空间信息数据库第2章
空间数据库资料
空间数据库资料在当今数字化的时代,数据的管理和利用变得至关重要。
空间数据库作为一种专门用于存储和管理空间数据的数据库系统,在众多领域中发挥着关键作用。
空间数据,简单来说,就是具有空间位置特征的数据。
比如地图上的地点、道路、建筑物的位置,或者地理信息系统中地形的起伏、河流的走向等。
这些数据不仅包含了常规的属性信息,如名称、类型等,更重要的是其独特的空间位置和几何形状信息。
空间数据库与传统数据库相比,有着显著的差异。
传统数据库主要处理文本、数字等简单数据类型,而空间数据库需要处理复杂的空间对象,如点、线、面等。
这就要求空间数据库具备特殊的功能和结构来有效地存储、索引和查询这些空间数据。
为了实现对空间数据的高效管理,空间数据库采用了一系列专门的技术。
其中,空间索引技术是关键之一。
常见的空间索引方法包括 R 树、四叉树等。
这些索引结构能够快速定位和检索空间数据,大大提高了数据库的查询效率。
在数据存储方面,空间数据库通常采用分层存储的方式。
将不同类型、不同精度的空间数据分别存储在不同的层次中,以便在查询时能够根据需要快速获取相应的数据。
同时,为了保证数据的准确性和完整性,空间数据库还需要进行严格的数据质量控制。
这包括对数据的采集、录入、编辑等环节进行监控和校验,确保数据的可靠性。
空间数据库的应用领域非常广泛。
在城市规划中,它可以帮助规划师分析土地利用、交通流量等情况,从而制定更合理的规划方案。
在环境保护方面,能够监测和分析污染源的分布、生态系统的变化等,为环境保护决策提供支持。
在交通管理中,通过对道路网络、车辆位置等数据的管理和分析,可以优化交通流量,提高交通运输效率。
此外,地理信息系统(GIS)也是空间数据库的重要应用领域之一。
GIS 整合了空间数据库、地图绘制、数据分析等功能,为用户提供了一个强大的工具来处理和分析地理空间信息。
无论是进行资源调查、灾害预警还是城市发展研究,GIS 都离不开空间数据库的支撑。
2空间信息基础2
用通用标示语言(Standard for General Markup language,SGML)建立元数据。SGML 提供一种有效的方法连接元数据元素。这种方法 便于建立元数据索引和在空间数据交换网络上查 询元数据,并且提供一种在元数据用户间交换元 数据、元数据库和元数据工具的方法。 对元数据分类可以了解和更好地使用元数据。分 类的原则不同,元数据的分类体系和内容将会有 很大的差异。下面列出了几种不同的分类体系。
a、根据元数据的内容分类 造成元数据内容差异的主要原因有两个:其一,不同性质、不同领域 的数据所需要的元数据内容有差异;其二,为不同应用目的而建设的 数据库,其元数据内容会有很大的差异。根据这两个原因,可将元数 据化分为三种类型: 1)科研型元数据 其主要目标是帮助用户获取各种来源的数据及其相关 信息,它不仅包括诸如数据源名称、作者、主体内容等传统的、图书 管理式的元数据,还包括数据拓扑关系等。这类元数据的任务是帮助 科研工作者高效获取所需数据。 2)评估型元数据 主要服务于数据利用的评价,内容包括数据最初收集 情况、收集数据所用的仪器、数据获取的方法和依据、数据处理过程 和算法、数据质量控制、采样方法、数据精度、数据的可信度、数据 潜在应用领域等。 3)模型元数据 用于描述数据模型的元数据与描述数据的元数据在结构 上大致相同,其内容包括:模型名称、模型类型、建模过程、模型参 数、边界条件、作者、引用模型描述、建模使用软件、模型输出等。
A P0 c P3 f C b P2 d B D E a P4 g P1
图3-14 空间数据的类型 关联关系:空间图形中不同元素之间的拓 扑关系。例如结点与弧段的关联关系A与e、 a、c;多边形与弧段的关联关系P2与e、c、 f。 包含关系:空间图形中同类但不同级元素 之间的拓扑关系。例如多边形P1中包含有 多边形P4。
第2章 GIS的空间数据结构
矢量数据表达——拓扑数据结构
3、拓扑包含 : 拓扑包含是指空间图形的 同类 , 但 不同级 的 、 拓扑包含:拓扑包含是指空间图形的同类 同类, 不同级的 元素之间的拓扑关系。 元素之间的拓扑关系。
b
(a)简单包含 )
(b)多层包含 多层包含
(c)等价包含 等价包含
