地理信息系统教程

地理信息系统教程”习题及参考答案(四)GIS和CAD的比较：第七章GIS开发和应用1．试述应用型GIS开发和实现阶段及过程。可分为四个阶段，即：系统分析，系统设计，系统设施，运行评价。GIS开发过程如下表：阶段内容用户管理人员开发人员系统分析需求分析提出所要解决的问题提出所需要的信息详细介绍现行系统提供各种资料和数据批准开始研究组织开发队伍进行必要培训吸取用户要求回答用户的问题详细调查现行系统搜集资料和数据总结和分析可行性研究评价现行系统协助提出各种方案选取最适宜的方案审查可行性报告决定是否开发提出各种备选方案与用户一起讨论各方案的优劣开发的费用估计和时间估计系统设计总体设计讨论子系统模块的合理性并提出看法对设备选择发表看法鼓励用户参加系统设计要求开发人员多听用户意见说明系统目标和功能子系统和模块划分计算机系统选择详细设计讨论设计和用户界面的合理性提出修改意见听取用户有关系统界面的反映批准进入系统实施软件设计代码设计功能设计数据库设计用户界面设计输入、输出设计系统实施编程随时准备回答一些具体的业务问题监督编程进度分头进行编程和调试调式评价系统的总调检查用户界面的良好性监督调试的进度协调用户与开发人员的不同意见模块调试分调（子系统调试）总调（系统调试）培训接受培训组织培训批准系统转换编写用户手册进行培训运行评价运行和维护按系统的要求定期输入数据使用系统的输出提出修改和扩充意见监督用户严格执行操作规程批准适应性和完善性维护准备对系统全面评价按系统要求进行数据处理工作积极稳妥地进行维护系统评价参加系统评价组织系统评价参加系统评价总结经验教训2、你认为地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。资源管理；区域和城乡规划；灾害监测；环境评估；作战指挥交通运输；宏观决策。例如，资源管理，主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。例如，福州市城市地价动态监测系统建设与数据更新、福州市城市住宅用地集约利用潜力评价，基于GIS技术的福建省温泉查询系统。3．地籍GIS有些什么特点？GIS功能应如何扩展？地籍GIS的特点：⑴系统能方便的对地籍调查信息，包括图形和文字信息进行处理并分类存贮和建库，使整个土地登记工作过程实现规范化的计算机管理。⑵系统能处理日常的地籍测绘、台帐建立、地籍变更、变更土地登记和注销登记等工作，并自动建立土地动态变化的历史库，同时对土地管理工作中的文书档案等建立分类目录索引数据库，方便文档查找和使用。⑶系统具有较强的信息处理、存储、查询与统计分析功能，能使土地管理工作逐步向计算机自动化管理方向转变。第八章空间信息的可视化1．什么是空间信息的可视化？空间信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更为形象、具体和逼真，但是暂时看来，有的对地理空间信息意义并不大，如嗅、味、触媒体渠道，而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用，因而有的学者把可听、可嗅、可味、可触也归入可视化，狭义的理解上应不属可视化范畴。目前，我们把它列入可视化范畴。2．科学计算可视化的意义是什么?科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形和图像显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它不仅包括科学计算数据的可视化，而且包括工程计算数据的可视化，它的主要功能是从复杂的多维数据中产生图形，也可以分析和理解存入计算机的图像数据。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。它主要基于计算机科学的应用目的提出的，它侧重于复杂数据的计算机图形。实现科学计算可视化将极大地提高科学计算的速度和质量，实现科学计算工具和环境的进一步现代化；由于它可将计算中过程和结果用图形和图像直观、形象、整体地表达出来，从而使许多抽象的、难于理解的原理、规律和过程变得更容易理解，枯燥而冗繁的数据或过程变得生动有趣，更人性化；同时，通过交互手段改变计算的环境和所依据的条件，观察其影响，实现对计算过程的引导和控制。3．地图语言有哪些内容？地图语言是地图作为信息传输工具不可缺少的媒介。在地图语言中，最重要的是地图符号及其系统，它形象直观，一目了然，既可显示出制图对象的空间结构，又能表示在空间和时间中的变化。地图注记亦是地图语言的组成部分，它借用自然语言和文字形式来加强地图语言的表现效果，完成空间信息的传递。它实质上也是符号，它与地图符号配合使用，以弥补地图符号之不足。地图色彩是地图语言的一个重要内容。它除了有充当地图符号的一个重要角色之外，还有装饰美化地图的功能。另外，地图上可能出现的影像和装饰图案，它们虽不属于地图符号的范畴，但也是地图语言中不可缺少的内容。地图的影像，它是空间信息特征的空间框架；装饰图案多用于地图的图边装饰。它可以增加地图的美感，并且可以烘托地图的主题。色彩是地图语言的重要内容。地图上运用色彩可增强地图各要素分类、分级的概念，反映制图对象的质量与数量的多种变化；利用色彩与自然地物景色的象征性，可增强地图的感受力；运用色彩还可简化地图符号的图形差别和减少符号的数量(例如，用黑、棕、蓝三色实线表示道路、等高级和水涯线)；运用色彩又可使地图内容相互重叠而区分为几个层面，提高了地图的表现力和科学。4．GIS中数据符号化的作用是什么？地图符号是在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用。它是地图区别于其他表示地理环境之图像的一个重要特征。地图符号有两个基本功能，首先是它能指出目标种类及其数量和质量特征；其次是它能确定对象的空间位置和现象的分布。