1.空间数据的定义及特点
定义：空间数据是指用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据，以及表示地球表层一定范围内的地理事物及其关系。
特点：（1）空间性，空间性表示了空间实体的位置或所处的地理位置、空间实体几何特征以及空间实体的拓扑关系，从而形成了空间实体的位置、形态以及由此产生的一系列特性。
空间性又包括空间定位、空间度量、空间结构和空间集合。
（2）专题性，专题性是指在一个坐标位置上的地理信息具有专题属性信息。
（3）时间性，时间性是指空间数据的空间特性和属性特征随时间变化的动态变化特征，即时序特征。
2.空间数据库的定义及特点
定义：空间数据库是存放空间数据的数据库。
更准确地说，空间数据库是描述空间物体的位置数据、位置数据元素（点、线、面）之间的拓扑关系及描述这些物体的属性数据的数据库。
特点：（1）空间数据库管理的是现实世界中相关性大的连续数据，要求进行综合管理；（2）空间数据库中描述的数据实体类型多，关系复杂。
使数据模型复杂；（3）空间数据库存储的空间数据具有非结构化特征，不满足关系数据模型的范式要求。
3.传统关系数据库模型的局限性
答：（1）用关系模型描述具有复杂结构和含义的地理对象时，对地理实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面不够合理；（2）关系数据库模型无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，因此模型和操作复杂地理对象的能力较弱；（3）空间数据中图形数据通常是变长的，而一般空间数据库管理系统记录固定长度的记录，这不利于空间数据的表达；（4）GIS要管理的是具有高度内部联系的数据，为了保证地理数据库的完整性，需要复杂的安全维护系统。
4.空间数据库引擎的定义及特点
答：定义：SDE是空间数据组织管理的重要基础技术，从用户的角度的角度看，SDE是用户和异构空间数据库的接口；从软件的角度看，SDE是应用程序和空间数据库管理系统之间的查件，用来管理空间数据库；从系统的角度来看，SDE 利用空间数据库管理系统和其扩展功能，实现空间数据在数据库中的物理存储。
特点：（1）采用空间数据库管理系统高效组织和管理海量空间数据；（2）采用高度结构化的关系表存储；（3）实现真正的client/serve计算，并在系统级、数据库级实现信息共存；（4）不足是还没有实现不同GIS平台之间的数据互操作。
5.Shapefile的文件格式
答：Shapefile至少由三个固定的文件组成，主文件（.shp）、索引文件（.shx）、表文件（.dbf）。
Shapefile是ArcView的原生数据格式，属于简单要素类。
Shapefile 中的信息分两类，一种与数据有关，如文件的记录信息，主文件文件头有关数据描述的字段，一种与数据的组织管理有关，如文件和记录的长度和记录的偏移等。
（1）Shapefile中主文件（.shp）由固定长度的文件头和不变长度的空间数据记
录组成。
文件头由100字节的说明信息组成的，主要说明文件的长度、Shape 类型、整个Shape图层的范围等等，这些信息构成了空间数据的元数据。
而变长度空间数据记录是由固定长度的记录头和变长度记录信息组成，其记录结构基本类似，每条记录都有记录头和记录内容组成。
记录头的内容包括记录号（Record Number）和坐标记录长度（Content Length）两个记录项，记录内容包括目标的几何类型（ShapeType）和具体的坐标记录（X，Y），记录信息因要素几何类型的不同，其具体的内容和格式都有所不同。
记录信息由图形类型和图形的空间数据组成。
其中包括无图形数据的数据结构、点文件的数据结构、多点文件的数据类型、线文件的数据结构和面文件的数据结构。
（2）索引文件（.shx）主要包含坐标文件的索引信息，文件中每个记录包含对应的坐标文件记录距离坐标文件的文件头的偏移量。
通过索引文件可以很方便地在坐标文件中定位到指定目标地坐标信息。
索引文件也是由文件头和实体信息两部分构成的，其中文件头部分是一个长度固定（100 bytes）的记录段，其内容与坐标文件的文件头基本一致。
它的实体信息以记录为基本单位，每一条记录包括偏移量（Offset）和记录段长度（Content Length）两个记录项。
