地理信息系統設計課后習題.doc

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第一章 概論 1. 地理信息系統包括哪幾類型？試舉例說明。 工具型地理信息系統：具有對各種地理空間數據進行輸入、處理、管理、查詢、分析和輸出等通用功能，可供其他系統調用或允許用戶進行二次開發(fā)，以建立應用型地理信息系統的操作平臺，是建立應用型GIS的一條捷徑。特點：對計算機硬件適應性強，數據管理和操作效率高、功能強，具有普遍性和易拓展性，操作簡便且易掌握。示例：國外Arc/Info、GenaMap、MapInfo、MGE、GeoMedia，國內MapGIS、SuperGIS、GeoStar、CityStar 應用型地理信息系統：與特定地理區(qū)域相互聯系的地理信息系統，根據用戶的需求和應用目的而設計來解決一類或多類特定應用問題，除了基本功能外還具有解決地理空間實體與空間信息的分布規(guī)律、分布特性及相互依賴關系的應用模型和方法。分為專題GIS和區(qū)域GIS。特點：針對性明確、專業(yè)性強，系統開銷小。示例：“塔里木河水資源管理信息系統” 2. 地理信息系統設計主要有哪幾種方法？各有何特點？ 結構化程序設計：是面向數據流開展需求分析工作的一種有效方法。利用一般工程方法和有關結構概念，把它們應用于地理信息系統的設計?；舅枷耄阂话悴捎米皂斚蛳?，逐層分解的演繹分析法來定義系統的需求；地理信息系統的開發(fā)是一個連續(xù)有序、循環(huán)往復不斷提高的過程，每一個循環(huán)就是一個生命周期；分析系統的每個細節(jié)、前后順序和相互關系，找出各部分之間的數據接口。用結構化的方法構筑地理信息系統的邏輯和物理模型等。特點：軟件結構描述較清晰，便于掌握系統全貌，也可逐步細化為程序語句，是一種使用相對廣泛，也比較成熟和完善的系統分析方法。但結構化分析不適合需求經常改變的系統，因此結構化分析的前提是：面臨靜態(tài)需求。 原型化的設計方法：常用的一種，在開發(fā)初期不強調全面系統地掌握用戶的需求，是根據對用戶需求的大致了解，由開發(fā)人員快速生成一個實實在在的初始系統原型。隨著用戶和開發(fā)者對系統理解的加深，不斷對原型進行修正、補充和細化，用快速迭代的方法建立最終的系統，并提交給用戶使用。步驟：確定用戶需求——開發(fā)初始原型——征求改進意見——修改完善原型——制定原型完成。特點：有一定的盲目性，但對于非專業(yè)人員和小規(guī)模系統設計來說更加實用，有利于用戶介入系統設計工作，是種動態(tài)的軟件開發(fā)技術。能夠大大減少軟件系統的后期維護費用，使系統功能能夠正確反映用戶的需求。同時對于較復雜和具有不確定性的系統目標有較強適應性，可使設計與實施的結合更為緊密。 面向對象的解決方法：基本思想：將系統所面對的問題，應用封裝機制，按其自然屬性進行分隔，按人們通常的思維方式進行描述，建立每個對象的領域模型和聯系，既模擬信息實體的內在結構又模擬動作機制，使設計出的軟件盡可能直接表現出問題求解過程。整個系統只由對象組成，對象間的聯系通過消息進行。特點：將強了對問題域和系統責任的理解；改進了與分析有關的各類人員之間的交流；對需求的變化有較強的適應性；貫穿軟件生命周期全過程的一致性、實用性；有利于用戶參與，容易擴充和重組。性質：封裝性、繼承性、多態(tài)性。 3. 地理信息系統主要有哪幾種開發(fā)方法？各自有何優(yōu)缺點？ 獨立開發(fā)：不依賴任何GIS工具軟件，利用專業(yè)程序設計語言開發(fā)應用模型，直接訪問GIS軟件的內部數據結構。從空間數據的采集、編輯到數據的處理分析及結果輸出，所有算法都由開發(fā)者獨立設計。優(yōu)點：無需依賴任何商業(yè)GIS工具軟件，獨立性強，降低了開發(fā)成本。