地理信息系统第五讲：GIS空间数据类型和数据挖掘
GIS空间分析原理与方法
GIS空间分析原理与方法学院：资源与环境学院专业：地理信息系统班级：2011010班姓名：李松青学号：201101014GIS空间分析原理与方法地理信息系统是地理空间数据处理、分析的重要手段和平台。
在计算机软硬件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统的核心是功能是空间分析。
空间分析使GIS超越一般空间数据库、信息系统和地图制图系统，不仅能进行海量空间数据中隐藏的模式、关系和趋势，挖掘出对科学决策具有指导意义的信息，从而解决复杂的地学应用问题，进行地学综合研究。
以下是对本册内容的总结：第一章地理空间数据源分析与GIS本章简要回顾了20世纪50年代以来地理空间数据处理与建模领域，探讨了GIS 环境下空间分析的基本框架。
1.地理空间数据处理与建模1.1数量地理学讲述了数量地理学的发展、与传统地理学的比较及其地理分析模拟方法（地理系统分析，随机数学方法，地理系统数学模拟）。
1.2 地理信息系统主要介绍了GIS的概念与功能1.3 地理计算介绍了地理计算的概念与地理计算的模型和方法2.地理空间数据挖掘2.1 地理空间数据挖掘概述介绍了数据挖掘的概念、发展及其体系结构2.2 地理空间数据立方体介绍了数据立方体的基本思想与数据立方体概念所涉及的维度类型（非空间维度，空间-非空间维度，空间-空间维度），度量值（数值度量，空间度量）和成员属性2.3 联机分析处理技术介绍了OLAP概念以及与地理空间数据立方体的关系。
2.4 地理空间数据挖掘典型方法地理空间数据挖掘主要方法有：地理空间统计方法，地理空间聚类方法，地理空间关联分析，地理空间分类与预测分析，异常值分析3.GIS环境下的空间分析3.1 空间分析概念介绍了空间分析的概念与本质特征，空间分析的研究对象与目标3.2 空间分析的萌芽与发展介绍了空间分析的发展过程3.3 GIS与空间分析介绍了GIS与空间分析的关系以及地理信息系统未能大量引入专业空间分析模块的原因。
基于GIS的空间信息数据挖掘应用研究
基于GIS的空间信息数据挖掘应用研究第一章引言1.1 研究背景1.2 研究目的和意义第二章 GIS基础知识2.1 GIS的定义和发展2.2 GIS的组成和基本要素2.3 GIS数据的分类和存储格式第三章空间信息数据挖掘概述3.1 空间信息数据挖掘的定义和特点3.2 空间信息数据挖掘技术的分类3.3 空间信息数据挖掘的应用领域第四章 GIS与空间数据挖掘的融合4.1 空间数据挖掘与GIS的关系4.2 GIS在空间数据挖掘中的作用4.3 空间数据挖掘在GIS中的应用案例第五章空间信息数据挖掘方法5.1 空间数据预处理5.1.1 数据清洗5.1.2 数据集成5.1.3 数据变换5.2 空间信息模式挖掘5.2.1 空间聚类分析5.2.2 空间关联规则挖掘5.2.3 空间异常检测5.3 空间信息预测和优化5.3.1 空间预测模型5.3.2 空间优化模型第六章空间信息数据挖掘实验6.1 实验设计6.2 实验数据收集和准备6.3 实验步骤和结果分析第七章空间信息数据挖掘的应用前景与挑战7.1 应用前景7.2 挑战与问题7.3 发展方向第八章结论8.1 主要研究成果8.2 存在问题与不足8.3 进一步研究方向文中将会介绍GIS的基础知识以及空间信息数据挖掘的概述，探讨GIS与空间数据挖掘的融合，详细阐述空间信息数据挖掘的方法和实验，分析空间信息数据挖掘的应用前景与挑战，并最终得出结论并提出进一步的研究方向。
整篇文章旨在深入探讨基于GIS的空间信息数据挖掘应用研究，为相关领域的研究提供参考和指导。
GIS(地理信息系统)空间分析课件
数量地理学的研究方法：
1 2 3
地理系统分析 随机数学方法 地理系统数学模拟
地理系统分析
地理系统分析是指扬弃地理事物繁琐的枝 节，抽象出地理事物在结构与功能上的主线，揭 示地理事物动态演变的方向与强度，预测其状态 变化和稳定性程度，将复杂、高级的地理系统简 化为次一级简单的系统，进而探讨地理要素之间 的数量关系。 一般是首先列出所研究等级系统的要素清 单，根据地理系统的实际绘出各要素的联系框图， 再以定量方法研究系统要素之间的关系。
0.00E+00 1988 1988
2004
20032019
2035 2018
2050
2033
2048
Year sustainable development mode economy fast developing mode natural development mode
(a)
1.40E+09 1.20E+09 1.00E+09 8.00E+08 6.00E+08 4.00E+08 2.00E+08 0.00E+00 1988 1988
irrigation area grassland increase build-up land increase grassland increase water decrease fuel demand difference between supply and demand wetland forestland fuel
传统地理学分析方法所采用的推理方式以经验 归纳型综合为主，以观察材料和事实为基础，由直 接的类推得出现实世界的结论，这一方法难以回避 特殊情况或解释者的主观好恶问题。 而数量地理学以理论演绎为主，整个研究过程 经历了提出假设、建立模式、检验假设和建立理论 四个步骤，符合感性－理性－实践这一认识的过程 规律。 与地理学传统的思维模式相比，地理数量方法 有着明显的优势（见下页）。
地理信息系统中的空间数据处理技术介绍
地理信息系统中的空间数据处理技术介绍地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用来捕捉、存储、管理、分析和展示地理空间数据的集成应用系统。
