的空间认识及其不确定性与可预见性；
4）地球信息模拟物质流、能量流和人流相互作用关系的时空转换特征； 5）地球信息的获取和处理的应用基础理论等。
作为地球信息科学的研究手段，地球信息技术包括： 1）地球数据获取技术
用以从外部世界获得记录地球性质和状态的地球数据。遥感、全球定位系统等地球数据获取技术的发展已经形成了覆盖全球的监测运行系统，建立起多层次、立体的对地观测系统（EOS,Earth Observation System），是快速获取和更新地球数据的主要技术手段。
2）地球信息模拟技术
用于将地球数据转化为地球信息，包括地球空间信息的加工、再生以及获得有关某一地球空间问题解决的目的、计划和策略信息。
3）地球信息传播技术
用以实施空间数据的传递和信息的传播。
2006年
1、GML
GML是一个简单的基于文本的地理特征编码标准。由OGC开发的基于XML的地理信息编码工具。
2、DEM
数字高程模型是地形曲面的数字化表达，是在计算机存储介质上科学而真实地描述、表达和模拟地形曲面实体。是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟。
3、移动GIS
上世纪90年代中后期以来,计算机硬件技术、无线网络通信技术及互联网技术得到了飞速发展,人们急切要求走出固定网络、有线互联的束缚,于是移动蜂窝通信技术(以GSM为代表)、全球定位系统(GPS)、WAP技术、蓝牙技术等相继出现,在各方面和不同程度上满足了人们的种种需求。与之相应的GIS技术也由基于单机的GIS向固定的网络互联WebGIS方面转变。大量移动设备的迅猛发展促使GIS由室内工作站和桌面系统向户外移动计算终端发展。
早期的移动GIS解决的问题主要涉及：信息提供,工作发布及记录,数据双向通信以及数据的管理。使用移动GIS取代野外工作人员的图纸,降低了成本。网络改变了数据的更新,并将数据传回公司的GIS中。数据流的来回流动由GIS管理,并且以计算机的传输媒介迎合了健康与安全的需求。
随着无线通信技术的发展,特别是第2.5代移动通信网络GPRS 和第三代网络CDMA等的出现,移动GIS逐步从以GPS为核心向着以无线移动网络为核心的方向发展。近年来，由于GPRS、CDMA无线网络的迅速发展，其传输速率大幅度提高，同时支持互联网接入，这就使得经过压缩后的空间数据可以在无线网络中传输，而且可以接入互联网，与远程的服务器进行空间数据交换，从而可以满足大量的大众化空间信息需求。这时的移动GIS应用更加广泛、大众化，如空间定位信息服务，LBS为移动GIS用户带来了极大便利，人们只要利用移动 GIS就可以迅速查询到用户当前所在地点的大量相关信息。
基于位置服务的移动GIS的技术体系主要由嵌入式软硬件开发技术、移动计算技术、无线互联网络技术、移动数据库、移动定位技术等技术组成。
移动GIS的无线终端是一种嵌入式系统，它是移动GIS的重要组成部分。目前具有代表性的嵌入式终端设备包括：智能手机、PDA、车载电脑等，这些设备集中了计算、电话、网络等多种功能，内嵌特定开发的微型CPU，配置有大容量的内存，拥有强大的输入输出设备，与此相应的各种各样的嵌入式操作系统，如Window CE、Palm OS、嵌入式linux等。
4、空间数据索引
5、空间数据引擎
6、第三代Internet的发展对GIS发展的作用
随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第4代GIS技术的概念。第4代GIS技术将主要有如下特点。
支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数据处理向
动态发展，具有时序数据处理能力。 基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构，用户可以实现远程
空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。
面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多
源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。 具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据挖掘和强大