這種系統綜合程度和效率最高。缺點：開發(fā)難度大，周期長，投資大，比起成熟GIS系統的功能和穩(wěn)定性差，且花費可能遠大于直接購買。 宿主開發(fā)：基于現有的GIS平臺上進行應用開發(fā)，完全借助于GIS工具軟件提供的宏語言和專用開發(fā)語言進行應用系統開發(fā)，得到針對不同應用對象的應用程序。優(yōu)點：開發(fā)方式簡單，開發(fā)周期短，系統的穩(wěn)定性和可靠性高，許多功能可以直接從原平臺引用。缺點：移植性差；受開發(fā)平臺影響，不能脫離原有系統單獨運行；受系統提供的開發(fā)語言的功能限制，二次開發(fā)的宏語言只能算二流，功能一般較弱開發(fā)出的系統結構松散、臃腫，工能和效率也差。 集成開發(fā)：利用專業(yè)的GIS工具軟件，如Arc/Info等，實現GIS的基本功能，以通用軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具如VS為開發(fā)平臺，采用OLE/DDE和GIS控件兩種方式，通過ADO與數據庫系統連接們進行兩者的集成開發(fā)。優(yōu)點：可以充分利用GIS工具軟件對空間數據庫的管理、分析功能，又可以利用其他可視化開發(fā)語言的高效、方便等編程優(yōu)點，不僅極大提高了開發(fā)效率，又可以使程序具有更好的外觀效果，更強大的數據庫功能，且可靠性好、易于移植、便于維護。 4. 試述地理信息系統應用特點及主要應用領域。 特點：應用領域不斷擴大；GIS應用研究不斷深入；GIS應用社會化；GIS應用全球化；GIS應用環(huán)境網絡化、集成化；GIS應用模型多樣化。 領域：交通；市政工程；資源評價；精準農業(yè)；生態(tài)環(huán)保；環(huán)境評價和監(jiān)測；衛(wèi)生保健；電信業(yè)；智能防御。 5. 試述地理信息系統設計的主要內容和過程。 內容： [1]. 系統總體設計：對建設系統主、客觀條件深入調查研究，在用戶信息需求分析等工作的基礎上，確定系統目標和任務，設計出系統的總體框架結構、模塊子系統、硬件系統組成、軟件系統結構、用戶界面等。 [2]. 數據模型設計：根據所涉及專業(yè)數據及相關信息的特點等，為系統設計適合表達的數據模型及數據分類體系。 [3]. 數據庫設計：結構有層次、網狀、關系。根據應用目的，考慮數據相互的獨立性、連接方式、存取速度、存取容量、使用簡易性、學習難度等。 [4]. 系統功能設計：開發(fā)通用GIS不具備的功能。 [5]. 應用模型設計：是應用系統開發(fā)、建設的根本目的，需要一定的專業(yè)特點，符合相應的專業(yè)習慣。 [6]. 輸入/輸出設計 設計過程： [1]. 系統分析：對系統用戶進行需求調查和可行性分析，最后提出新系統的目標和結構方案。 [2]. 系統設計：根據系統分析的成果，在明確系統目的、任務、目標等原則問題的基礎上，設計系統總體結構，規(guī)劃系統的規(guī)模和確定系統的各個子系統組成部分、并說明子系統在整個系統中的作用和相互關系，規(guī)定系統采用的合適技術規(guī)范，以保證系統總體目標的實現。 [3]. 系統實施：在系統設計的原則指導下，按照詳細方案確定的目標、內容和方法，分階段、分步驟完成系統開發(fā)的過程。 [4]. 運行維護：為保證系統正常工作采取的一切措施和實際步驟。 第二章 GIS系統分析 1. 地理信息系統需求分析和可行性分析應考慮哪些因素？有何實際影響 效益分析：社會效益包括社會經濟效益和科學技術效益。社會經濟效益主要指投入和產出的比率；科學技術效益指在科學和技術上達到的水平及對社會產生的影響。 經費問題：用戶財力資金豐富，可以建立任何形式和規(guī)模的地理信息系統，對國家來說只有軍事部門才享有；資金有限，須對設計中的GIS進行仔細論證，大多數用戶都是這種情況；資金相當有限，對GIS的財政支持將是某種程度的冒險，常見于高等教育部門。 