第三章空间数据获取
地理信息系统概论-第三章
2024/7/17
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高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT-第3章 空间数据的采集与组织解析
图3.1 新建sharpfile菜单操作
图3.2 新建sharpfile要素选择设定操作
在Spatial Reference属性对 话框中，通过Select按钮、Import 按钮或New按钮定义Shapefile的坐 标系统。
第三章 空间数据的采集与组织
主要内容
• • • • 3.1 3.2 3.3 3.4 Shapefile文件的创建 Coverage文件创建 Geodatabase数据库创建 数据编辑
3.1 Shapefile文件的创建
3.1.1 创建新的Shapefile和dBASE表
1.创建新的Shapefile
图3.3 定义sharpfile的坐标系统
2.创建新的dBASE表
在ArcCatalog目录树中，右键单击需要创建dBASE表 的文件夹，单击New，再单击dBASE表，为其输入一个名称， 并按回车键。
3.1.2 添加或删除属性
在ArcCatalog中，可通过添加、删除属性项来修改 Shapefile和dBASE的结构。 在Shapefile Properties对话框中的Fields标签中添 加属性项。 删除属性项，只需选中需删除的属性项，在键盘上按 Delete键，即可。
图3.7 新建Coverage操作
2. 创建新的INFO表
在Define INFO Table对话框中输入新表的名 字 、选择数据类型等。
图3.8 新建INFO表操作
3.2.2 建立拓扑
在ArcCatalog目录树中， 右键单击需要建立拓扑关系 的Coverage，单击 Properties命令，打开 Coverage Properties对话框 （ General选项卡），在 Feature classes中，选择需 要建立拓扑关系的地理要素 类。
地理信息系统算法第三章
a
a、b称为长度元素
扁率反映了椭球体的 扁平程度
椭圆的第一偏心率：
a2 −b2 e′ = b 椭圆的第二偏心率：
e= a2 −b2 a
e和e’反映椭球体的扁平程 和 反映椭球体的扁平程 偏心率越大， 度，偏心率越大，椭球愈 扁
3.4.2 地球椭球体的相关公式
W
W 顾及 a = c 1−e2 和 =V 1−e2，则上式又可写为
c N= V (3-13) (3-
卯酉圈曲率半径
由图看出, 由图看出, (3(3-14) 也就是说，卯酉圈曲率半径恰好等于椭球面和短轴之间的一段法线 的长度，亦即卯酉圈的曲率中心位于椭球的旋转轴上。 N与B有关，是纬度B的函数,且随B的增大而增大，变化规律如下表 有关，是纬度B的函数,且随B
3.4.2 地球椭球体的相关公式
2.地球椭球参数间的相互关系 2.地球椭球参数间的相互关系
由前面式子得：
a2 − b2 e2 = a2
a2 − b2 e'2 = b2
b2 2 1− e = 2 a
a2 1+ e = 2 b
2
并得： 推得：
(1− e2 )(1+ e'2 ) = 1
e2 e2 ' = 1+ e 2 '
e2 '
e2 = 1− e2
同理可得： a = b 1+ e'2 L L = a 1− e2 L b
c = a 1+ e'2 L L = c 1− e2 L a
e' = e 1+ e'2 L L = e' 1− e2 L e
第三章空间数据结构
第三章空间数据结构空间数据结构是计算机科学中的一个重要概念，它是用于存储和组织数据的一种方法。
在现实生活中，我们会遇到各种各样的数据，并且需要对这些数据进行处理和存储。
空间数据结构为我们提供了一种有效的方式，可以帮助我们存储和组织这些数据。
空间数据结构的主要目的是为了解决数据存储和访问的问题。
它将数据分成不同的组块，并为每个组块分配了一个独立的存储空间。
这样一来，我们可以通过索引或者其他方式，来访问和操作这些数据，而不必考虑整个数据集的规模。
常见的空间数据结构包括数组、链表、树等。
这些结构都有自己特定的特点和应用场景。
比如说，数组适用于随机访问，链表适用于插入和删除操作频繁的情况，而树则可以用来表示层次关系。
除了常见的数据结构之外，还有一些特殊的空间数据结构，比如哈希表、堆等。
哈希表是一种根据键值对进行存储和访问的数据结构，它可以实现高效的插入、删除和查找操作。
堆是一种特殊的树形结构，它常用于实现优先队列等需要按优先级进行操作的情况。
空间数据结构在计算机科学和软件工程中有广泛的应用。
它们可以用来处理大规模数据集，提高数据存储和访问的效率，同时也可以用来实现各种算法和数据处理工具。
例如，图像处理、地理信息系统、数据库管理系统等领域都需要用到空间数据结构。
在现实生活中，我们经常会遇到需要处理和存储大量数据的情况。
比如说，地理信息系统需要存储和操作大规模的地理数据，而社交网络需要存储和查询大量用户信息。
在这些情况下，空间数据结构可以帮助我们高效地存储和处理这些数据。
总的来说，空间数据结构是计算机科学中的一个重要概念，它为我们提供了一种有效的方式，来存储和组织各种类型的数据。
通过合理选择和使用空间数据结构，我们可以提高数据存储和访问的效率，实现各种算法和数据处理工具。
因此，学习和理解空间数据结构是非常有必要的。
03第三章 空间数据结构 地理系统教学课件
Wednesday, June 17, 2020
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§3-1 空间实体及其描述
一. 空间实体
1、定义：
又称地理实体，空间对象，要素，地物等，是GIS处理的对象，最小的 处理单元。
指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概 括性，复杂性，相对意义的概念。
2、理解：
地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，GIS中的空间实 体是一个概括，复杂，相对的概念。
元数据
空间元数据
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§3-1 空间实体及其描述
3、空间数据类型
1）依据数据来源的不同分为：
A）地图数据 B）地形数据 C）属性数据 D）影象数据