空间数据处理技术是GIS中最核心的部分，它主要涉及数据获取、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等环节。
本文将详细介绍地理信息系统中常用的空间数据处理技术。
一、数据获取数据获取是地理信息系统中最重要的一环，目的是将真实世界的地理信息数据输入到GIS系统中。
常见的数据获取方式包括地面测量、卫星遥感、GPS测量和数字地形模型等。
地面测量是指通过实地勘测和测量仪器获取地理特征数据，例如，建筑物的位置、道路的形状等。
卫星遥感是利用卫星对地球表面进行拍摄和测量，获取高分辨率的遥感影像数据。
GPS测量则是通过全球定位系统获取地理位置信息，用于导航和定位。
数字地形模型是将地理地形数据以数字形式进行存储和处理，包括数字高程模型（DEM）和数字地面模型（DTM）。
二、数据存储数据存储是将获取的地理数据存储在GIS系统中的过程。
常见的数据存储格式包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据采用点、线、面等几何要素来表示地理对象，常用的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON和KML等。
栅格数据则以像素网格的形式组织地理数据，常用的栅格数据格式有GeoTIFF和GRID 等。
此外，还存在一种混合数据格式，即矢量栅格数据，常用的混合数据格式有GeoJSON、GeoPackage和GML等。
三、数据管理数据管理是指对GIS系统中存储的地理数据进行组织、管理和维护的过程。
数据管理涉及数据的录入、编辑、更新等操作，以及数据的查询、索引和空间拓扑关系的维护等任务。
此外，数据管理还包括数据的备份、还原和安全性管理等方面。
常见的地理数据管理软件包括ArcGIS、QGIS和PostGIS等。
四、数据分析数据分析是GIS系统中最重要的应用环节之一，通过对地理数据的分析，可以提取出有价值的信息和知识，用于决策支持和问题解决。
空间数据挖掘在地理信息技术中的应用
空间数据挖掘在地理信息技术中的应用地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一种以地理坐标系为基础，用来收集、存储、处理、分析和展示地理信息的综合性技术。
而空间数据挖掘（Spatial Data Mining）则是利用算法和技术，从大量的空间数据中挖掘出有用的模式和关联规则的过程。
本文将探讨空间数据挖掘在地理信息技术中的应用。
一、地理信息技术的概述地理信息技术是多学科交叉的产物，它集地理学、测绘学、计算机科学、统计学等多个学科于一体，旨在整合、管理和分析地理数据，以提供决策支持、空间分析和地图制作等功能。
二、空间数据挖掘的定义与方法空间数据挖掘是在地理坐标系下，通过数据挖掘技术发现和提取空间信息的过程。
常见的空间数据挖掘方法包括聚类分析、分类器建模、关联规则挖掘和时空预测等。
三、空间数据挖掘在地理信息技术中的应用1. 空间数据挖掘在城市规划中的应用通过分析大量的城市空间数据，可以挖掘出城市发展的趋势和规律，为城市规划提供科学依据。
比如，可以利用聚类分析算法对城市人口分布进行聚类，从而确定不同类型的城市功能区域。
2. 空间数据挖掘在交通规划中的应用通过分析交通流量数据和道路网数据，可以预测交通拥堵情况，并优化交通规划。
例如，可以利用关联规则挖掘算法挖掘出交通事故与道路条件之间的关系，从而改善路段安全性能。
3. 空间数据挖掘在环境保护中的应用利用空间数据挖掘技术分析环境数据，可以挖掘出环境污染源和敏感区域，为环境保护部门提供决策支持。
比如，可以利用分类器建模技术预测河流水质对附近居民的影响程度，以制定相应的防护策略。
4. 空间数据挖掘在地质勘探中的应用通过分析地质勘探数据，可以发现地下资源的潜在位置和分布规律。
例如，可以利用时空预测方法预测矿产资源的含量和分布，为矿产勘探提供指导。
5. 空间数据挖掘在灾害管理中的应用利用空间数据挖掘技术分析历史灾害数据和地理环境数据，可以挖掘出不同地区的灾害风险，为灾害管理和风险评估提供参考。
地理信息系统中的空间数据挖掘与地理服务
地理信息系统中的空间数据挖掘与地理服务地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于储存、查询、分析和展示地理数据的技术系统。
随着地理数据的不断增长和应用领域的扩大，空间数据挖掘与地理服务的发展日益受到关注。
本文将重点介绍地理信息系统中的空间数据挖掘技术及其在地理服务中的应用。
1. 空间数据挖掘的概念空间数据挖掘是通过运用数据挖掘方法和技术，从空间数据中发现隐藏的模式、趋势、关联以及其他有价值的信息的过程。
地理信息系统中的空间数据挖掘主要包括空间聚类、空间关联规则挖掘、空间预测和空间异常检测等方法。
1.1 空间聚类空间聚类是将具有相似的地理属性和关系的空间对象分组或聚集在一起的方法。
它可以帮助我们识别和理解地理空间中存在的隐含结构和模式，如热点区域、聚集点和离群点等。
空间聚类在城市规划、环境分析和资源管理等领域具有广泛的应用，例如基于交通流量的城市交通规划和基于环境监测数据的污染源识别。
1.2 空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘是通过分析空间数据中的属性之间的关联关系来发现有用的关联规则。
它可以帮助我们识别和理解地理对象之间的空间依赖性和相关性。
空间关联规则挖掘在市场分析、旅游规划和环境保护等领域有着广泛的应用，例如分析购物行为和旅游路径选择。
1.3 空间预测空间预测是根据已知的空间数据和模型，对未来空间数据进行推断和预测的方法。