高质量的地图符号是丰富地图内容、增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提。使用地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化。5．请说明电子地图与GIS的关系？它们的联系和主要差别是什么?电子地图是数字地图与GIS软件工具结合后的产物，它是一种处于运动状态的数字地图，这种运动状态或是输入、输出，或是显示、检索分析。它以电磁材料为存储介质，并依托于空间信息可视化系统再现。在较新的技术基础上，它使用几乎一切GIS技术工具，并且可以提供传统GIS的大范围、多要素的综合分析技术手段。电子地图(集)极大地保留了传统地图的优点，大大地扩展了传统地图的作用范围，并包含了GIS的主要功能，其中较完善的空间信息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言,一些电子地图(集)难予使其可视子空间均具有统一的空间数学基础,因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。概略地说，电子地图(集)是一种新型的、内容广泛的GIS产品，而电子地图(集)系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。6．如何开发一个电子地图集？它应该有哪些主要功能？电子地图集是为了一定用途，采用统一、互补的制作方法系统汇集的若干电子地图，这些地图具有内在的统一性，互相联系，互相补充，互相加强。开发一个电子地图集，要注意各电子地图之间的连贯和互补。电子地图集应具备以下的功能：能够全面继承并发展了地图科学中对地学信息进行多层次智能综合加工、提炼的优点；具有很强的空间信息可视化性能；系统而严密的教学基础，科学而系统的符号系统，强有力的可视化界面，支持地图的动态显示，并可采用闪烁、变色等手段增强读图手段和提高效果；支持空间信息的多种查询、检索和阅读；支持基本的统计、计算和分析；大多数电子地图支持所见即所得地编辑和输出硬拷贝，支持电子出版；大多数电子地图支持多媒体信息技术。7．地图动画在GIS中的意义是什么？地图动画用于GIS中，主要是逼真而又形象地表现出地理信息时空变化的状态、特点和过程，也即是运动中的特点。动态地图可以直观而又逼真地显示地理实体运动变化的规律和特点。具体而言，它可以用于：（1）动态模拟，使重要事物变迁过程再现；如地壳演变，冰河地貌的形成及模拟。流水地貌的形成，人口增长与变化等，在这些复杂的动态过程中，动态地图是一个有力的武器，它可以通过增加或减低变化速度，暂停变化以仔细观察某一时间断面，改变观察地点和视角，获取运动过程中的各种信息；（2）运动模拟，对于运动的地理实体：人、车、船、机、星、弹，运行状态测定和调正，以及环境测定和调正，都是由动态地图来帮助完成的。（3）实时跟踪，这方面在运动物体上安装全球定位系统GPS是一个明显的例子，它能够显示运动特体各时刻的运动轨迹，使空中管制、交通状况监控、疏导，战役和战术的合围、围堵，均具有可靠的时空信息保证。8．动态地图是如何实现的？目前动态地图基本上是以电子地图形式出现的，其主要特征是逼真而又形象地表现出地理信息时空变化的状态、特点和过程，也即是运动中的特点。动态地图可以直观而又逼真地显示地理实体运动变化的规律和特点。表示地理实体的运动状态和特点，可采用各种方法及组合。（1）利用传统的地图符号和颜色等表示方法，例如采用传统的视觉变量---大小、色相、方位、形状、位置、纹理和密度，组成动态符号，结合定位图表，分区统计图表法以及动线法来表示之。2）采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示基于动态视觉变量：视觉变量的变化时长、速率、次序及节奏，可设计相应一组动态符号，并加上相应电子地图手段：闪烁、跳跃、色度、亮度变化反应运动中物的矢量、数量、空间和时间变化特征。（3）采用连续快照方法作多幅或一组地图。这是采用一系列状态对应的地图来表现时空变化的状态，这一方法在状态表现方面是较为全面的；但对变化表达不够明确，同时数据冗余量较大。（4）地图动画其制作方法与上一方法是一样的，仅仅是它适当地在空间差异中内插了足够密度的快照，使状态差异由突变变为渐变。这一方法弥补了上一方法中变化表达不够明确，时间维上拓朴关系模糊的缺点，是动态地图表现较为丰富的形式，缺点是数据量大9．VR是什么？与GIS有什么关系？VR是VirtualReality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，虚拟现实(VirtualReality)是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图像、声音和触摸感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。GIS和VR技术是相辅相成的。GIS与虚拟现实技术结合，提高了GIS图形显示的真实感和对图形的可操作性，使用户能身临其地理环境中实现观察、触摸、操作和分析等。将虚拟现实技术引入GIS将使GIS更具吸引力，采用虚拟现实中的可视化技术，在三维空间中模拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS用户在客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。10．VR有哪几种主要类型和主要功能?VR的实际应用应在哪些领域重点推广？VR的类型是根据它的交互性质来分的，也即是根据它能实现人的视感、听感、触感、嗅感和传感器的程度和质量来区分。根据目前所见资料，可分下列几种：1．世界之窗（WOW:WindowonWorldSystem）它仅用显示器和音卡来显示虚拟世界，它的衡量标准是看起来真实，听着真实，物体的行为真实；