………..
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§3-1 空间实体及其描述
3、空间数据类型
2）依据表示对象的不同分为：
Wednesday, June 17, 2020
2、基本特征
3、数据类型
位置、形状、尺 寸、
空间特征：地理 位置和空间关系
几何数据（空间 数据、图形数据）
关系数据—实体 间的邻接、关联 包含等相互关系
识别码（名称）、 实体的角色、功能、 行为、实体的衍生 信息
时间
属性特征—名称、 等级、类别等
时间特征
属性数据—各种 属性特征和时间
4、数据结构
矢量、栅格、 TIN（专用于地 表或特殊造型）
地理信息系统
Geographic Information System
北京林业大学信息学院
§3-1 空间实体及其描述
▪ 空间实体 ▪ 空间实体的描述 ▪ 实体的空间特征 ▪ 实体的空间关系表达
《测绘学概论》课程笔记
《测绘学概论》课程笔记第一章：测绘学总论1.1 测绘学的基本概念测绘学是一门研究地球形状、大小、重力场、表面形态及其空间位置的科学。
它的主要任务是对地球表面进行测量，获取地球表面的空间信息，并对其进行处理、分析和应用。
测绘学的研究对象包括地球的形状、大小、重力场、表面形态等自然属性，以及人类活动产生的各种地理现象和空间信息。
1.2 测绘学的研究内容测绘学的研究内容主要包括以下几个方面：（1）大地测量学：研究地球的形状、大小和重力场，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。
（2）摄影测量学：利用航空或卫星摄影技术，获取地球表面的空间信息，并通过图像处理技术对其进行解析和应用。
（3）全球卫星导航定位技术：利用卫星导航系统，如GPS、GLONASS、北斗等，进行地球表面空间位置的测量和定位。
（4）遥感科学与技术：利用遥感技术，如卫星遥感、航空遥感等，获取地球表面和大气的物理、化学和生物信息，并进行处理和应用。
（5）地理信息系统：利用计算机技术，对地理空间信息进行采集、存储、管理、分析和可视化，为地理研究和决策提供支持。
1.3 测绘学的现代发展随着科技的发展，测绘学进入了一个新的发展阶段。
现代测绘技术主要包括卫星大地测量、数字摄影测量、激光扫描、遥感技术、地理信息系统等。
这些技术的发展，使得测绘工作更加高效、精确和全面，为地球科学、资源调查、环境保护、城市规划等领域提供了强大的支持。
1.4 测绘学的科学地位和作用测绘学在科学体系中占有重要地位，它是地球科学的基础学科之一，为其他学科提供了重要的数据支持。
同时，测绘学在国民经济和国防建设中发挥着重要作用，如土地管理、城市规划、环境监测、资源调查、灾害预警等，都离不开测绘学的支持。
第二章：大地测量学2.1 概述大地测量学是测绘学的一个重要分支，主要研究地球的形状、大小、重力场及其变化，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。
大地测量学具有广泛的应用，如地球科学研究、资源调查、环境保护、城市规划等。
MAPGIS应用教程第三章空间数据采集
图3-6“新建区”
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第三章 空间数据采集
工程图例的建立
• 工程图例有两个作用。一方面数据录入时，在输入另一类 图元之前，图例板可以直接提供该类图元的固定参数，这 样就可以避免进入菜单重新修改此类图元的缺省参数，从 而提高了工作效率。另一方面在制作图件时，为了他人读 图，常常需要附带图例。 • 工程图例的操作步骤如下： • (1)通过“新建工程图例”打开“工程图例编辑器”，并 “编辑分类”。 • (2)选择图例类型，不同类型的图元对应不同类型的图例 ；输入图例的名称，选择描述信息的分类码，输入编码。
一、拓扑造区 当出现多个相邻区域时，根据区域的拓扑结构进行拓 扑造区是一种更快捷和方便的方法。 (1)拓扑处理工作流程 ①数据准备 将原始数据中那些与拓扑无关的线（如航线、铁路等） 放到其他层，而将有关的线放到一层中，并将该层保存为 一新文件（或是临时文件），以便进行拓扑处理。
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第三章 空间数据采集
线数据采集
1.输入方式 要在一个文件中直接输入线，把线文件设置为“可 编辑”，通过“线编辑”菜单的“输入线”就可以来造 线。如图3-11，相关设置有：选择流线、折线、正交、 矩形、双线、四边形、圆线、弧线、正交多边形、光滑 曲线等线形；设置倒角半径；设置是否即时属性输入； 设置线参数：线型、线颜色、线宽度、X系数、Y系数、 辅助线型、辅助颜色以及所在图层等。
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第三章 空间数据采集
3.1
MAPGIS文件创建
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第三章 空间数据采集
3.1
MAPGIS文件创建
• 一幅地图或几个地区的地理信息数据可以由上述的一类 或几类数据叠加组成。为了将几类数据有机地结合起来 ，统一管理这些数据，我们引入了“工程”的概念，采 用工程文件（*.MPJ）来描述管理各种数据。如图3-1：
第三章 空间数据的表达方法
（一）特点： 1.用离散的点或线描述地理现象及特征 2.用拓扑关系描述矢量数据之间关系
3.面向目标的操作
4.数据结构复杂且难以同遥感数据结合
5.难于处理位置关系
空间对象（实体）的地图表达
点：位置：（x，y） 属性：符号 线：位置：（x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn) 1 1 2 2),„,(xn n 属性：符号—形状、颜色、尺寸
7 7 7 7ຫໍສະໝຸດ 7 7 7 77 7 7 7
7 7 7 7
7 7 7 7
7 7 7 7
空间单元人为划定成 大小相等的正方形网 格，有着统一的定位 参照系。每个空间 单元只记录其属性值， 而不记录它的坐标值。
2
2
2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
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2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