它可以帮助我们预测地理空间中的趋势和变化，指导决策和规划。
空间预测在城市规划、交通管理和自然资源管理等领域具有重要的应用价值，例如预测人口增长、交通流量和自然灾害发生。
1.4 空间异常检测空间异常检测是发现和识别与周围环境显著不同的地理对象或事件的方法。
它可以帮助我们发现地理空间中的异常情况和问题，如犯罪热点、自然灾害和环境污染等。
空间异常检测在社会安全、环境保护和资源管理等领域有着广泛的应用，例如发现异常气象事件和监测犯罪行为。
论空间数据挖掘和知识发现
论空间数据挖掘和知识发现一、本文概述空间数据挖掘和知识发现（Spatial Data Mining and Knowledge Discovery，简称SDMKD）是数据挖掘领域的一个重要分支，它主要关注于从空间数据中提取有用的信息和知识。
随着地理信息系统（GIS）和位置感知设备（如智能手机、GPS等）的普及，空间数据日益丰富，如何有效地分析和利用这些数据成为了研究的热点。
本文将对空间数据挖掘和知识发现的基本概念、主要方法、应用领域以及未来发展趋势进行详细的探讨和概述。
本文将介绍空间数据挖掘和知识发现的基本概念和原理，包括空间数据的定义、特点以及空间数据挖掘的主要任务和目标。
然后，本文将重点介绍几种常用的空间数据挖掘方法，如空间聚类分析、空间关联规则挖掘、空间异常检测等，并对这些方法的原理、优缺点进行详细的阐述。
接着，本文将探讨空间数据挖掘和知识发现在不同领域的应用，如城市规划、环境保护、交通管理、公共安全等。
通过具体的案例分析，展示空间数据挖掘在解决实际问题中的重要作用和价值。
本文将展望空间数据挖掘和知识发现的未来发展趋势，包括新技术、新方法的出现对空间数据挖掘的影响，以及空间数据挖掘在大数据、云计算等新技术背景下的挑战和机遇。
本文还将对空间数据挖掘领域未来的研究方向进行预测和探讨。
通过本文的阐述，读者可以对空间数据挖掘和知识发现有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、空间数据挖掘基础空间数据挖掘（Spatial Data Mining, SDM）是数据挖掘的一个重要分支，它专门处理具有空间特性的数据。
这些数据不仅包括传统数据库中的数值和文本信息，更关键的是它们带有地理空间坐标或空间关系。
这种空间信息使得数据点之间不仅存在属性上的联系，还具有空间上的关联。
空间数据挖掘的主要任务包括空间聚类、空间关联规则挖掘、空间分类与预测，以及空间异常检测等。
空间聚类旨在发现空间分布上的密集区域，这些区域中的数据点在空间上相互靠近，并且在属性上也可能具有相似性。
地理信息系统GIS数据结构和空间数据库
图3.4线状实体多边形
图 3.5面状实体多边形
3.不规则三角网（TIN）数据结构
不规则三角网（Triangulated Irregular Network，简称TIN）是根据一系列不规则分
布的数据点产生的，每个数据点由（x，y，z） 表示，这里x，y为点的坐标，z为所表示的地理
实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。
使用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表示为一个单 一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一 串相连的网格或在一定方向上连接成串的相邻像元的集合； 一个面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格 或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的 形状特征表现为由构成它的网格组成的形状特征。每个网 格的位置由其所在的行列号表示，如图3.14所示。
图3.8 Delaunay三角网和Voronoi多边形
泰森多边形具有以下特性。
（1）每个泰森多边形内仅应离散点的距离最近。
（3）位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的 距离相等。
建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理 地连成三角网，即构建狄洛尼（Delaunay）三 角网。建立泰森多边形的步骤如下。
1.要将真实地理世界的事物、现象在GIS概 念世界表达，需要建立一定的数据模型来 描述地理实体及实体间关系。在GIS领域， 目前普遍采用了两种数据模型：
GIS空间分析资料
GIS空间分析复习资料一、简答题1、地理空间数据挖掘典型方法：（1）地理空间统计方法：地理空间统计是指分析地理空间数据的统计方法，主要是基于空间中邻近的要素通常比相聚教员的要素具有较高的相似性这一原理。
地理空间统计模型可分为：地统计、格网空间模型和空间点分布形态。
（2）地理空间聚类方法：地理空间聚类方法是按照某种距离量度准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。
该方法把空间数据库中的对象分为与意义的子类，是同一子类内部成员有尽可能多的相同属性，而不同的子类之间差异较大。
其方法主要有：分割法、层次法、基于密度的方法、基于网格的方法。
（3）地理空间关联分析：地理空间关联分析利用空间关联规则提取算法发现空间数据库中空间目标间的关联程度，其核心内容是挖掘空间关联规则。
（4）地理空间分类与预测分析：地理空间分类与预测是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。
（5）异常值分析：若一个数据库包含的数据目标与通常的行为或数据模型不一致，则这些数据目标被称为异常值。
