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黄杏元《地理信息系统概论》（第3版）笔记和课后习题（含考研真题）详解试读：
第1章 导 论
1.1 复习笔记
一、地理信息系统基本概念、
1数据与信息（1）数据与信息的基本概念
①数据
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。不仅包括数字，也包括文字、符号、图像和声音等。数据本身并没有意义，其格式随存储它的物理设备的形式而改变。
②信息
a．狭义信息论是指“两次不定性之差”，即人们获得信息前后对事物认识的差别；
b．广义信息论认为，信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。地理信息系统中的信息即是广义的信息概念，它不随数据形式的改变而改变。
③数据与信息的关系
a．数据是信息的表达形式，是信息的载体；
b．信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容；
c．数据只有通过解释才成为信息。（2）数据处理与解释
①数据处理的定义
数据处理是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。
②数据处理的目的
a．把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；
b．把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；
c．把数据编辑后存储起来，以供后续使用。
③数据解释需要人类的智慧，包括学识和经验。（3）信息的特点
①信息的客观性
任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息的正确性和精确度的保证。
②信息的适用性
信息对决策十分重要，地理信息系统将地理数据收集、组织和管理起来，经过处理和分析变为对决策具有重要意义的有用信息，这是由建立地理信息系统的明确目的性所决定的。
③信息的传输性
信息可以在发送者和接收者之间传输，既包括系统把信息传送至终端设备，也包括信息在系统内各个部分之间的流转和交换。
④信息的共享性
信息可以传输给多个用户，而信息本身并无损失，这为信息的并发应用提供了可能性。
2地理信息与地理信息系统（1）地理信息
①地理信息与地理数据的概念
a．地理信息
地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
b．地理数据
地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
②地理信息的特征
a．空间特征
地理信息具有空间特征，属于空间信息，其数据是与确定的空间位置联系在一起的。空间特征通过统一的地理定位基础实现。
b．属性特征
地理信息具有属性特征，通常在二维空间的定位基础上，按专题来表达多维即多层次的属性信息。
c．时序特征
地理信息具有时序特征，通常可以按照时间的尺度来区分地理信息。（2）地理信息系统
①地理信息系统的定义
地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
②地理信息系统的基本概念
a．地理信息系统是一种计算机系统，通常由若干相互关联的子系统构成；
b．地理信息系统的操作对象是地理数据或称空间数据。空间数据通常可以抽象成点、线和面等方式进行编码，并以空间坐标形式存储，或者以一系列栅格单元来表达连续的地理现象；
c．地理信息系统的优势在于它的空间数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的空间查询功能、强大的图形生成、地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等；
d．地理信息系统与地理学和测绘学有着密切的关系。地理学为地理信息系统提供了有关空间分析的基本观点与方法；测绘学不仅为地理信息系统提供各种不同比例尺和精度的定位数据，而且其理论和方法可直接用于空间数据的变换和处理。
③地理信息系统的特点及分类体系
a．特点
地理信息系统与非空间信息系统的区别在于能够处理空间定位数据，与CAD／CAM系统的区别在于其具有空间分析功能。
b．分类体系
第一，根据其研究范围分为全球系统、区域系统和国家系统；
第二，根据其研究内容分为专题系统和综合系统；
第三，根据其使用的数据模型分为矢量系统、栅格系统和矢栅混合系统。
二、地理信息系统的基本构成
地理信息系统一般包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型五个主要部分。
1系统硬件
地理信息系统系统硬件用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。（1）数据处理设备
目前运行地理信息系统的计算机包括大型机、图形工作站、服务器和个人计算机等。其中基于客户机／服务器结构的计算机硬件系统成为地理信息系统的主流。
①图形工作站
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，为满足工程设计、动画制作、科学研究和模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能微型计算机。图形工作站具有处理器的性能高、图形加速功能快及支持多种操作系统的特点。
②个人计算机
个人计算机因其相对较高的性价比，目前广泛应用于地理信息系统领域。
③客户机／服务器系统
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，多台客户机通过网络和服务器相连，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。主要的输入设备有图形手扶跟踪数字化仪、图形扫描仪，以及各种类型的数字测量设备等。
①图形手扶跟踪数字化仪
图形手扶跟踪数字化仪简称数字化仪，由电磁感应板、游标和相应的电子线路组成。图形手扶跟踪数字化仪的成本较高、工序繁琐、对操作人员素质要求较高，数字化的工作效率较低。
②大幅面图形扫描仪
用于地图数据输入的大幅面图形扫描仪也称为工程扫描仪，它通常采用滚筒式或平推式的方法将大幅面地图卷入扫描仪进行扫描，能够提供高分辨率、真彩色的近乎完美的图像输入效果。
③数字测量设备