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2 2 1 4 4 4 4 4 4 4
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地理信息系统为什么要研究数据模型
现实世界真实模型
空间数据处理
空间数据查询
空间数据分析
空间数据模型 空间数据复原 空间数据结构
数据库：空间数据物 理结构
空间信息 3.2 空间数据模型 3.3 空间数据结构 3.4 地貌的表达——数字化地形模型
地理信息系统教程(考试重点)
地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。
4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。
由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。
第三章空间数据的组织与结构(二)
24 25 8 6
3 4
5
多边形原始数据
多边形 A B
数据项
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y 9),(x1,y1) (x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17), (x16,y16), (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13), (x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)
栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥 感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征 有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图 物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉 提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系, 栅格数据最为便捷。 多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选 择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有 效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值 的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构 中都减化为简单的计数操作。
c
d e f g h i j
16
19 15 15 1 8 16 31
8
5 19 16 15 1 19 31
E
O O D O A D B
B
E D B B B E C
弧段文件
弧段坐标文件
结点号 1 2
坐标 (x1,y1)
连接弧段 a,g
…… …… …… ……
结点文件
…… …… …… ……
……
22 23
24 25 8 6
3 4
5
B
C
D
EaΒιβλιοθήκη bcfg
h j
第3章 空间数据模型
空间数据概念模型
• 网络是由一系列节点和环链组成的，与对象模型 没有本质的区别 • 网络模型可以看成对象模型的一个特例，它是由 点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的 • 空间数据概念模型归结为对象模型（或称要素模 型）和场模型（或称域模型）两类
空间数据概念模型
• 不规则多边形区。将平面区域划分为简单连通的多边形区 域，每个多边形区域的边界由一组点所定义；每个多边形 区域对应一个属性常量值，而忽略区域内部属性的细节变 化 • 不规则三角形区。将平面区域划分为简单连通三角形区域， 三角形的顶点由样点定义，且每个顶点对应一个属性值； 三角形区域内部任意位置的属性值通过线性内插函数得到 • 等值线。用一组等值线C1，C2，…，Cn，将平面区域划 分成若干个区域。每条等值线对应一个属性值，两条等值 线中间区域任意位置的属性是这两条等值线的连续插值
（a） 规则分布的点
（ b ） 不规则分布的 点
（c）规则矩形区
（d） 不规则多边形区
（e） 不规则三角形区
（f） 等值线
空间数据概念模型
• 网络模型
– 网络模型与对象模型类似，都是描述不连续的地理现 象，不同之处在于它需要考虑通过路径相互连接多个 地理现象之间的连通情况 – 网络是由欧式空间R2中的若干点及它们之间相互连接 的线（段）构成
地理空间与空间实体
• 属性特征
– 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系 的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的 类型语义定义、量值等 – 类型
• 定性属性，如名称、类型、特性等 • 定量属性，如数量、等级等
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】
第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。
编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插。
一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。
5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。
其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，是空间数据处理的基本内容之一。
两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。
6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。