图 (a)中多边形 中包含多边形P2,图(b)中多边形P3包 中多边形P1中包含多边形 , )中多边形 包 中多边形 中包含多边形 含在多边形P2中 而多边形P2, 又都包含在多边形 又都包含在多边形P1中 含在多边形 中,而多边形 ,P3又都包含在多边形 中。 都包含在多边形P1中 多边形P2, 图 (c)多边形 ,P3都包含在多边形 中,多边形 ,P3 )多边形P2, 都包含在多边形 20 对P1而言是等价包含 . 而言是等价包含
3
第二章 GIS的空间数据结构 GIS的空间数据结构
第1节 地理实体及其表达 第2节 矢量数据结构 第3节 栅格数据结构 第4节 矢量与栅格数据结构的比较 第5节 矢-栅一体化数据结构和三维数据结构
4
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
1. 地理实体与地理目标
地理实体:指一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。 地理目标:实体在地理数据库中的表示
11
第2 节
空间数据结构
二、矢量数据结构
(二)矢量数据获取方式
通过外业测量获得,利用测量仪器(全站仪、GPS、常规测量等) 记录测量结果,然后转到地理数据库中 跟踪数字化,用跟踪数字化的方式把地图变成离散的矢量数据 间接获取 栅格数据转换 空间分析(叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据)
12
第2 节
特征( 2. 地理实体特征(空间特征、属性特征、时间特征) 地理实体特征 空间特征、属性特征、时间特征) 3. 地理实体的类型(点、线、面、体) 地理实体的类型 类型( 4. 地理目标的类型(0、1、2、3维) 地理目标的类型 、 、 、 维 的类型(
第2章DB2数据库与表空间
2.3 创建数据库
用户密码 与数据库的连接命令: connect to 数据库名 connect to mydb5 user db2admin using 123456 断开与数据库的连接名令: 用户名 disconnect 数据库名 或者 connect reset 断开当前数据库的连接) 显示当前活动数据库 list active databases
1)连接数据库:connect to sample
2)验证数据库是否处于活动状态 list active databases 3)断开与数据库的连接
disconnect sample
4)验证数据库是否处于活动状态 list active databases 5)执行force application all 6)验证数据库是否处于活动状态 list active databases
注意: 驱动器/目录“的具体值可以在 CREATE DATABASE 命令 中指定(对于Windows 平台,用户只能指定要创建数据库 的驱动器;
2.3 创建数据库
例4:创建数据库mydb4,指定存储路径为E:\ml,数据
库路径为D:\
Create Database mydb4 On E:\ml dbpath On D:\
查看存在的数据库
List db directory 查看哪些数据库被编目进来,包括本 地的和远程的 List db directory on 盘符 查看在本地磁盘上有哪些本地数据库 例: List db directory on c:
激活数据库
激活数据库
activate database 数据库名 [user 用户名 using 密码]
空间数据库管理系统概论
第一章绪论1.空间数据:空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观。
2.矢量数据:矢量数据是一种用点、线、面等基本空间要素来表示人们赖以生存的自然世界的数据。
3.栅格数据:栅格数据是把地理空间中的事物和现象作为连续的变量或体来看待。
4.空间数据特征:空间特征非结构化特征空间关系特征时态特征多尺度特征5.空间数据库:在地球表面某一范围内与空间地理相关的,反映某一主题信息的数据集合。
这些数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。
6.空间数据库特点:数据量大空间数据和属性数据的集合应用广泛7.空间数据库管理系统:空间数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据库管理软件。
