地理空间数据库原理复习

地理空间数据库基础复习题

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整理者 超哥

第一章

2.地图数据的获取手段有哪些？

a) 地图的数字化

b) 传感器技术

c) 航空和航天平台技术

d) 现代遥感技术

e) 全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）

3.地图数据使用的坐标体系有哪几种？

我国常用：

a) 北京1954坐标系

b) 西安1980坐标系

c) WGS84坐标系

GIS软件环境中关于GIS数据的坐标是如何实现的？

GIS利用关系型数据库管理系统的功能把图形的坐标数据当作一个二

进制块，交由关系数据库管理系统存储和管理。

4.根据地理实体数字描述方式，空间数据可分为哪两种形式？

a) 空间对象数据

具有几何特征和离散特点的地理要素，如点对象、线对象、面

对象、体对象

b) 场对象数据

在一定范围内连续变化的地理对象，如覆盖某一地理空间的格

网数字高程模型，不规则三角网，栅格影像数据等。

5.什么是空间数据非结构化特征？

空间数据不像一般事务数据一样每一个记录都有相同的结构与长

度，因为空间数据包含了拓扑信息，在方便空间数据分析与查询的同

时增大了信息管理的难度。

6.空间数据管理演变有哪些过程，说明各过程的特点

a) 人工管理阶段（20世纪50年代中期）

特点：数据不保存；没有数据管理软件；数据冗余

b) 文件系统阶段（20世纪60年代中期）

特点：数据文件是大量数据集合形式；面向用户；数据文

件与对应程序有一定独立性；数据文件由顺序文件发展为

索引文件、链接文件、直接文件等。

c) 文件与数据库系统混合管理阶段（20世纪70年代中期）

特点：对用户观点的数据进行更严格描述；允许用户以记

录或数据项作单位进行访问；数据的物理存储可以很复杂。

d) 全关系型空间数据库管理系统（20世纪70年代后期）

特点：不仅可以读写定长的属性数据，而且可以读写非结

构化的图形数据，但由于二进制文件的读写效率低，速度

慢，效率低。

e) 对象关系数据库管理系统

特点：能直接管理和存储非结构化的空间数据，效率有所

提升，但仍有很大限制。可能成为空间数据管理的主流。

f) 面向对象的数据库系统

特点：支持变长记录及对象的嵌套、信息的继承和聚集；

但价格昂贵且不太成熟，不太通用。

8.空间数据库的内容

a) 矢量地形图数据库

b) 数字高程模型数据库

c) 影像数据库

d) 数字栅格地形图

e) 专题数据

f) 数字地图

g) 元数据

第二章

1. 什么是分析空间的维数和实体的维数（延展度）？

分析空间的维数是指分析空间是基于几维来分析点的：点是基于

零维分析点，线是基于一维分析点，面是基于三维分析点，以此

类推。

空间实体的维数取决于分析空间的维数。空间实体的延展度反映

了空间实体的空间延展性。将点、线、面、体的延展度分别记为

0,1,2,3。

2. 请叙述空间实体的基本概念及其地图表示的方法。

空间实体指具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空

间的物体。

空间是的地图表示方法如下：

a) 地图对空间实体的定位表示；

b) 地图对空间实体的属性表示；

c) 地图对空间实体的空间关系表示。

3. 请叙述描述空间实体的现实世界、观念世界和数据世界。并解

释空间实体的数据描述过程。

现实世界：存在于人们头脑之外的客观世界。

观念世界：观念世界是现实世界在人们头脑中的反映。

数据世界：观念世界中信息的数据化。

4. 请分别叙述点、线、面三类实体对象的基本概念，并说明二维

欧氏空间上的连续空间对象类的继承等级关系。

点对象：具有特定位置、维数为零的实体。

线对象：由一系列坐标表示、纬度为1的实体。

面对象：在数据库中以封闭曲线加内点表示，也称为多边形。

5. 什么是基于场的地理空间现象？并请叙述其描述方式。

基于场模型是把地理空间的事物和现象作为连续的变量来看待。

可以表示为z=f(x,y)或 T=f(x,y,z)。可分为：图斑模型、等值线

模型和选样模型。

6. 请叙述空间实体的矢量数据表示三种基本地理信息的基本概念，

并进一步说明空间实体的空间关系表示的基本概念。

点：可用二维或三维中的坐标的单一集合来描述。

线：有序的两个或多个坐标对集合来表示。

面：由一个边界来定义，而边界是由形成一个封闭环状的一条或

多条组成。

7. 请叙述矢量数据结构中空间实体的几何（位置信息）表示方法。

点：由一对坐标对来定义，记作P{x,y}

链（弧段，边）：L{x,y}n,其中的n表示点的个数。

面（Spaghetti方式）：一个面状要素是一个封闭图形，其界线

包围一个同类型区域。因此面状物体界线的几何特征用直线段逼

近，即用首尾连接的闭合链表示，记作{F}。

多边形：记作P{L}n,n表示链的个数。多边形结构采用树状索引

以减少数据冗余并间接增加邻域信息。

8. 请简述空间实体的属性描述的基本概念及方法。

属性数据实质是对地理信息分类分级的数据表示，与地图特性有

关的描述性数据，在计算机中的存储方式与坐标的存储方式是相

似的，属性是以一组数字或字符的形式存储的。

先对表示的信息进行分类分级，再对信息进行编码。

9. 请叙述地理空间关系的表示方法。

空间关系研究的是通过一定的数据结构或一种运算规则来描述与

表达具有一定位置、属性和形态的空间实体之间的关系。

地理要素的基本元素有：点，链，多边形；

最基本的拓扑关系有：关联，邻接，包含，几何关系，层次关系

10.请叙述空间实体的栅格数据表示。

栅格数据结构实际将是像元阵列，每个像元行列确定它的位置。

栅格格式即将空间分割成有规则的格网，在各个网格上给出相应

的属性信息来表示地理信息的一种形式。有用的数据结构如下所

示：

点：由一个单元网格表示；

线段：由一串有序的相互连接的单元格网表示；

区域：由聚集在一起的、相互连接的单元网格组成。

11.请在叙述矢量数据和栅格数据的特点的前提下，比较它们的数

据结构，并简要介绍其转换算法。

栅格数据特点：属性明显，位置隐含，易于实现，操作简单，有

利于栅格空间信息模型的分析，但栅格数据的表达精度不高，数

据存储量大，工作效率低。

矢量数据特点：属性隐含，位置明显，操作复杂，许多分析操作

用矢量数据难以实现；但数据表达精度高，数据存储量小，工作

效率高。

12. 空间数据有哪些基本特征？

位置特征：地理空间数据必须包括指明地物在地理空间中的位置

的成分。

属性特征：描述地物的自然或人文属性的定性或定量指标的成分。

时态特征：地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段。

第四章

3.什么是空间数据索引？并介绍空间索引的作用及其分类。

空间索引的概念：是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间

的某种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间

对象的概要信息，如对象的标识、外接矩阵及指向空间对象实体的指

针。

空间索引的作用：作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于

操作算法和空间对象之间，通过筛选作用，大量与空间操作无关的空

间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。

第五章

5-1、请叙述实体及实体模型的基本概念。实体之间有哪些联系？如

何用实体模型图实体间的联系？

实体：现实世界客观存在并可以相互区别的事物，可以指人、物或物

体间联系。

实体模型：利用实体内部联系和实体间联系描述客观事物及其联系，

简称实体模型。

实体模拟图以如下方式表示实体间联系:

