第二章 空间信息基础(二)
地理信息系统复习资料 (1)
地理信息系统复习资料第一章绪论1.1、信息:是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识,是生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。
信息来源于数据。
数据是客观对象的表示,而信息则是数据内涵的意义,是数据的内容和解释。
数据只有对实体行为产生影响时才成为信息,信息是数据的内涵,而数据是信息的载体。
1.2、地理信息系统:是在计算机硬、软件系统支持下,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。
1.3、GIS-T:是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统,它是GIS在交通领域的延伸,是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成,是为研究交通系统中的问题而开发的GIS。
1.4 GIS特点:(1)、GIS的物理外壳计算机的技术系统,它又有若干个相互关联的子系统构成,如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等;(2)GIS操作对象是空间数据,即点、线、面、体这类三维要素的地理实体(3)GIS的技术优势在于它的数据综合,模拟与分析评价能力,可以得到常规方法,普通信息系统难以得到的重要信息,实现地理空间过程演化的模拟和预测;(4)它与测绘和地理学有着密切的关系。
1.5GIS与其他信息系统有什么区别?通常意义上的信息系统存储结构都是数据信息,结构为表单,查询、排序、删增操作比较简单,GIS的存储结构是地物空间信息,以图形为对象的(甚至是三维形体),将图形变为几何信息、拓扑信息、坐标数值、投影信息的组合体,用复杂的表单结构来存储,因此GIS系统的操作是以图形为界面,比普通信息系统复杂得多。
空间数据的最根本的特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量地描述。
第二章 地球空间与空间数据基础
遥感图像及地图表示
五、地理信息的数字化表述
地理信息的数字化表述,就是使计算机能够识别 地理事物的形状。
Open GIS对地理空间的认识模型
九个抽象层次
尺度世界 (尺度语言)
项目世界 (project)
地理点列世界 (坐标几何)
地理空间世界 (GIS语言)
地理几何 特征世界
概念世界
现实世界
(自然语言) (基本语言)
地理要素 集合世界
地理要素 世界
GIS的三个抽象层次
现实世界 地理实体或者现象
概念世界
2
4
12 24
48
96 192
1
4
16 144 576 2304 9216 36864
1
4
36 144 576 2304 9216
第二节 地理空间坐标系与地图投影
地理空间坐标系的主要目的,是确定空间 实体在地理空间中的位置,最直接的方法是用 地理坐标(经度、纬度)和高程来表示。
地理坐标系——球面坐标系
地图投影
平面直角坐标系 (笛卡尔平面直角坐标系、欧几里德空间系)
一、在椭球面上表示点位置的坐标系统
(一)大地坐标系
大地坐标系是大地测 量中以参考椭球面为 基准面的坐标系。
根据不同的应用,域可以表示二维和三维地理 空间。
三、地图对地理空间的描述
地图上各种内容要素之间的关系,是按照 地图投影建立的数学规则,使地面上各点和地 图平面上的相应点保持一定的函数关系,从而 在地图上准确地表达地表空间各要素的关系和
空间信息技术在城市规划中的应用
空间信息技术在城市规划中的应用第一章空间信息技术的概述随着科技的不断发展,空间信息技术被越来越多地应用到城市规划中。
空间信息技术是指利用计算机、通信、卫星遥感、地理信息系统等信息技术来获取、处理、存储、分析和传输地球空间信息的一种技术。
第二章空间信息技术在城市规划中的应用2.1 基础设施建设规划空间信息技术可以为城市基础设施建设规划提供精准的数据支持和分析。
例如,通过卫星遥感技术,可以获取城市上空的高精度影像数据,进而对城市中的各类基础设施建设进行科学规划,提升城市的整体水平。
2.2 空间布局规划其次,空间信息技术在城市空间布局规划中也有着重要的应用。
例如,采用地理信息系统,可以对城市内各个地区的环境、交通、人口等数据进行全方位地记录和分析,从而制定具体的城市发展规划。
2.3 交通规划空间信息技术对于城市交通规划也非常重要。
交通规划涉及到城市内交通设施的规划和建设,包括道路、桥梁、隧道等,这些都需要精准的地形数据。
空间信息技术可以通过遥感技术,获取城市的地形和土地分布状况,能够有效的为城市交通规划提供基础数据支持。
2.4 环境保护规划在城市规划中,环境保护规划是不可或缺的一个环节。
通过空间信息技术,可以对城市内的环境数据进行收集和分析,包括空气质量、噪音、水质等方面。
这样可以为城市环境的治理和规划提供基础数据。