数字测量设备是地理数据的采集设备，通常有数字摄影测量工作站、全球定位系统等。
a．数字摄影测量工作站
数字摄影测量工作站利用计算机实现摄影测量，以数字方式提供从遥感影像中获取空间定位信息的功能，能够生成高精度的数字高程模型和数字正射影像图等，以提供给地理信息系统进行分析应用。
b．全球定位系统
全球定位系统主要由GPS卫星、地面监控站和用户接收机三部分组成。使用接收机用户可以获得所在地精确的地理位置坐标。（3）数据输出设备
地理信息系统数据输出设备主要有各种绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪等。其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。
①绘图仪
绘图仪是最主要的输出设备，有笔式和喷墨式两种。
②计算机显示器
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，通常有CRT显示器和LCD显示器等两种主要类型。
a．CRT显示器
CRT是一种使用阴极射线管的显示器，具有可视角度大、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式和响应时间极短等优点。
b．LCD显示器
LCD是通过电路控制屏幕上的液晶单元，从而控制屏幕背后荧光灯上发出的光线能否通过来显示图像的。有体积小、节能和不闪烁的优点，但同时存在视角不广、彩色不够理想、响应时间长、分辨率固定等问题。
2系统软件
地理信息系统的软件用于执行包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等各种操作。地理信息系统软件按照功能分为地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等。（1）GIS功能软件
①GIS基础软件平台
GIS基础软件平台一般指具有丰富GIS专业功能的通用型GIS软件，具有空间数据输入和编辑、空间数据管理、空间数据处理和分析、空间数据输出、图形用户界面及系统二次开发多种功能，可作为其他GIS应用软件系统建设的软件平台。
②GIS应用软件
GIS应用软件是利用GIS基础软件平台上提供的GIS数据处理与分析功能开发的，特别针对某一具体应用的信息系统软件。（2）基础支撑软件
基础支撑软件主要包括系统库软件和数据库软件等。其中，系统库软件提供基本的程序设计语言以及数学函数库等用户可编程功能，数据库软件提供复杂空间数据的存储和管理功能。（3）操作系统软件
操作系统是计算机系统中支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件，其功能包括对硬件的直接监管、对各种计算资源的管理，以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等。
3空间数据
地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征，对应得到空间数据、属性数据和时态数据。根据地理现象在空间上的几何图形表示形式，可将地理现象抽象为点、线、面三种类型。地理数据通常在逻辑上可以采用矢量和栅格两种数据组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构（表1-1）。在地理信息系统中，地理数据在物理上是以结构化的形式存储在计算机的地理数据库中的。
表1-1 地理数据的种类
4应用人员
地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。
5应用模型
地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案。应用模型将人们对客观世界的规律性认识，经过从概念到计算机信息表达的映射，形成计算机中可以运行的软件功能序列。构建地理信息系统应用模型的步骤包括：（1）明确用地理信息系统求解问题的基本流程。（2）根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图。（3）确定地理信息系统空间分析方法。（4）模型运行结果的验证、修改和成果输出。
三、地理信息系统的功能简介
1基本功能（1）数据采集与编辑
数据采集与编辑功能是指把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。（2）数据存储与管理
数据库是数据存储与管理的主要技术，地理信息系统数据库是地理要素特征以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合。地理信息系统数据库的管理功能，既包含与属性数据有关的常规数据库管理系统功能，还包含空间数据库的定义、数据访问和提取、通过空间位置检索空间物体及其属性、按属性条件检索空间物体及其位置、开窗和接边操作、数据更新和维护等空间数据的管理技术。（3）数据处理和变换
数据处理的任务和操作内容有：
①数据变换
数据变换指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、几何纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等。
②数据重构
数据重构指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据裁剪、数据压缩、结构转换等。
③数据抽取
数据抽取指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等。（4）空间分析和统计
空间分析和统计功能主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。常用的空间分析有：
①叠合分析
叠合分析通过将同一地区若干个不同数据层相叠合，不仅建立新的空间数据，而且能将输入的属性数据予以合并。
②缓冲区分析
缓冲区分析是在点、线或面等不同实体周围建立一定宽度的缓冲多边形，以确定不同地理要素的空间邻近性或其影响范围。
③数字地形分析
数字地形是地理信息系统中地形起伏的数字化表达和存储形式，其中，数字高程模型是常见的一种数字地形。地理信息系统提供了构造数字地形及有关地形分析的功能，包括分析地形的坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、表面积、立体图、剖面图和通视分析等。（5）产品制作与演示
