双语教学示范课程建设项目.docx

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双语教学示范课程建设项目

双语教学示范课程建设项目

一、简答题（70分）

1.什么是地理信息系统?

它与地图数据库有什么异同?

与地理信息的关系是什么?

2.通过课程的学习，你对地图投影与地图比例尺之间的关系有什么新的认识？

3.Whatarethedevelopmentperiods,statusquoandthemosturgentkeyproblemstobesolvedinGIS?

4.HowGeo-SpatialInformationdescribethetruewordindigitalform?

5.Describemetadataconception,typesanditsfunction.

6.IllustratethecharacteristicsofGISspatialDatabaseanditsbasicorganizingpattern.

7.Describemetadataanditstypesandfunction.

二、编程题（30分）

设有一个公路矢量数据文件W.TXT（x1,y1,x1,y2,……），试求：

（1）该公路的总长度

（2）该公路中点坐标（该点到两端点的线路长度相等）

答案：

1.什么是地理信息系统?

它与地图数据库有什么异同?

与地理信息的关系是什么?

地理信息系统简称为GIS。

关于它确切的全称，多数人认为是GeographicalInformationSystem，也有人认为是Geo-InformationSystem。

不同领域、不同专业对GIS的明白得不同，目前没有完全统一的被普遍同意的定义：

1）美国学者Parker认为“GIS是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。

2）加拿大的RogerTomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。

3）Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、治理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。

4）Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、储备、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具”。

5）俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理有关咨询题，以及具有内部联系的工具集合”。

6）美国国家地理信息与分析中心给出的定义：

“GIS为了猎取、储备、检索、分析和显示空间定位数据而建立的运算机化的数据库治理系统”。

7）英国教育部认为：

“GIS是一种猎取、储备、检索、操作、分析和显示地球空间数据的运算机系统”。

这些定义，有的侧重于GIS的技术内涵，有的则强调GIS的应用功能。

本人倾向认为：

地理信息系统应该是在运算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、治理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

地理信息系统处理、治理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和治理咨询题。

地图数据库能够从两个方面来明白得：

一是把它看作是软件系统，即“地图数据库治理系统”；一是把它看作是地图信息的载体——数字地图。

地图数据库使地图信息表现为结构化的数据集合，能够为多个部门使用，从而扩大了其使用范畴，减少了大量的不必要的用于重复猎取数据而消耗的人力物力；另一方面，地图数据库中的信息（地图数据）能够能以多种方式进行处理，为不同的应用提供决策依据。

地理信息系统与地图数据库的共同点在于：

都有地图编辑、输出、查询、检索功能，地图数据库也是GIS的重要组成部分，为综合图形和属性进行深层次的空间分析提供辅助决策信息。

本质区不在于：

地图数据库侧重于数据的查询、分类及自动符号化等，强调数据显示、治理而非数据分析，地理信息系统不仅实现了地理空间信息的采集、储存、治理，更重要的在于其空间分析功能。

地理信息是有关地理实体的性质、特点和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特点与地理现象之间关系的地理数据的讲明。

地理数据则是各种地理特点和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特点及时域特点三部分。

地理信息是地理信息系统赖以进行空间分析的数据基础和理论基础

2.通过课程的学习，你对地图投影与地图比例尺之间的关系有什么新的认识？

一概念阐述：

（1）地图投影：

确实是把地球椭球面上的点、线（即经纬线）投影在平面图纸上。

它是研究把地球椭球风光上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形咨询题。

地图投影的方法有几何法和解析法。

几何法是以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面（地球椭球面）转绘到平面（地图）上的一种古老方法，这种直观的透视投影方法有专门大的局限性。

解析法是确定球面上的地理坐标与平面上对应点的直角坐标之间的函数关系。

将地球椭球面上的点投影到平面上，必定会产生变形，这是由于椭球面是一个不可展的曲面所决定的。

在地球面上一定间隔的经差和纬差构成经纬网，相邻两条纬线件的许多网格具有相同的形状和大小。

但投影到平面后，往往产生明显的差异，这确实是投影变形导致的。

这种变形表现在形状和大小上发生了变形，实质上，确实是由投影产生了长度变形、面积变形、角度变形。

（2）地图的比例尺，是指地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比。

其表现形式有数字比例尺、文字比例尺和图解比例尺。

地图上的比例尺又分为主比例尺和局部比例尺。

在运算地图投影或制作地图时，将地球椭球按一定比率缩小而表示在平面上，那个比率称为地图的主比例尺，或称一般比例尺。

地图上除保持主比例尺的点或线以外其他部分的比例尺称为局部比例尺。

局部比例尺的变化比较复杂，它们依投影种类、投影性质的不同，常常是随着线段的方向和位置而变化的，关于某些需要在图上进行量测的地图，便要采纳一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。