一对一

一对多

多对多

5-2、数据库系统中有哪三种传统的数据模型？并说明各自的特点。

a) 层次模型：用树形结构来表示实体间联系的模型称层次模型。

特点：将数据组织成有序的树结构，一般只能表示实体间一对

多的关系

b) 网络模型：用网络数据结构表示实体与实体间联系得模型称网

络模型。特点：结点数据间没有明确的从属关系，一个结点可

以与其他多个结点建立联系。

c) 关系模型：在数学“关系”概念上建立的模型称为关系模型。

特点：将数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表。

5-3、请叙述面向对象及其数据模型的基本概念。（什么是对象？）

a) 对象：对客观世界实体的抽象描述和模型化，将一组数据与

跟这个数据有关的操作组装在一起形成的实体，称为对象。

b) 类：具有相同属性和操作的对象组合在一起，每个对象都是

这个类的一个实例。

c) 概括：在定义类型时，将几种类型中某些具有公共特征的属

性和操作抽象出来，形成一种更一般的超类。

d) 联合：定义对象时，将同一类对象的几个具有下共同属性值

的对象组合起来，为避免重复，设立一个更高水平的对象表

示那些相同的属性值。

e) 聚集：讲几个不同特征的简单对象组合成一个复杂对象。

5-5、地理要素结构中的几何元素有哪几种基本抽象类型？并请叙述

OSDM的基本内容。 (请参考OGC定义的几何对象模型)