地理信息系统产品是指经由地理信息系统处理和分析的结果，可以直接输出供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、图表或文字说明。地理信息系统产品制作与显示的功能包括设置地图范围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，设置地图符号的大小和颜色，标注图名和图例，以及图形编辑等。（6）二次开发和编程
地理信息系统技术为了能够被广泛应用于各个领域，满足各种不同的应用需要，必须具备二次开发环境。它包括提供专用的脚本语言开发环境或系统将某些功能做成组件形式供用户开发语言调用等。
2应用功能（1）资源管理
地理信息系统将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起形成大型的地理数据库，并集成各种应用，用户可直接对数据库进行查询显示、统计、制图，以及提供区域多种组合条件的资源分析，成为资源的合理开发利用和规划决策的依据。资源的清查、管理和分析是地理信息系统应用最广泛的领域。（2）区域规划
地理信息系统能为城市规划人员提供功能强大的信息筛选、综合分析和处理工具。帮助其完成现有土地利用、分区一致性，空地、开发区和设施位置等分析工作。（3）国土监测
利用地理信息系统功能结合多时相的遥感数据，可以有效用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算、土地利用动态变化分析和环境质量的评估研究等。（4）辅助决策
地理信息系统利用拥有的数据和因特网传输技术，可以深化电子商务的应用，满足企业决策多维性的需求。
四、地理信息系统的发展概况
1发展概况
地理信息系统的发展经历了60年代开拓发展阶段、70年代巩固阶段、80年代突破阶段和90年代社会化阶段，当前正向集成化、产业化和社会化发展方向迈进，呈现以下主要发展态势：（1）地理信息系统已成为一门综合性技术
地理信息系统与全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、多媒体、因特网和虚拟现实相结合，构成了综合的信息技术。地理信息系统自身功能不断完善，为数字地球的建立及其应用提供了可靠的技术保证。（2）地理信息系统产业化的发展势头强劲
由于地理信息系统是一项面向21世纪信息时代，关系国家综合竞争实力的高新技术，因此地理信息系统及其产业化的发展日益受到各国的普遍关注。（3）地理信息系统网络化已构成当今社会的热点
因特网在全球的迅速发展，为信息产业提供了一次发展机会，也是地理信息系统技术发展的一次良机。（4）地理信息科学的产生和发展
地理信息系统在科技界和企业界的推广应用，大大提高了人类处理和分析有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，地理信息系统技术的进一步发展必须依托基础理论的研究，发展地理信息科学。
2基础理论
地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而诞生的边缘学科，因此体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系。这些学科包括地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科。（1）地理学
地理学以地域为单元研究人类环境的结构、功能、演化以及人地关系，其研究领域涉及地理空间，这与地理信息系统的研究对象是一致的。地理学中的空间分析方法也正是地理信息系统的核心。地理学是地理信息系统的理论依托，为地理信息系统提供引导空间分析的方法和观点。（2）测绘学
测绘学及其分支学科的理论、方法可直接用于地理信息系统空间数据的处理，保证空间数据的精度和质量，以及地理信息系统产品的开发等。（3）计算机科学
数据结构与数据库的原理为地理信息系统数据的组织、存储、检索和维护提供了信息模型和数据管理的方法论，使得各种形式的空间数据能够在计算机中表示。计算机图形学原理是地理信息系统图形输出的理论依据。
1.2 课后习题详解
1什么是地理信息系统（GIS）？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？
答：（1）地理信息系统
地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。（2）与一般计算机应用系统的异同点
地理信息系统隶属于信息系统，属于空间信息系统。它与非空间信息系统（如管理信息系统）的主要区别在于它能够处理空间定位数据，并且其存储和处理的信息是经过地理编码的。具体如下：
①GIS与机助制图系统
机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。
②GIS与DBMS（数据库管理系统）
GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多得多。
③GIS与CAD系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。
④GIS与遥感图像处理的系统
遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较其异同点。
答：（1）系统组成
地理信息系统，一般包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
①系统硬件
用以存储、处理、传输和显示空间数据和地理信息系统。
②系统软件
用于执行GIS功能的各种操作。
③空间数据
它具体描述地理实体的属性特征、空间特征。
④应用人员
包括开发人员和最终用户。
⑤应用模型
应用模型是GIS生命力的重要保证。（2）系统功能
①数据采集与编辑功能
包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。
②数据的存储和管理功能
地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。
③数据处理和变换
包括数据变换、数据重构、数据抽取。
④空间查询与空间分析功能
包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析、数字高程模型的建立、地形分析等。
⑤二次开发和编程功能