对空间数据库的所有操作都是在空间数据库管理系统的统一管理和控制下进行的。
8.空间数据库管理系统的功能:空间数据的定义和操纵空间数据的组织、存储和管理后台的事物管理和运行管理数据库的建立和维护。
9.空间数据库系统定义:空间数据库系统是由空间数据库及其管理软件、应用软件组成的系统。
10.空间数据库系统的组成:空间数据库空间数据库管理系统数据库管理员用户和应用程序。
11.空间数据管理技术的发展阶段:文件系统文件关系混合系统空间数据库引擎对象关系型空间数据库管理系统。
第二章数据库相关基础知识回顾1.数据模型:数据模型是对现实世界数据特征的抽象、对现实世界的模拟。
2.数据模型分类:概念模型逻辑模型物理模型3.概念模型:用于信息世界的建模,它是现实世界的第一层抽象,它是数据库设计的有力工具,也是数据库开发人员与用户之间进行交流的语言。
逻辑模型:是用户眼中看到的数据范围,它是能用某种语言描述,使计算机系统能够理解,被数据库管理系统支持的数据视图。
物理模型:是对数据最底层的抽象,它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法,在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法,是面向计算机系统的。
空间数据库教程阅读随笔
《空间数据库教程》阅读随笔一、空间数据库基本概念在我阅读这本《空间数据库教程》我对于空间数据库的基本概念有了深入的理解。
空间数据库,又称为地理数据库,是一种专门用于存储和管理空间数据的数据库系统。
空间数据主要描述现实世界中的地理空间特征,包括点、线、面等地理要素,以及相关属性信息。
我了解到空间数据库是地理信息系统(GIS)的核心组成部分。
它负责存储和管理地图、遥感图像等空间数据,为GIS提供数据支持。
与传统的关系型数据库相比,空间数据库具有处理复杂空间数据和执行空间查询的能力。
这为我们提供了一种有效的工具来管理、分析和理解地理空间数据。
空间数据库中的数据结构是其重要基础,矢量数据用于表示点、线和多边形等地理要素的形状和位置。
栅格数据则通过一系列的矩阵来表示连续的地理空间信息,如遥感图像。
还有与之相关的属性数据,如地名、高度、温度等附加信息,这些都与地理要素紧密关联。
空间数据库还涉及一系列的空间分析功能,这些功能包括对空间数据的查询、检索、分析以及可视化等。
通过缓冲区分析,我们可以找出某个地点周围一定范围内的其他地点;通过叠加分析,我们可以了解不同图层之间的空间关系。
这些功能使得空间数据库在多个领域,如城市规划、环境监测、资源管理等有着广泛的应用。
我对空间数据库的发展趋势有了初步的认识,随着大数据和云计算技术的发展,空间数据库正在朝着处理海量数据、提供实时分析和支持多源数据融合的方向发展。
这对于我未来的学习和工作有着极大的启示和指引作用。
通过阅读这本教程,我对空间数据库的基本概念有了清晰的认识,同时也激发了我对地理信息系统领域的兴趣和热情。
随着我对此领域的深入了解和实践,我能够利用空间数据库解决更多的实际问题,为社会的发展做出贡献。
1. 空间数据库定义与特点空间数据库的主要功能是存储、管理和分析地理空间数据。
这些数据包括但不限于点、线、面等几何对象,还包括与这些对象相关的属性信息。
这些复杂的数据结构使得空间数据库具备了独特的特性。
空间数据库习题答案知识讲解
空间数据库习题答案空间数据库习题答案【篇一:空间数据库复习思考题】xt>1. 什么是空间数据库?阐述空间数据库管理系统的主要功能。
2. 阐述数据库系统的外部、内部体系结构。
3. 什么是数据模型?阐述常用数据模型的基本思想。
4. 什么是空间索引?阐述格网索引、四叉树索引、r树索引的基本思想。
5. 如何扩展sql语言,使其支持空间查询?6. 阐述数据库设计的基本步骤。
7. 阐述数据库的安全性、完整性、并发控制、数据库恢复基本思想。
8. 数据库的完整性确保数据的正确性和相容性,阐述geodatabase提供了哪些措施来保证数据的完整性。
9. 深入理解geodatabase中的要素类、关系类、子类型、属性域、拓扑等基本概念及相关内容。
10. 比较、分析geodatabase中的简单关系和复合关系。