在很多情况下，异常值会导致重要隐含信息的丢失。
它是内在数据可变性的必然结果，对异常值进行检测和分析，具有很重要的价值，也是一项重要的数据挖掘技术。
2、属性数据的量测尺度？（1）命名量：命名量是空间属性量测中的的一个重要尺度，描述事物名义上的差别，起到区分不同本质空间目标的作用。
命名式的量测尺度也成为类型量测尺度，只对特定现象进行标示，赋予一定相知而不定量描述，对命名数据的逻辑运算只有“等于”或“不等于”两种形式而其近似均值只能使用众数。
（2）次序量：次序量是通过对空间目标进行排列来标示的一种量测尺度面对空间目标的描述不按值得的大小，而是按顺序排列，对次序逻辑运算除了“等于”或“不等于”之外，还可以比较它们的大小，即“大于”或“小于”，但是它们之间不能进行加、减、乘、除运算。
地理信息系统第五讲：GIS空间数据类型和数据挖掘
遥感图像空间分辩率
名义分辩率=图象某行对应于地面的实际距离/ 该行的象元素
雷达是一种自身发射电磁能又回收这种能量的 主动式系统，它又分为真实孔径雷达和合成孔 径雷达。
雷达图象有两种分辩率: 一种是由其发送信号 脉冲持续的时间和信号传播方向与地面的夹角 决定的，称为距离分辩率。另一种分辩率是由 雷达波束的宽度和地物离飞行底线的距离决定 的，而波束宽度又与雷达波长成正比，与天线 的长度成反比，这种分辩率被称为方位分辩率。
全球定位系统概念
全球定位系统（GPS）： 卫星如何测距？ GPS接收机如何与卫星同步产生伪码？ GPS的误差与微分纠正 GPS系统:美国NAVSTAR GPS
TRANSIT 俄国GLONASS 欧空局GEOSTAR
全球定位系统概念
GPS系统有21颗工作卫星，平均 配置在6个轨道上。卫星发射 用伪随机码（伪码）调制的二 种频率（L1.L2）的信号，L1 ＝1575.42MHz，L2＝ 1227.6MHz。用户设备用测量 到几颗卫星的距离的方法，来 确定观察点的位置。它能连续 提供三维位置（经度、纬度、 高度）、三维速度和时间，实 现近乎实时的导航定位。双频 发射是为了供用户设备消除电 离层对传播的影响。
空间图形数据的采集
1.扫描数字化 1）栅格扫描仪扫描 2）栅格扫描数据到矢量的转换 3）矢量扫描仪扫描 4）其它类型的自动数字化仪器 ①视频数字化仪 ②解析测图仪 5）已是数字形式的空间数据的输入 6）其它数字形式的空间数据源 ①内插数据 ②其它数据
数字化设备种类
数字化仪: 又称图数转换器，是一种 通过一定量测手段将图形或图像转换成 数字信息的装置。常用的数字化设备有:
地理信息科学与空间数据分析
地理信息科学与空间数据分析地理信息科学（Geographic Information Science，简称GIS）是一门研究地理信息获取、处理、分析和应用的学科。
它结合了地理学、计算机科学、数学和统计学等学科的知识和技术，旨在帮助我们对地理空间信息进行有效的管理和利用。
而空间数据分析作为地理信息科学的重要组成部分，涉及对地理空间数据进行统计、模型建立和预测等工作的过程。
地理信息科学的核心是地理空间数据的收集和处理。
地理空间数据可以是自然地理要素（如地势、气候等）、人文地理要素（如人口、交通等）以及地理现象（如洪水、地震等）的信息。
通常，通过遥感技术、测绘技术、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）等手段，可以将这些地理空间数据转化为数字化的形式，并存储在计算机中，使得我们可以方便地对其进行处理。
在地理信息科学的研究中，空间数据分析起到了至关重要的作用。
空间数据分析是指对地理空间数据进行统计、模型建立和预测等工作的过程。
通过分析地理空间数据，我们可以发现其中的空间模式、趋势和规律，并为决策提供科学的依据。
例如，在城市规划中，通过对人口分布和交通需求等数据的分析，可以为城市交通规划和土地利用规划提供有效的参考。
在空间数据分析中，统计分析是一种常用的方法。
通过统计分析，我们可以了解地理空间数据的分布情况、变化趋势以及相关关系。
例如，在分析城市交通流量时，我们可以利用统计方法对交通数据进行处理，计算出平均交通流量、拥堵指数等指标，从而评估交通状况，并为交通规划提供决策支持。
另外，模型建立也是进行空间数据分析的重要手段。
通过建立合理的数学模型，我们可以研究地理现象的发展过程、预测未来的变化趋势。
例如，在气候变化研究中，科学家们通过建立气候模型，预测地球表面温度的变化，并为气候变化应对提供政策建议。
此外，空间数据分析还涉及到空间数据可视化和空间数据挖掘等技术。
地理信息系统软件开发中的地理数据挖掘和机器学习
地理信息系统软件开发中的地理数据挖掘和机器学习地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）的软件开发是一个涉及地理数据处理、地理分析和地图可视化的复杂过程。
在地理信息系统软件开发的各个阶段中，地理数据挖掘和机器学习技术发挥着重要的作用。
本文将探讨在地理信息系统软件开发中如何利用地理数据挖掘和机器学习技术。
一、地理数据挖掘地理数据挖掘是从大量结构化和非结构化的地理数据中发现隐藏知识和有用信息的过程。
在地理信息系统软件开发中，地理数据挖掘可用于解决许多问题，如地理空间模式识别、地理风险分析和地理空间预测等。
首先，地理空间模式识别是地理数据挖掘的重要应用之一。
通过地理数据挖掘技术，可以在地理信息系统软件中自动发现地理空间数据中的模式和趋势，帮助用户了解地理现象的规律性和相互关联性。
例如，通过分析地理数据中的交通拥堵模式，可以为城市交通规划和道路优化提供重要依据。
其次，地理风险分析也是地理数据挖掘的重要应用之一。
地理信息系统软件开发中的地理数据挖掘技术可用于分析地理数据中的风险因素，帮助用户评估潜在的自然和人为灾害的风险。
