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一、简答题

1． 简述常规地理信息系统的硬件组成; 数据处理设备，数据输入设备，数据输出设备，各举两例说明其功能和用途。

【答案】（1）数据处理设备

数据处理设备是地理信息系统硬件的主体，作为系统硬件的核心，它包括从服务器到图形工作站、微机等各种形式的计算机，可用作数据的处理、管理与计算。例如图形工作站和客户机/服务器系统。图形工作站是一种具备强大的数据运算与图形、图像处理能力的高性能微型计算机。客户机/服务器系统是计算机网络中重要的分布式体系结构，服务器是整个网络系统中负责提供管理、计算和存储等功能的核心计算机，多台客户机各自处理相应的任务，共同实现完整的应用。

（2）数据输入设备

数据输入设备的作用是将地理数据转换成数字的形式存入计算机，以便进行处理和分析计算等工作。例如数字化仪和数字测量设备。数字化仪由电磁感应板、游标和相应的电子线路组成。数字测量设备主要是地理数据的采集设备，通常有数字摄影测量工作站、全球定位系统（GPS ）等。

（3）数据输出设备

数据输出设备的作用是为地理信息系统软件提供用户操作的界面，并把地理信息系统的最终成果展现给用户。例如打印机和计算机显示器。打印机用于成果如图表图像等的打印。计算机显示器是地理信息系统的主要图形交互操作人机界面。

2． 试述GIS 空间拓扑关系编辑的功能及具体的编辑算法。

【答案】（1）拓扑关系编辑的功能

拓扑数据结构最重要的特征是具有拓扑编辑的功能，拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑，前者指顺序连接组成封闭多边形一组线段的编辑，后者指顺序连接环绕某个节点所有多边形的编辑。

（2）多边形连接编辑算法

a. 从弧段文件中，找出与当前编辑的多边形P 1相关的所有记录;

b. 在找出的记录中，检查当前编辑的多边形P 2所处的位置;

c. 从经过代码位置转换的记录中，任取一个起始节点作为起点，顺序连接各个节点，必要时可对记录的前后顺序作调整，使得连接的节点能自行封闭，即N 1→N 2→N 3→N 1上。

（3）节点连接编辑算法

a. 从弧段文件中，找出与当前编辑的节点N 2相关的所有记录;

b. 在找出的记录中，检查当前编辑的节点N 2; 所在的位置:如果N 2处在起始节点位置，将之与处于终止节点位置的节点号相交换，同时也将该记录的多边形号位置作相应的交换; 反之，如果当前编辑的节点N 2处于终止节点位置，则该记录的所有数据项顺序不做改变;

c. 从经过代码位置转换的记录中，任取一个左多边形作为起点，顺序连接各个多边形，同样，必要时可对记录的前后顺序作调整，使得连接的多边形能首尾呼应，即:P 2→P 1→P 4→P 。

3． 根据你的了解，阐述地理信息系统的相关学科及关联技术，并就地理信息系统基础理论的建立和发展问题，发表你的意见和观点。

【答案】（1）与其他相关学科系统间的关系

①GIS 与地图学

GIS 是以地图数据库（主要来自地图）为基础，其最终产品之一也是地图，因此它与地图有着极密切的关系。GIS 是地图学理论、方法与功能的延伸，它们都是空间信息处理的学科，地图学强调图形信息传输，而GIS 则强调空间数据处理与分析，地图学与GIS 之间的联系是通过地图可视化工具与他们的潜力来增强GIS 的数据综合和分析能力。

②GIS 与一般事务数据库

GIS 离不开数据库技术。数据库技术主要通过属性来管理和检索，但一般没有空间概念，能够处理空间数据。

③GIS 与计算机地图制图

计算机地图制图技术的发展对GIS 的产生起了促进作用，又反过来为地图GIS 制图提供了现代化的先进技术手段。数字地图是GIS 的数据源，也是GIS 的表达形式，计算机地图制图是GIS 的重要组成部分。

④GIS 与计算机辅助制图（CAD ）

GIS 处理的多为自然日标，CAD 处理的多为规则几何图形及其组合。GIS 的属性库内容结构复杂，功能强大，图形属性的相互作用十分频繁，且多具有专业化特征。

（2）对GIS 发展的观点

GIS 技术的发展不是孤立进行的，而是在与其他相关学科相互联系的过程中实现的，所以，未来GIS 的发展，离不开相关学科的理论支持，地理信息系统己经发展为一门综合的学科，只有在与相关学科的相互借鉴中才能继续深入发展。

4． 某国卫生部欲借助GIS 技术建设“突发公共卫生应急指挥系统”，基本要求如下:

1）实时发布疫情信息2）监测预警、预防准备3）指挥救援、分析评估4）生成统计报表。请根据基本需求，写出该项目总体设计的基本内容。

【答案】该项目总体设计的基本内容:

（1）系统分析

系统分析要解决如下问题:谁使用该系统; 新系统是做什么用的; 为什么需要具有这些功能和条件; 建立新系统所需要的资源从哪里获取; 具体的技术指标、性能要求等指标。

（2）系统A 计

系统设计包括功能设计、数据库设计等。此系统的功能应该包括:与该城市己有的“卫生防疫系统”，“交通指挥系统”

（3）系统实施系统实施包括编码以及系统测试。

（4）系统运行与维护

系统运行是指系统经过调试和验收以后，交付用户使用; 系统维护是为了保证系统正常工作而采取的一切措施和实际步骤，例如数据的维护。

二、论述题

5． 空间数据库的特征。

【答案】（1）空间数据库的一般特征

①数据集中控制

在文件管理方法中，文件是分散的，文件之间一般是没有联系的，不能按照统一的方法来控制、维护和管理。而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。

②数据独立

数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性和逻辑独立性。这给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。

③数据共享

数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与数据库中的一部分数据发生联系。用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。

④较小的数据冗余

数据库中的数据小是面向应用，而是面向系统，数据是按照一定的数据模型组织、描述和存储，并进行集中管理，具有较小的冗余度，也提高了数据的一致性。

⑤统一的数据保护功能

多用户共享数据资源时，严格检查用户使用数据，规定用户的访问和存取权限，确保数据的安全性、一致性和并发控制。

（2）空间数据库有别于一般数据库的特征

①空间特征

空间特征是空间数据库的最主要特征，它描述的是空间物体的位置、形态和空间关系

②抽象特征

空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非常复杂，必须经过抽象处理。在不同的抽象中，同一地物可能会有不同的语义特征。

③空间关系特征

空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，空间数据中也记录了拓扑数据结构表达的多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析，另一方面也给空间数