GIS第三章空间数据的获取
地理信息系统概论-第三章
2024/7/17
22
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。
2024/7/17
24
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。
2024/7/17
9
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。
GIS数据特点及获取方式(超图 实践指导)
目录页
CONTENTS PAGE
1 哪些数据可以作为GIS数据 2 GIS数据来源分类 3 GIS数据获取方式
哪些数据可以作为GIS数据
3
GIS 空间数据
地图
地面测量
统计数据
数字数据
遥感、航空影像
GIS数据来源分类
4
第一手数据 第二手数据
非电子数据
平板测量数据 工程测量数据 航空、遥感相片
人口普查 社会经济调查 各种统计资料
地图 专题地图 统计图表
电子数据
全站仪、GPS数据 地球物理、地球化学
遥感数据
已建各种数据库 GIS数据
GIS数据获取方式
5
免费 获取
购买
实测
矢量 化
免费获取
• DIVA-GIS
6
• 国家综合地球观测数据共享平台
免费获取
7
•稻歌google map截获器
• 地理空间数据云
免费获取
8
•中国统计年鉴
购买
9
• 从专业的GIS数据制作厂商购买； • 从测绘相关部门购买。
实测
10
பைடு நூலகம்
• 外业测量
矢量化
11
工程扫描仪
小型扫描仪
矢量化等高线
思考
12
• GIS数据有哪些？ • 如何获取GIS数据？
GIS空间数据处理与分析
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
GIS数据处理与空间分析教程
GIS数据处理与空间分析教程引言：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捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。
在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。
本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。
第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。
在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。
第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。
我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。
另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。
第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。
我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。
此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。
第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。
本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。
我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。
第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。
我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。
第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。
MAPGIS应用教程第三章空间数据采集
图3-6“新建区”
14
云南国土资源职业学院
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。
33
云南国土资源职业学院
28
云南国土资源职业学院
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。
4
云南国土资源职业学院
第三章 空间数据采集
3.1
MAPGIS文件创建
5
云南国土资源职业学院
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：
GIS地理信息系统空间数据结构
网络模型表示了特殊对象之间的交互，如水或者交通 流。
要素（对象）模型
基于要素的空间模型强调了个体现象， 该现象以独立的方式或者以与其它现象之间的 关系的方式来研究。任何现象，无论大小，都 可以被确定为一个对象（Object），假设它可 以从概念上与其邻域现象相分离。一个实体必 须符合三个条件： 可被识别； 重要（与问题相关）； 可被描述（有特征）。
场模型可以表示为如下的数学公式：
z : s z ( s ) 上式中，z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因
此该式表示了从空间域（甚至包括时间坐标）到某个 值域的映射。
空间数据模型与结构—对象模型与场模型比较
对象模型和场模型的比较
现实世界
对象模型 选择实体 它在哪里 数据
场模型 选择一个位置
指图形保持连续状态下变形，但图形关系
不变的性质。
拓扑变换
（橡皮变换）
将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。
非拓扑属性（几何） 两点间距离
拓扑属性（没发生变化的属性） 一个点在一条弧段的端点
一点指向另一点的方向 一条弧是一简单弧段（自身不相交）
弧段长度、区域周长、 一个点在一个区域的边界上
面积 等
一个点在一个区域的内部/外部
(x8,y8), (x17,y17), (x16,y16),
22 (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13),
21
(x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)
