《GIS数字化》PPT课件

1）信息定义： 信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声
音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管 理等提供依据。
2）信息的特性： A、客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和 精确度的保证。 B、实用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。信 息系统将地理空间的巨大数据流收集，组织和管理起来，经过处理、 转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息，这是 由建立信息系统的明确目的性所决定的。 C、传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输，这个传输网 络被形象地称为“信息高速公路”。 D、共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享， 而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。
10
2.3 离散对象和矢量数据模型
线对象（line）：如道路走向、市政管线、可用线表示，线没有宽 度，几何上常定义为一维，具体位置由一串有序的点组成，分起点， 终点，若干中间拐点，很多情况下也称折线（polyline）。有如下特 征： 实体长度：从起点到终点的总长； 弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度； 方向性：水流方向是从上游到下游，公路则有单向与双向之分。 线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等。
20
2.5 栅格数据的压缩——游程长度编码
游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法，它的基本思路是：对于一 副栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码， 因而可采用某种方法压缩那些重复的记录内容。
先记下第一行第一列的单元属性值，从左向右逐行扫描，判断单元值有无 变化，如果有变化，就记下相同单元的个数，相当于一个游程长度。继续向 右扫描，不断记录单元值和游程长度（相同单元的个数），直到该行结束。 向下换一行，继续上述步骤，直到把整个格网处理完毕。
服务范围等都有可能出现交叉重叠的现象，一个城市的各个城区 一般说来相邻但不会出现重叠。
12
2.3 离散对象和矢量数据模型
下图对离散对象的数字化表示方法从计算机软件的角度称矢量数据模 型（vector data model），矢量也常称图形，坐标点是最基本的数据，一 般用浮点型，也可用整数型。
13
2.3 离散对象和矢量数据模型
中学，可能有5个属性，名称（定名型），地址（定名型），办学性质（重 点、一般，顺序型），在校学生数（比率型），校舍面积（比率型）。
城市道路，可能有4个属性，路名（定名型），道路等级（顺序型），路段 长度（比率型），道路宽度（比率型）。
在计算机软件中，往往将一个属性对应一个数据项，不能再分割，常称为 字段（field）,多重属性也就是多个字段，聚集在一起，常称为一条记录 （record）。同类事物中往往有多个实体，它们的属性项往往是相同的，也 就是构成记录的字段相同，这时可以用表（table）来表示。
15
2.4 连续场和栅格数据模型
连续场是观察、定义事物的另一种常用方法，适合边界不太明确、 比较模糊的事物，如地形高程。山峰、沟谷、平地、河流往往都是渐 变的，土壤的分类也是这样的，相互之间可能没有确切的分界线。 ➢ 场经常被视为由一系列等值线组成的，一个等值线就是地面上所有
具有相同属性值的点的有序集合。场的观点是模拟具有一定空间内 连续分布特点的现象。
2.2 属性信息的表示
(4)比率 也称定比，可用浮点型，整数型表示，如城市人口（常用长整数 型）、土地面积（一般用浮点型）是常用的比率型属性数据。甲城市的人 口是乙城市的多少倍，土地面积在甲类和乙类之间是几比几，多种算术运 算均有实际意义。 (5)周期 也称循环，应用相对偶然，有特殊的判断、计算规则，需特别对待， 如方向、时间、经度、纬度。
风、地震）、短期（江河洪水、秋季低温）、中期（土地利用、作
物估产）、长期的（城市化、水土流失），超长期（地壳息（补充）
地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间 位置，属性特征及时态特征三部分。 1. 空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参 照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置 关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等； 2. 属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的 定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与 统计数据等； 3. 时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时 态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界 的重视。
只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有 意义，成为信息。
例如“1、”“0”独立的1、0均无意义。 当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无” 信息，当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。
4
2.1 数字化和地理信息（补充）
5）地理数据定义
指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、 联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
18
2.4 连续场和栅格数据模型
属性形似的栅格在形态上和矢量多边形近似，可以将栅格成组分类， 使栅格数据具有多重属性。靠成组分类实现多重属性的条件是相同类 型的栅格聚集在一起，单元取值应是字符型或整数型。
19
2.5 栅格数据的压缩
为了提高栅格的空间分辨率，必须缩小基本单元，但同时会使 数据增加。10m*10m的栅格单元，必须缩小到5m*5m，单元的大 小是原来的1/2，分辨率提高1倍，单元数是原来的4倍。如果基本 单元缩小到1m*1m，分辨率是原来的10倍，单元数是原来的100倍。 分辨率的提高和单元数量的增加呈平方指数关系，信息系统所需 承受的存储量、计算量、传输量也因此而增加。为此，产生了针 对栅格数据模型的压缩方法： ➢ 游程长度编码 ➢ 四叉树编码 ➢ 小波变换 ➢ 金字塔索引