的模型支持能力。具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与MIS、ERP、OA等各种企业信息化系统的无缝集成；微型、嵌入式GIS与各种掌上终端设备集成，如PDA、手机、GPS接收设备等。 具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用户界面及地
图和虚拟现实效果。
7、试述GIS数据管理方式及其发展
（1）矢量数据的管理
文件-关系数据库混合管理 全关系数据库管理 对象-关系数据库管理
（2）栅格数据的管理 文件管理方式
文件数据库管理方式 关系数据库管理 并引入了空间数据库引擎
8、电子商务的特点及其与GIS的关系
9、利用当前GIS软件进行地学分析的优点和不足
提取各类地形参数和特征因子更加的简便和准确。 优点：
不足： 算法不足
数据选择有差异，跟实际的情况有差异。 考虑分析因素，不完备。 应用模型的不足
10、试述几种主要的地理空间定位的原理
地理坐标定位 相对位置定位
拓扑关系
面积，形状，轮廓定位 事物典型区位特征定位 提示信息辅助定位 特殊地理事物定位
图例，注记，比例尺信息定位
2005年
2004年
1、试述GIS的主要的几种数据结构
（1）矢量数据结构
（2）栅格数据结构
（3）矢栅一体化数据结构
（4）镶嵌数据结构
（5）三维数据结构
2、GIS与分布式地学机理与过程模型集成的关键技术
对地学过程的模拟与再现以及分布式环境下进行协同分析与研究： 没有统一的数据模型：
没有统一的集成模式：集成方法的规范化，模型接口的标准化 模型的标准化，决策支持模型
模型协同：
1、异构多源空间数据的共享 2、尺度的转换，不同的分辨率 3、多因子的不确定性。
基于Web Service的GIS应用集成
空间离散化 空间参数化
DEM与分布式水文模型 分布式的输入模块 单元模块
3、基于数字高程模型进行地学分析的主要内容
（1）坡面地形因子提取
坡面地形因子是为有效研究与表达地貌形态特征所设定的具有一定意义的参数与指标。各种地貌，都是由不同的坡面组成，地貌的变化实际上可完全导源于坡面的变化[11]。坡面地形因子可以分为坡面姿态因子、坡形因子、坡长因子、坡位因子及坡面复杂度因子等。
（2）特征地形要素提取
特征地形要素，主要指地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素，包括地形特征点、山脊线、山谷线、沟沿线、水系、流域等方面的内容。 地形特征点
汤国安、罗明良等[23]从地形特征点的空间组合关系—格局入手，在提取上述特征点的基础上，使用规则构建特征点簇，为基于特征点簇的黄土地貌类型划分提供了依据。 山脊线、山谷线
基于GIS技术自动提取山脊线和山谷线的研究较为活跃，其算法多基于规则格网DEM数据设计。从算法设计原理上来分，大致分为以下四种：1)基于图像处理技术的原理[24,25]；2)基于地形表面几何形态分析的原理[26,27]；3)基于地形表面流水物理模拟分析原理[28]；4)基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理[29,30]。 沟沿线
黄土高原地区的沟沿线是一条重要的地貌特征线，将坡面划分成其上部的沟间地与下部的沟坡地、沟底地，它是明显的土壤侵蚀类型和土地利用类型分界线。黄土沟沿线提取一直以来是黄土丘陵沟壑区进行水文计算与土壤侵蚀建模的关键技术。众多学者从不同的角度，用不同的方法研究了沟沿线自动提取方法，如坡度变率法[31]、坡度变异法[32]、基于汇流路径坡度变化特征法[33]、形态学方法等[34]。但是，沟沿线的问题仍然没有很好地解决，基于DEM准确、高效地提取沟沿线仍将是一个重要课题。 水系
水系和沟谷网络是重要的地形特征线。基于DEM的水系及流域提取的效率是传统方 法不可比拟的。
流域
可视性分析
（3）地形统计分析
地形统计分析是指应用统计方法对描述地形特征的各种可量化的因子或参数进行相关、回归、趋势面、聚类等统计分析，找出各因子或参数的变化规律和内在联系，并选择合适的因子或参数建立地学模型，从更深层次探讨地形演化及其空间变异规律[11]。
（4）基于DEM的地学模型分析
DEM模型分析是以DEM为对象的模型构建。利用DEM所具有的高程和位置信息可直接建模，包括DEM工程土方计算[48]、水库库容计算[49]以及洪水淹没分析[50]等主要利用DEM的高程信息进行的建模；综合使用DEM高程和位置信息进行的建模，如利用DEM进行的气温、降水及湿度等气候资源模拟[51]；