地理要素的几何元素有五种基本抽象类型：点、线、面、表面、体。

几何对象模型（OSDM）如下所示：

5-7、请分别描述地理要素的分层模型、分块模型。

分层模型：为便于计算机的管理、处理、分析和查询，在传统的覆盖

制图理论影响下，对空间数据按要素主题进行分层管理。有两种方法：

逻辑分层与物理分层。

分块模型：由于工作区数据量过大而沿用传统地图制图学中地图分幅

的方法，采用分块存储与管理，把数据库建立在一定比例尺之上，以

数据块作为单位，分别进行数据录入和存储管理。

5-8、地理要素空间关系有哪些基本的对象类型？

a) 结点和弧段之间的网络关系

b) 弧段和多边形之间的多变形关系

c) 数据块之间的相同空间物体连接关系

d) 要素层之间的相关地理要素连接关系

5-11、什么是时空数据模型？ 什么是三维空间数据模型？

时空数据模型：不仅涉及空间维度和属性维度，而且涉及时间维度的

数据模型称为时空数据模型。

三维空间数据模型：基于地理空间数据的三维本质而建立的空间数据

模型。有如下特征：几何坐标上增加第三维（即垂向）；垂向坐标的

增加导致空间拓扑关系的复杂化；三维对象有丰富的内部信息。

5-12、请简单说明Arc/Info

Arc/Info采用一种混合数据模型统一定义空间数据库模型和管理空

间数据。Arc/Info的数据模型支持以下六种重要的数据结构：

a) Coverage表示矢量数据

Coverage是Arc/Info中矢量数据的基本存储单元，存储

指定区域内地理要素的位置、拓扑关系及其专题属性。有以下

两个主要特点：空间数据与属性数据相结合；能够存储矢量要

素之间的拓扑关系

b) GRID表示栅格数据

c) TIN表达连续表面

d) 属性表

e) 影响

f) CAD图像

第六章

6.1、空间数据库从实际应用意义上可以分为哪些类型？

从实际应用上空间数据库可以分为：

a) 基础地理空间数据库

a) 基础地形要素数据

b) 数字高程模型

c) 数字正射影象

d) 数字栅格地图

e) 元数据库

b) 专题数据库

a) 土地利用数据

b) 地籍数据

c) 规划管理数据

d) 道路管理数据

6.5、分布式空间数据库系统的组织形式以及作用和特点。

上面部分为集中式空间数据库的模式，下面部分为分布式空间数据库

的模式。

特点：数据并不是存储在一个场地的计算机设备上，而是按照某种逻

辑划分分散地存储在各个相关场地。

作用：通过适当增加数据冗余来提高数据的可靠性。

第七章

7.1、关系数据库有哪些接口技术？

a) 开放数据库互连（ODBC）

b) 数据访问对象（DAO）

c) OLE DB

d) ActiveX数据对象（ADO）

e) 基于PRO*C的Oracle数据访问

f) 基于Oracle的数据库OCI访问

第八章

8.1、地理空间数据库管理系统有哪些功能？

地理空间数据库管理系统（GDBMS）主要功能如下：

第九章

9-1.地理空间数据库系统的生存期及其阶段是什么？哪些生存期阶段

组成数据库的设计阶段？

需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、运行和维护

需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现为数据库的设计阶

段

9-6.说明E-R模型的基本概念。

E-R模型即实体-联系模型，有以下三个主要语义概念：

a) 实体：可以区别的客观存在的事物

b) 联系：一个或多个实体之间的关联关系

c) 属性：实体的某一特性

第四章

4-6.什么是基于网格的空间索引？

