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文檔簡介

地信大綱知識(shí)點(diǎn)GIS的組成,功能與現(xiàn)狀GIS概念:是在計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)的支持下,對整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,存儲(chǔ),管理,運(yùn)算,分析,顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS的組成:系統(tǒng)硬件,系統(tǒng)軟件,空間數(shù)據(jù),應(yīng)用人員,應(yīng)用模型。系統(tǒng)硬件:數(shù)據(jù)處理設(shè)備與數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備連接構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的硬件環(huán)境。系統(tǒng)軟件:地理信息系統(tǒng)的軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心,用于執(zhí)行地理信息系統(tǒng)功能的各種操作,包括數(shù)據(jù)輸入,處理,數(shù)據(jù)庫管理,空間分析和數(shù)據(jù)輸出等。空間數(shù)據(jù):地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)。它具體描述地理現(xiàn)象的空間特征、屬性特征、時(shí)間特征。應(yīng)用人員:地理信息系統(tǒng)應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和地理信息系統(tǒng)的最終用戶。應(yīng)用模型:地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型是為某一特定的實(shí)際工作而建立的運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的解決方案。GIS功能:數(shù)據(jù)的采集與編輯,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理,數(shù)據(jù)處理與變換,空間分析與統(tǒng)計(jì),產(chǎn)品制作與演示,二次開發(fā)和編程??臻g信息基礎(chǔ)地理空間:一般指上至大氣電離層,下至地殼與地幔交界的莫霍面之間的空間區(qū)域??臻g實(shí)體:包括點(diǎn),線,面,曲面和體等多種類型??臻g實(shí)體表達(dá)方法:在計(jì)算機(jī)中,現(xiàn)實(shí)世界是以數(shù)字形式來表達(dá)和記錄的,基于計(jì)算機(jī)中的GIS不能直接識(shí)別和處理各種以圖形形式表達(dá)的空間實(shí)體,必須對這些空間實(shí)體進(jìn)行數(shù)據(jù)表達(dá)??臻g數(shù)據(jù)特征:(1)空間特征:表示地理現(xiàn)象和過程所在的位置、形狀和大小等幾何特征。(2)屬性特征:表示地理現(xiàn)象和過程所具有的的專屬性質(zhì)。時(shí)間特征:指一定區(qū)域內(nèi)地理現(xiàn)象和過程隨著時(shí)間的變化情況。GIS中空間數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)表示的基本方法:空間分幅:即將整個(gè)地理空間劃分為許多子空間,再選擇要表達(dá)的子空間。屬性分層:即將要表達(dá)的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來表示。時(shí)間分段:將有時(shí)間特征的地理數(shù)據(jù)按其變化規(guī)律劃分為不同的時(shí)間段數(shù)據(jù),逐一表示??臻g數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系:空間數(shù)據(jù)用于確定具有自然特征或者人工特征的地理實(shí)體的地理位置,屬性及其邊界的信息;空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)指對于這些空間數(shù)據(jù)的描述或說明。(1)鄰接關(guān)系:空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系;(2)關(guān)聯(lián)關(guān)系:空間圖形中不同元素之間的拓?fù)潢P(guān)系;(3)包含關(guān)系:空間圖形中同類但不同級元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元數(shù)據(jù):元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù),指在數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)過程中所產(chǎn)生的的有關(guān)數(shù)據(jù)源定義,目標(biāo)定義,轉(zhuǎn)換規(guī)則等相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)??臻g數(shù)據(jù)分類按數(shù)據(jù)來源:地圖數(shù)據(jù),影像數(shù)據(jù),文本數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):矢量數(shù)據(jù),柵格數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)特征:空間數(shù)據(jù),非空間屬性數(shù)據(jù)按幾何特征:點(diǎn),線,面、曲面,體按數(shù)據(jù)發(fā)布形式:數(shù)字線畫圖,數(shù)字柵格圖,數(shù)字高程模型,數(shù)字正射影像圖GIS數(shù)據(jù)的組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):即數(shù)據(jù)組織的形式,是適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。對空間數(shù)據(jù)而言,則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述??臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):地理信息系統(tǒng)溝通信息的橋梁,只有充分理解地理信息系統(tǒng)所采用的的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),才能正確有效的使用。