通过挖掘地理数据中的潜在风险模式和趋势，可以为应急管理和风险预警提供科学依据。
最后，地理空间预测也是地理数据挖掘的重要应用之一。
通过分析历史地理数据和其他相关数据，结合机器学习算法，地理信息系统软件可以预测未来的地理现象和趋势。
例如，通过分析历史气象数据和地理数据，可以预测未来的气候变化趋势，为农作物种植和水资源管理提供参考。
二、机器学习机器学习是一种人工智能的分支，通过让计算机自动学习和适应数据来实现模式识别和决策预测。
在地理信息系统软件开发中，机器学习技术可以应用于地理数据分析和地理模型构建等方面。
首先，机器学习可以用于地理数据分析。
通过使用机器学习算法，地理信息系统软件可以自动分析和分类大规模的地理数据，提取其中的特征和模式。
例如，在地理图像解译中，机器学习可以识别和分类不同类型的地物，如建筑物、道路和植被等，从而实现高效的地理数据解释和分析。
地理信息系统的使用教程与空间数据分析
地理信息系统的使用教程与空间数据分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行整合、管理、展示和分析的技术系统。
它通过采集、存储、处理、管理和展示地理数据，为用户提供各种地理信息的获取、分析和决策支持。
本篇文章将为您介绍地理信息系统的使用教程以及空间数据分析的基本方法。
一、地理信息系统的使用教程1. 地理信息系统的基本概念和原理地理信息系统是由一系列的硬件、软件、数据和人员所构成的系统，在开始学习地理信息系统之前，了解其基本概念和原理是必要的。
GIS可以分为硬件、软件和数据三个层面。
硬件包括计算机、显示器和打印机等；软件包括地理信息系统软件和辅助软件；数据则是地理信息系统的核心，包括地理空间数据和属性数据。
地理信息系统的工作原理是通过空间数据的获取、处理、分析和展示，帮助用户理解地理现象、解决问题和进行决策。
2. 地理信息系统的数据类型地理信息系统中的数据可以分为两种类型：地理空间数据和属性数据。
地理空间数据是以地图为基础的数据，用于表示地理现象的空间分布关系；属性数据则是与地理空间数据相结合的数据，用于描述地理现象的各种属性特征，例如人口数量、土地用途等。
3. 地理信息系统的数据获取与处理地理信息系统的数据获取可以通过多种途径实现，包括卫星遥感、地面调查、地理测量和现有数据的获取等。
数据处理是地理信息系统的核心功能之一，包括数据输入、编辑、转换、存储和管理等。
数据输入可以通过扫描、数字化和传感器等方式实现；数据编辑则是对数据进行增删查改；数据转换是将不同格式和坐标系的数据进行转换；数据存储和管理是将数据进行分类、存储和备份。
4. 地理信息系统的数据展示与分析地理信息系统的数据展示可以通过地图制作和图形展示等方式实现，一般可以包括点数据的符号标注、线数据的绘制和面数据的填充等。
数据分析是地理信息系统的核心功能之一，常用的分析方法包括空间查询、缓冲区分析、叠加分析和网络分析等。
测绘技术中的空间数据挖掘方法和技巧
测绘技术中的空间数据挖掘方法和技巧1. 引言测绘技术作为为地理空间信息的采集、处理和应用提供基础支撑，已经成为现代社会不可或缺的重要工具。
随着计算机技术的不断发展，空间数据挖掘作为一种数据分析和处理的方法，逐渐应用于测绘领域。
本文将就测绘技术中的空间数据挖掘方法和技巧展开论述。
2. 空间数据挖掘的概念和应用空间数据挖掘是指利用深度学习、机器学习和统计学等算法，从海量的空间数据中提取有价值的信息和知识的过程。
在测绘技术中，空间数据挖掘可以应用于地图更新、地理位置分析、地质勘探等方面。
例如，通过分析人群流动数据，可以优化城市交通规划；通过挖掘遥感影像数据，可以预测自然灾害的发生。
3. 空间数据挖掘的工具和方法（1）遥感数据处理遥感数据是空间数据挖掘中常用的数据来源之一。
通过使用精确的测绘仪器和技术，可以获取遥感影像数据，并通过图像处理、分类和分割等方法，提取出地物信息。
例如，在城市规划中，可以利用遥感数据对土地利用进行分类，了解不同地区的建筑密度和空地分布。
（2）地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是测绘技术中广泛应用的工具，它用于存储、处理和分析地理数据。
通过在GIS中结合空间数据挖掘方法，可以挖掘出隐藏在地理数据中的空间关联和模式。
例如，在环境保护方面，可以利用GIS中的地理数据和空间数据挖掘方法，分析出不同地区的环境污染程度，并制定相应的应对措施。
（3）地理空间数据可视化空间数据挖掘的结果具有空间分布的特点，因此地理空间数据可视化是非常重要的一环。
通过将挖掘结果以地图形式展示，可以使人们更直观地理解和分析数据。
例如，在城市规划中，通过将人群流动数据以热力图的形式呈现，可以指导交通规划、商业发展等决策。
4. 空间数据挖掘的技巧和挑战（1）数据预处理在进行空间数据挖掘之前，需要对原始数据进行预处理，包括数据清洗、去噪和处理缺失值等操作。
特别是对于遥感数据和地理位置数据，还需要进行校正和坐标转换等处理，以确保数据的准确性和一致性。
基于空间数据挖掘的地理信息系统设计与应用
基于空间数据挖掘的地理信息系统设计与应用地理信息系统（GIS）是一种基于空间数据的信息系统，通过对地理空间数据的收集、存储、管理、分析和展示，帮助用户了解地理现象并做出科学决策。
空间数据挖掘是在GIS中运用数据挖掘技术来发现数据中的关联、模式和规律。
本文将探讨基于空间数据挖掘的地理信息系统设计与应用。
首先，地理信息系统的设计需要考虑数据的收集和存储。
地理空间数据可以来自遥感系统、GPS定位、地图和传感器等多个来源。
在设计GIS时，需要制定数据收集和存储的规范，确保数据的准确性、一致性和完整性。
同时，应考虑数据的空间参考和坐标系统，以便对数据进行空间分析和集成。