進度預測：需要在建設工作的繁復與領導/用戶的理解和接受度之間設定合理的時間，對于大的系統，只能考慮分階段實施的方案。 技術水平：計算機系統功能和壽命的限制；技術方法的先進性；需要高水平學科專業(yè)人員+GIS專家+計算機開發(fā)人員+系統工程管理人員融合成的技術力量 有關部門和用戶的支持程度：關系到人力支持和財力支持的力度。 2. 所謂“數據字典”？有何用？ 數據字典是各類數據描述的集合，包括數據元素（最小的數據組成單位，不可分，其描述常包括數據元素名、別名、類型、長度、取值范圍、取值含義）、數據結構（反應數據間的組合關系。常包括結構名、說明和結構）、數據流（數據結構在系統內傳輸的路徑，常包括數據流名、說明、數據流來源、數據流去處、數據流組成、平均流量、高峰期流量）、數據存儲（數據結構停留或保存的地方，數據存儲名、說明、編號、流入的數據流、流出的數據流、組成、數據量、存取方式）、處理過程（對不再分解的過程進行說明處理，常包括過程名、編號、簡要說明、輸入、輸出、處理）、外部實體（數據的來源和去向，常包括名稱、說明、輸入輸出數據流、數量） 功能： [1]. 給管理者和用戶提供可利用數據的線索。 [2]. 為系統分析人員提供數據是否存在的信息。 [3]. 為編程工作提供數據格式及數據位置。 用途： [1]. 在系統分析階段：定義數據流程圖中各個成分的屬性和含義。 [2]. 在設計階段，提供一套工具以維護系統設計說明的控制，保證設計人員在早期階段所確定的需求與實現階段一致。 [3]. 在實現階段，提供元數據描述的生成能力。 [4]. 在調試階段，輔助產生測試數據，提供數據檢查的能力。 [5]. 在運行和維護階段，可幫助數據庫的重新組織和重新構造。 [6]. 在使用階段，可以作為“用戶手冊”。 3. 系統分析的要求是什么？ [1]. 熟悉用戶的業(yè)務流程（二次開發(fā)+業(yè)務流程） [2]. 與用戶建立良好的合作能力 [3]. 較好的分析和綜合能力 [4]. 循序漸進的階段性工作思路（應用原型法來開發(fā)系統） 試述數據流程圖的基本組成及畫法。 處理過程 帶圓角的長方形，長方形分3個部分 對數據的邏輯處理，用來改變數據值 外部實體 正方形框 系統以外但又和系統有聯系的人或事物，它說明 了數據的外部來源和去處，屬于系統的外部和 系統的界面 數據流 水平箭頭或垂直箭頭 處理功能的輸入和輸出 數據存儲 右邊開口的長方條 畫法： 第三章 GIS總體設計 1. 簡述GIS總體設計的主要內容 （1）數據設計：將分析時創(chuàng)建的信息域模型變換為軟件所需的數據結構，側重于數據結構的定義。 （2）體系結構設計：定義軟件系統各主要結構構件之間的關系。 （3）過程設計：把結構構件轉換成軟件的過程性描述。在編碼步驟，根據這種過程性描述，生成源程序代碼，然后通過測試最終得到完整有效的軟件。 （4）接口設計：建立軟件內部模塊之間的關系以及人機之間的交互機制。 2. 簡述GIS總體設計的主要原則 完備性：主要是指系統功能的齊全、完備。一般的應用型GIS都具備數據采集、管理、處理、查詢、編輯、顯示、繪圖、轉換、分析、輸出等功能。 標準化：系統的標準化有兩層涵義：一是指系統設計應符合GIS的基本要求和標準；二是指數據類型、編碼、圖式符號應符合現有的國家標準和行業(yè)規(guī)范。 系統性：屬性數據庫管理系統，圖形數據庫管理子系統及應用模型子系統必須有機地結合為一體，各種參數可以相互進行傳輸。 兼容性：數據具有可交換性，選擇標準的數據格式和設計合適的數據格式變換軟件，實現與不同的GIS、CAD/各類數據庫之間的數據共享。 通用性：系統必須能夠在不同范圍內推廣使用，不受區(qū)域限制。 