11. 什么是子类型?什么情况下创建子类型,什么情况下创建新的要素类?12. 使用microsoft visio如何设计geodatabase模式?13. 使用arcgis diagrammer如何设计geodatabase模式?14. 拓扑验证(validate)过程中的聚集处理(cluster processing)受哪些因素的影响,如何影响?15. “脏区(dirty areas )”有何作用?简述产生“脏区”的五种情况。
16. 在一个版本化的要素数据集中建立一个新拓扑或者修改一个已存拓扑的模式,请阐述如何完成?17. 请阐述在创建复制和同步复制这一过程中,对geodatabase中的拓扑是如何处理的?18. 阐述要素几何在oracle arcsde geodatabase中如何存储(5种存储方式,及每种存储方式使用的主要系统表)。
19. 阐述oracle geodatabase中的blob数据存储。
20. arcsde geodatabase在oracle中是如何识别事务表和其相联系的要素表、索引表。
MapInfo(入门教程)
索引文件并非必需,只有当用户规定了数据库的索 引字段后,MapInfo系统才会自动生成索引文件。 索引文件中对应每个索引字段都有一个索引表。在 每个索引表中,先给出总的数据库记录数目,然后 按照索引顺序给出每条属性数据记录在对应字段处 的具体属性数据和该记录在属性数据文件(.Dat)及 交叉索引文件 (.Id)中的记录号。
在Maplnfo地理信息系统中,空间数据与属性数 据是分开存储的。属性数据以数据库 的形式存 储为一张表,而空间数据则以Maplnfo自己定义 的格式保存于文件之中。两者之间通过一定的索 引机制联系起来。 MapInfo 每个图层均由4个基本文件构成:属 性数据表结构文件(.tab)、属性数据文件(.Dat)、 交叉索引文件(.Id)、和空间数据文件(.Map)。 此外,MapInfo 还包括其它几种辅助的文件类 型。
MapInfo 数据文件格式及数据关联机制
MapInfo 数据索引机制
MapInfo数据索引机制是指MapInfo系统中的 空间对象与属性数据之间相互关联的方法。
索引的过程: 1) 从属性信息查询空间信息时,MapInfo先要在属性数据 文件中找到相应的数据记录,如记录号为N,则可以在交 叉索引文件中找到第 N个指针,该指针所指向的地图对象 就是与数据库记录相对应的空间对象。 2) 从空间信息查询属性信息时,如果已从地图上查到某一 空间对象,MapInfo系统可以从空间数据文件中读出其空 间信息和与之相对应的数据库记录号,根据数据库记录号 就可以在属性数据文件中查到该地图对象的属性信息。
6)工作空间(WorkSpace)文件(.Wor) 工作空间文件记录了已经打开的地图图层、图层的 大小和它们在屏幕上的位置、专题地图、装饰对象、 标注、字、符号式样、线的式样以及用来显示对象 的填充图案等。
地理信息系统空间数据库
地理空间是一个三维空间,有四个基本实体
线实体
体实体 地理空间实体(客体)
地理空间的认知
点实体
面实体
第一节 空间数据库概述
第一节 空间数据库概述
② 地理空间实体间的联系
空间联系
属性联系
时间联系
空间位置,空间分布,空间形态、空间相关等 空间信息反映了空间分析所能揭示的信息,彼 此互有联系
例如:从数据库中提取弧段arc1的坐标并显示
DRAW coordinates WHERE arcs=‘arc1’
通用选择法不依赖于客体在树状结构中的顺序,而是根据所确定的选择条件,在结构中选择某特定的客体。
通用选择法
第二节 传统的数据模型
在现实世界中客体的联系更多的是非层次关系的,用层次模型表示非树形结构是很不直接的,网络模型可以克服这一弊病。 在数据库中,把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型:
数据库的物理设计特点 设计人员必须充分了解所用DBMS的内部特征,特别是存储结构和存取方法; 充分了解应用环境,特别是应用的处理频率和响应时间要求; 充分了解外存设备的特性。
第四步 物理设计 数据库最终是要存储在物理设备上的。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(存储结构与存取方法)的过程,就是数据库的物理设计。
叶结点