其次，地理信息系统的设计应包括数据管理和处理功能。
数据管理涉及到对数据进行分类、归档和检索等操作，以方便用户快速获取所需数据。
数据处理功能包括数据清洗、转换、整合和融合等，以提高数据的质量和可用性。
例如，对于多源数据的融合，可以利用数据挖掘算法来处理和集成来自不同数据源的信息。
第三，地理信息系统设计的重点是数据分析和挖掘。
数据分析包括对数据的空间、属性和关联关系进行统计、聚类、分类和预测等分析。
而空间数据挖掘则是在GIS中运用数据挖掘算法来挖掘空间数据中的模式、规律和趋势。
例如，可以利用聚类算法将地理空间数据分成不同的类别，或者使用关联规则挖掘算法来发现地理要素之间的关联性。
第四，地理信息系统设计的应用包括环境保护、城市规划、交通管理、农业管理和灾害预防等多个领域。
在环境保护方面，地理信息系统可以用于监测和评估环境污染、土地利用变化和生物多样性等。
在城市规划方面，GIS可以帮助规划师分析城市的土地利用、人口分布和交通状况，以做出科学决策。
在交通管理方面，GIS可以用于分析交通流量、优化道路网络和规划公共交通。
在农业管理方面，GIS可以用于土地分析、作物生长监测和农业资源管理。
在灾害预防方面，GIS可以用于分析地质风险、洪水预测和应急救援等。
第5章GIS数据库-空间数据模型解析
总结
栅格数据和矢量数据都可以表示拓扑关系。 对于矢量图形的拓扑关系描述，主要有基 于网络的拓扑模型 和基于点集理论的拓扑 模型。
点实体
有位置，无宽度和长度
1）实体点：用来代表一个实体。
2）注记点：用于定位注记。 3）内点：用于记录多边形的 属性与位置，存在于多边形内。 4）角点、节点Vertex： 表示线段和弧段上的连接点。
线实体
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
1）实体长度： 从起点到终点的总长 2）弯曲度： 用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。 3）方向性： 如：水流方向，上游—下游，
内容：
5.1 空间数据表达 5.2 空间数据结构 5.3 空间数据模型
5.2 空间数据结构
空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的空 间图形的逻辑结构，是地理实的空间排列方式和相互关系 的抽象描述。
主要有： 一.栅格数据结构 二.矢量数据结构 三.矢栅一体化的数据结构 四.曲面数据结构 五.三维数据结构
如：线—面、面—面、 点—面、点—线
（1）线——面组合
1、区域包含线：计算区域内线的密度，某省的 水系分布情况。
2、线通过区域：公路上否通过某县。 3、线环绕区域：区域边界，搜索左右区域名称
，中国与哪些国家接壤。 4、线与区域分离：距离。
（2）面——面组合
1、包含：岛,某省的湖泊分布。 2、 相交：重叠，学校服务范围
拓扑元素
点:
弧: 面:
起点
弧段3
空间数据挖掘技术在地理信息系统中的应用研究
空间数据挖掘技术在地理信息系统中的应用研究随着信息时代的到来，人们对数据的需求越来越多，无论是个人还是企业，都需要各种各样的数据来支撑其决策。
地理信息系统（GIS）则是其中一个重要的领域，它通过地图等方式将地理信息与数据结合起来，为人们提供了方便快捷的决策支持。
而空间数据挖掘技术则是近年来在GIS领域中崭露头角的一项领先技术，它可以有效地挖掘出数据中信息，为用户提供更加精准和深入的数据分析和决策支持。
一、空间数据挖掘技术的基础空间数据挖掘技术是建立在数据挖掘技术基础上的一种技术，它可以将数据挖掘应用到空间信息中，从而发现数据中隐藏的规律和趋势。
其主要基础包括：数据预处理、特征选择、算法选择和模型建立等。
1.数据预处理数据预处理是整个数据挖掘过程中的一个非常重要的环节，它目的在于将原始数据变成适用于挖掘的数据。
其中包括数据清理、数据集成、数据变换和数据规约等过程。
2.特征选择特征选择是对数据进行划分和筛选的过程，它可以在数据中选择出对挖掘目的最有用的特征子集。
特征选择需要考虑诸如有效性、可靠性、可解释性和可操作性等多个方面。
3.算法选择算法选择是在空间数据挖掘中选择最适合的算法，使其能够更好地处理和识别数据。
选择算法需要综合考虑多个因素，如数据的特征、处理时间的限制，以及算法的实用性等。
4.模型建立模型建立是将处理输入数据的过程描述为可操作的模型，并达到对未知数据集进行预测的目的。
模型建立的核心是建立适用于目标问题的模型，这不仅要综合考虑因素的权衡，还需要进行合理的模型测试和调整。
二、空间数据挖掘技术在GIS中的应用空间数据挖掘技术在GIS领域中的应用非常广泛，它可以为地理信息提供更多的决策支持和数据分析，进一步帮助用户深刻理解地理信息。
1.地理数据的挖掘GIS系统可以提供各种地理信息数据，包括位置、面积、点、线等空间信息和土地利用、气候、交通等非空间信息。
这些信息通过空间数据挖掘技术可以获得更深入的分析和预测，比如挖掘地区土地利用类型、对道路网络进行预测等。
GIS数据库中的数据挖掘
GIS数据库中的数据挖掘摘 要：首先探讨了DM在GIS中应用的必要性和可能性，然后讨论了GIS数据库中的DM可以发现的知识类型、可以使用的方法，可以采用的DM系统原型，最后简单介绍了DM对GIS的贡献。