6
20
C
3
5
18
19
4
(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26), (x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30)
简述常用地理空间数据源及其获取方法
简述常用地理空间数据源及其获取方法常用地理空间数据源包括地理信息系统（GIS）数据、卫星遥感数据、地图数据和社交媒体数据。
1. 地理信息系统（GIS）数据：GIS数据由各种机构和组织收集和维护，包括政府机构、学术研究机构和非政府组织等。
获取GIS数据的方法包括：- 直接从相关机构下载数据：许多政府机构和学术研究机构提供免费或收费的GIS数据下载服务。
- 使用GIS软件和插件：大多数GIS软件提供了数据查询和下载功能，可以直接通过软件获取数据。
- 使用GIS数据提供商：有一些专门的商业公司提供各种类型的GIS数据，用户可以从他们那里购买所需数据。
2. 卫星遥感数据：卫星遥感数据通常由卫星或无人机收集，包括遥感影像、高程数据和地表温度等。
获取卫星遥感数据的方法包括：- 直接从卫星数据提供商下载：有一些卫星数据提供商如Landsat、Sentinel和MODIS等，用户可以从他们的网站下载所需数据。
- 使用遥感数据平台：一些在线遥感数据平台（如Google Earth Engine和Remote Pixel）提供了大量卫星遥感数据的查询和下载服务。
- 使用遥感图像处理软件：一些遥感图像处理软件（如ENVI 和QGIS）提供了数据访问和分析的功能，用户可以通过软件获取数据。
3. 地图数据：地图数据是指包含地理特征和地理数据的地图。
获取地图数据的方法包括：- 使用在线地图服务：包括Google Maps、百度地图、高德地图等。
用户可以通过这些服务访问和使用地图数据。
- 使用地图制作软件：一些地图制作软件（如ArcGIS和QGIS）提供了地图数据查询和下载的功能，用户可以通过软件获取数据。
- 购买地图数据：一些专业地图数据提供商提供了各种类型的地图数据，用户可以从他们那里购买所需数据。
4. 社交媒体数据：社交媒体数据是指通过社交媒体平台收集的地理位置相关的数据，包括用户地理标签、地理位置信息和地理标记等。
获取社交媒体数据的方法包括：- 使用社交媒体API：一些社交媒体平台（如Twitter、Instagram和Facebook）提供了开放API，用户可以使用API 查询和获取相关数据。
属性数据与空间数据
属性数据与空间数据一、引言属性数据和空间数据是地理信息系统（GIS）中两个重要的数据类型。
属性数据是描述地理现象的非空间特征的数据，如人口数量、土地用途等。
空间数据是描述地理现象的空间位置和形状的数据，如地图、卫星影像等。
本文将详细介绍属性数据和空间数据的定义、特征、获取方式以及在GIS中的应用。
二、属性数据1. 定义属性数据是指描述地理现象的非空间特征的数据，通常以表格形式存储，每一行代表一个地理实体，每一列代表一个属性。
属性数据可以是定量或者定性的，如人口数量、土地所有权等。
2. 特征属性数据具有以下特征：- 可测量性：属性数据可以通过数值进行度量，如人口数量、面积等。
- 可分类性：属性数据可以根据特定的标准进行分类，如土地用途、行政区划等。
- 可变性：属性数据可以随时间和空间变化，如人口数量的增减、土地用途的变化等。
3. 获取方式属性数据可以通过以下方式获取：- 实地调查：通过实地走访、问卷调查等方式采集数据。
- 统计数据：利用已有的统计数据，如人口普查、经济统计等。
- 数据挖掘：通过对大数据进行分析和挖掘，获取隐藏的属性数据。
4. 在GIS中的应用属性数据在GIS中有广泛的应用，包括：- 空间分析：通过属性数据的空间分布，进行统计和分析，如人口密度分析、土地利用变化分析等。
- 决策支持：利用属性数据的特征，辅助决策制定，如城市规划、环境保护等。
- 可视化展示：将属性数据与空间数据结合，制作地图、图表等可视化展示方式。
三、空间数据1. 定义空间数据是指描述地理现象的空间位置和形状的数据，通常以地图、卫星影像等形式存在。
空间数据可以是点、线、面等不同的几何对象。
2. 特征空间数据具有以下特征：- 空间关系：空间数据可以描述地理实体之间的位置关系，如相交、包含等。
- 空间属性：空间数据可以携带属性数据，如地图上的标注、卫星影像上的像素值等。
- 空间分析：通过空间数据的分析，可以得出地理现象的空间模式和规律。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2018/11/24
40
4、急需实现异构GIS间的互操作 1）解决基础数据的共享问题的需要； 2）GIS应用趋向多学科综合和集成化； 3）GIS走向社会化的需要； 4）也是Internet GIS发展的需要。 5、GIS互操作现状
目前，主要有两种方法初步实现互操作： 1）OPEN GIS规范，通过规定统一的系统设计和开发软件工具的框 架，OGC（Open GIS Consortium）协会为实现GIS间的互操作制定 了OPEN GIS规范。 2）构件（组件）技术，构件（组件）技术也是实现互操作的可行 方法。程序设计中的组件技术，可以在许多不同平台下使用，受 之启发，可将GIS某功能包装成独立的组件，使之可以在不同的系 2018/11/24 41 统环境下调用。这样可实现系统功能的相互调用。
地理信息系统的开发和应用需要经历 一个由现实世界到概念世界，再到计算机信 息世界的转化过程。
信息世界 概念模型
认识抽象
现实世界 机器世界 数据模型
2018/11/24 45
一、空间数据模型
1、定义 数据模型：是数据库系统中关于数据和 P42 联系的逻辑组织的形式表示。
遥感传感器平台
传感器
2018/11/24
11
3、数字高程模型
数字摄影测量方法 野外测量 扫描数字化
2018/11/24
12
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。
2018/11/24
13
3.2 空间数据及其特征
OpenGIS规范的作用
通过OpenGIS规范把商业部门、集成部门、用户、研究人员、数据提供商等连 接到一起，通过必要的软件工具和通信技术，为各种用户提供对地理信息的共享 和互操作。
2018/11/24
42
Open GIS规范