在右图的例子中, R1根结点, R2和R3为兄弟结点,是R1的子女结点; R4和R5为兄弟结点,是R2的子女结点; R3 , R4 , R4 ,是叶结点。
第二节 传统的数据模型
Coverage记录
polygons记录
arcs记录
nodes记录
coordinates记录
多边形层次数据结构
空间数据库全面版
1.绪论2.数据:客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述3.空间:一系列结构化物体及其相互间联系的集合4.数据库是指按照一定数据模型组织、描述和长期储存在计算机内可共享的数据集合。
5.空间数据:以地球表面空间位置为参照,描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据6.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合7.空间数据模型指可支持现实世界中的空间实体的表达及其相互之间的关系,是地理信息系统进行空间数据组织与空间数据库设计的理论基础。
8.空间数据组织管理:基于文件管理、文件与关系数据库混合管理、关系数据库管理、面向对象数据库管理和对象---关系数据库管理模型现状;三维数据结构:基于体描述和基于面表示的数据模型及三维矢量、栅格、混合与面向对象的数据结构9.数据模型种类:层次模型、网络模型、关系模型(传统数据模型)、面向对象数据模型与面向实体数据模型。
10.空间数据的特性:时间性、空间性、多维性和海量数据性。
11.地理空间具有空间参考信息的地理实体或地理现象发生的时空位置集。
12.空间数据以地球表面空间位置为参照用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。
13.空间数据是对现实世界中的空间特征和过程的抽象表达,用来描述现实世界的目标,记录地理空间的位置、拓扑关系、几何特征和时间特征,其中拓扑特征和位置特征是空间数据特有的特征。
14.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合15.空间数据类型地形数据、地图数据、影像数据与属性数据。
16.空间数据的特征:时空特征、多维特征、多尺度特征和海量数据量特征。
17.空间数据的空间特性空间实体的空间位置及其与其他空间实体的空间关系,指明地物在地理空间的位置。
18.空间特征是空间数据最基本的特征,是指空间数据记录地理空间实体对象的空间分布位置和几何形状诸多空间信息。
19.空间数据库的作用:①空间数据处理与更新;②海量数据储存与管理;③空间分析与决策;④空间信息交换与共享。
空间数据库 第二章 数据库简介
存储器的发展为数据库技术的发展提供了良好的物资基础。
那么,数据管理技术的发展经历了哪些阶段呢?
数据库管理技术的发展阶段
数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中 -- 50年代中) 文件系统阶段(50年代末 -- 60年代中) 数据库系统阶段(60年代末 -- 80年代) 高级数据库阶段 (标志:80年代的分布式数据库、90年 代的对象数据库和21世纪初的网络数据库)
产生的背景
应用需求 硬件水平 软件水平 处理方式
科学计算、信息管理 磁盘、磁鼓 高级语言和操作系统(有文件系统) 联机实时处理、批处理
应用程序与数据的对应关系(文件系统)
...… ...…
应用程序1 应用程序2
应用程序n
存取 方法
文件1 文件2
文件n
1.2.2 文件系统阶段(二)
文件系统阶段的数据管理有以下特点: 数据的管理者:文件系统,数据可长期保存 数据面向的对象:某一应用程序 数据的共享程度:共享性差、冗余度大 数据的结构化:记录内有结构,整体无结构 数据的独立性:独立性差,若数据的逻辑结构改变则 必须修改应用程序 数据控制能力:应用程序自己控制
体结构化 数据控制能力:由DBMS统一管理和控制,提供数据库
的并发控制,数据库的恢复,数据的完整性和数据安全 性等功能 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。
1.2.4 高级数据库技术阶段(一)
分布式数据库系统主要有下面三个特点:
数据库的数据物理上分布在各个场地,但逻辑上是一 个整体。