可靠性：系統的可靠性包括兩個方面，一是系統運行的安全性；二是數據精度的可靠性和符號內容的完整性。 實用性：系統數據組織靈活，可以滿足不同應用分析的需求。系統真正做到能夠解決用戶所關心的問題，為生產實踐、科研教學服務。 可擴充性：考慮到應用型GIS發(fā)展，系統設計時應采用模塊化結構設計，模塊的獨立性強，模塊增加、減少或修改均對整個系統影響很小，便于對系統改進、擴充，使系統處于不斷完善過程中。 3.GIS有哪幾種組網方案，各有何特點？ Client/Server（客戶/服務器，簡寫為C/S）： 在C/S體系下，數據庫真正變成了公共、專業(yè)化的倉庫，受到獨立的專門管理。而且 能充分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器。對應的優(yōu)點就是客戶端響應速度快。 在C/S架構中，地理數據被存儲在地理數據服務器上，而數據的瀏覽和編輯操作則在客戶機上實現。 這種架構一般都涉及海量數據、地理計算、空間分析、專題制圖和數據轉換等因素，因此適合在環(huán)境穩(wěn)定的局域網中部署。目前，我們能見到的大部分專業(yè)應用型地理信息系統幾乎都采用這種模式。 在實際開發(fā)中很多情況是編程人員把簡單查詢和數據操作放在前端開發(fā)語言中，復雜的業(yè)務邏輯程序放在了數據庫的存儲過程中。 缺點：系統客戶方軟件安裝維護困難、數據庫系統無法滿足對于成百上千的終端同時聯機的需求、由于客戶/服務器間的大量數據通信不適合遠程連接，使其只能適合于局域網應用。 Brower/Server（瀏覽器/服務器，簡寫為B/S） 客戶機統一采用瀏覽器，這不僅讓用戶使用方便，而且使得客戶機不存在安裝維護的問題。當然軟件開發(fā)和維護的工作不是自動消失了，而是轉移到了Web服務器端。在Web服務器端，程序員使用腳本語言編寫響應頁面。 4.GIS體系結構的發(fā)展過程 POA EOA SOA 5.面向服務的體系架構有何特點？ SOA旨在將單個應用程序功能彼此分開，以便這些功能可以單獨用作某個的應用程序的功能或“組件”。這些組件可以用于在企業(yè)內部創(chuàng)建各種其他的應用程序，或者如有需要，對外向合作伙伴公開，以服務于合作伙伴的應用程序。 SOA優(yōu)點：代碼重用 松耦合 平臺獨立 語言無關 3. GIS軟件系統主要包括哪幾類常用軟件？ 操作系統：微軟的ActiveX，IBM的OpenDOC 開發(fā)環(huán)境：C++、Java、C# 數據庫管理軟件：Oracle、SQL Server、MySQL GIS專業(yè)軟件：ArcGIS、MapGIS 其他圖像處理軟件：AutoCAD、Photoshop、3D Max。 4. 應用模型的主要作用是什么？ 正確地應用專題分析模型，可決定地理信息系統的實用價值 （1）應用模型是聯系GIS應用系統與常規(guī)專業(yè)研究的紐帶 模型的建立雖然是數學或技術性的問題，但它必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎。專業(yè)研究的深入程度決定了所建模型的質量與效果。從這種意義上講，模型把GIS應用系統和常規(guī)專業(yè)研究緊緊地聯系在一起了。 （2）應用模型是綜合利用GIS應用系統中大量數據的工具 在系統中存儲有數量巨大、來源不同、形式不同的數據。它們的綜合分析處理和應用，主要是通過系統中模型的使用而實現的。因此，系統中數據使用的效率和深度，在很大程度上取決于模型的數量和質量。 （3）應用模型是GIS應用系統解決各種實際問題的武器 由于應用模型是客觀世界中解決各種實際問題所依賴的規(guī)律或過程的抽象或模擬。因此能有效地幫助人們從各種因素之間找出其因果關系或者聯系，促進問題的解決。