网格空间索引的基本思想是将研究区域用横竖线条划分成大致相等

和不等的网格，记录每一个网格所包含的空间实体。当用户进行空间

查询时，首先计算出用户查询对象所在的网格，然后再在该网格中快

速查询所选空间实体，这样一来就大大地加速了空间对象的查询速度。

第五章

5-4、什么是在设计空间数据模型时需要重点考虑和解决的问题？

空间数据的空间关系是空间数据库的设计和建立以及进行有效的查

询和分析的基础。故在设计空间数据模型时需要重点考虑的问题是空

间关系的描述与表达。

5-9、请说明空间数据多尺度模型的基本概念及用途。【什么是大尺度

和小尺度？】

大尺度：涉及的地理空间强调宏观的整体结构研究及粗略的拓扑关系，

那么这个尺度是一个大尺度；

小尺度：应用目的强调绝对位置及精确的拓扑关系，那么这个尺度是

一个小尺度。

空间数据多尺度模型：既有位置及拓扑相对精确的空间，又有着重关

注宏观地理现象的粗略的空间的坐标空间的地理数据库。

用途：满足在实际应用中用户对多种比例尺的空间数据的需求。

第六章

6.3、空间数据库管理系统需要哪些基本功能？

a) 空间数据定义功能

b) 空间数据获取与处理功能

c) 空间数据的运行管理

d) 空间数据操纵功能

e) 数据处理和空间关系建立

f) 空间数据的检索

g) 数据输出与符号化

h) 数据维护功能

第七章

7.3、请叙述地理空间数据库引擎的基本概念。

空间数据库采用关系数据库来组织管理空间地理数据和属性数据，

以支持各种空间地理数据的应用，空间数据库引擎就是在不考虑它的

实际存储位置、方式和数据结构的情况下用关系数据库来存储、管理

复杂的空间地理数据，以支持空间关系运算和空间分析等功能。

第一章

1.地图数据有哪些特点？

a) 地图比例尺影响

b) 强调数据可视化

c) 按地图印刷色彩分层管理

d) 地图图幅限制了数据范围

7.空间数据库中的空间数据必须有哪些特征？

共享；持续；安全；有效；一致；不冗余；独立。

9.地理空间数据库系统与哪些课程相关？

测绘科学与技术、地图制图与地图信息工程、数据获取处理与可视

化、地理学、地图学与地理信息系统、空间数据的分析与应用、计算

机科学与技术、数据结构、操作系统、数据库技术。

10.请叙述地理空间数据库的研究内容与发展趋势：

a) 研究内容：

i. 地理空间数据的获取与处理

ii. 地理空间数据组织形式

iii. 地理空间数据库系统

iv. 地理空间数据共享的研究

b) 发展趋势：

i. 面向对象模型的应用，使系统具有更丰富语义能力及模拟

操纵复杂对象能力。

ii. 多媒体技术的发展拓宽了地理空间数据库系统的应用领域。

iii. 虚拟现实技术促进了地理空间数据库的可视化。

第四章

4.

请介绍基于外存的空间索引、基于主存的空间索引、基于数据库的

空间索引。

a) 基于外存的空间索引：合理地划分二维数据空间，使落入每个

子空间的空间对象能存储在一个或几个相邻的磁盘块中

b) 基于主存的空间索引：全部或大部分数据在主存内的主存空间

数据库为基础建立的索引。

c) 基于数据库的空间索引：通过对SQL语言的优化来实现对I/O

和CPU计算量的优化。

第五章

5-6、请叙述基本地理要素模型的基本概念。地理要素图形表示有哪

些类型？什么是复合地理要素模型？

基本地理要素模型的基本概念：

空间数据库中，一个地理要素实体往往由一个几何元素和描述几何

元素的属性或语义构成。同一个集合对象可能对应不同的地理要素，

人们查询、检索和分析的主要是地理要素及相互关系。因此以地理要

素为操作对象和界面的空间物体对象模型成为空间数据模型的主要

内容。

基本地理要素图形：

复合地理要素模型：