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):是最簡單直觀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),又稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或像元結(jié)構(gòu),是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)絡(luò)陣列,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)像元或像素,由行號列號定義,并包含一個(gè)代碼表示該像素的屬性類型或量值,或僅僅包含指向其屬性記錄的指針。柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方式:(1)鏈?zhǔn)骄幋a:鏈?zhǔn)骄幋a主要是記錄線裝地物和面狀地物的邊界。(2)游程長度編碼:是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法,基本思路是:一幅柵格圖像常有行(或列)方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼,因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。(3)塊狀編碼:是游程長度編碼擴(kuò)展到二維的情況,采用方形區(qū)域作為紀(jì)錄單元包括相鄰的若干柵格,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置(序列號)和半徑,再加上記錄單元的代碼組成。(4)四叉樹編碼:結(jié)構(gòu)的基本思想是將一幅柵格地圖或圖像等分為四個(gè)部分,逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值(或灰度)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):即通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)線面等地理試題,坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù),允許任意位置,長度和面積的精確定義,是計(jì)算機(jī)對地理實(shí)體的隱式描述。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼基本內(nèi)容:(1)點(diǎn)實(shí)體,包括由單獨(dú)一對XY坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實(shí)體;(2)線實(shí)體,可以定義為直線元素組成的各種線性要素,直線元素有兩對以上的xy坐標(biāo)定義;(3)面實(shí)體,多邊形數(shù)據(jù)時(shí)描述地理空間信息的最重要的一類數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方法:實(shí)體式,索引式,雙重獨(dú)立式,鏈狀雙重獨(dú)立式。柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)比較。矢量結(jié)構(gòu):位置明顯,屬性隱含。柵格結(jié)構(gòu):屬性明顯,位置隱含。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、便于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)表達(dá)1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊,冗余度低2、軟件和硬件要求比較高3、有利于網(wǎng)絡(luò)分析,空間查詢等3、多邊形疊合等分析比較困難4、圖形顯示質(zhì)量好,精度高4、顯示與繪圖成本比較高柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單1、圖形數(shù)據(jù)量大,冗余度高,需要壓縮處理2、空間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比較容易2、投影,轉(zhuǎn)換比較困難3、有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析3、柵格地圖的圖形質(zhì)量相對較低4、輸出方法快速,成本比較低廉4、定位精度比矢量低5、拓?fù)潢P(guān)系難以表達(dá)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換:一是矢量向柵格轉(zhuǎn)換:(1)點(diǎn)的變化,將點(diǎn)和線實(shí)體的角點(diǎn)的迪科爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到預(yù)定分辨率和已知位置值的矩陣中;(2)矢量線段變化,是曲線在數(shù)字化時(shí)輸入多個(gè)點(diǎn),形成折線,由于點(diǎn)多而密集,折線在視覺上形成了曲線,通過直線轉(zhuǎn)換網(wǎng)格法完成變換;(3)多邊形數(shù)據(jù)的變換,測試過角點(diǎn)后,剩下線段處理,這時(shí)只要利用二次掃描就可以知道何時(shí)到達(dá)多邊形的邊界,記錄其位置與屬性值。二是柵格向矢量轉(zhuǎn)換:(1)基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法有二值化,細(xì)化和跟蹤。(2)基于再生柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法:邊界線追蹤,拓?fù)潢P(guān)系生成,去除多余點(diǎn)及曲線圓滑。曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面,具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度和磁場等。表達(dá)和存儲(chǔ)這些要素的基本要求是必須便于計(jì)算連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的數(shù)值。通常有兩種表達(dá)曲面的方法,一種是不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN),另一種是規(guī)則格網(wǎng)(Grid)。TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):TIN曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常用于數(shù)字地形的三維建模和現(xiàn)實(shí)。它是將離散分布的實(shí)測數(shù)據(jù)點(diǎn)連成三角網(wǎng),網(wǎng)中的每個(gè)三角形要求盡量接近等邊形狀,并保證由最鄰近點(diǎn)構(gòu)成三角形,即三角形邊長之和最小。規(guī)則格網(wǎng)的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):規(guī)則格網(wǎng)的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類似于矩陣形式的柵格數(shù)據(jù),只是其屬性值為地面的高程或其他連續(xù)分布現(xiàn)象的數(shù)值??