用户可以在自己的编程环境中调用GIS的命令和函数，或者GIS系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。
⑥应用功能
包括资源管理、区域规划、国土监测和辅助决策等。（3）基础GIS软件
①功能分类表
a．ArcGIS
ArcGIS包括ArcReader、ArcView、ArcEditor及ArcInfo四个产品。ArcReader用来浏览、查询PMF数据文件；ArcView提供了全面的制图、数据使用、分析以及简单的数据编辑和空间处理工具；ArcEditor除了包括了ArcView中的所有功能之外，还包括了对Shapefile和Geodatabase的高级编辑工能，此外ArcEditor还具有管理存储在Microsoft SQL Server Express中ArcSDE Geodatabase的能力；ArcInfo是一个全功能的旗舰式GIS桌面产品，扩充了ArcView和ArcEditor的高级空间处理功能，还包括传统的ArcInfo Workstation应用程序。
b．GeoMedia
GeoMedia应用空间数据仓库技术，便于建立地理空间目标的自动综合，实现多进程、多线程、内存缓冲、快速索引、数据的完整性、一致性、分布性、并发控制、安全与恢复等特性；内嵌关系数据库引擎，用户建立的GIS数据库与其它系统可以进行实现真正的数据共享和交流；GeoMedia实现了多源数据的无缝集成，可以将多个GIS数据源的数据直接读取。
3试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区别和联系是什么？
答：（1）GIS的基本分析功能
①叠合分析
叠合分析通过将同一地区若干个不同数据层相叠合，不仅建立新的空间数据，而且能将输入的属性数据予以合并。
②缓冲区分析
缓冲区分析是在点、线或面等不同实体周围建立一定宽度的缓冲多边形，以确定不同地理要素的空间邻近性或其影响范围。
③数字地形分析
数字地形是地理信息系统中地形起伏的数字化表达和存储形式，其中，数字高程模型是常见的一种数字地形。（2）分析功能与应用模型的区别和联系
①联系
地理信息系统分析功能是基于现有数据按照一定规律或者参数进行计算得出的结构，这些规律和参数可以构成一个应用模型，比如降雨量计算模型和风力强度计算模型等。
②区别
应用模型很多是专业领域的模型，其表现可以是参数表格也可以是图标或计算公式，不利于地理信息这种要与地理坐标想联系，并且需要特殊的可视化效果的信息分析与表达。因此，要构建适合于地理信息分析和表达的应用模型就要把如气象农业等行业应用模型转变或者结合地理信息做成与空间信息想连接的模型应用于分析。
4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：（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处理的多为自然目标，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，地理信息系统已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。
5地理信息系统可应用于哪些领域？根据你的了解论述地理信息系统的应用和发展前景。
答：（1）地理信息系统的应用领域
地理信息系统广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
①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。
②资源配置
GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
③城市规划和管理
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。
④土地信息系统和地籍管理
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
⑤生态、环境管理与模拟
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。
⑥应急响应
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
⑦商业与市场
商业设施的建立要充分考虑其市场潜力，地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。（2）地理信息系统的发展前景
随着地理信息科学的发展，地理信息系统的应用领域将不断扩展，横向和纵向协调发展，GIS的空间分析能力将大大提高。
6你对地理信息系统社会化的发展趋势是怎么理解的？
答：地理信息系统的社会化是指GIS技术的应用已经深入到社会公共生活的领域，与人们生活密切相关。大众化是社会化的主要方面，它是指GIS技术已经融入到人们的日常生活中，改变着人们的生活。利用GIS可以把空间信息按坐标组织起来，进而分析其空间分布规律，进行决策支持，数字地球是GIS社会化的顶点。公众在日常生活中使用着地理信息系统，如汽车导航，旅游等。GIS应用和其他应用紧密结合在一起，已经成为人们日常生活不可缺少的一部分。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其功能。从应用开发角度看，GIS社会化的标志是GIS产业的形成和分化，形成专门的数据生产厂商。
7叙述地理信息系统的几个主要发展阶段，它们的标志性进展及其对地理信息系统发展的影响。
答：（1）地理信息系统开拓期萌芽
二十世纪60年代计算机广泛应用，1963年Roger Tomlinson开创了世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS），Tomlinson 被誉为地理信息系统之父。（2）地理信息系统的巩固和发展期
二十世纪70年代，计算机发展到第三代，推出了大容量直接存取设备-磁盘，而且通过计算机屏幕直接监视数字化操作，ESRI公司开发了著名的ArcInfo软件，这一个阶段还先后召开了一系列地理信息的国际学术讨论会。（3）地理信息系统技术的大发展时期
二十世纪80年代，由于第四代计算机推出，促进了地理信息系统技术提高，先后开发出了ArcInfo、Genqmp、Microstation、System9等地理信息系统基础软件，1987年美国成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA），地理信息系统开始用于解决全球化问题。（4）地理信息系统普及时代