每个场地既可以执行局部应用(访问本地DB),也 可以执行全局应用(访问异地DB数据处理中,数据描述将涉及到不同的范 畴。从事物的特性到计算机中的具体表示,实际 上经历了三个阶段:
《空间数据库》范围及重点
《空间数据库》范围及重点1.第一章:绪论1)空间数据库基本概念、组成部分、名称简写之间的联系与区别与联系;答;利用当代的系统方法,在地理学、地图学原理的指导下,对地理空间进行科学的认识与抽象,将地理数据库化为计算机处理时所需的形式与结构,形成综合性的信息系统技术——空间数据库或者SDBMS是海量SD的存储场所、提供SD处理与更新、交换与共享,实现空间分析与决策的综合系统。
组成:存储系统、管理系统、应用系统是SDBS的简称2)目前空间数据库实现方案;答:ORDBMS3)GIS,RS与空间数据库之间的联系;4)常见的空间数据库产品答:轻量级:MS的Access、FoxPro、SUN的MySQL中等:MS的SQL Server系列重量级:Oracle的Oracle不太熟悉的有:Sybase、Informix、DB2 、Ingress、PostgreSQL(PG)等5)产生空间数据库的原因;答:直接利用?SD特征:空间特性非结构化特征空间关系特征多尺度与多态性海量数据特性存在的问题:复杂图形功能:空间对象复杂的空间关系数据变长记录6)空间数据库与普通关系数据库的主要区别。
答:关系数据库管理属性数据,空间数据采用文件库或图库形式;增加大二进制数据类型(BLOB),解决变长数据存储问题;将空间数据/属性数据全部存放在数据库中;但空间特性由程序处理2.第二章:空间数据库模型1)如何理解空间数据库模型;2)空间数据及空间关系;… (1) 空间数据类型几何图形数据影像数据属性数据地形数据元数据:对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据,数据来源、数据权属、数据产生的时间数据精度、数据分辨率、元数据比例尺地理空间参考基准、数据转换方法…(2) 空间关系指地理空间实体之间相互作用的关系:拓扑关系:形状、大小随投影改变。
在拓扑变换下不变的拓扑变量,如相邻、包含、相交等,反映空间连续变化的不变性方位关系:地理空间上的排列顺序,如前后、上下、左右和东、南、西、北等方位度量关系:距离远近等3)空间数据库如何建模;DB设计三步骤‹ Conceptual Data Model:与应用有关的可用信息组织、数据类型、联系及约束、不考虑细节、E-R模型Logic Data Model 层次、网状、关系,都归为关系,SQL的关系代数(relational algebra, RA) Physical Data Model:解决应用在计算机中具体实现的各种细节,计算机存储、数据结构等4)模型之间如何转换?5)可行的空间数据库建模方案。
02空间信息和空间数据
我们借助于外感官(我们意识的一种性质)表象给我们自己外面的对象,这些对象毫无例外的在空间里面。
这些对象的形状、大小、以及它们相互间的关系是在空间里被规定的或能够在空间里被规定的。
空间不是一个从外部经验得来的经验概念。
因为为使着某种感觉与我以外的某些东西发生关系,以及同样地为着我能把那些感觉表象为互相在外、互相靠近,从而不只是彼此不同,并且是在不同的地方,这样就一定要以空间观念为前提。
康德第二章从现实世界到比特世界导读:本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象的过程。
空间认知属于行为地理学的范畴,它研究个体如何对现实世界进行认知,并在意识中编码的过程。
在认识的基础上进行逐步抽象,最后得到数字化的空间数据,这正是OpenGIS九层抽象模型前五层所描述的内容。
最后是空间数据库模型,进一步强调了该抽象过程。
本章的内容有助于加深对空间数据和空间信息的理解。
从现实世界到人的概念世界,再到数字世界,最后通过用户改造自然的活动反馈到现实世界,这中间三个阶段对应着地球信息科学的三个研究领域,即地理认知模型的研究、地理概念计算方法的研究以及地理信息与社会的研究。
如图2-1所示。
图2-1:地理信息流与地理信息科学三个领域1.对现实世界的地理认知地理环境是复杂多样的,要正确地认识、掌握与应用这种广泛而复杂的信息,需要进行去粗取精、去伪存真的加工,这就要求对地理环境进行科学的认识。