二两者的关系：

地图投影的选取决定于地图的应用及其比例尺大小，例如,墨卡托投影适用于海图，其面积变形随着纬度的增高而加大，但其方向变形专门小；横轴墨卡托投影的面积变形随着距中央经线的距离的加大而增大，适用于制作不同的国家地图。

等角投影常用于航海图、风向图、洋流图等。

现在世界各国地势图采纳此类投影比较多。

等积投影用于绘制经济地区图和某些自然地图。

关于大多数数学地图和小比例尺一般地图来讲，应优先考虑等积的要求。

地理区域，诸如国家、水域和地理分类地区（植被、人口、气候等）相对分布范畴，明显是十分重要的内容。

任意投影常用作数学地图，以及要求沿某一主方向保持距离正确的地图。

常用作世界地图的投影有墨卡托投影、高尔投影、摩尔威特投影、等差分纬线多圆锥投影、格灵顿投影、桑森投影、乌尔马耶夫投影等。

3.Whatarethedevelopmentperiods,statusquoandthemosturgentkeyproblemstobesolvedinGIS?

Answer：

（1）ThedevelopmentcourseofGIS：

ThephaseofGISappearance:

In1963,CanadasurveyscientistR.F.TomlinsonfirstlyputforwardthetermofGIS,andbuildsthefirstGISintheworld--CGISthatisusedtomanagenaturalresources.

ThephaseofGISconsolidation:

In1970s,Duetotheeffectofcomputerhardwareandsoftwaretechnologydevelopment,GIStechnologyisdevelopedtothepracticaldirection.SomeadvancedcountriessuccessivelybuiltmanyprofessionalLMISandGIS.Meanwhile,GISsoftwaremarketisveryactive.Thegovernment,commercialcompanyanduniversitybegantopayattentiontoGIStechnologyandGISbecomeadomainthatattractseveryone.

③ThephaseofGISpopularizationandapplication:

In1980s,WiththeimprovementofratioofcapabilityandpriceoffigureworkstationandPC,Computersandspatialinformationsystemarewidelyapplied.GISapplicationbegantochangefromthespatialdatamanagementtospatialdecisionanalysiswiththedevelopmentofGISsoftwareandhardware.

④In1990s,Withthebuildingofgeographyinformationindustryandthepopularizationofdigitalinformationproductintheworld,GISgoesintoalargenumberofhouseholdsandbecomesaassistantandtoolofpeople'slife,studyandwork.

（2）Criticalquestionsmustbesolvedinthefuture:

MethodologyofGISdesignandrealization;

FunctionsofGIS;

Managementandoperationsofmulti-mediaGIS;

DeepprocessofgeographicalinformationinGIS;

VisualandVRtechnologyofspatialinformation.

⑥Theinformationislandsandtheinformationsharingproblems

4.Howgeo-spatialinformationdescribethetrueworldindigitalform?

Answer:

Wesubdividethetrueworld,theearth’ssurfaceintomeaningfulentitiesorobjectsthatcanbecharacterized.Eachaccidentthathappensonthetrueworldcanbedigitized.Thegeometricalentitiesofgeo-spatialincludeseveralprimitivetypessuchaspoint,line,polygon,surface,volumeandsoon.Themodeloftheearth,inthisway,canberepresentedinaspatialdatabase.

Thedigitalrepresentationofgeographicalinformationisusuallyintwoways:

vectorandraster.

Sincethegeo-spatialissocomplex,thatvectordatastructurecan’trepresentitindetailandclearly.Wethinkofusingrasterdatastructure.

RasterdatastructureisbasedonLA—LinerMathAnalysis.Inarasterstructure,avaluefortheparameterofinterest-elevationinmetersabovedatum,landuseclassformaspecifiedlist,plantbiomassingramspersquaremeter,andsoforthisdevelopedforeverycellinaarrayoverspace.Thiskindofdatastructureisintuitive,wemightimagineasurveyteamdeterminingelevationsatregulardistancesalonglinesofconstantlatitude.