但是由于許多問題十分復雜，完全靠定量方法很難圓滿解決，所以系統還要給人為干預留下較大的余地，使定性方法也能發(fā)揮一定作用。 （4）應用模型是GIS應用系統向更高技術水平發(fā)展的基礎 大量模型的發(fā)展和應用，實際上集中和驗證了該應用領域中許多專家的經驗和知識，無疑是一般GIS應用系統向專家系統發(fā)展的基礎。 （5）應用模型有利于信息交流 模型是表達思維對自然界認識的工具，因此應用型地理信息系統的各種分析模型則有利于完整準確地表達使用者對問題的認識和處理方法，既利于使用者與系統設計者之間的交流以發(fā)展系統功能，有利于使用者之間交流以增強系統的共享性。 5. 什么是地理編碼？常用的地理編碼有哪些？ 地理編碼是指在地理數據分類的基礎上，以易于計算機和人識別的代碼來表示唯一地標識地理實體的類型，這種代碼是用來表征客觀事物的一個或一組有序的符號。 [1].順序碼 主要由順序排列的數字組成，有時也由按順序排列的字母組成。每一組代碼只作為分類對象的唯一標識，只代表對象名稱，代表描述對象屬性在整個屬性系列中的順序，而不提供對象的任何其他信息。 順序碼的優(yōu)點是代碼簡短，使用方便，易于管理，易添加，對分類對象無任何特殊規(guī)定。缺點是代碼本身沒有給出對象的任何其他信息。由于本身的特點，決定了順序碼在信息系統中不可能形成獨立的代碼體系。 [2].矩陣碼 是一種邏輯碼。所謂邏輯碼，是按照一定得邏輯規(guī)則或者程序算法編寫的代碼。矩陣碼就是建立在兩維空間坐標x，y基礎上的代碼。代碼的值是通過坐標x，y的數值構成的。 [3].自檢碼 由原來的代碼（本體部分）和一個附加碼組成。附加碼用來檢查代碼的錄入和轉錄過程中是否有差錯。附加碼也叫校驗碼，它和代碼本體部分有某種唯一的關系，它是通過一定得數學算法得到的。 [4].系列順序碼 是排序碼的一種。排序碼是把對象按預先選擇的某種順序排列，分別賦予代碼。 系列順序碼是一種特殊的順序碼。它將順序代碼分為若干段并與分類對象的分段一一對應，給每段分類對象賦予一定的順序代碼。 這種代碼的優(yōu)點是能表示一定得信息屬性，易于添加；缺點是空碼較多時，不便于機器處理，不適用于復雜的分類體系。 [5].層次碼 是以分類對象的從屬層次關系為排列順序的一種代碼。代碼分為若干層，并與對象的分類層次對應。代碼左端為高位層次代碼，右端為低位層次代碼。每個層次的代碼可采用順序碼或系列順序碼。 代碼分別用數字排列；識別碼由用戶自行定義，以便擴充。 6. 設計用戶界面時主要考慮哪些因素？ [1].用戶對界面的滿意程度。 [2].用戶界面的標準化程度； [3].用戶界面的適應性和協調性； [4].用戶界面的應用條件； [5].用戶界面的性價比。 第四章 GIS功能設計 1. 如何進行GIS功能設計？應該注意哪些問題？ [1]. 功能模塊設計 [2]. 空間數據庫功能設計 [3]. 空間信息可視化與制圖功能設計 [4]. 輸入/輸出設計 原則： [1]. 功能結構的合理性 即系統功能模塊的劃分要以系統論的設計思想為指導，合理地進行集成和區(qū)分，功能特點清楚、邏輯清晰、設計合理。 [2]. 功能結構的完備性 根據系統的應用目的要求，功能齊全，適合各應用目的和范圍。 [3]. 系統各功能的獨立性 各功能模塊應相互獨立，各自具備一套完整的處理功能，且功能相對獨立，重復度最小。 [4]. 功能模塊的可靠性 模塊的穩(wěn)定性好，操作可靠，數據處理方法科學、實用。 [5]. 功能模塊操作的簡便性 各子功能模塊應操作方便，簡單明了，易于掌握。 2. 舉例說明如何進行應用型GIS功能設計。 3. 屬性數據庫管理子系統功能包括哪些主要內容？ 屬性數據庫管理子系統是存儲、分析、統計、評價、查詢、更新、屬性制圖等的核心工具，也是整個系統的重要組成部分，需具備對數據庫結構操作、屬性數據內容操作、數據的邏輯運算、屬性數據的檢索、從屬性數據到圖像的查詢、屬性數據報表輸出等功能。 