第3章空间数据管理

平原 1
低海拔 1 海 成 11
台地 2
低海拔 1
高阶地1 海蚀2
3.1.3 空间数据质量
空间数据质量的概念和内容
与数据质量相关的几个概念
误差
数据的准确性
数据的精密度
分辨率
不确定性
比例尺
空间数据质量指标和内容
数据 情况说明
位置精度
属性精度
时间精度
逻辑 一致性
数据的 完整性
数据的 相容性
数据的 可得性
土地利用数据库部分要素代码与名称
17
3）编码方法举例
——100万分之一地貌编码
第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 第六级
一位码
×
相对高度
一位码
×
海拔高度
二位码
× ×
成因
一位码
×
次级成因
一位码
×
不确定
一位码
×
不确定
平原 1 台地 2 丘陵 3 小起伏山地 4 中起伏山地 5 大起伏山地 6 极大起伏山地7
——100万分之一地貌编码
第二位 Ⅱ地貌成因类型 第三 第五位 四位 次级 成因 成因 海积 1 第六位 形态 海滩 1 淤泥质1 砂质2 砾质3 生物4 低阶地2 洼地3 海积冲积 2 海蚀 3 低阶地1 平台 2 海积1 平坦的1 起伏的2 平坦的1 起伏的2 第七位 次一级形态 物质组成 倾 斜程度 类型 编码 1111100 1111110 1111111 1111112 1111123 1111124 1111120 1111130 1111200 1111300 1111310 1111320 2111110 2111111 2111112 2111210 19 2111211 2111212 类型 命名 海积平原 海滩 淤泥质海滩 砂质海滩 砾质海滩 生物海滩 海积低阶地 泻湖洼地 海积冲积平原 海蚀平原 海蚀低阶地 海蚀平台 海积高阶地 平坦的海积高阶地 起伏的海积高阶地 海蚀高阶地 平坦的海蚀高阶地 起伏的海蚀高阶地
（线）、绿地（面）、运动场（面）、水域（面）、路灯（点）
2）专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、
水系层、道路层、居民地层等。
3）时间序列分层 把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。 4）地面垂直高度分层 把离地面不同高度的数据作为一个数据层。如： 地下、地表、地上。
精度：包括小数及小数点符号的位数。
例如：1269787.56
小数位数：小数点后位数
长度：文本所占存储位的最大字节数。
例如：长度为20，指文本占存储 位置的最大字节数为20，若输入汉字，一个汉字占 位2字节，即最多输入10个汉字。超过则不显示。 设置精度、小数位数、长 度是为了节约计算机存储 空间，加快运算速度。
例如，武汉市的代码为420101 黄石市的代码为420201 秭归县420527 沙洋县420822
土地利用类型
7
耕地
71
园地
72
林地
73
牧草地
74
居民点及公矿用地
75
交通用地
75
水域
76
未利用地
77
有林地
731
灌木地
732
疏林地
733
未成林林地
734
迹地
735
针叶树疏林地
7331
阔叶树疏林地
7332
表达形式 的合理性
空间现象自身存在的 复杂性、模糊性和不稳定性
空间数据获取和表达 所产生的质量问题
空间数据处理过程中 产生的质量问题
空间数据质量 问题的来源
空间数据使用过程中 产生的质量问题
几何误差 属性误差 时间误差 逻辑误差 误差 类型 数据误 差分析 地图数据 遥感数据 测量数据
常见空间数据的误差分析
该是以最小的数据量载负最大的信息量。
可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出
现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。
三．地理数据的编码
1）代码的类型——是指代码符号的表示形式，有数字型、字母 型、数字和字母混合型三类 数字型代码，是用一个或若干个阿拉伯数字表示对象的代码。
特点：结构简单、使用方便、易于排序，但对对象的特征描述不直观
字母型代码，是用一个或若干个字母表示对象的代码。
特点：比同样位数的数字型代码容量大，还可提供便于识别的信息，易于记 忆，但比同样位数的数字型代码占用更多的计算机空间。
数字、字母混合型代码，是由数字、字母、专用符组成的代码。
特点：代码兼有数字型和字母型的优点，结构严密，直观性好， 但组成形式复杂，处理麻烦。
标识码 标识码（Identifier）
用于标识空间要素的唯一代码
作用
1：保证空间要素在数据库中的唯一性 2：保证空间特征属性与属性特征数据的一一对应关系 3：便于对数据的查找、关联与分析
标识符对空间特征与属性特征的联系
三．地理数据的编码
3）编码方法举例 行政区划代码(GB—2260—91)（层次编码法）：是一种识别 码用6位数字代码按层次分别表示:
3.3
GIS属性表
1）要素属性表：空间位置数据及拓扑关系
2）非空间要素属性表：属性数据
字段数据类型：
短整型：整数，范围：-32,768 至 32,767 长整型：整数，范围： -2,147,483,648 至 2,147,483,647 浮点型：小数，范围： -3.4E38 到 1.2E38 双精度：小数，范围：约为 -2.2E308 到 1.8E308 文本型（Text）：文本描述，可由字母或数字组成 日期型（Date）：可存储日期、时间或同时存储日期和时间。 显示信息的默认格式为 mm/dd/yyyy hh:mm:ss
列（字段）
对象ID
1 2 3
形状
多边形 多边形 多边形
土地利用ID
1 2 3
类型
5 8 5
长度
15206.1 16852.5 38967.8
面积
6060800 5869270 19205671
行（记录）
行：每行代表一个空间要素 列：每列代表空间要素的一个特征属性
关系表由行列组成： •行 = •列 = 记录= 字段= 元组 属性
三．地理数据的编码 3）编码方法举例
——道路
属性 位数 例 类型 x 1 物质组成 路宽 x 1 xx 60 小巷 数量 xx 08 路名 xxxx 3123
例：1160083123
3）编码方法举例
——土地利用规划图的编码
属性 位数 例 规划用地类型 x 1 原用地类型 xxx 121
ห้องสมุดไป่ตู้
土地利用数据库要素分类与编码方案
三．地理数据的编码
2）GIS中代码的种类：可以分为两种，一种是分类码，另一种 是标识码。 分类码：是根据地理信息分类体系设计出的各专业信息的分类 代码，用以标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查询出 所需类别的全部数据。 标识码(亦称识别码)，是在分类码的基础上，对每类数据设计 出其全部或主要实体的识别代码，用以对某一类数据中的某个 实体(如一个居民地、一条河流等)进行个体查询检索，从而弥 补分类码不能进行个体分离的缺陷。 标识码是联系实体的几何信息和属性信息的关键字。