气候 土壤 地貌 地质灾害
水文：分布式水文模型
数字地形分析的尺度问题
尺度问题是正确理解地学对象特征和地理现象过程的前提，通常包括3个方面 尺度效应
尺度效应是指由尺度所引起的对象表达和分析结果上的变化。DEM作为数字化的地形模型，试图通过离散的方式表达连续变化的地形表面，必然受到各种尺度的约束，因而DEM及其地形分析具有明显的尺度依赖特征。 最适宜的选择
由于DEM尺度效应引起的对象表达和分析结果上的变化，需要针对不同情况选择适宜的尺度。最佳DEM分辨率的确定应考虑原始数据的分布密度和精度、应用目的及计算机处理能力，需要在各个因素之间做出平衡。 尺度转换
DEM地形分析的尺度转换一般是指不同水平分辨率之间的DEM及其地形参数的转移。按照推绎方向，有尺度上推和尺度下推两类。尺度上推是从高分辨率到低分辨率的转换过程，反映地形信息的综合过程和聚集；尺度下推是从低分辨率到高分辨率的转换，实质是地形信
息的再次分配和配置。
4、地理信息共享的主要内容
地理信息是有关地理实体的性质，特征和运动状态的表征以及一切有用的知识，它是地理数据的理解。从广义的地理信息共享是指通过包括口头，纸质，网络等一切载体在内的地理信息共享，狭义是指在以计算机及空间数据基础设施等技术硬件为依托，在标准、政策、法律等软环境支持下，对地理信息进行共同使用。
空间互操作经历了数据转换器，开放文件格式，标准交换格式，应用程序接口，空间数据库和空间Web服务集成。基于Web服务的空间互操作成为目前和未来解决空间互操作问题的核心。两个明显的特点。
（1）基于可扩展的标记语言XML标记语言GML，改造空间数据互操作框架和体系。 （2）基于网络和网络标准协议。网络和Internet技术的发展改造了传统的GIS体系，网络是解决互操作的基础。而作为网络标准协议如HTTP和SOAP等Web服务标准成为互操作的核心。
导致共享的困难的因素 空间数据模型的差异
人们对空间地物要素认知，表达，组织和存储的不同是导致空间数据模型差异的主要原因。
数据内容的差异
地图数据，影像数据，地形数据 数据来源的差异
数字化，实测数据，试验数据，历史数据，统计普查数据，集成数据，遥感与GPS数据，理论推测与估算数据。 软件平台的差异 应用系统开发的差异
5、计算机通信技术与GIS技术发展的相互关系。
通信网络对GIS的发展影响十分深远，GIS由单机到基于因特网的企业级再到基于Internet/Grid的网络/网格,它的发展历程就证明了这一点。网络对GIS发展产生本质意义上的影响，正是网络/网格把分布不同地理位置上的异GIS联结了起来,实现信息共享和数据互操作以及信息资源共享和协作工作。
改变了信息传输速度和方式 改变了GIS体系结构
GIS推动了计算机通信技术的发展，负载平衡等，安全性，响应速度等。
（计算机通信技术是指用网线把分布在不同地区的PC连接起来，通过TCP/IP协议来达到信息交换，资源共享或者协同工作的目的。 主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。）
“网络化”是GIS在发展历程和今后发展中的最重要特点。从局域网到城域网和广域
网，从互联网到无线网络，计算机网络及其它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从早期的集中式或基于主机的计算模式（Host-based Computing Model）、文件服务器计算模式（PC/File Server-based Computing Model）发展为客户/服务器模式（Client/Server）、浏览器服务器模式（Browse/Server），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。
在移动GIS中如移动IP技术（交互应用）和简单无线网络协议Wap技术标准和 对于通信产业来说，物联网是一种重要趋势，它将成为未来引领通信发展的主要动力
2003年
1、游程编码
游程编码又称“运行长度编码”或“行程编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码。对于二值图有效。
行程编码的基本原理是：用一个符号值或串长代替具有相同值的连续符号（连续符号构成了一段连续的“行程”。行程编码因此而得名），使符号长度少于原始数据的长度。
2、ISO/TC211