4. 圖形數據庫管理子系統的功能設計包括哪些主要內容？ [1]. 圖形輸入：手扶跟蹤數字化儀和掃描輸入 [2]. 圖形轉換：坐標配準、格式轉換（矢柵） [3]. 圖形操作（開窗、縮放漫游、旋轉、疊加、拼接和消除裂隙） [4]. 圖形編輯：符號設計和圖形整飾 [5]. 圖形計算：長度、面積等 [6]. 圖像處理：遙感數據輸入、畫面顯示與操作、幾何校正、圖像增強、特征提取、柵格數據矢量化處理、地面定位、輸出功能 [7]. 空間分析：疊置分析、緩沖區(qū)分析、空間集合分析、網絡分析、數字地形模型、地形分析 [8]. 圖形輸出： 5. 如何進行GIS輸入和輸出設計？ 通過輸入設計，用戶將需要的圖形數據和屬性數據通過輸入設備輸入到系統，系統在處理運行過程中，用戶可通過用戶界面將操作指令和運行參數輸入到系統各個功能模塊中。輸入方法：GPS方法、數字測圖、攝影測量方法、測量數據、影像處理和信息提取、數據通信。輸入方式、輸入設備、已有文件轉換 將空間數據處理的結果，以用戶要求的各種形式進行輸出，供用戶進行生產、上報、驗收、交流、分析、管理和決策。輸出內容和形式：圖表、文件、地圖等。輸出設備：顯示終端、打印機、磁盤機、繪圖儀、多媒體設備等 輸出格式：Windows輸出、光柵形式輸出、PostScript格式輸出 第五章GIS數據庫設計 1.試述GIS數據庫設計的目標、原則和過程 目標： [1].滿足用戶要求 [2].良好的數據庫性能 [3].對現實世界模擬的精確程度 [4].能被某個數據庫管理系統接受 原則： [1].組織有序、層次分明 [2].最小冗余度原則 [3].具有足夠的數據吞吐量 [4].數據獨立性原則 [5].標準化、規(guī)范化原則 [6].可擴展原則 [7].系統可靠性、安全性與完整性原則 過程： [1].需求分析：收集數據庫所有用戶的信息內容和處理要求，并加以規(guī)格化和分析。概念設計：以用戶需求為依據，以需求分析為基礎，把用戶的需求加以解釋，將需求分析中收集的信息和數據進行分析和抽象，并用概念模型表達出來的過程。 [2].邏輯設計：把信息世界中的概念模型利用數據庫管理系統所提供的工具映射為計算機世界中為數據庫管理系統所支持的數據模型，概念設計被匹配到特定的數據庫管理系統，并用數據描述語言表達出來。 [3].物理設計：根據概念設計的結果以及計算機系統提供的手段，設計數據庫的文件結構、存取路徑和存儲格式等。 [4].數據庫實施：轉入數據、完成編碼、投入使用，并根據反饋和新需求不斷完善 2.何為GIS數據庫概念設計？概念設計的基本方法和步驟是什么？ 數據庫概念化設計是從抽象的角度來設計數據庫，這種信息結構設計是從用戶的角度對現實世界的一種信息描述，它獨立于任何DBMS軟件和硬件。概念設計的結果是對現實世界或地理實體的信息化概念模型，它由構造實體的基本元素以及反映這些基本元素之間聯系的信息所組成。 方法：自頂向下、自底向上、逐步擴張、混合策略 步驟： 3.何為實體、屬性、關系和E-R模型？關系有哪些主要類型？ 實體（Entity）：客觀事物的抽象，可以被唯一地標識。這些客觀事物可以是任何一類的人、物或概念，是信息系統管理、操作的對象。 屬性（Attributes）：實體的特征。一個實體總是通過其屬性來描述的，對實體的管理和分析的操作是通過對屬性的操作來實現的。 關系/聯系（Relationship）：實體之間的聯結稱之為關系或聯系；實體和屬性是數據庫的存儲對象；關系是數據庫所要進行的查詢操作；因為現實世界中的客體是彼此聯系的，因此信息世界中的實體間也是有聯系的。擁有一對一、一對多、多對一、多對多等關系類型。 4.舉例說明如何進行E-R模型設計。E-R模型中的空間概念如何拓展？ [1].確定一般實體和地理實體 通過用戶需求調查與分析，提取和抽象出空間數據庫中所有的實體，包括一般實體和空間實體。 [2].確定實體屬性 對提取和抽象出來的實體通過定制其屬性來進行界定，即確定各個實體的屬性。要求盡可能減少數據冗余，方便數據存取和操作，并能實現正確無歧義地表達實體。 [3].確定實體間所有聯系 根據系統數據流圖及實體的特征正確定義實體間的關系，這一步驟是保證空間數據正確處理和操作的關鍵，因此，在定義過程中要仔細求證，確保無誤。 [4].繪制空間E-R圖 根據提取、抽象和概括出的系統實體、實體屬性及實體關系繪制空間E-R圖。 [5].空間E-R圖優(yōu)化 因為空間E-R圖涉及的實體、屬性及關系復雜，在實際應用中，往往需要根據數據的關聯程度將它們劃分成許多小的單元，分別繪制E-R圖。因此，最后需要根據劃分的標準和原則對這些單元的E-R圖進行綜合，并對其進行調整和優(yōu)化，使其能夠無縫地形成為一個整體。 [6].E-R模型轉換為具體數據模型 將空間E-R圖轉化為適合GIS軟件和數據庫管理信息系統的數據模型，如關系模型、網絡模型、層次模型或特殊的空間數據模型等。 空間概念拓展：引入增加空間特征的E-R圖，根據空間數據類型表示空間實體，允許空間關系和限制推理，降低E-R圖和關系構架中的混亂程度。 5.舉例說明GIS空間數據庫關系表的設計。 關系表確定: 范式化：第一范式（不能表中套表，即不能有次級字段）、第二范式（所有字段僅與主字段有關）、第三范式（不能有傳遞相關性） 表分割與關聯：按照字段記錄特性，可進行字段調整，把一個表分割成多個表，列出各表應具有的字段，確定表體系結構，使數據表達得以協調。 6.E-R模型如何進行向關系模型轉換？ l將每類實體映射成一個單獨的關系。實體屬性映射成關系的屬性。 l對于基數為1 : 1的聯系，將任一實體碼屬性作為其他關系的主碼。 l聯系的基數是M : 1，把“1”側關系主碼作為“M”側關系的外碼。 l基數為M : N的聯系，每個M : N聯系被映射成一個新的關系。 l關系的名稱就是聯系的名稱，而關系的主碼由參與實體的主碼對組成。 l如果聯系有屬性的話，則成為新關系的屬性。 l對于多值屬性，創(chuàng)建一個具有兩個列的新的關系，一列對應多值屬性，另一列對應擁有多值屬性的實體的碼。 7.如何對GIS空間數據進行組織和管理？ 組織： l縱向分層：分層是在分幅的基礎之上進行的，它按地圖內容進行劃分，不同的內容屬于不同的層?？梢愿行У亟M織和管理空間數據。好處：相同數據層中的地理對象，都是從無窮地理事物之中抽象出來的同一類別；同一空間定位基礎、一致數據精度標準、相同地域范圍中的各數據層在GIS中是可以任意疊合的；多層地理數據的疊合分析，是GIS重要的空間分析方法之一；通過不同的數據層疊加顯示，是計算機地理制圖的常用方法。 l橫向分塊：即按數據的空間分布將數據劃分為規(guī)則的或不規(guī)則的塊。可以對大容量的空間數據進行有效的組織。原則：按存取頻率較高的空間分布單元劃分圖塊，以提高數據庫的存取效率；圖塊的劃分應使基本存儲單元具有較為合理的數據量；在定義圖塊分區(qū)時，應充分考慮未來地圖數據更新的圖形屬性信息源及空間分布，以利于更新和維護。 l分層分塊索引： 管理： l文件與關系數據庫混合管理：屬性數據和圖形數據通過ID聯系起來，使查詢運算，模型操作運算速度慢；數據分布和共享困難；屬性數據和圖形數據分開存儲，數據的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數據損壞后的恢復方面缺少基本的功能；缺乏表示空間對象及其關系的能力。因此，目前空間數據管理正在逐步走出文件管理模式。 l全關系型空間數據庫管理：這種管理方式下，圖形數據與屬性數據都采用現有的關系型數據庫存儲，使用關系數據庫標準連接機制來進行空間數據與屬性數據的連接。一個關系表示一個圖層，關系中的每一行表示一個地理實體，每一列表示地理實體的一個屬性，其中一列為幾何形狀列，通常稱為形狀。 