臻g數(shù)據(jù)庫及空間數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫:是為了一定目的,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織,存儲(chǔ),和應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。一個(gè)完整數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)??臻g數(shù)據(jù)庫特點(diǎn):(1)數(shù)據(jù)量特別大,地理信息系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合體,要用數(shù)據(jù)來描述各種地理要素,尤其是要素的空間位置,其數(shù)據(jù)量往往大得驚人。(2)不僅有地理要素的屬性數(shù)據(jù),還有大量的空間數(shù)據(jù)。(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣如地理研究,環(huán)境保護(hù),土地利用和規(guī)劃,資源開發(fā),生態(tài)環(huán)境等等。數(shù)據(jù)庫主要特征:(1)數(shù)據(jù)集中控制特征;(2)數(shù)據(jù)冗余度小的特征(3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性特征(4)復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型(5)數(shù)據(jù)保護(hù)特征。數(shù)據(jù)庫組織方式:(1)數(shù)據(jù)項(xiàng):是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位也稱元素,基本項(xiàng)等;(2)記錄,由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成;(3)文件,是一給定類型的記錄的全部具體值的集合;(4)數(shù)據(jù)庫,是比文件更大的數(shù)據(jù)模型??臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):文件-關(guān)系型,全關(guān)系型,對象-關(guān)系型,純對象型??臻g數(shù)據(jù)庫與GIS的聯(lián)系及作用:在GIS中,空間數(shù)據(jù)庫作為空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)場所也發(fā)揮著核心的作用。這表現(xiàn)在:用戶通過訪問空間數(shù)據(jù)庫獲得空間數(shù)據(jù),進(jìn)行空間分析、管理和決策,再將分析結(jié)果存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫中。因此空間數(shù)據(jù)庫的布局和存儲(chǔ)能力對GIS能力的實(shí)現(xiàn)和工作效率影響極大。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫:一些列關(guān)系的集合構(gòu)成了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫有型、值之分。型即數(shù)據(jù)庫的描述,它包括若干域的定義以及在這些域上定義的若干關(guān)系模式。值是這些關(guān)系模式在某一時(shí)刻的關(guān)系的集合。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在GIS中的局限性及改進(jìn)方法空間數(shù)據(jù)采集與處理空間數(shù)據(jù)來源:(1)地圖數(shù)據(jù):地圖數(shù)據(jù)來源于各種類型的普通地圖和專題地圖。影像數(shù)據(jù):影像數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)星遙感和航空遙感。文本數(shù)據(jù):文本數(shù)據(jù)來源于各類調(diào)查報(bào)告,實(shí)測數(shù)據(jù),文獻(xiàn)資料,解譯信息等??臻g數(shù)據(jù)的主要輸入方法和設(shè)備:矢量數(shù)據(jù)輸入:矢量數(shù)據(jù)的輸入過程實(shí)際上是產(chǎn)生和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)的過程,即把經(jīng)過分類和編碼的地理要素的空間位置,轉(zhuǎn)換為一系列的坐標(biāo),然后將這些坐標(biāo)按照確定的數(shù)據(jù)格式存入到計(jì)算機(jī)中去。這一過程常常稱為數(shù)字化。數(shù)字化的方法包括:手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化,屏幕數(shù)字化,掃描矢量化等。柵格數(shù)據(jù)的輸入:柵格數(shù)據(jù)的輸入過程也是產(chǎn)生和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS數(shù)據(jù)的過程。常用的產(chǎn)生柵格數(shù)據(jù)的方法包括:掃描輸入,遙感影像解譯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等。曲面數(shù)據(jù)輸入:曲面數(shù)據(jù)主要指數(shù)字地形模型數(shù)據(jù),通常采用對已知高程離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行空間插值的方法來生成。元數(shù)據(jù):是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),它反映了某項(xiàng)數(shù)據(jù)自身的一些特征??臻g數(shù)據(jù)處理涉及的內(nèi)容很廣泛,主要取決于原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和用戶的具體要求,一般包括數(shù)據(jù)變換,數(shù)據(jù)重構(gòu),數(shù)據(jù)提取等內(nèi)容。數(shù)據(jù)變換:指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換,包括幾何糾正和地圖投影轉(zhuǎn)換等,以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)。數(shù)據(jù)重構(gòu):指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換,包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,格式轉(zhuǎn)換,類型轉(zhuǎn)換等,以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、格式和類型上的統(tǒng)一,多源和異構(gòu)數(shù)據(jù)的聯(lián)接和融合。數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進(jìn)行某種條件的取舍,包括類型提取、窗口提取、空間內(nèi)插等,以適應(yīng)不同用戶對數(shù)據(jù)的特定要求。