国际标准化组合TC211专题组，主要任务是制定地理信息领域的标准化，并由五个工作分别制定出以下结构化的相关标准化。
3、虚拟城市
虚拟城市是综合地运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市内的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策的数字化城市。
虚拟城市=三维城市模型+专题信息+查询功能+分析功能
4、对比地理信息系统几种主要的数据模型
（1）矢量数据模型
栅格结构与矢量结构似乎是两种截然不同的空间数据结构，栅格结构“属性明显、位置隐含”，而矢量结构“位置明显、属性隐含”，栅格数据操作总的来说比较容易实现，尤其是作为斑块图件的表示更易于为人们接受；而矢量数据操作则比较复杂，许多分析操作（如两张地图的覆盖操作，点或线状地物的邻域搜索等）用矢量结构实现十分困难，矢量结构表达
线状地物是比较直观的，而面状地物则是通过对边界的描述而表达。无论哪种结构，数据精度和数据量都是一对矛盾，要提高精度，栅格结构需要更多的栅格单元，而矢量结构则需记录更多的线段结点。一般来说，栅格结构只是矢量结构在某种程度上的一种近似，如果要使栅格结构描述的图件取得与矢量结构同样的精度，甚至仅仅在量值上接近，则数据也要比后者大得多。
栅格结构除了可使大量的空间分析模型得以容易实现之外，还具有以下两个特点：（1）易于与遥感相结合。遥感影像是以象元为单位的栅格结构，可以直接将原始数据或经过处理的影像数据纳入栅格结构的地理信息系统。（2）易于信息共享。目前还没有一种公认的矢量结构地图数据记录格式，而不经压缩编码的栅格格式即整数型数据库阵列则易于为大多数程序设计人员和用户理解和使用，因此以栅格数据为基础进行信息共享的数据交流较为实用。
许多实践证明，栅格结构和矢量结构在表示空间数据上可以是同样有效的，对于一个GIS软件，较为理想的方案是采用两种数据结构，即栅格结构与矢量结构并存，对于提高地理信息系统的空间分辨率、数据压缩率和增强系统分析、输入输出的灵活性十分重要。 （2）栅格数据模型 矢量数据
优点
1．数据结构紧凑、冗余度低 2．有利于网络和检索分析 3．图形显示质量好、精度高 1．数据结构简单
2．便于空间分析和地表模拟 3．现势性较强 缺点
1．数据结构复杂
2．多边形叠加分析比较困难
1．数据量大
2．投影转换比较复杂
3．难以建立实体间的拓扑关系 栅格数据
（3）矢量-栅格一体化模型
矢量数据模型和栅格数据模型在描述和表达空间实体时各有优缺点。将两种数据模型的优点结合起来，构造矢量－栅格一体化数据模型，将有利于地理空间现象的统一表达。
在矢量－栅格数据模型中，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。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。矢量－栅格一体化数据模型一方面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；另一方面又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。从本质上说，矢量－栅格数据模型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
镶嵌（Tessellation）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。
规则镶嵌数据模型，即用规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元。在实际应用中，普遍采用正方形或矩形进行地理空间的划分。此时的规则镶嵌数据模型就转化为栅格数据模型。
从数据结构上看，规则网格系统的主要优点在于其数据结构为通常的二维矩阵结构，每个网格单元表示二维空间的一个位置，不管是沿水平方向还是沿垂直方向均能方便地遍历这种结构。处理这种结构的算法很多，并且大多数程序语言中都有矩阵处理功能。此外，以矩阵形式存储的数据具有隐式坐标，不需要进行坐标数字化；规则格网系统还便于实现多要素的叠置分析。因而，规则镶嵌是一种重要的空间数据处理工具。
不规则镶嵌数据结构是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状或边界。最典型的不规则镶嵌数据模型有Voronoi图（也称Thiessen多边形）和不规则三角网（Triangular Irregular Network，简称TIN）模型 （5）面向对象数据模型