二十世纪90年代，地理信息系统被认为一种通用的地理信息技术工具被广泛应用，美国前副总统提出了“数字地球”这一概念。（5）地理信息系统社会服务阶段
二十一世纪，地理信息系统正在走进千家万户，地理信息系统与英特网结合实现了人类社会巨大资源共享，网络GIS，移动GIS逐渐普及。
8给出“Geomatics”一词的定义。如何理解“Geo”和“matics”的含义？“Geomatics”的出现有什么意义？
答：（1）Geomatics的定义
Geomatics是指利用各种手段，通过一切途径来获取和管理有关空间基础信息的空间数据部分的科学技术领域。（2）“Geo”和“matics”的含义
Geo是地理的意思，matics是数据的意思。Geomatics的出现反映了现代测绘科学、遥感和地理信息系统与现代计算机和信息科学相结合的多学科集成，以满足对空间信息要求的发展趋势。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的各种改变而改变。（3）“Geomatics”出现的意义
Geomatics反映了传统测绘科学与遥感、地理信息系统、多媒体通讯等现代计算机科学和信息科学的集成，标志着推动地球科学研究从定性走向定量、从模拟走向数字、从孤立静止走向整体动态乃至实时的信息化过程。
1.3 名校考研真题详解
一、名词解释
1地理信息[江西师范大学2014年研]
答：地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
2地理数据[西北大学2012年研]
答：地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。地理数据可分为空间数据、属性数据、时态数据。
3客户机/服务器结构[南京大学2001年研]
答：客户机/服务器结构是一种分布式计算机体系结构，充分利用中央处理机和服务器，采用智能终端，把数据和程序放在服务器上，工作业务专门化，每台计算机可专门设置一种功能，可把应用分为前、后台放在计算机上，在网络上只传递请求和应答，而不是大量的程序和数据，这样也减少了网络通信量。
二、简答题
1根据所学专业，说出GIS和云计算的关系和发展趋势。[哈尔滨师范大学2012年研]
答：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。
云计算前景是非常广阔的，但它还是一项发展中的技术，必须慎重考虑它对软件开发的有利方面和不利因素。下面从成本和实施步骤等方面进行探讨从成本上看，云计算的优势就是能够大大地降低成本，这对于GIS软件开发组织特别是中小企业来说，在硬件设施和软件工具等方面将大大降低开发费用。但对云计算GIS服务商来说，在建设云计算基础设施时需要较大的投入，如能利用已有设施和工具，这项成本也可以降低，而大量的企业进入云计算的GIS软件开发亦可进一步分摊成本。
关于GIS与云计算的融合也是可观的，地理信息系统是以计算机软硬件系统的支持为基础，对各种形式的地理数据进行采集、存储、操作、运算、分析、描述和显示的集成系统GIS的应用，需要采集海量的基本地理空间信息，并对这些信息进行存储、管理、分析等操作。GIS的基本功能中对地理信息数据的存储和处理非常重要。这就带来两个重要的基本问题。其一，是如何对海量的地理信息数据进行存储；其二，如何满足对地理信息数据进行处理的计算能力的需求。在此基础上，还需要进一步对GIS系统可靠性等方面提出了更高的要求。根据已有的研究，可以发现，GIS对于计算和存储具有以下的要求：（1）存储能力需求。GIS的实现需要存储海量的地理信息数据及其关系信息，对数据存储能力要求高。（2）计算能力需求。GIS的应用领域往往要求GIS能够对地理信息数据进行高速的处理和实时的显示，对计算能力的要求很高。（3）数据可靠性需求。GIS的数据及其处理结果是大量工作的结果，对于GIS的高效应用具有至关重要的作用。因此需要提供可靠性保障。GIS对计算、存储和可靠性均由较高的要求。将这些要求与云计算的特点相比较，可以发现，云计算所提供的服务能够很好地满足GIS的需要。根据上述分析，云计算能够应用于GIS，为GIS提供基本的服务。两者的融合既是技术发展的需要，也是业务应用扩展的大势所趋。
2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。[ 南京大学2008年研]
答：（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。
第2章 地理信息系统的数据结构
2.1 复习笔记
一、地理空间及其表达
1地理空间的概念
地理空间一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。其间是自然地理过程和生命及人类活动最活跃的场所。要在地理空间中准确测定位置需要采用一种空间定位框架来实现。地理空间定位框架就是大地测量控制系统，大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成。（1）平面控制网
平面控制网用以确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。确定经纬度首先需要精确地了解地球表面的形状。地球表面形状的近似表示方式如下：
①大地水准面
大地水准面是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲面。
②旋转椭球体
旋转椭球体是一个可以用数学公式描述的规则的几何表面，可以作为平面坐标的基准。（2）高程控制网
高程是指空间某点高于或低于基准面的垂直距离，主要用来提供地形信息。高程基准面即大地水准面，是一个延伸到全球的静止海水面。我国现在规定的高程基准面为“1985国家高程基准”。（3）我国现有三种大地坐标系
①1954年北京坐标系（局部平差）；
②1980年国家大地坐标系（整体平差）；
③地心坐标系，即以地球的质心作为坐标原点的坐标系。
2空间实体的表达（1）地理空间的实体的类型
地理空间的实体包括点、线、面、曲面和体等多种类型。（2）空间实体的数据表达方法
①矢量表示法
如果采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素时，称为矢量表示法。
②栅格表示法