5、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量:空間數(shù)據(jù)在表達(dá)時(shí)間信息,空間位置及專題特征三個(gè)基本要素時(shí)的準(zhǔn)確性,一致性,完整性及三者之間統(tǒng)一性的程度。誤差分析:(1)按數(shù)據(jù)流程分為:源誤差、處理誤差、使用誤差。按類型分為:幾何誤差,屬性誤差,時(shí)間誤差,邏輯誤差按性質(zhì)分為:隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗差??臻g分析與空間查詢空間分析:基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù),它是以地球科學(xué)原理為依托,通過分析算法,從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間構(gòu)成、空間演變等信息。按照空間數(shù)據(jù)的形式可以把空間分析分為兩種類型:矢量數(shù)據(jù)空間分析,參與空間分析運(yùn)算的空間數(shù)據(jù)主要是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如矢量疊合分析、矢量鄰近性分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。柵格數(shù)據(jù)空間分析,參與空間分析運(yùn)算的空間數(shù)據(jù)主要是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如數(shù)字地形模型分析、柵格疊合分析、柵格鄰近性分析、柵格統(tǒng)計(jì)分析等。數(shù)字地形分析(DTM):數(shù)字地形分析是地理信息系統(tǒng)中地形起伏數(shù)字化表達(dá)的存儲(chǔ)形式。DTM在形式上可以分為:(1)規(guī)則格網(wǎng);(2)不規(guī)則三角網(wǎng);(3)數(shù)字等高線,等深線、地形特征線等。DTM在屬性內(nèi)容上分為:(1)數(shù)字高程模型(DEM),DEM是各種地球科學(xué)分析、工程設(shè)計(jì)和輔助決策的重要基礎(chǔ)性數(shù)據(jù),有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。(2)派生地形模型。派生地形模型主要指的是由DEM經(jīng)過計(jì)算得到的地形因子數(shù)據(jù),如坡度,坡向,曲面面積等??臻g疊合分析:空間疊合分析是指在相同空間坐標(biāo)系統(tǒng)條件下,將同一地區(qū)兩個(gè)不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)重疊相加,以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征,或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系??臻g鄰近度分析:描述了地理空間中兩個(gè)地物距離相近的程度,鄰近度分析是空間分析的一種重要手段??臻g鄰近度分析通常有空間緩沖區(qū)分析和voronoi多邊形分析。(1)緩沖區(qū)分析:是圍繞空間的點(diǎn)、線、面實(shí)體,自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的多邊形,以確定不同地理要素的空間鄰近性或其影響范圍。(2)Voronoi多邊形分析:根據(jù)離散分布的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)對研究區(qū)域進(jìn)行劃分,使得劃分的多邊形覆蓋整個(gè)研究區(qū)域,形成一個(gè)Voronoi圖,且每一個(gè)多邊形中僅包含一個(gè)已知的數(shù)據(jù)點(diǎn)。空間網(wǎng)絡(luò)分析:是GIS空間分析的重要組成部分。網(wǎng)絡(luò)模型是運(yùn)籌學(xué)中的一個(gè)基本模型,它的根本目的是研究、籌劃一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排,使其運(yùn)行效果最好。常見的網(wǎng)絡(luò)分析:路徑分析、資源分配、聯(lián)通分析、流分析等??臻g數(shù)據(jù)查詢:屬于空間數(shù)據(jù)庫的范疇,一般定義為從空間數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象。相對復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)查詢功能大致可以分為三類:(1)針對空間關(guān)系的查詢:主要是對空間實(shí)體間存在的拓?fù)洹㈨樞?、距離、方位等功能的查詢。(2)針對非空間屬性的查詢:主要是針對非空間的信息的查詢。(3)結(jié)合空間關(guān)系和非空間屬性的查詢:既包括查詢空間位置關(guān)系,同時(shí)又含有查詢屬性信息的要求時(shí),就是空間屬性的聯(lián)合查詢??臻g查詢語言:指從空間數(shù)據(jù)庫中查找出所有滿足空間約束條件和屬性約束條件的地理實(shí)體算法語言。GIS新技術(shù)與智慧地球數(shù)字地球:指以地球作為對象的、以地理坐標(biāo)為依據(jù),具有多分辨率、海量的和多種數(shù)據(jù)融合的,并可用多媒體和虛擬技術(shù)進(jìn)行多維表達(dá)的,具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。WebGIS:是internet和WWW技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物,是實(shí)現(xiàn)GIS互操作的一條最佳解決途徑。從internet的任意節(jié)點(diǎn),用戶都可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖、進(jìn)行各種空間信息檢索和空間分析。是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)GIS在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能。OpenGIS:即開放式地理信息系統(tǒng),是指在計(jì)算機(jī)和通信環(huán)境下,根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和接口所建立起來的地理信息系統(tǒng),

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