GIS习题及参考答案(2)(7)

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Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，虚拟现实(Virtual Reality)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: Window on World System） 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\；

2．视频映射 它在上述WOW基础上把用户的轮廓剪影作为视频输入与屏幕二维图形合成，屏幕上显示用户身体和虚拟世界的交互过程；

3．沉浸式系统 完全的VR系统把用户的视点和其它感觉，完全沉浸到虚拟世界中，它可以是头盔加其它交互硬件，也可以是多个大型投影仪产生的一个洞穴；

4．遥视、遥作 遥视把用户的感觉和真实世界中的远程传感器、遥测仪连接起来，并用机器人，机器手进行远程操作。实际上，阿波曼登月计划和网络会诊，网络手术已显现了这方面的实际进展；

5．混合现实 遥现和虚拟现实的结合产生了混合现实和无缝仿真，例如脑外科手术时，脑外科医生看到的是由真实场景，预先得到的扫描图像和实时超声图像组合而成的场景；领航员则在它的头盔或显示屏上既看到电子地图和数据，又看到真实景象。

当前，VR已不仅仅被关注于计算机图像领域，它已涉及更广的领域，如电视会议、网络技术和分布计算技术，并向分布式虚拟现实发展。VR技术最先进的应用领域就是军事国防。有飞行模拟、战斗模拟，VR应用不仅用于飞机，而且还用于船舰、坦克通讯及步兵演习。实际上，今后的VR技术在利用电子地图技术制作大型电子沙盘实景，给出战斗、战役的地形地貌环境，使每场战斗之前能够进行模拟实习，将大大提高战争艺术，减少伤亡，争取胜利是十分有利的。制作虚拟现实环境与利用地理信息，制作数字地图，三维电子地图，具有直接的联系，在VR技术中，存放在\世界数据库\中的VR环境数据是不可缺少的部分。 VR是一个正在迅速发展的技术领域, 其前景无可限量。

11．什么是WebGIS？与一般GIS有什么不同？举例说明WebGIS的具体应用？

（1）Web GIS是Internet技术应用于GIS开发的产物，它基于Internet发布地理信息数据，供全球用户查询、检索并提供GIS服务。

（2）和传统的基于Client/Server的GIS相比，WebGIS有如下优点。

更广泛的访问范围： 客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据，而这一Internet/Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。

平台独立性： 无论服务器/客户机是何种机器，无论WebGIS服务器端使用何种GIS软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户就可以透明地访问WebGIS数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。

降低系统成本： 传统GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪费。WebGIS在客户端通常只需使用Web浏览器（有时还要加一些插件），其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也不容忽视。

更简单的操作： 要广泛推广GIS，使GIS系统为广大的普通用户所接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，就要降低对系统操作的要求。通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。

（3）Web GIS应用 WebGIS得到越来越广泛的应用。概括起来，其应用方向分为两大类，一类为基于Internet的公共信息在线服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息服务。在国内外的站点上已有了成功的应用，如MapQuest(http://www.mapquest.com)和图行天下(http://www.go2map.com.cn)。 这些站点提供大量的与空间位置有关的各种生活类信息服务。WebGIS的另外一类应用为基于Intranet的企业内部业务管理，如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等等。随着企业Intranet应用的深入和发展，基于Intranet的WebGIS应用会有越来越大的市场，这无疑是未来的发展方向。

12．WebGIS的基本原理？WebGIS具体如何实现？

（1）实现地理信息的网上浏览的主要问题在于，目前浏览器不支持矢量图形，而GIS离不开图形，故要实现WebGIS就需要提供一种方法，使浏览器能支持矢量图形，从大的方面来看，可以分为两条技术路线，一是在客户机端来解决，一是在服务器端来解决。前者通过加入插件或控件，在客户机端扩展浏览器的功能，使得原本不支持图形的

浏览器支持矢量图形，并提供方法及属性来改变显示的状态，后者是在服务器端提供相关软件，实现矢量图形向WEB浏览器支持的图像格式的转换，然后传送到客户端显示，客户端的一些请求则通过公共网关接口(CGI)或ASP来提出。

（2）目前具体实现的方法主要有以下几种：

CGI方式：CGI(公共网关接口)提供了一个在浏览器和服务器之间，以及服务器和服务器上其他软件之间的一个接口。通过CGI，客户可以送一个要求到服务器上，服务器再把这个要求转移到后端的应用程序上。这个特定的应用软件按照给定的要求产生结果并交给服务器，服务器再把这一结果送给远程客户。CGI起着沟通客户服务器与服务器上软件的桥梁作用。比较成功的CGI技术方法有两种，即用CGI启动服务器端的批处理制图软件和CGI启动服务器视窗GIS软件。CGI方式灵活性较大，但程序设计较为复杂一些，对于每一个网页都必须编写相应的处理CGI程序。由于CGI程序作为单独的进程来运行，因而对于访问用户多的网站，将会大大加重服务器的负担，效率迅速下降。

服务器应用程序接口(Server API)：该方法是为克服CGI方法的低效率问题而研制出来的。其基本原理与CGI类似，所不同的是CGI程序可以单独运行，而基于服务器应用程序接口的程序必须在特定的服务器上运行，因而速度比CGI方法快很多。其缺点是它依附于特定的服务器和计算机平台。CGI和服务器API虽然增强了客户端(Client)交互性，使客户可以获取各种地理空间数据和地图，但传给客户的信息仍然是静态的。客户不能操作单个地理实体以及快速放大和缩小地图，因为在客户端整个地图图像是一个实体，任何客户的GIS操作如放大、缩小、标记等都需要服务器来完成。当网络流量较高时，系统反应会很慢，服务器的负载很重。

插入法(PlugIn)：插入法是在浏览器端安装相应的插件用来显示从服务器端传送的矢量或栅格形式的GIS图形信息。由于这种方式把一部分服务器上的功能移到客户端上，这样不仅大大加快了客户操作的反应速度，而且也减少了交互网上的流量和服务器的负载。但在客户端要先安装相应的插件或控件。

Java应用程序：Java是一种专为Internet设计的计算机编程语言，Java的创立者，SUN公司将Java定义为“一种简单、面向对象、分布式、解释性的、健壮安全、体系结构中立、可移植、高性能、多线程和动态”的语言，它的最大特点是“一次编写，到处运行”，即与操作系统无关，目前常用的浏览器都支持Java。Java通过JDBC(Java Database Connectivity)来访问数据库，也可以直接存取网络文件，具有较大的灵活性，功能较强，但是编程的工作量较大。由于采用解释方式，因此速度较慢。

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