1、 含义： OGIS ，也叫开放式地理数据交换规程，它是由开放地理信息系统协会 （Open GIS Consortium）制定的一系列开放标准和接口。Open GIS规范 是OGC规范的最高层次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规 范系统。 2、目的： 在传统GIS软件与高带宽的异构地学处理环境中架起一座桥梁，具体通 过信息基础设施，把地理空间数据和地理处理资源集成到主流的计算机 技术中，促使可互操作的商业地理信息处理软件的广泛应用。 3、特点： 1）是一种统一的规范，使用户和开发者能进行互操作；
数据 功能
互操作地理信息处理，是指数字系统的这些能力：
1）自由地交换所有关于地球的信息，即所有关于地表上的、空 中的、地球表面以下的对象的信息。
2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。 概括为自由交换地理空间信息及协作运行空间信息处理的软件。
2018/11/24 38
2、GIS互操作类型
17
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；
2018/11/24
18
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 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。
2018/11/24
19
属性特征是指空间对象的专题属性；
2018/11/24
4
3.1 GIS数据的内容P35
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
2018/11/24 5
1、数字线划数据
点: 线:
终点 中间点 起点
2018/11/24
25
三、数据源种类
图形图像数据： 地图 第一手数据 第二手数据 工图 笔记 照片 航空、遥感相片 非电子数据 专题地图 航空与遥感影像等 人口普查 统计图表 社会经济调查 文字数据： 各种统计资料 调查报告 全站仪、GPS数据 文件 已建各种数据库 地球物理、地球化学 电子数据 统计数据 GIS数据 遥感数据 实验数据 野外调查的原始记录 等 2018/11/24 26
35
野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新
2018/11/24
36
3.4 空间数据的转换
GIS A 内部文件 数据交换文件 GIS A GIS B 外部文件 外部文件 GIS B 内部文件
P40
GIS A
数据交换标准
2018/11/24
14
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； 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。
15
2018/11/24
邻接 点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
2018/11/24
相交
相离
包含
重合
16
二、地理（空间）数据的基本特征 P36
1、位置特征(location)
位置特征又称空间特征，描述了事物
所处的位置。通常以坐标数据形式来表
示空间位置，以拓扑关系来表示空间位
置关系。
2018/11/24
2）能克服烦琐的批处理及导入、导出障碍，在分布操作系统异构数据库 环境下获取数据及数据处理功能资源；
3）由于Open GIS独立于具体平台，它只能是抽象层的概念描述，而不是 具体的实现。
2018/11/24 43
3.5 空间数据模型 3.6 空间数据质量控制 3.7 空间数据标准
44
2018/11/24
纸 质 地 图
扫描 转换
拼接子 图块
剪裁 地图
屏 幕 跟 踪 矢 量 化
矢量图合 成、接边
矢量图 编辑
空间 数据库
2、屏幕跟踪矢量化流程：
准备扫描图像
栅格图像配准 选择投影和单位 输入控制点 编辑控制点 屏幕跟踪矢量化地图
新建数字化图层
2018/11/24
33
属性和几何数据的连接 几何数据 属性数据 标识码
数据源与相应设备
地图
地面测量数据 航空、遥感 统计资料 文字数据 多媒体
扫描仪
数字化仪 编辑处理 摄影测量系统 数据交换 键盘 空间 数据库
2018/11/24
27
四、空间数据的采集：P37,38
1、属性数据的采集 2、几何数据的采集 3、图形数据的采集
2018/11/24
28
1、空间数据采集——属性数据的采集
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
中国土地利用分布图
2018/11/24 9
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)
2018/11/24
10
2、影像数据
1）软件的互操作，强调软件功能块间的相 互调用； 2）数据的互操作，强调数据集之间相互透 明的访问； 3）语义的互操作，强调信息的共享，在一 定语义约束下（对地理现象共同的理解下） 的互操作。
2018/11/24
39
3、GIS 互操作问题
目前，所建立的GIS均被认为是信息孤岛，不同系统之 间存在互操作问题，因为： 1）没有统一的标准，各自采用不同的数据格式、数据 存储和数据处理方法； 2）系统的开发均建立在具体、相互独立和封闭的平台， 且不同应用部门对地理现象有不同的理解，导致对地 理信息有不同的定义，使得不同应用系统之间在共同 协作时无法进行信息交流和数据共享。
L1—L2 L1(A1,A2,A3…） A1(L1,L2,L3 …) A1A2A3(L1,L2,L3 …)
2018/11/24
22
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
P37
汽油
数据
2018/11/24
23
一、准备工作
（记录）
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
2018/11/24
20
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。
P37
实体随时间的变化具有周期性，其变化的周期
有超短周期的、短期的、中期的、长期的和超长
期的。
2018/11/24
21
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：
用户界面
系统和数据库管理
数据输入 数据库建立
空间数据处理 空间数据分析
产品生成 产品输出
2018/11/24
1
第三章 空间数据的获取
2018/11/24
2
一些基本概念：
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)。