关键词：数据挖掘(DM)地理信息系统(GIS)专家系统(ES)文章编号：1002-8331-(2003)18-0202-03文献标识码：A中图分类号：TP311.13Data Mining in GIS DatabaseAbstract:At first, this paper discusses the necessity and possibility of applying DM in GIS databases. Then the paper discusses the types of knowledge, the methods and the antitype of DM systems of using. At th e end, it simply introduces the contribution that DM exerts on GIS.Keywords:Data Mining(DM); Geographic Information System(GIS); Ex pert System(ES)1引言DM(Data Mining数据挖掘)是指把人工智能、机器学习与数据库等技术结合起来，由计算机自动地从数据库或数据仓库中的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并具有潜在价值的信息或模式，以解决数据量大而知识贫乏这一困扰专家系统(ES)的知识瓶颈问题的非平凡过程。
这一概念一经提出，立即引起了学者、软件开发商和用户的极大兴趣，国外纷纷建立了许多专门研究知识发现和数据挖掘的公司或部门，从数据挖掘的基本概念和原理开始，直到挖掘方法、算法以及软件工具，进行了广泛深入的研究。
到目前为止，已经形成了比较完整的数据挖掘理论和方法体系，并且出现了许多实用的数据挖掘工具，广泛应用于商业、金融、保险、医疗、化工、制造业、工程和科学等领域，产生了巨大的效益。
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一、地理信息系统的数据
众所周知：GIS的一个重要组成部分就是数据。 数据类型:在开发一个特定的GIS时，要根据应用 需求确定对各类数据的要求（交通，规划，国 土等）。 数据挖掘:随着GIS产业化的深入发展，越来越多 的数据资料被不同数据生产部门数字化，因此 需要根据用户需求进行选择，提取，加工和处 理，以变成有效的信息和知识过程。 数据质量:数据质量是指数据适用于不同应用能 力的数据。
时间特征
时间特征：是指空间数据总是在某一特 定时间或时间段内采集得到或计算产生 的，因此，GIS数据是动态的空间数据， 必须进行动态更新和维护。
专题特征
专题特征(属性)：指的是除了时间和空间 特征以外的空间现象的其他特征。 如地形的坡度、坡向、某地的年降雨量、 土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、 交通流量、空气污染程度等
空间数据描述：现实世界各种现象的三大 基本特征：空间、时间和专题属性。
空间特征
空间特征：指空间物体的位置、形状和 大小等几何特征，以及与相邻物体的拓 扑关系。
人类对空间目标的定位一般不是通过记忆其空 间坐标确定的，而是确定某一目标与其他更熟 悉的目标间的空间位置关系进行定位的，而这 种关系往往也就是拓扑关系。
地图符号
地图制作过程和地图综合
地图的制作与GIS开发过程有许多相似之处，大致可分下 列步骤： 1）调查分析地图用户的要求； 2）确定制图目标，确定比例尺、投影、内容、设计符号、 编制地图规范； 3）收集数据、野外测量、像片判读、问卷调查等； 4）对数据进行鉴别、分析处理； 5）转绘数据到基础底图上； 6）进行地图综合，先选样区试验再对整个制图区域进行综 合； 7）进行地图清绘； 8）检查质量，检验精度等； 9）修改后制版印刷。
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全球定位系统概念
伪码有P码、Y码、C/A码三种。P码（或Y码） 信号，定位精度高、保密性好，仅供美军和 特许用户使用，实时定位精度约为10米。C/A 码信号，供一般用户使用，定位精度将受到 控制，计划限制在100米（2drms）范围。为 了能获得更好的定位精度，已经相继采取了 一些措施。例如，C/A码采用差分GPS技术， 可以达到米级的定位精度；供测地用的采用 无码技术的用户设备，可以达到厘米级的相 对定位精度。
数据种类
1、基础制图数据 基础制图数据包括地形数据和人文景观数据。 1）图像结构(栅格） 2）拓扑图形结构（矢量） 2、自然资源数据 3、调查统计数据 4、数字高程(地面)模型数据（DEM，DTM） 获取和存贮高程数据的方法有 4 种基本方法：规 则格网法、离散等高线法、断面量测法和不规 则三角网法。 5、法律文档数据 6、已有系统数据
空间图形数据的采集
1、扫描数字化 1）栅格扫描仪扫描 2）栅格扫描数据到矢量的转换 3）矢量扫描仪扫描 4）其它类型的自动数字化仪器 ①视频数字化仪 ②解析测图仪 5）已是数字形式的空间数据的输入 6）其它数字形式的空间数据源 ①内插数据 ②其它数据
数字化设备种类
数字化仪：又称图数转换器，是一种 通过一定量测手段将图形或图像转换成 数字信息的装置。常用的数字化设备有：
航天遥感数据
航天遥感数据有下列优点： 1）增大了观测范围。 2）能够提供大范围的瞬间静态图象。 3）能够进行大面积重复性观测，即使是人 类难以到达的偏远地区也能够做到这一 点。 4）大大加宽了人眼所能观察的光谱范围。 5）空间详细程度高（分辨率达0.2米）。
遥感图像空间分辩率
数据的测量尺度
对特定现象的测量：就是根据一定的标准对其 赋值或打分（模糊分析法）。 命名式的测量尺度：也称作类型测量尺度，只 对特定现象进行标识，赋予一定的数值或符号 而不定量描述（定性分析法：如大中小企业定 点分布）。 次序测量尺度：是基于对现象进行排序来标识 的（分级统计法：如人口分级统计）。 比例测量尺度的测量值：指那些有真零值而且 测量单位的间隔是相等的数据（函数值法）。
一、数据类型
确定GIS数据需求
寻找数据源，进行数据挖掘