如果采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本元素时，称为栅格表示法。
二、地理空间数据及其特征
1GIS空间数据的分类（1）按照数据来源分类
①地图数据
地图数据来源于各种类型的普通地图和专题地图。这些地图的内容丰富，图上空间实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的定位精度。
②影像数据
影像数据主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据。
③文本数据
文本数据来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。（2）按照数据结构分类
①矢量数据
矢量数据是用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。
②栅格数据
栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。（3）按照数据特征分类
①空间定位数据
空间定位数据是表达空间实体在地球上位置的坐标数据。
②非空间属性数据
非空间属性数据是有关空间实体自身的名称、种类、质量、数量等特征的数据。（4）按照数据几何特征分类
①点
点是对0维的空间实体的抽象数据，如测量用的三角点、电视塔等。
②线
线是对1维线性的空间实体的抽象数据，如河流、道路等。
③面
面是对2维平面的空间实体的抽象数据，如湖泊、行政区等。
④曲面
曲面是对在面上连续分布的空间实体的抽象数据，常被称为2.5维数据，如地形、气温等。
⑤体
体是对3维的空间实体的抽象数据，如地质构造、矿产等。（5）按照数据发布形式分类
①数字线画图（DLG）数据
DLG数据是现有地形图要素的矢量数据，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。
②数字栅格图（DRG）数据
DRG数据是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。
③数字高程模型（DEM）数据
DEM数据是以数字形式表达的地形起伏数据。
④数字正射影像（DOM）数据
DOM数据是对遥感数字影像，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射投影影像数据。
2空间数据的基本特征（1）空间特征
空间特征是指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系等。空间位置可以通过坐标数据来描述，称为定位特征或定位数据，空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。（2）属性特征
属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量、性质等，称为属性数据。（3）时间特征
时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。
3空间数据的拓扑关系（1）拓扑关系的概念
拓扑关系是指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系，即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接关联和包含等关系。（2）拓扑关系的类型
①拓扑邻接
指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。
②拓扑关联
指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系。
③拓扑包含
指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系。（3）空间拓扑关系的意义
①根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系
②利用拓扑数据有利于空间要素的查询。
③可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。
4空间数据的计算机表示
空间数据结构是指对具有空间特征、属性特征和时态特征的空间数据，组织和建立起它们之间的联系，以便计算机存储和操作。
5空间数据表示的基本方法（1）空间分幅
即将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间。（2）属性分层
即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示。（3）时间分段
将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据，再逐一表示。
三、空间数据结构的类型
1矢量数据结构
矢量数据结构是指基于矢量模型的数据结构。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。矢量数据结构分为以下几种主要类型：（1）实体数据结构
在实体数据结构中，最典型的是所谓面条结构。其主要特点是：
①数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据结构直观简单。
②每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，容易造成数据冗余和产生不一致性。
③点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。
④岛或洞只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。（2）拓扑数据结构
拓扑数据结构包括对偶独立地图编码法、多边形转换器、地理编码和参照系统的拓扑集成等，他们共同的特点是：
①点是相互独立的，点连成线，线构成面。
②每条线始于起始节点，止于中止节点，并与左右多边形相邻接。
③构成多边形的线又称为弧段，两条以上的弧段相交的点称为节点，由一条弧段组成的多边形称为岛或洞，多边形图中不含岛的多边形称为简单多边形。
④含岛的多边形称为复合多边形。在复合多边形中包括有外边界和内边界，岛被看做是复合多边形的内边界。
2栅格数据结构（1）栅格数据结构的概念