6）地理信息定义
地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有 用的知识，它是对地理数据的解释。
地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：
➢区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；
➢多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；
➢地理信息的时序性特征，按时间尺度将地理信息划分为超短期（台
3
2.1 数字化和地理信息（补充）
3)数据定义： 数据指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、
声音、图象等符号。 数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往
往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。
4）信息与数据的关系 数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。
(3)间隔 也称定距，可用整数型、浮点型表示。温度是典型的间隔型属性，可 以进行高低比较。例如，气温高对应天气热，气温低对应天气冷。温度也可 以进行计算，如某地区某季节的常年平均气温，经过多年观察后，取平均值 得到。用百分数表示学生的学习成绩也是一种间隔，可以计算某个班级某门 功课的平均成绩。但是适用范围有限，有些计算没有实际意义。例如，学习 成绩100分比50分高出1倍，成绩好1倍；30℃气温和6℃相比，为5:1。 7
上述类型中的定名、顺序、间隔、比率四种属性信息类型，在一定的条 件下，后一种可以转换成前一种。例如，百分制学习成绩为间隔型，可以 转换成五级制顺序型，城市人口规模可以从比率型（人口数）转换成顺序 型（小、中、大、特大城市），一般情况下，前一种不能转换成后一种。
8
2.2 属性信息的表示
相同的事物往往有的多重属性。例如，
第二章 地理信息的数字化
1
章节目录
2.1 数字化和地理信息 2.2 属性信息的表示 2.3 离散对象和矢量数据模型 2.4 连续场和栅格数据模型 2.5 栅格数据的压缩 2.6 矢量和栅格模型的比较 2.7 不规则三角网模型 2.8 三维空间的表示 2.9 时间的表示
2
2.1 数字化和地理信息（补充）
一个对象也就是一个地理实体，在矢量数据模型中常称为一个要素 （feature），一个要素可以有多个属性，多重属性聚合为记录，一个要素 就可以和一条记录相对应。相同类型的地理实体聚集在一起，称为要素类 （feature class）,对应的属性记录也聚集在一起，构成表（table），也称属 性表（attribute table）。数字化的位置信息常称为空间数据（spatial data） 或几何数据。数字化的属性信息常称属性数据（attribute data）或非几何数 据。
11
2.3 离散对象和矢量数据模型
面对象（area,也称多边形，polygon）。如地块、行政管线范围可用 多边形表示，几何上常定义为二维，形状往往不规则，边界由线围 合而成。作为多边形边界的线应封闭，呈环状，不能自身交叉。多 边形内部可以有孔或岛，允许层层嵌套。面状实体有如下空间特性： 面积范围； 周长 独立性或与其他的地物相邻，如中国及周边国家； 内岛或锯齿状外形，如岛屿的海岸线封闭所围成的区域等； 重叠性与非重叠性，如报纸的销售领域、学校的分区、菜市场的
标识号 301 405 279 125 …
学校编号 P101 M214 P135 H038 …
学校名称 城中小学 上群中学 中心小学 实验中学 …
班级数 24 14 22 28 …
性质
普通小学
初中
普通小学
高中
…
9
2.3 离散对象和矢量数据模型
事物的地理位置信息有两种表示方法：离散对象和连续场 离散对象： 在城市中，车辆、房屋、绿地、道路、排水管道、商店、学 校、村庄，他们有明确的边界，容易区别，适合用离散对象来表示。 离散对象中的三种要素模型： 点对象（point）：如公共汽车站、环境监测站，可用点来表示，点没有 大小，几何上常定义为零维，具体位置由一对坐标表示（x,y）。 点实体：用来代表一个实体； 注记点：用于定位注记； 内点：用于记录多边形的属性，存在于多边形内； 结点（节点）（Node）：表示线的终点和起点； 角点(Vertex)：表示线段和弧段的内部点。
14
2.3 离散对象和矢量数据模型
一个要素和属性表中一行有逻辑对应关系，一般靠标识号 （identifier,identification，ID）相同来实现，也称标识符、标识码。在同 一个要素类内部、同一个属性表中，标识号的取值具有唯一性。一个地 理实体若要对应多重属性，可在属性表中定义不同的列。
每个单元只有一个取值，可 以是字符型，如土壤类型，也 可以是整数型、浮点型，如地 形高程。事物按其格网中的哪 一行、哪一列确定空间位置， 单元值就是属性，在单元内部， 属性不再变化，每个单元只有 一个属性。单元的大小决定了 栅格数据的空间分辨率。
17
2.4 连续场和栅格数据模型
同一空间范围内有多重属性，一般的表示方法是用多重相互独立的栅格数据 集，如地形高程，植被状态，土壤类型，这很灵活，也带来了数据量的增加， 以及不同属性之间相互联系的不方便。
6
2.2 属性信息的表示
用计算机表示事物的属性信息，一般用如下方式：
(1)定名 也称命名，定类，用字符型的名称或整数型的编号，进行分类、定 义， 如地名、土地使用类型、邮政编码。对定名型的属性不能进行算术运算，大 小的比较也没有算术上的意义。
(2)顺序 也称定序，可用字符型、整数型表示。例如，优、良、中、及格、不 及格表示学生的成绩；用高速公路、国道、省道乡道表示公路的相对重要程 度；城市规划中往往用一类工业、二类工业、三类工业表示工业对周围环境 的影像程度；城市街道门牌号，一般也是按顺序编排。顺序型属性可以相互 比较大小、排序，一般不能作算术运算、如求平均值就没有意义。
16
2.4 连续场和栅格数据模型
在计算机软件中，连续场的数字化一般采用栅格数据模型（raster data model）， 将需要表示的空间范围划分成格网，格网的基本单元一般是正方形，大小固定， 有时俗称栅格点。在电视、视频、计算机图像处理领域，栅格单元称像素 （pixel）、像元（cell）,栅格数据称图像（image），遥感领域也称影像。
定名定序定距定比循环23离散对象和矢量数据模型24连续场和栅格数据模型25栅格数据的压缩游程长度编码四叉树小波变化金字塔索引26矢量和栅格模型的比较及优缺点27不规则三角网模型tin28三维空间的表示29时间的表示43精选课件本章小结数据模型是用计算机表示现实世界的基础矢量和栅格是两种最常用的空间数据模型它们各有相对的优缺点矢量模型适合表示离散对象栅格模型适合表示连续场基于矢量的不规则三角网也是表示连续场的另一种常用模型