GIS第三章空间数据的获取
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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
国家资源与环境信 息系统规范在 “专业数据分类 和数据项目建议 总表”中，将数 据分为社会环境、 自然环境和资源 与能源三大类共 14小项，并规定 了每项数据的内 容及基本数据来 源。
2018/11/24 29
2、空间数据采集——几何数据的采集
采集基本模式有两 种： ①将地理信息实 体以x,y坐标的形 式，以顺时针或 逆时针方法依次 输入。 ②用点、线、多 边形和格网邻接 的方法表示地理 实体。
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；
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
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。
Hale Waihona Puke Baidu
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。
6、试验，样区、单项试验
2018/11/24 24
二、数据采集任务
（记录）
1、将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥 感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的 数字形式。 2、数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理， 保证数据在内容和逻辑上的一致性。 3、不同的数据来源要用到不同的设备和方法。 数据的转换装载。 4、数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等。
面:
2018/11/24
弧段3
弧段2 弧段1
弧段4
6
点实体
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
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
2018/11/24 7
线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体 • 度量实体距离
香港城市道路网分布
2018/11/24 8
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。
特征数码 位置 点
11
x,y（点） x1,y1,x2,y2,...,xn,yn(线）
线
21
面
31
x1,y1,x2,y2,...,xn,yn（面）
2018/11/24
30
几何数据采集方法： 手扶跟踪数字化仪采集 地图扫描数字化
2018/11/24
31
（1）扫描参数设置：扫描模式的设置、分辨率的设置、扫 描范围的设置 （2）扫描矢量化处理流程：
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
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：
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
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
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
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。
Open GIS
Internet
2018/11/24
37
1、互操作含义
指异构环境下两个或两个以上 实体 1 的实体，尽管它们实现的语言、 数据 执行的环境和基于的模型不同， 功能 但它们可以互相通信和协作，以 完成某一特定任务，这些实体包 括程序、对象、系统运行环境等。
互操作
实体 2
互相通信
互相协作
1、可手工输入 2、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符)
2018/11/24
34
3、空间数据采集——图形数据的采集 （记录P39）
数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等
数字化仪
2018/11/24
扫描仪
数字摄影测量工作站
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；
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)。
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
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 工程图 平板测量数据 规划图 工程测量数据 地图 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
空间数据的概念：是指用来表示空间实体的位置、 形状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文 字、图像和图形等诸多方面信息数据的总称。
2018/11/24
3
理解：
空间实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如， 在全国地图上由于比例尺很小，平顶山市就是一个点，这个点不能 再分割，可以把平顶山市定为一个空间实体，而在大比例尺的平顶 山市地图上，平顶山的许多房屋，街道都要表达出来，所以平顶山 市必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研 究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂， 相对的概念。
传感器
2018/11/24
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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
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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
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3.2 空间数据及其特征
国家资源与环境信 息系统规范在 “专业数据分类 和数据项目建议 总表”中，将数 据分为社会环境、 自然环境和资源 与能源三大类共 14小项，并规定 了每项数据的内 容及基本数据来 源。
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2、空间数据采集——几何数据的采集
采集基本模式有两 种： ①将地理信息实 体以x,y坐标的形 式，以顺时针或 逆时针方法依次 输入。 ②用点、线、多 边形和格网邻接 的方法表示地理 实体。
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。
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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；
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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
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属性特征是指空间对象的专题属性；
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
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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
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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
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1、空间数据采集——属性数据的采集
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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。
Hale Waihona Puke Baidu
2018/11/24
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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。
6、试验，样区、单项试验
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二、数据采集任务
（记录）
1、将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥 感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的 数字形式。 2、数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理， 保证数据在内容和逻辑上的一致性。 3、不同的数据来源要用到不同的设备和方法。 数据的转换装载。 4、数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等。
面:
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弧段3
弧段2 弧段1
弧段4
6
点实体
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
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
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线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体 • 度量实体距离
香港城市道路网分布
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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。
特征数码 位置 点
11
x,y（点） x1,y1,x2,y2,...,xn,yn(线）
线
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面
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x1,y1,x2,y2,...,xn,yn（面）
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几何数据采集方法： 手扶跟踪数字化仪采集 地图扫描数字化
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（1）扫描参数设置：扫描模式的设置、分辨率的设置、扫 描范围的设置 （2）扫描矢量化处理流程：
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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
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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
L1—L2 L1(A1,A2,A3…） A1(L1,L2,L3 …) A1A2A3(L1,L2,L3 …)
2018/11/24
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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
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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。
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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：
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
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
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。
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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。
Open GIS
Internet
2018/11/24
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1、互操作含义
指异构环境下两个或两个以上 实体 1 的实体，尽管它们实现的语言、 数据 执行的环境和基于的模型不同， 功能 但它们可以互相通信和协作，以 完成某一特定任务，这些实体包 括程序、对象、系统运行环境等。
互操作
实体 2
互相通信
互相协作
1、可手工输入 2、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符)
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34
3、空间数据采集——图形数据的采集 （记录P39）
数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等
数字化仪
2018/11/24
扫描仪
数字摄影测量工作站
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。
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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；
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
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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)。
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。
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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
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三、数据源种类
图形图像数据： 地图 第一手数据 第二手数据 工程图 平板测量数据 规划图 工程测量数据 地图 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
空间数据的概念：是指用来表示空间实体的位置、 形状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文 字、图像和图形等诸多方面信息数据的总称。
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理解：
空间实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如， 在全国地图上由于比例尺很小，平顶山市就是一个点，这个点不能 再分割，可以把平顶山市定为一个空间实体，而在大比例尺的平顶 山市地图上，平顶山的许多房屋，街道都要表达出来，所以平顶山 市必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研 究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂， 相对的概念。