用全關系型數據庫管理系統管理圖形數據有常規(guī)表方式（要涉及多個關系表，做多次連接投影運算）和 大對象方式（采用數據庫提供的二進制大對象變長字段存儲空間數據，將圖形數據的變長部分處理成二進制塊字段）兩種模式。 l對象關系數據庫管理：由于直接采用通用的關系數據庫管理系統的效率不高，而非結構化的空間數據又十分重要，所以許多數據庫管理系統的軟件商在關系數據庫管理系統中進行擴展，使之能直接存儲和管理非結構化的空間數據。 8.柵格數據如何進行存儲和管理？ 存儲： 金字塔層-波段-數據分塊的多級索引機制進行組織，基于這種多級索引結構，在使用柵格數據進行分析時可快速定位到數據分塊級，有效地提高柵格數據存取速度。 金字塔層-波段索引表現為柵格數據在垂直方向上多尺度、多波段的組織形式。 金字塔層-數據分塊索引表現為柵格數據在水平方向上多分辨率、分塊存儲的組織形式。 金字塔層管理具有相同空間分辨率的一層柵格數據。 波段管理相同金字塔層內不同波段的相關統計和注釋信息。 數據分塊對相同金字塔層、相同波段內的數據按照一定分塊大小進行分塊存儲，可減少數據的讀盤時間。 9.MApGIS7.0面向實體空間模型的特點是什么？ 第九章 GIS標準化 1.簡要闡述GIS標準化的作用。 直接作用是保障GIS技術及其應用的規(guī)范化發(fā)展，知道GIS相關的實踐活動，拓展GIS的應用領域，從而實現GIS的社會及經濟價值。GIS、標準體系是GIS技術走向實用化和社會化的保證，對于促進地理信息共享、實現標準化體系化具有巨大的作用。 2.概述GIS標準化編制的原則和方法。 原則： 科學性：標準體系表中，層次的劃分和信息分類標準項目的擬定不能以行政系統的劃分為依據，而必須以GIS技術及其所涉及的社會經濟活動性質和城市綜合體總體為主要思路和科學依據。 系統性：將標準項目安排在不同層次上，做到層次主次分明、合理、標準之間體現出銜接配套關系，反映出縱向順序排列的結構。 全面性：對GIS行業(yè)涉及的各種技術、管理工作及各類型數據的標準對象，都應制定相應的標準并納入體系中。這些標準英國協調一致、互相配套，構成一個完整、全面的體系結構。 兼容性：表中的標準項目，應優(yōu)先選用我國的國家標準和行業(yè)標準，同時充分體現等同或等效采用國際標準和國外先進標準的精神，盡量使我國的GIS標準與國際接軌，為實現行業(yè)、地域、全國和全球的信息資源共享和系統兼容奠定基礎。 可擴性：要預見到未來的科學技術發(fā)展。 方法：在具體方法上，必須區(qū)分GIS和國家其他部門信息系統在標準方面的共性特征和GIS的個性特征，以此作為標準體系層次劃分的依據。同時也注意到層次的相互銜接和層次劃分深淺的一致，但不排除一些類別的進一步細化，知道標準項目為止，以充分體現標準項目的結構特征和隸屬關系。 3.簡要分析GIS標準化對GIS發(fā)展及其應用的作用。 促進空間數據的使用及交換：數據質量；數據庫設計（數據檔案、數據格式、數據的可視化、數據產品的測評） 促進地理信息共享：指地理信息的社會化應用，即地理信息開發(fā)部門、地理信息用戶和地理信息經銷部門之間以一種規(guī)范化、穩(wěn)定、合理的關系共同使用地理信息及相關服務的機制。 4.概括介紹GIS標準化的內容。 硬件設備的標準：包括硬件網絡設備的物理連接、線路接口、存儲介質、數據通信的方式和網絡管理的方式等。 軟件方面的標準：包括操作系統、數據庫的查詢語言、程設計語言、顯示和制圖等的設備、圖形用戶界面等。 數據和格式的標準：包括空間數據的模型、數據庫的構建、數據質量和可靠性、地理特征的分類系統、數據的結構方案和地圖方法、數據的轉換格式等。 數據集標準：包括國際數據集、電子地形系列、電子普查數據系列其他各類數據集。 5.目前國際上有哪些GIS標準？ 6.目前國際上有哪些GIS標準組織？