它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
第三章-DEM数据获取
（5）地貌单元类型
➢不同行业对地貌类型的划分标准不一样，如地貌学中根据地貌成因将地 形划分成黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌等类型。
➢不同的地貌类型划分对DEM数据采集有一定的指导意义，如黄土地貌破 碎，要分布较多的采样点，而平原地区高程数据的精度要求比较高（对坡 向、流域网络影响比其他地区要大）。
非特征要素：是分布在各个地形单元上的点和线，是为满足 采样点密度要求而加测的点，这些点线主要是用来辅助地形 重建（地形测图中的辅助等高线勾绘等）。
（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小圆为 鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点）
（4）地形的复杂程度
地形曲面的复杂程度是地形数据采样时必须考虑的又一个因素。
理论上：点—0维，无大小，地表全部几何信息包含无数个 点，不可能获取地表全部信息。
实践上：不需要DEM表达全部信息，测量表达相应地表所需 要的数据点，达到地形表面精度和可信度即可。
DEM采样的实质是如何用有限的地面高程点来表达完整的地 形表面。
3.2.2 基于不同观点的采样
（1）统计学观点：DEM表面可以看作是点的特定集合（采样 空间）有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合 的研究可以转化为对采样数据的研究。
20
大于25度
大于600
3.2.3 采样数据的属性
采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数。 决定：点的分布、点的密度和点的精度。
（1）采样数据的分布：由数据位置和结构来确定，指数据 点的分布形态。
➢位置由地理坐标系统中经纬度或格网坐标系统中坐标决定。 ➢结构（分布）的形式很多，因地形特征、设备、应用的不 同而不同。
测绘学中一般根据地表坡度和高差对地形进行分类，并根 据这种分类确定地形图的等高距（表）
第三章 空间数据处理
平面方程为： zp=a0+a1x+a2y 只需要3个数据点即可。
z1=a0+a1x1+a2y1
z2=a0+a1x2+a2y2
z3=a0+a1x3+a2y3
z1 1 z 1 2 z 3 1
x1 x2 x3
y1 a 0 y 2 a 1 y 3 a 2
21 22.5 23 27 28 28.6 29 30.4 31 26 18 17
23 24 24 28 30 29 30 31 32 27 20 18
26.6 24.3
2、双线性多项式内插法
双线性内插多用于已经规则分布的数据内插。
用最邻近的四个已知点构成一个四边形块，并确定一 个双线性函数。
p1 p2
因此最少需要三个同名地点的坐标，列出6 个方程组。求出系数，得到两者的转换方程。
X1’= a0 +a1 x1+a2 y1 Y1’= b0 + b1 x1 + b2 y1 X2’= a0 +a1 x2+a2 y2 Y2’= b0 + b1 x2 + b2 y2 X3’= a0 +a1 x3+a2 y3 Y3’= b0 + b1 x3 + b2 y3 a0, a1, a2, b0 , b1, b2
压缩后由{A1，A2………Am}m个坐标子集组成。 则压缩比为： a=m/n ； a≤1
二、矢量数据压缩
V3 V2 V4
V5
V1
V6
（一）矢量数据压缩基本原理：道格拉斯—佩克算法 （1）用待压缩折线首尾两点连接为直线L。
（2）计算折线上各坐标点到直线的垂直距离。
第三章 空间数据采集与处理练习
一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。
A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。
(第三章)空间数据结构
(第三章)空间数据结构空间数据结构1·简介空间数据结构是在计算机科学领域中用于表示和组织空间数据的数据结构。
它们被广泛应用于地理信息系统（GIS）、计算机图形学、计算机视觉等领域。
2·常见的空间数据结构2·1·四叉树四叉树是一种常见的空间数据结构，它将空间划分为四个象限，并将空间中的点或对象存储在树节点中。
它可以支持高效的空间查询和检索操作，特别适用于二维空间数据。
2·2·八叉树八叉树是四叉树的扩展，将空间划分为八个象限。
它在三维空间中更加常用，可以表示立方体或球体中的对象。
八叉树适用于对三维空间进行高效的查询和搜索。
2·3·R树R树是一种多叉树，用于表示和组织高维空间中的对象。
它通过将空间划分为矩形区域来存储和查询对象。
R树广泛应用于空间数据库和地理信息系统中。
2·4·KD树KD树是一种二叉树，用于存储和查询k维空间中的对象。
它通过将空间划分为超平面来快速定位对象。
KD树在计算机视觉领域中广泛使用，特别适用于最近邻搜索和范围搜索。
2·5·网格网格是一种将空间划分为规则网格单元的数据结构。
它是一种简单而高效的空间索引方法，可以快速进行点查询和范围查询。
3·空间查询操作3·1·点查询点查询是通过给定一个点坐标来查找空间数据结构中的对象。
点查询可以通过遍历整个数据结构或使用特定的查询算法来实现。
3·2·范围查询范围查询是通过给定一个矩形区域来查找空间数据结构中与该区域相交的对象。
范围查询可以通过遍历整个数据结构或使用特定的查询算法来实现。
3·3·最近邻查询最近邻查询是通过给定一个点坐标来查找空间数据结构中最接近该点的对象。
最近邻查询可以通过遍历整个数据结构或使用特定的查询算法来实现。
4·附件附件一：四叉树示意图附件二：八叉树示意图附件三：R树示意图附件四：KD树示意图附件五：网格示意图5·法律名词及注释5·1·GIS（地理信息系统）：是一种用于捕获、存储、分析、管理和展示地理空间数据的计算机系统。
空间数据的提取名词解释
空间数据的提取名词解释引言在当今数字化时代，空间数据的重要性越来越受到重视。
随着科技的不断进步，我们能够从各种来源中获取大量的空间数据。
然而，要理解和分析这些数据，我们必须熟悉一些与空间数据提取相关的名词术语。
本文将为读者详细解释一些常见的空间数据提取名词。
一、地理信息系统（GIS）地理信息系统简称GIS，是一种集成地理数据库、软件和硬件的技术系统，用于捕获、存储、管理、分析和展示地理空间数据。