对于复杂对象的认识是一个从感性认识到理性认识的一个抽象过程。
对于同一客观世界,不同社会部门或学科领域的人群,往往在所关心的问题、研究的对象等方面存在着差异,这就会产生不同的环境映象。
1.1认知的含义认知属于心理学的范畴。
认知理论早在70年代就被引入地图学,并用“刺激——反应”的关系模式来研究用图者在读图时的心理——物理反应。
始于90年代的地图制图可视化研究也应用了认知概念,使“刺激——反应”模式的研究向纵深推进了一步,地图制图可视化的实质是探讨地图信息传输过程中人对空间客体的认识。
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它在哪里
那里怎么样
数据
要素模型
矢量数据模型
网络结构模型
网络模型
网状模型将数据组织成有向图结构。结构 中结点代表数据记录,连线描述不同结点数据 间的关系。有向图(Digraph)的形式化定义 为: Digraph = (Vertex,{Relation}) 其中Vertex为图中数据元素(顶点)的有 限非空集合;Relation是两个顶点(Vertex) 之间的关系的集合。
地图投影:投影分类
变形分类: 等角投影:投影前后角度不变 等面积投影:投影前后面积不变; 任意投影:角度、面积、长度均变形 投影面: 横圆柱投影:投影面为横圆柱 圆锥投影:投影面为圆锥 方位投影:投影面为平面 投影面位臵: 正轴投影:投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影:投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影:投影面中心轴与地轴相互垂直 相切投影:投影面与椭球体相切 相割投影:投影面与椭球体相割
现实空间世界
外模式 1
外模式2
空间概念数据模型
空间逻辑数据模型 物理数据模型
外模式 3
空间认知的三层模型
2.2 空间实体描述
空间实体是空间数据中不可再分的最小单元现 象。 基本的空间实体有点、线、面、体。 点实体 线实体 面实体 体实体
2.2 空间实体描述 数据模型的基本问题 概念 :空间数据模型是关于现实世界中空 间实体及其相互间联系的概念,它为描 述空间数据的组织和设计空间数据库模 式提供着基本方法。 类型 :
坐标参考系统—平面系统
直接建立在球体上的地理坐标,用
经度和纬度表达地理对象位置
投 影
建立在平面上的直角坐标系统,用
(x,y)表达地理对象位置
2 地图投影
为什么要进行投影? 地图投影实质 投影变形 投影方法 投影选择所考虑的因素 我国常用的投影方法
地图投影:为什么要进行投影
将地球椭球面上的点映射到平面上的方 法,称为地图投影 地理坐标为球面坐标,不方便进行距离、 方位、面积等参数的量算 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面,符合视觉心理,并易于进 行距离、方位、面积等量算和各种空间 分析
地理坐标系是以地理 1 极(北极、南极)为极 点。 通过A点作椭球面的 垂线,称之为过A点 的法线。 法线与赤道面的交角, 叫做A点的纬度ψ。 过A点的子午面与通 过英国格林尼治天文 台的子午面所夹的二 面角,叫做A点的经 度λ。
地理空间坐标系
地理坐标 Geographic Coordinates
Cartographers offer use a geometric object and a globe ( sphere) ---reference globe
Map projection can be grouped by their projection surfaces into cylindrical, conic, and azimuthal.
homework
2.1 空间坐标系统 Geographic coordinate system The Geographic coordinate system is the location reference system for spatial features on the Earth’s surface. 地球表面的 位臵相关的描述 The Geographic coordinate system地球坐 标系统 is defined by longitude经度 and latitude纬度.