有无所需的数据内容 大地测量控制 地籍测量 航空测量 遥感室外调查（土壤、植被、交通等） 定点观察（地球物理、气象、水文、生态等） 地形图 人口普查 工业/经济调查 基础设施 （通讯、电力、运输、医疗、教育等）
提取信息，模型和知识
空间数据的基本特征
二、数据挖掘
数据挖掘（加工整理）
一、数据分类标准 二、基础原始数据的确定 三、原始数据项目的确定 四、数据标准的准确性的确定 五、数据录入表设计
数据采集
一、空间图形数据的采集 二、非空间属性数据的采集 三、空间数据和非空间数据的连接
空间图形数据的采集
1、手扶跟踪数字化输入 1）数字化过程 2）数字化方式 数字化有两种基本方式：流方式和点方式。 3）数字化仪的其它输入功能 4）矢量到栅格数据的Βιβλιοθήκη 换 5）数字化的精度 6）数据共享
手扶跟踪数字化仪（数字化仪）
扫描数字化仪（扫描仪）
手扶跟踪数字化仪
简称数字化仪，是一种用来
记录和跟踪地图点、线位置
的手工数字化设备。
数字化仪的幅面
根据尺寸和使用条件的不同，大
致可分为两类： 小型数字化仪 (Tablet)：
A4，A3，A2；
大型数字化仪(Digitizer)：
A1，A0，A00。
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航空遥感像片
立体像对上测量高度并建立地面坐标系
1）航空像片相对定向，建立航空像片坐标系； 2）测量像点视差计算像点高度； 3）建立地面坐标系。 航空像片坐标向通用的地图投影坐标系的转换为 正射影像。 航测数字影像目前可以有两种方式获得： 一是用高精度扫描仪对航空像片扫描得到数字影像； 二是用数字摄影机直接得到数字影像。
地图制图工作要点
取舍：它实际上贯穿于整个制图过程中。 分类：指的是将同样的或类似的制图对象划入一组。 简化：实际上，取舍、分类和符号化都是为了简化细节，但简化还 有其它形式。 符号化：由于不可能将所有制图对象的实际形状按比例缩小到地图 上，所以地图上要用符号。符号又分为两类：抽象符号或象形符 号。 地图综合分为两部分；图形综合和制图内容综合。 1）图形综合 对点状、线状、面状符号的综合需要不同的方法。 2）内容综合 内容综合有两个方面：取舍和分类。
（A/D转换器将模拟电信号变为数字电信号）
扫描仪的主要性能指标
光学分辨率 最大分辨率 辐射分辨率（色彩位数） 扫描幅面 接口方式
光学分辨率
是指扫描仪的光学系统可以采集的实 际信息量，也就是扫描仪的感光元 件——CCD的分辨率。
例如A4扫描仪可扫描的最大宽度为216mm（ 8.5 英寸），它的CCD含有5100个单元，其光学分辨率 为5100点/8.5英寸=600dpi。
数据特点
扫描式传感器所获图像 侧视雷达图像 常见的卫星数据： 目前世界上常用的卫星数据仍然是美国的陆地 卫 星 （ Landsat ） 专 题 制 图 仪 （ ThematicMapper ， TM ）、诺阿气象卫星的甚 高分辩率辐射仪（NOAA-AVHRR）和法国SPOT卫 星的较高分辩率传感器（ HRV ）数据及美国的 SPACEIMAGING的IKNOS高分辨率卫星数据。
最大分辨率
又叫内插分辨率，它是在相邻像素 之间求出颜色或者灰度的平均值从 而增加像素数的办法。内插算法增 加了像素数，但不能增添真正的图 像细节，因此，我们应更重视光学 分辨率。
辐射分辨率
又叫色彩分辨率，或色彩深度、色 彩模式、色彩位或色阶，总之都是 表示扫描仪分辨彩色或灰度细腻程 度的指标，它的单位是bit（位）。 色彩位确切的含义是用多少个位来 表示扫描得到的一个像素。
数字化仪的构成
感应板 (Drawing Board) 标识器 (Pointing Device)
数字化仪的性能参数
操作方式 输出格式 数据转换率
分辨率
精度
操作方式
点方式 流方式 ( 开关流 / 连续流 ) 增量方式
(距离/时间)
…...
扫描数字化仪
简称扫描仪，它是一
全球定位系统概念
所谓全球定位系统（GPS，Global Position System）是利用人造地球卫星来进行定位的。 利用人造卫星不仅可以实现全球性的或区域 性的高精度定位，而且还可以综合用于通信、 交通管制、气象服务等，所以在军事和民用 方面得到了广泛的应用。 世界上第一个实用的卫星定位系统，是美 国研制的子午仪（Transit）卫星导航系统， 它于1964年正式投入使用，主要为美国海军 服务，1967年对民用部门开放。
全球定位系统概念
全球定位系统（GPS）： 卫星如何测距？ GPS接收机如何与卫星同步产生伪码？ GPS的误差与微分纠正 GPS系统:美国NAVSTAR GPS
TRANSIT 俄国GLONASS 欧空局GEOSTAR
全球定位系统概念
GPS系统有 21颗工作卫星，平均 配置在 6 个轨道上。卫星发射 用伪随机码（伪码）调制的二 种频率（ L1 、 L2 ）的信号， L1 ＝ 1575.42MHz ， L2 ＝ 1227.6MHz。用户设备用测量 到几颗卫星的距离的方法，来 确定观察点的位置。它能连续 提供三维位置（经度、纬度、 高度）、三维速度和时间，实 现近乎实时的导航定位。双频 发射是为了供用户设备消除电 离层对传播的影响。
接口方式
又称连接界面，是指扫描仪与计算 机之间采用的接口类型。常用的有 USB接口、SCSI接口和并行打印机接 口。SCSI接口的传输速度最快，而 采用并行打印机接口则更简便。
全球定位系统概念
卫星在高约20183公里的近圆形轨道上运行， 周期约12小时，每颗卫星绕地球运行二圈时， 地球恰好绕其轴转一周。这样，每颗卫星每 一个恒星日有1-2次通过同一地点的上空。这 样的安排，使每一颗卫星每天至少能通过一 个地面控制站的上空，因此地面控制站可全 设在美国国内。由于恒星日（23小时56分03.6 秒）与平阳日之差，卫星经过同一地点的时 间，每天约要提前4分钟。