l         90年代，全面应用（产业化阶段）。对GIS进一步研究，研究的内容集中在“空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等方面；

l         现代，普及发展阶段。随着信息网络化发展和深入，GIS与世界接轨,尤其在发展中国家得到重视和发展。

 我国GIS的发展

我国GIS起步虽较晚，但发展较快，可分为以下几个阶段：

l         70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。

l         80年代，试验起步阶段: 这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。

l         90年代，我国GIS发展阶段：我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。

l         96年以来，是我国GIS产业化阶段：

l         近几年来，我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产 业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大 批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。

第二章 空间数据结构和数据模型

1．GIS的研究对象是什么? 地理实体有什么特点?

GIS的研究对象是地理实体，即指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元。

地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如，在全国地图上由于比例尺很小，福州就是一个点，这个点不能再分 割，可以把福州定为一个空间实体，而在大比例尺的福州市地图上，福州的许多房屋，街道都要表达出来，所以福州必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房 屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见，GIS中的地理实体是一个概括，复杂，相对的概念。

地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的三个特征。

l         属性特征：对空间实体的属性定义和说明信息。

l         空间特征：对空间实体的分布位置、几何特征和空间关系的定义。

l         时间特征：空间实体的时间尺度。

2．地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据

地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的不同的特征和和不同的数据类型。

同物理、化学等学科使用的数据类型相比，地理数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。

地理实体数据的特征：

l         空间特征：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。包括定位数据和拓扑数据；

l         属性特征：表示专题属性（名称、分类、数量等）；

l         时间特征：指现象或物体随时间的变化。其变化的周期有超短期的，短期的，中期的，长期的。

依据空间数据来源的不同分为：地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等；

依据表示对象的不同分为：点，线，面、体数据。

3．空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？常见的数据的结构有哪些？

数据结构是指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述。空间数据的结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构。非空间数据主要涉及属性数据。

矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量结构的显著特点：定位明显，属性隐含。

栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。

常见的数据结构有层状数据、网络数据、关系数据、语义数据、面向对象的数据结构。

4．矢量数据与栅格数据的区别是什么？它们有什么共同点吗？

5．空间数据模型概念和主要类型及比较

空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的描述。空间数据模型的主要类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。

要素模型：

点对象，由特定位置、维数为零的物体；线对象，维度为一的空间组成部分；多边形对象，即面状实体，通常用封闭曲线加内点来表示。矢量模型即是基于要素的，将现象看成原型实体的集合，矢量模型的表达源于空间实体的本身，通常以坐标来定义。

网络模型：

地物被抽象为链、节点等对象，同时要注意其连通关系。

场模型：

用于模拟一定空间内连续分布的现象，常用栅格数据模型描述。栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是将连续空间离散化，以规则或不规则的铺盖覆盖整个空间。

基于对象的模型强调了离散对象，网络模型表示了特殊对象之间的交互，场模型表示了二维或三维空间中连续变化的数据。

要素模型和场模型的不同在于一个是先选择要素，再回答"它在哪里"的问题；场模型实现选择一个位置，在回答"哪里怎么 样"的问题，最后都得到数据。网络模型的基本特征是：节点数据之间没有明确的从属关系，一个节点可以与其他多个节点建立联系，将数据组织成有向图结构，它 反映了现实世界中常见的多对多关系，在一定程度上支持数据的重构。

6.栅格数据结构的编码方法如何？

栅格数据的编码方法：

直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码；

压缩编码，包括链码、游程长度编码、块码、四叉树编码、八叉树编码、十六叉树编码等。

链码（弗里曼链码）比较适合存储图形数据；

游程长度编码通过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现；

块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；

四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还能提高图形操作效率，具有可变的分辨率。

7.矢量数据结构的编码方法如何？

矢量数据的编码方法：

对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息；

对于多边形地物，有坐标序列法、树状索引编码法和拓扑结构编码法。

坐标序列法是由多边形边界的x,y坐标对集合及说明信息组成，是最简单的一种多边形矢量编码法，文件结构简单，但多边形 边界被存储两次产生数据冗余，而且缺少邻域信息；树状索引编码法是将所有边界点进行数字化，顺序存储坐标对，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边 形相联系，形成树状索引结构，消除了相邻多边形边界数据冗余问题；拓扑结构编码法是通过建立一个完整的拓扑关系结构，彻底解决邻域和岛状信息处理问题的方 法，但增加了算法的复杂性和数据库的大小。

8.矢量与栅格数据如何互为转化？

矢量转栅格：     内部点扩散法，即由多边形内部种子点向周围邻点扩散，直至到达各边界为止； 复数积分算法，即由待判别点对多边形的封闭边界计算复数积分，来判断两者关系；射线算法和扫描算法，即由图外某点向待判点引射线，通过射线与多边形边界交 点数来判断内外关系；边界代数算法，是一种基于积分思想的矢量转栅格算法，适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换，方法是由多边形边界上某点开始，顺时 针搜索边界线，上行时边界左侧具有相同行坐标的栅格减去某值，下行时边界左侧所有栅格点加上该值，边界搜索完之后即完成多边形的转换。

栅格转矢量：即是提取具有相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示成矢量格式边界线的过程。 步骤包括：多边形边界提取，即使用高通滤波将栅格图像二值化；边界线追踪，即对每个弧段由一个节点向另一个节点搜索；拓扑关系生成和去处多余点及曲线圆 滑。

第三章  GIS数据获取和质量控制

1．GIS的数据源有哪些？

GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

点――居民点、采样点、高程点、控制点等。

线――河流、道路、构造线等。

面――湖泊、海洋、植被等。

注记――地名注记、高程注记等。

②遥感数据  遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息 进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。

③文本资料  文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。

④统计资料  国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。