低海拔 1 中海拔 2 亚高海拔3 高海拔 4 极高海拔5
15种 成因 类型
随主要成因的 变化而变化， 但基本上分为 抬升/侵蚀、 下降/堆积两 种
多为形态指标， 但也可以为成 因指标，或其 他指标。
多为形态指标， 但也可以为成因 指标，或其他指 标。
3）编码方法举例
Ⅰ基本地貌类型 第一位 起伏度 海拔
第3 章
空间数据管理
3.1 空间数据组织与编码 3.2 关系数据库 3.3 GIS属性表
3.1 空间数据组织与编码
●地理信息种类繁多、内容丰富、只有将它们按一定的规律
进行分类和编码，使其有序地存储、检索，以满足各种应用 分析需求。因此，基础地理数据的分类和编码是空间数据库 建立的重要基础。
分类、编码
例2： 面向对象矢量数据结构
对象ID 1 2 3 形状 多边形 多边形 多边形 土地利用ID 1 2 3 类型 5 8 5 形状—长度 15206.1 16852.5 38967.8 形状—面积 6060800 5869270 19205671
每条记录存储一个多边形，Shape字段存储多边形的空间数据，其他字段存储属性数据。
空间数据和属性数据存储在一个系统中。
例3： 栅格数据模型
ObjectID 1 2 3 4 Value 150 160 170 180 Count 152 1632 899 2208
上述例子的共性：空间数据及属性数据在关系数据库中存储、运行
关系数据库
概念：用表格（一组二维表）数据表示实体和实体之间联系的模型。
二．地理数据的分类编码原则
系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映
出同一类型中不同的级别特点。
一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。
兼容性(标准化\通用性)：有国家或行业标准的要按标准进
行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。
实用性(简捷性)：在满足国家标准的前提下、每一种编码应
逻辑误差示意图
3.2 关系数据库
例1：拓扑矢量数据结构，分开存储空间数据和属性数据，两者用标识符关联 ARC文件：二进制文件
弧段号ID 结点 坐标串
INFO：属性表（Arc Attribute Table ，AAT ）
弧段号ID LPOLY RPOLY FROM_NODE TO_NODE 其它属性
3.1.2 空间数据编码
一．地理数据的编码概念
在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的。 例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、 尺寸等。 在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并 与几何数据一起管理起来。 编码：是指确定地理数据的代码的方法和过程。 代码：是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理 的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。 编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。
字段与属性数据的处理
添加和删除字段
1）在ArcMap中 2）在目录中 3）在ArcToolBox中，数据管理工具\字段
字段计算
通过公式计算属性字段的属性值
1）计算几何
2）简单计算
3）复杂计算
value=0 if [离省道距离]=500 or [离县道距离]=250 then value=5 elseif [离省道距离]=1000 or [离县道距离]=500 then value=4 elseif [离省道距离]=1500 or [离县道距离]=1000 then value=3 elseif [离省道距离]=3000 or [离县道距离]=2000 then value=2 elseif [离省道距离]=5000 or [离县道距离]=5000 then value=1 end if
（1）二维表中同一列的属性是相同的； 特点 （2）赋予表中各列不同字段（属性）名； （3）二维表中各列的次序是无关紧要的； （4）没有相同的元组（记录），即无重复记录； （5）元组（记录)在二维表中的次序是无关紧要的。
关系数据库的优点： （1）结构简单、灵活； （2）可满足数学运算规则形成的询问要求； （3）数据修改和更新方便； （4）容易理解和维护。 缺点：许多操作都要求在文件中顺序查找满足 特定关系的数据，时间花费多，影响效率。
合并属性表
合并：用两个表格的一个共同标识符把两个表格连在一起。
用途：将多个非空间数据表中的属性数据合并到一个属性表中，进行 数据查询和分析
复杂计算示例
点、线、面 特征码、坐标
信息世界
3.1 空间数据组织与编码
GIS应用
大范围 地理区域
经纬度分块 矩形分块 区域分块
合理组织
面向对 象组织
分层
空间数据库
3.1.1 空间数据分层组织
●空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层。 一．空间数据分层方法： 1）按要素类分层 每个图层包括一种要素类（点、线、面）。如：建筑（面）、道路
二．空间数据分层的目的： 便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。 1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就 简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比 较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单；
2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据 进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可 加快查询速度； 3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层， 因而增加了图形显示的灵活性； 4）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。