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。一个对象是由描述该对象状态的一组数据和表达它的行为的一组操作（方法）组成的。在实际地理空间对象描述和表达中，按照面向对象方法，对空间实体进行“概括”、“聚集”、“联合”等处理，可得到复杂地理对象的逻辑数据模型。
（6）三维数据模型
5、在数字高程模型上可以提取哪些地学因子，这些因子的含义是什么？
基本地形因子包括斜坡因子（坡度、坡向、坡度变化率、坡向变化率等）、面积因子（表面积、投影面积、剖面积）、体积因子（山体体积、挖填体积）和面元因子（相对高差、粗糙度、凹凸系数、高程变异等）。 一）基本地形因子
（1）坡面姿态：局部地表坡面在空间的倾斜程度和朝向。
坡度：表示了该局部地表坡面的倾斜程度。指过该点的切平面与水平面的夹角。 坡向：是决定地表面局部地面接受阳光和重新分配太阳辐射的重要地形因子之一。 （2）坡形：局部地表坡面的凹凸形态； 宏观上
直线形斜坡 凸形斜坡 凹形斜坡 台阶斜坡
微观上：曲率是对地形表面一点扭曲变化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平两个方向上分量分别称为平面曲率和剖面曲率。地形表面曲率反映了地形结构和形态，同时也影响着土壤有机物含量的分布，在地表过程模拟、水文、土壤等领域有着重要的应用价值和意义
地面曲率因子
平面曲率 剖面曲率 地面变率因子
描述是地表局部范围内坡度、坡向两个基本的地形指标的变化情况。
坡度变率 坡向变率
（3）坡长：指在地面上一点沿水流方向到其流向起点间的最大地面距离在水平面上的投影长度。是水土保持重要因子之一。
（4）坡位：指坡面计算单元所在整个大坡面的地貌部位。
（5）坡面复杂度因子：是宏观的地形信息因子，表征了较大地表区域内高程信息的变异及
组合特征。
地形起伏度：反映地形起伏
在所指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差。 地形粗糙度：反映地表起伏变化和侵蚀程度的指标
一般定义为地表单元的曲面面积S曲面与其在水平面上的投影面积S水平之比。 地表切割深度：反映地表被侵蚀切割的情况
地表切割深度是指地面某点的邻域范围的平均高程与该邻域范围内的最小高程的差值。并对这一地学现象进行了量化，是研究水土流失及地表侵蚀发育状况时的重要参考指标，其提取算法可参照地表起伏度的提取。
高程变异系数：反映分析区域内地表单元格网各顶点高程变化的指标。 二）特征地形要素
虽然地表形态各式各样，但地形点、地形线、地形面等地形结构的基本特征构成了地形的骨架，因此一般的地形特征提取主要是指地形特征点、线、面的提取，并进而通过基本要素的组合进行地表形态分析。特征地形要素的提取更多地应用较为复杂的技术方法，其中山谷线、山脊线的提取采用了全域分析法，成为数字高程模型地学分析中很具特色的数据处理内容。
（1）特征点的提取
地形特征点主要包括山顶点（peak）、凹陷点（pit）、脊点（ridge）、谷点（channel）、鞍点（pass），平地点（plane）等。利用DEM提取地形特征点，可通过一个3×3或更大的栅格窗口，通过中心格网点与8个邻域格网点的高程关系来进行判断会获取。 （2）山脊线和山谷线提取
山脊线和山谷线构成了地形起伏变化的分界线（骨架线），因此它对于地形地貌研究具有重要的意义。另一方面，对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别表示分水性与汇水性，山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。这一特性又使得山脊线和山谷线在许多工程应用方面有着特殊的意义。 （3）流域分析
流域也可以说是河流分水线以内的地表范围。高程格网和栅格数据运算用于流域分析，以获取流域和河网等在水文过程中非常重要的地形要素。 流域提取步骤
第一步：DEM洼地填充。
第二步：水流方向确定（flow direction）。
第三步：水流累积矩阵生成（flow accumulation）。
无洼地DEM、水流方向矩阵、流水累计矩阵是DEM流域分析的三个基础矩阵。 第四步：流域网络提取（stream networks）。流域网络是在水流累计矩阵基础上形成的，它是通过所设定的阈值，即沿水流方向将高于此阈值的格网连接起来，从而形成流域网络。