通过GIS技术，我们可以将各种地理信息以图层的形式叠加在地图上，从而提供可视化的地理空间分析能力。
二、遥感技术遥感技术是通过获取卫星、航空器等遥远地面之外的信息，并对其进行分析和解释的技术。
这种技术可以提供高分辨率的地理空间数据，其中包括影像、雷达数据和激光雷达数据等。
遥感技术的应用非常广泛，例如农业、环境保护、城市规划等。
三、全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种基于卫星的导航系统。
通过使用在地面上分布的多颗卫星，GPS系统能够准确地确定特定位置的全球坐标。
利用GPS技术，我们可以进行导航、地理定位和数据采集等工作。
四、数字高程模型（DEM）数字高程模型是空间数据提取中常用的一种数据类型，它记录了地球表面特定区域的海拔高度。
基于地形和地势信息，DEM可以提供准确的地形模型，对于地质勘探、土地利用规划等领域非常重要。
五、地理编码地理编码是将地理位置转化为可识别的数字编码的过程。
地理编码可以使用不同的方法，例如将位置编码为经纬度坐标或通过使用地址解析算法将街道地址转化为坐标。
地理编码的应用包括地图导航、位置搜索等。
六、空间数据清洗空间数据清洗是指通过使用不同的数据处理技术来清除或纠正空间数据中的错误、缺失或不一致性。
这些错误可能由于数据采集、传输或处理过程中产生。
空间数据清洗的目标是提高数据的准确性和一致性，从而保证分析结果的可靠性和精确性。
七、空间数据挖掘空间数据挖掘是指从大规模的空间数据集中发现潜在模式、关联和趋势的过程。
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第三章空间数据获取
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▪ 空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象 的空间关系或拓扑关系；
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第三章空间数据获取
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二、地理数据的基本特征
2、属性特征（attibution) 反应了空间事物的质量特征或数量特征。属性
关系数据：描述空间对象的空间关系的数 据，如邻接、包含、关联重合、相交等， 一般通过拓扑关系表达。
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第三章空间数据获取
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点—点
邻接
点—线
点—面
线—线
线—面
面面
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相交 相离
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包含
重合
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二、地理数据的基本特征
1、位置特征(location) 位置特征又称空间特征，描述了事物所处
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第三章空间数据获取
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三、数据源种类
图形图像数据： 地图 工程图 规划图 照片 航空与遥感影像等 文字数据： 调查报告 文件 统计数据 实验数据 野外调查的原始记录
等
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第一手数据 第二手数据
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2、影像数据
遥感传感器平台
传感器
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第三章空间数据获取
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3、数字高程模型
数字摄影测量方法 野外测量 扫描数字化
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第三章空间数据获取
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4、属性数据
它是什么，具有什么特性，划分为地物的 哪一类？
实体的详细描述，如一栋房子的建造年限、 住户、房主等。
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有超短周期的、短期的、中期的、长期的和超长 期的。
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这三个方面的基本特征及其组合可以形成千变 万化的地理关系，从而得到丰富的空间地理信息。 如：
L1—L2 L1(A1,A2,A3…） A1(L1,L2,L3 …) A1A2A3(L1,L2,L3 …)
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面: 弧段3
弧段2
弧段4
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第三章空间数据获取
终点
弧段1
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点实体
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲 可能的500个地震位置
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第三章空间数据获取
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线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体 • 度量实体距离