2. 栅格数据模型
栅格数据模型是基于连续铺盖的,它是用二维铺盖或划 分覆盖整个连续空间;铺盖可以分为规则的和不规则的, 后者可当做拓扑多边形处理
要素模型
空间对象
离散一维对象
零维对象点 延伸对象
B 样条曲线
一维对象 二维对象
弧
环
面对象
多边线
简单弧 简单环 面域对 象
线段
域单位对象
现实世界 要素模型 选择要素 选择一个位置 场模型
地图投影:GIS中地图投影
GIS以地图方式显示地理信息,而地图是平面, 地理信息则在地球椭球上,因此地图投影在 GIS中不可缺少。 GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时,则 以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换 转换成地理坐标;而输出或显示时,则要将地 理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指 定投影的平面坐标。 GIS中,地理数据的显示可根据用户的需要而 指定投影方式,但当所显示的地图与国家基本 地图系列的比例尺一致时,一般采用国家基本 系列地图所用的投影。
基于对象(要素)(Feature)的模型 网络(Network)模型 场(Field)模型。
场模型
把地理空间的事务和现象作为连续的变量来看待。 适合模拟具有一定空间内连续分布特点的现象。 1. 场的特征
空间结构特征和属性域 连续的、可微的、离散的 各向同性和各向异性 空间自相关
球面坐标 Spherical coordinates – Latitude – Longitude defined by – Center of mass – Rotation Equator – Prime (Greenwich) Meridian 球面地球 Spherical Earth – R 6 371 km • A 510 000 000 km2
点实体
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
• 有长度,但无宽度和高度 • 用来描述线状实体,通常在网络分析中使用较多 • 度量实体距离 A line has length, but not breadth and depth Used to represent linear entities that are frequently built together into networks Also used to measure distance between spatial objects .
Types of Map projection
Four classes: conformal, equal area or equivalent, equidistant, and azimuthal or true direction.
正形(等角)Conformal projection preserves local angles and shapes. 等面积Equivalent projection represents areas in correct relative size 等距离Equidistant projection maintains consistency of scale along certain lines An azimuthal projection retains certain accurate direction. 真方向True direction
Planar Conical
Cylindrica l
Case and projection
Map projection: How to select map projection
Map projection: How to select map projection Geographical location, shape and range of map field:制图区域的地理位臵、形状 和范围 Scale :制图比例尺 Map contents :地图内容 Published method:出版方式
地理和投影坐标Geographic and Projected Coordinates
(f, l)
Map Projection
(x, y)
地图投影:投影变形
将不可展的地球椭球面展开成平面,并且 不能有断裂,则图形必将在某些地方被 拉伸,某些地方被压缩,故投影变形是 不可避免的。 长度变形 面积变形 角度变形
3 空间认知模型
现实世界认知的过程
现实世界--1---概念世界---2---数字世界 1 观察、抽象、综合取舍 2 定义、编码、模型化
空间认知模型(图下页)
外模式----不同的用户视图 空间概念数据模型----考虑用户需求的共性, 用统 一的语言描述、综合、集成的用户视图, 目前存 在该层的模型有矢量数据模型、栅格数据模型和 矢量--栅格一体化数据模型 空间逻辑数据模型—将上层确定的信息内容(空 间实体和空间关系)表达成数据项、记录等之间 的关系, 层次模型、网络模型、关系模型、对象 模型等。 物理数据模型-----如何在计算机上实现的细节(空 间数据的物理组织、存储、索引等)
地图投影:投影实质
地图投影:投影实质
建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬 线网的数学基础,也就是建立地球椭球面上 的点的地理坐标(λ,φ)与平面上对应点的 平面坐标(x,y)之间的函数关系:
x f1 ( , ) y f 2 ( , )
当给定不同的具体条件时,将得到不同类 型的投影方式。
第二章 空间数据基础
Chapter 2 空间信息基础
2.1空间坐标系统 2.2空间实体 2.3空间数据的基本特征 2.4空间数据结构 2.5矢量数据结构 2.6栅格数据结构 2.7栅格和矢量数据结构的比较 2.8矢量数据结构与栅格数据结构的相互转换 2.9空间数据的象(实体)类型
空间对象一般按地形维数进行归类划分 点:零维 线:一维 面:二维 体:三维 时间:通常以第四维表达,但目前GIS 还很难处理时间属性。 空间对象的维数与比例尺是相关的
(x1,y1)
vertex
Node
• 有位置,无宽度和长度;
• 抽象的点 0 dimension, location: a node, vertex, or 0-cell. a point or a set of separate points. Neither length nor breadth and depth indicate spatial occurrences or events and their spatial pattern