栅格数据是基于栅格模型的数据结构，是将空间分割成有规则的网格，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。（2）栅格数据结构的特点
①在栅格数据结构中，点由一个单元网格表示。线由一串有序的相互连接的单元网格表示，各个网格的值相同。多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组成，区域内部的网格值相同，但与外部网格的值不同。
②栅格数据结构表示的是二维表面上地理要素的离散化数值，每个网格对应一种属性。其空间位置用行和列标识。网格通常是正方形，有时也采用矩形、等边三角形和正六边形，
③网格边长决定了栅格数据的精度，一般的，可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格尺寸，使形成的栅格数据既有效地逼近地理实体，又能最大限度地减少数据量。如图2-1所示，合理的网格尺寸的计算方法为
式中：i=1，2，…，N（区域多边形数）。
图2-1 栅格尺寸（H）的确定（3）栅格数据结构的存储类型：
①栅格矩阵结构
栅格矩阵结构是一种用矩阵来存储栅格数据单元的存储结构，由点、线和多边形组成的矢量数据都可以转化为对应的栅格数据。
②游程（行程）编码结构
a．游程编码的概念
游程是指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量。
b．游程编码建立的方法
游程编码结构的建立方法是：将栅格矩阵的一行数据序列x，x：12…x，映射为相应的二元组序列（A，P），i=1，…，k，且k≤n。其中，niiA为属性值，P为游程，i为游程序号。ii
③四叉树结构
a．四叉树结构的原理
四叉树的原理是将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每nn次分割形成2×2个子象限，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。凡属性值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。生成四叉树有自上而下方式和自下而上方式两种方法。
b．四叉树的存储方法
第一，常规四叉树，其每个节点通常储存6个量，即4个子节点指针、一个父节点指针和一个节点值。常规四叉树可采用自下而上的方法建立，对栅格按莫顿码顺序进行检测。
第二，线性四叉树，其每个节点只储存3个量，即莫顿码、深度（或节点大小）和节点值。线性四叉树编码的基本思想是：不需记录中间节点、0值节点，也不使用指针，仅记录非0值叶节点，并用莫顿码表示叶节点的位置。
3曲面数据结构
曲面是指连续分布现象的覆盖表面，表达曲面的方法有不规则三角网（TIN）和规则格网（Grid）。（1）TIN的曲面数据结构
TIN曲面数据结构通常用于数字地形的三维建模和显示。它是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。（2）规则格网的曲面数据结构
规则格网的曲面数据结构类似于矩阵形式的栅格数据，只是其属性值为地面的高程或其他连续分布现象的数值。
四、空间数据结构的建立
空间数据结构的建立是指根据确定的数据结构类型，形成与该数据结构相适应的GIS空间数据，为空间数据库的建立提供基础。
1系统功能与数据源间的关系
GIS数据的一个重要特征是数据与功能之间具有密切的联系，确定这些类型的数据是由系统的功能所决定的。
2空间数据的分类与编码（1）空间数据分类的概念
空间数据的分类是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。（2）我国基础地理信息数据的分类
我国基础地理信息数据分为测量控制点、水系、居民地、交通、管线与垣栅、境界、地形与土质和植被等八个大类，然后再依次细分为小类、一级类、二级类等。（3）空间数据的编码
①空间数据编码的概念
空间数据的编码是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的结果是形成代码。代码由数字或字符组成，或由它们共同组成混合码。
②空间数据编码的目的
编码的目的，是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。
3矢量数据的输入与编辑（1）矢量数据输入的概念
矢量数据的输入过程实际上是把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机中去。这一过程常常称为数字化。（2）数字化的方法
数字化方法包括手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化等。（3）手扶跟踪数字化仪数字化过程
以手扶跟踪数字化仪数字化为例，其数据输入操作包括为原图准备、连接数字化仪、输入变换数据、输入空间实体坐标数据、检查和修改数字化错误、输入属性数据、检查和修改属性错误这些过程。（4）屏幕数字化的过程
屏幕数字化的过程包括打开栅格图像文件、图像配准、输入空间和属性数据这些步骤。（5）空间数据编辑的目的
空间数据编辑的目的是为了消除数字化过程中引人的错误，以及将数字化数据重新组织，以便得到便于进一步处理和使用的格式。
4栅格数据的输入
常用的产生栅格数据的方法包括：扫描输入、遥感影像解译和数据结构转换等。（1）扫描输入
扫描输入是通过工程扫描仪，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格图（DRG）数据。（2）遥感影像解译
遥感影像可以直接通过对遥感图像的分类解译，得到相应的分类栅格数据。（3）数据结构转换
数据结构转换是指可以把矢量数据结构的空间数据直接转换成对应的栅格数据结构的数据。
5曲面数据的输入
曲面数据主要指数字地形模型数据，通常采用对已知高程的离散数据点进行空间插值的方法来生成。
2.2 课后习题详解
1通过实例说明GIS空间数据的基本特征及在计算机中的表示方法。
答：（1）空间数据的基本特征
①空间特征
空间特征是指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系等。
②属性特征
属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量、性质等，称为属性数据。
③时间特征
时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。（2）在计算机中的表示方法
