参考答案：

在地理信息系统中使用元数据的原因如下：

⑴完整性：面向对象的地理信息系统和空间数据库的目标之一，是把事物的有关数据都表示为类的形式，而这些类也包括类自身，即复杂的“类的类”结构。这就要求有支持类与类之间相互印证和操作的机制，而元数据可以帮助这个机制的实现。

⑵可扩展性：有意地延伸一种计算机语言或者数据库特征的语义是很有用途的，如把跟踪或引擎信息的生成结果添加到操作请求中，通过动态改变元数据信息可以实现这种功能。

⑶特殊化：继承机制是靠动态连接操作请求和操作体来实现的，语言及数据库以结构化和语义信息的关联文件（Context）方式把操作请求传递给操作体，而这些信息可以通过元数据表达。

⑷安全性：分类完好的语言和数据库都支持动态类型检测，类的信息表示为元数据，这样在系统运行时，可以被类检测者访问。

⑸查错功能：在查错时使用元数据信息，有助于检测可运行应用系统的解释和修改状态。

⑹浏览功能：为数据的控制类开发浏览器时，为显示数据，要求能解译数据的结构，而这些信息是以元数据来表达的。

⑺程序生成：如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成程序。如，数据库查询的优化处理和远程过程调用残体生成。

空间数据元数据的应用：

（1）帮助用户获取数据

（2）空间数据质量控制

（3）在数据集成中的应用

（4）数据存贮和功能实现