（3）表文件（.dbf）用于记录属性信息。
它是一个标准的DBF文件，也是由头文件和实体信息两部分构成。
其中文件头部分的长度是不定长的，它主要对DBF 文件作了一些总体说明。
属性文件的实体信息部分就是一条条属性记录，每条记录都是由若干个记录项构成，因此只要依次循环读取每条记录就可以了。
6.矢量数据交换格式（VCT）
空间矢量数据交换文件由6部分组成：（1）文件头，它包含了该文件的基本特征数据，如图幅范围、坐标二维数、比例尺等；（2）要素类参数，主要包括FetureCode Begin要素类型编码、要素类型名称、几何类型、属性表名、缺省颜色、用户项FetureCode End；（3）属性数据结构，T ableStructureBegin 属性表名、属性项个数T ableStructureEnd；（4）几何图形数据，包括点状要素、线状要素和面状要素，格式为：PointBegin 点状要素PointEnd LineBegin 线状要素LineEnd PolygonBegin 面状要素PolygonEnd。
（5）注记，AnnotationBegin+目标标识码+要素类型编码+层名+字体+颜色+磅数、形状、下划线+大小+间隔+注记内容+注记位置点数+X,Y+AnnotationEnd；（6）属性数据，AttributionBegin 属性表名1 目标标识码；属性项1，属性项2，属性项3..... T ableEnd......AttributionEnd。
7.GDB数据模型（文字&图）
答：GDB模型是一种新型的面向对象的空间数据库模型。
它采用面向对象技术将现实世界抽象为若干类组成的数据管理，每个对象类有其属性、行为和规则，对象类之间又有一定的联系。
GDB按层次将地理数据组织成数据对象，并存储在要素类、对象类和要素集中，GDB是要素数据集、栅格和TIN数据集的集合。
8.空间索引的基本思想：
空间索引的基本思想，实际上就是所有的空间查询过程的基本思想，就是对近似使用。
这种方法可以让索引结构按照一个或多个空间码来管理对象，这些空间码是比对象本身更简单的几何对象。
对于网络的近似来说，是用规则的网格将空间
划分成单元格，对象由一系列与之相交的单元格表示。
使用近似可以产生一种用于过滤和精炼查询过程的策略：首先在近似的基础上，执行一个过滤步骤，它返回一个候选集，作为完全满足某个谓词的所有对象的超集；其次，在精炼步骤中，对于每一个候选对象用精确的几何信息进行检查，由于使用了外包框，所以大多数空间数据结构都被设计成可以存储一组点（点值）或一组矩形（线或者区域值）。
9.聚类
答：按最抽象的形式来说，聚类的目的就是降低响应常见的大查询的寻道时间和等待时间。
空间数据库管理系统可以支持三种聚类用于提供有效地查询处理。
（1）内部聚类：为了加快对当个对象的访问，一个对象的全部表示都存放在同一个磁盘中。
这里假设它小于页面的空闲空间，否则，这个对象就要存储在多个物理上连续的页面中，这种情况下，对象占用的页面数至多比存储该对象所需的最小页面数大一；（2）本地聚类：为了加快对多个对象访问的速度，一组空间对象被分配到同一页面；（3）全局聚类：与本地聚类相反，一组空间链接的对象并不存储在一个而是多个物理上链接的页面中，这些命令可以由一条单独的读命令访问。
10.Z曲线
答：（1）读入x和y坐标的二进制表示；
（2）隔行扫描二进制数字的比特到一个字符串；
（3）计算出结果二进制串的十进制值；
11.Hilbert曲线
答：（1）读入x和y坐标的n比特二进制表示；
（2）隔行扫描二进制比特到一个字符串；
（3）将字符串自左至右分成2比特长的串si，其中i=1,......，n；
（4）规定每个2比特长的串的十进制值d，例如：“00”等于0，“01”等于1；“10”等于3；“11”等于2；
（5）对于数组中每个数字j，如果
j=0，把后面数组中出现的所有1变成3，并把所有出现的3变成1，
j=3，把后面数组中出现的所有0变成2，并把所有出现的2变成0，（6）将数组中每个值按步骤5转换成二进制表示，自左至右连接所有的串，并计算其十进制值。
12.空间几何体的基本结构
空间数据类型最通用的形状是由“空间表示体系”所描述的“几何体”来表示的。
“空间表示体系”是一个坐标系统。
类似于经度/纬度或其他公认框架，“几何体”分为四类：点、线、面和几何体集合。