①在计算机中空间特征采取空间分幅将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要素表达子空间。空间位置可以通过坐标数据来描述，称为定位特征或定位数据，空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。
②属性特征采取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表。
③时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其表化规律划分为不同的时间短数据再逐一表示。
2简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义？
答：（1）拓扑关系的概念
拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。空间数据的拓扑关系包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含。（2）在数据处理和空间分析中的意义
①根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系
②利用拓扑数据有利于空间要素的查询。
③可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。
3试比较矢量与栅格数据结构各有什么特征。
答：（1）矢量数据的特征
①用离散的点、线、面织成的边界或表向来表达空间实体，用标识符表达的内容描述空间实体的属性；
②描述的空间对象位置明确，属性隐含；
③可用矢量数据之间的关系表示空间数据的拓扑关系；
数据表达精度较高数据存储量小，较高分辨率，便于进行网络分析。（2）栅格数据的特征
①用离散的量化的网格值来表示和描述空间目标；
②描述的空间对象属性明显、位置隐含；
③面向位置的数据结构，难以建立空间对象之间的关系；
④数据结构简单，易与遥感数据结合，数据量大。易于实现，且操作简单。
⑤栅格数据表达精度不高，工作效率较低。
⑥基于栅格数据基础之上的信息共享也较矢量数据容易。
4请简述平面控制网和高程控制网在GIS中的作用。
答：（1）平面控制网的作用
平面控制网用以确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。利用平面控制网，可以确定大地基准面和大地坐标系，对GIS空间数据分析功能具有很大的推动作用。（2）高程控制网的作用
高程控制网是利用空间某点高于或低于基准面的垂直距离来提供地形信息。高程控制网是大地控制网的一部分，用水准测量方法建立。
5什么是4D数据？它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系？
答：（1）4D数据的含义
4D数据是指数字线画图数据（DLG）、数字栅格数据（DRG）、数字高程模型数据（DEM）、数正射影像数据（DOM）这四种数据。DLG数据是现有地形图要素的矢量数据，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。DRG数据是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。DEM数据是以数字形式表达的地形起伏数据。DOM数据是对遥感数字影像，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射投影影像数据。（2）与矢量和栅格数据之间的关系
DLG是现有地形图要素的矢量数据；DRG是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件；DEM是艺术字形式表达的地形起伏数据，是矢量数据；DOM是对遥感数字影像，经像元进行投影差改正、镶嵌，是一种栅格形式的数据。
6什么是游程编码？游程编码的压缩效果与哪些因素有关？
答：（1）游程编码的含义
游程是指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，游程编码是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量。（2）影像压缩效果的因素
游程编码的目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。游程编码的压缩效果主要取决于栅格数据的性质级与原图的复杂成反比，变化多得部分有游程数就多，变化少的部分游程数就少，图件越简单压缩效率就越高。
7什么是栅格四叉树结构？请比较常规四叉树与线性四叉树的区别。
答：（1）栅格四叉树结构的含义
栅格四叉树结构是指将空格键区域按照四个象限进行递归分n次，每次分割形成2n*2n个子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。（2）常规四叉树与线性四叉树的区别：
①常规四叉树
常规四叉树每个节点通常储存6个量，即4个子节点指针、一个父节点指针和一个节点值。常规四叉树可采用自下而上的方法建立，对栅格按莫顿码顺序进行检测，这种方法除了要记录叶节点，还要记录中间节点。常规四叉树在处理上简便灵活，而且当栅格矩阵很大，存储和处理整个矩阵较困难时，可用常规四叉树存储法 。
② 线性四叉树
线性四叉树每个节点只存储3个量，即莫顿码、深度（或节点大小）和节点值。线性四叉树编码不需要记录中间节点的、0值节点，也不适用指针，仅记录非0值也节点，并用莫顿码表示叶节点的位置。线性四叉树比常规四叉树节省存储空间；由于记录节点地址，既能直接找到其在四叉树中的走向路径，又可以换算出他在整个栅格区域内的行列位置，压缩和解压缩比较方便，各部分分辨率可不同，即可精确地表示图形结构，又可减少存储量，易于进行大部分图形操作和运算。
8什么是TIN？Grid和TIN在表达曲面数据的时候各有什么特点？
答：（1）规则格网DEM
Grid即规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。（2）不规则三角形DEM
TIN不规则三角网是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每份三角形要求尽量接近 等边形状，并保证由最近邻点构成三角
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