香港城市道路网分布
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第三章空间数据获取
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面实体
• 具有长和宽的目标 • 通常用来表示自然或人工的封闭多边形 • 一般分为连续面和不连续面
中国土地利用分布图（不连续面）
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空间对象：面（续）
不连续变化曲面，如土壤、 森林、草原、土地利用等， 属性变化发生在边界上，面 的内部是同质的。
第三章空间数据获取
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3.2 空间数据及其特征
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第三章空间数据获取
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空间数据的类型
属性数据：描述空间对象属性特征的数据， 又称非几何数据，如类型、名称、性质等， 一般通过代码给予表达；
几何数据：描述空间对象空间特征的数据， 也称位置数据、定位数据，一般用经纬度、 坐标表达；
第三章 空间数据的获取
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第三章空间数据获取
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空间实体：指自然界现象和社会经济事件中不 能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复 杂性，相对意义的概念。
地理空间的特征实体可抽象为点（point)、线 (line)、面(polygon)、曲面(surface)、和体 (volume)。
连续变化曲面：如地形起 伏，整个曲面在空间上曲 率变化连续。
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点：位置：（x，y）
线：位置： (x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn) 面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)
第三章空间数据获取
数据本身属于非空间数据，但它是空间数据中的重 要数据成分。
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▪ 属性特征是指空间对象的专题属性；
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二、地理数据的基本特征
3、时间特征（temporal) 反映了地理现象发生或存在的时刻或时段。 实体随时间的变化具有周期性，其变化的周期
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3.1 GIS数据的内容
1、数字线化数据
地形测图思想：点、线、面
2、影像数据
数据源丰富 生产效率高 直观详细记录地表自然现象
3、数字高程模型 4、属性数据
是什么，判读和考察 详细描述信息
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1、数字线划数据
点:
线:
起点
中间点
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3.3 空间数据的采集
以数据为处理线索 硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
汽油
数据
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一、准备工作
1、 资料准备，区域标定 1）基础原始数据的确定 2）数据分类项目的确定 3）数据标准的准确性的确定 2、进行三个统一：（地理基础统一，即确定投影、比例尺、 分类分级编码） 3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。 4、硬件检查 5、精度试验 6、试验，样区、单项试验
空间数据：是指用来表示空间实体的位置、形 状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文 字、图像和图形等诸多方面信息数据的总称。
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第三章空间数据获取
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理解：
空间实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如， 在全国地图上由于比例尺很小，平顶山市就是一个点，这个点不能 再分割，可以把平顶山市定为一个空间实体，而在大比例尺的平顶 山市地图上，平顶山的许多房屋，街道都要表达出来，所以平顶山 市必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研 究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂， 相对的概念。
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二、数据采集任务
1、将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感 图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字 形式。
2、数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理， 保证数据在内容和逻辑上的一致性。
3、不同的数据来源要用到不同的设备和方法。 数据的转换装载。 4、数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等。