2.5 城市更新规划空间信息技术在城市更新规划中也有重要的应用。
城市更新涉及到改造和更新城市内的旧建筑、老工业区等。
通过空间信息技术,可以对城市内的建筑、道路、绿化等进行全方位数据收集和分析,帮助城市规划人员制定更为科学的城市更新规划。
第三章空间信息技术在城市规划中的挑战和解决方案3.1 数据质量城市规划需要大量的数据支持,而这些数据质量直接影响到规划的科学性和准确性。
因此,空间信息技术在城市规划中面临着数据质量问题。
解决方案包括完善数据采集流程、优化数据处理流程等。
3.2 数据安全随着城市规划数据越来越大,数据安全问题也变得越来越重要。
物联网专业开设《3S原理与应用》课程势在必行
物联网专业开设《3S原理与应用》课程势在必行作者:徐蓉赵春哲来源:《读写算》2014年第19期【摘要】地理信息系统、全球定位系统和遥感技术(3S技术)与物联网发展密不可分,其中,卫星导航定位系统、遥感为物联网感知提供重要手段,而地理信息系统为空间信息处理提供平台支撑,能与物联网进行无缝集成。
在高等院校物联网专业开设《3S原理与应用》课程顺应社会发展的需要,能完善学生的知识体系结构,提升毕业生的实践能力和竞争实力,促进物联网专业和3S技术的共同发展。
【关键词】3S原理与应用高等教育课程物联网1引言:物联网专业开设《3S原理与应用》课程的意义物联网(Internet of things, IOT)的概念是在1999年提出的。
2005年国际电信联盟将物联网定义为:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、空间定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。
物联网就是“物物相连的互联网”,其核心是RFID技术、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、无线通信技术和宽带网络。
空间定位技术作为物联网的核心技术之一,可以实现目标的识别、定位、跟踪、监控和管理。
现有的高精度GPS定位技术可以为物联网提供厘米级精度的动态实时定位服务,这将极大地提高物联网位置服务质量,并由此可带来巨大的经济效益和社会效益。
地理信息系统(GIS)是以计算机为基础,对地理空间位置等信息进行采集、存储、管理、分析、可视化与应用的软件工具[2]。
物物相连的网络必须要有相关空间信息处理平台的支撑,尤其是对于大规模的、复杂的、现实的物联网而言,地理信息系统技术将是一种不可或缺的支撑技术,它能让物联网更加好用、更加有序、更加智慧。
遥感(RS)技术本身属于传感技术,虽然不是物联网中的主要传感方式和手段,但对于一些特定的物联网应用,如精细农业、环保监测、重要设施状态监测等,遥感所具有的的速度快、覆盖面广、成本低等优势,将发挥十分重要的作用。
第二章 地球空间与空间数据基础
1
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述
1.地球空间
地球空间是指靠近地球的、受太阳辐射变化直接影响的空间区域。
2.地理空间—GIS的主要研究对象
地理空间是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域,主要涉及到 地球空间的表层部分。 地理空间是物质、能量、信息的数量及行为在地理范畴中的广延性存在形式。特指形态、 结构、过程、关系、功能的分布方式和分布格局同时在“暂时”时间的延续(抽象意义上 的静止态),讨论所表达出的“断片图景”。地理空间的研究是地理学的基本核心之一。
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认知制图,它可以发生在地图的空间行为过程中,也可以发生在地图 使用过程中。
所谓空间行为,是指人们把原先已经知道的(长期记忆)和新近获取的 信息结合起来后的决策过程的结果。地图的空间行为如利用地图进行 定向(导向)、环境觉察和环境记忆等行为。地理信息系统的功能表明, 人的认知制图能力是能够用计算机模拟的,当然这只是一种功能模拟, 模拟结果的正确程度完全取决于模拟模型和输入数据是否客观地、正 确地反映现实系统。
2
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述 3.地理空间抽象过程 客观世界的现象划分为5类: • 可精密观测的对象(如建筑物边界) • 受采样限制的自然对象(如矿体) • 受定义限制的自然对象(如植被覆盖率大小和范围) • 不规则的人为对象(如行政区、TIN、Voronoi多边形) • 规则的人为对象(栅格、立方体元)
20
第二章 地球空间与空间数据基础
3
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述 3.地理空间抽象过程 抽象:从具体事物抽出、概括出它们共同的方面、本质属性与 关系等,而将个别的、非本质的方面、属性与关系舍弃,这种 思维过程,称为抽象。 • 为什么要对地理空间抽象?