5.Describemetadataanditstypesandfunction.

Answer:

Tobetterunderstandmetadataandusemetadata,weclassifyitintoservaltypes.Accordingtoitscontent,itisclassifiedintothreetypes:

Scientificresearchmetadata,whichhelpsuserstogetdatafromallkindsofsourcesandotherrelatedinformation;Assessmetadata,whichisusedtoassesstheuseofdata;Modelmetadata,usedtodescribethedatamodel.Accordingtotheobjectitdescribes,itisclassifiedintootherthreetypes:

Datalayermetada,todescribeeachdataindataassembly;Attributemetadata,relatedtoattributedata;Entitymetada,todescribethewholedataassembly.Accordingtoitsfunctioninthesystem,itisclassifiedintotwotypes:

systemlevelmetadata,torealizethefile-systemcharactersortomanagethedatainformationinthefilesystem;Application-levelmetadata,whichhelpsuserstosearch,estimate,visitandmanagedataaswellassomeotherinformationrelatedtodatausers.Accordingtoitsfunction,itisclassifiedintotwotypes:

Illustrationmetadata,speciallyserveswhenusersusedata:

Controlmetadata,usedtocontroltheoperateprocessofacomputer.

Themainfunctionofmetadataincludefiveaspects:

Thefirstoneistohelpthedataproducedunittoefficientllymanageandmaintainspatialdata,toestablishdatadocumentation,andtoensuretheunderstandingofdata.Second,themetadatawillprovidethedata-producedunitwithlotsofinformationaboutdatastorage,dataclassification,datacontent,dataquality,dataclearinghouse,datasaleandsoon,soastobeconvenientforuserstosearchandreachspatialdata.ThethirdoneistoprovidemethodsorwaysofsearchingdatathroughtheInterner,andassitantinformationaboutdataexchangeandtransportation.Theforthoneistohelpuserstounderstanddata,soastomakecorrectjudgementaboutshetherthedatacouldmeettheirneeds.Thelastoneistoprovidesomeinformationthatishelpfulforuserstoprocessandconvertusefuldata.

6.IllustratethecharacteristicsofGISspatialDatabaseanditsbasicorganizingpattern.

Answer:

Characteristics:

（1）Traditionaldatabasesystemmanagesdiscrete,low-correlativenumbersandstrings.Geographicinformationdataiscontinuous,andhasastrongspatialrelevance.

（2）Traditionaldatabasesystemmanageslittletypesofentities,andthespatialrelationshipamongthemisusuallysimpleandfixed.Theentitytypeofgeographicspatialdataisvarious,amongwhichthereisacomplexspatialrelationship,andsomenewrelationshipmaycomeabout.

（3）Traditionaldatabasesystemusuallystoresdatarecordedoftheequallength.Geographicspatialdataoftenincludesunfixed-lengthrecord,andthedataitemsmaybelargeandcomplicated,becausedifferentspatialobjecthasdifferentcoordinatestringlength.

（4）Traditionaldatabasesystemonlyhandlesandinquiresinformationofwordsandnumbers.Spatialdatabaserequiresmuchspatialdataoperatingandinquiring.

Basicorganizingpattern:

ConsideringpartofthishybridmodelisbasedonstandardRDBMS,storingandsearchingdataseemstobemoreeffectiveandreliable.Butastherulesofthetwosubsystemsaredifferentfromeachother,thedatastoredoutsideRDBMSmaysometimesloseitsmeaning.Besides,thequalificationoftheintegralityofdataislikelytobedestroyed.

7.Describemetadataanditstypesandfunction.

Answer:

Tobetterunderstandmetadataandusemetadata,weclassifyitintoservaltypes.Accordingtoitscontent,itisclassifiedintothreetypes:

Scientificresearchmetadata,whichhelpsuserstogetdatafromallkindsofsourcesandotherrelatedinformation;Assessmetadata,whichisusedtoassesstheuseofdata;Modelmetadata,usedtodescribethedatamodel.Accordingtotheobjectitdescribes,itisclassifiedintootherthreetypes:

Datalayermetada,todescribeeachdataindataassembly;Attributemetadata,relatedtoattributedata;Entitymetada,todescribethewholedataassembly.Accordingtoitsfunctioninthesystem,itisclassifiedintotwotypes:

systemlevelmetadata,torealizethefile-systemcharactersortomanagethedatainformationinthefilesystem;Application-levelmetadata,whichhelpsuse