（4）可视化分析
可视性分析也称通视分析，它实质属于对地形进行最优化处理的范畴。比如设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等，在军事上如布设阵地(加炮兵阵地、电子对抗阵地)、设置观察哨所、铺架通信线路等。
可视性分析的基本因子有两个，一个是两点之间的通视性，另一个是可视域，即对于给定的观察点所覆盖的区域。
6、地图学与地理信息系统之间的相互关系。
地图学经历了传统地图学、数字地图学、信息化地图学的发展过程。在电子计算机出现之前,人们认识自身赖以生存的地理环境,主要是利用被称为地理学第二代语言的地图、系列地图和地图集,来获取对自然和人文现象与要素的数量、质量、空间分布、相互联系及其随时间变化的特征的认识,存在许多局限性,如记载的地理信息有限,信息提取只能人使地图制图技术、产品形式和使用方式都发生了深刻的革命性变化,数字地图数据库、数字正射影像数据库、数字高程模型库和地理信息数据库纷纷出现,基于这些数据库的信息管理、查询检索、空间分析、可视化和制图输出等功能的研究和应用构成了现在的GIS。其最大的优势是信息量大,信息查询检索、复杂的量算和空间分析(包括叠置分析)、多维动态可视化等不仅十分方便,而且速度快、精度高。许多学者称GIS是地图学功能的拓展和延伸,GIS源于计算机地图制图和脱胎于地图数据库,而又超越计算机地图制图和地图数据库[8]。地图学中的地图色彩设计与表示方法、地图制图综合、地图量算与分析、专题数据处理与表示方法等都是GIS中常用的方法。所以,地图学被认为是GIS的方法论基础。从事GIS设计、建立与应用研究的人们都应掌握地图学方法论。
从发展看，GIS脱胎于地图学，成为地图信息的又一种载体，具有存储，分析，显示和传输的功能，同时地图仍是gis的数据源之一，地图强调数据分析，符号化与显示，gis注重空间信息分析，
地图学与GIS结合是科学发展的规律，GIS是地图学在信息时代的发展。
记者：影像和GIS的结合将怎样影响空间信息的发展？对改变人们的工作和生活方式将起到什么作用？
劳瑞.乔丹：二者的结合将对空间信息发展产生极大影响。三维融入GIS，可使画面变得更加真实，立体感十足。而四维中时间信息的加入则使GIS具备了实时性。对我而言，五维中加入的应该是时间的变化速率，其融入GIS将能覆盖骤然变化的多种事物和事件，使空间信息的获取和模型的解析变得更加准确、有效。
现在，基于GIS技术的全球定位系统（GPS）已被广泛用于生活之中。而在未来，基于GIS技术的产品将成为社会中不可或缺的部分。通过这些产品，人们可以实时掌握发生在世界各地的新发事件，或通过便携导航仪“身临其境”式的真实图像指引，到达自己想去的餐厅，并借助GIS的分析功能远程获取一切想要知晓的、关于该地点的信息。你甚至可以看到餐厅里正在发生的情景，这是多么神奇！
但要实现这些设想，首先必须简化未来GIS的操作方式。这样才能使GIS为社会广泛接受和认可，令更多的用户从中受益。而这，也是我们一直努力的方向。
记者：随着谷歌和微软的基础影像服务的推出，GIS行业的格局发生了哪些改变？ESRI与前两者在影像和GIS服务方面的策略有何不同？
劳瑞.乔丹：谷歌和微软基础影像服务的出现是对GIS行业的重要贡献。他们令世界上数百万的民众认知了GIS，使GIS使用的简易程度上升到新的层级，也让系统的使用变得更富乐趣。用户不需具备专业背景，也能对GIS实施操作。这些廉价或是免费产品服务的推出，也将整个GIS分化成两大阵营，一是以ESRI为代表的专业级GIS，另一种就是以Google Earth或是Virtual Earth（Bing Map的前身）为代表的消费级GIS。
多数普通用户使用消费级GIS只为了在地球上“找到自己的位置所在”，而专业级GIS则更专注于意义深远的深层分析。借助遥感影像和GIS数据层，人们可以在地震、海啸、洪水暴发等灾害发生时快速整合出有效的救援和解决方案，为挽救生命和公私财产争取出大量宝贵的时间。
目前，这两种GIS的界限正在模糊。诸如ESRI即将发布基于iPhone的专业GIS服务，这意味着专业GIS将被更多的消费者所了解和接受。而大量二维和三维图像的植入，也将给用户带来更新奇的体验。操作简便且真实生动则是未来GIS行业发展的一大趋势。
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