第二章-2 空间数据结构的类型
“外壳”; ③没有任何点在三角形的外接圆内部,反之,
如果一个三角网满足此条件,那么它就是 Delaunay三角网;
④如果将三角网中的每个三角形的最小角进行 升序排列,则Delaunay三角网的排列得到的数值 最大,从这个意义上说, Delaunay三角网是 “最接近于规则化”的三角网。(等边三角形)
▪ TIN
它角 连 多从
) 。
被 称 为
形 网 是
形 成 的
边 形 中
左 图 中
狄泰 一 各可
洛森 个 已以
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三边 角 点出
角 网 (
形 的 对 偶 图
形 网 , 该 三
)
(
参 考 点
相
来 , 将 泰 森
D-
,
▪ 用迪洛尼三角网构建泰森多边形
▪ 给定一个D-TIN,对于它的所有内边,连接共 有每条内边的两个三角形的外接圆的圆心,即构 成该TIN的平面点集Voronoi图。 (1)首先构建离散平面点集的D-TIN; (2)然后求取各三角形的外接圆心; (3)对每一个离散点,按顺时针或逆时针方 向连接与其关联的三角形的外接圆心,即得到该 离散点的泰森多边形;
▪
②手扶跟踪数字化法;
▪
③数据结构转换法。
2.3.2 矢量数据结构
矢量数据结构分为以下几种主要类型 ▪ 简单数据结构 ▪ 拓扑数据结构 ▪ 曲面数据结构
1)简单数据结构 a.面条(Spaghetti方式)在简单数据结构中,空间数据按 照以基本的空间对象(点、线、多边形)为单位进行单独 组织,不含有拓扑关系数据,最典型的是面条(Spaghetti 方式)
地理信息空间信息基础PPT市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
► 三维地理信息系统中所涉及旳地理空间,则是在上述笛卡 儿平面直角坐标系上加上第三维z,代表地面相对于该旋 转椭球体表面旳高程。
3、地图对地理空间旳描述
►地图是现实世界旳模型,它按照一定旳百分 比、一定旳投影原则有选择地将复杂旳三维 现实世界旳某些内容投影到二维平面媒介上, 并用符号将这些内容要素体现出来。
(x1,y1)
(x2,y2)
(x3,y3)
(x4,y4)
0 0 0 0 0 0 1 0 00 00 3 3 0 0 8 1 0 4 44 00 3 3 3 0 0 1 4 4 44 40 3 3 3 0 1 0 4 4 44 44 3 3 3 0 1 0 4 4 44 40 0 0 0 1 7 0 0 4 44 00 0 0 0 1 5 5 0 0 00 00 7 0 1 5 5 5 5 0 00 00 0 0 1 5 5 5 5 0 00 80 0 1 0 5 5 0 0 0 00 00
图3-11 遥感图象中信息旳矢量和栅格表达
►由以上两例可看出,至少有两种数字化旳措 施能够表达空间信息:
►栅格法:由一系列x,y坐标定位旳像元,每个 像元独立编码,并载有属性。
►矢量法:三种主要地理实体旳点、线、面中, 点类似于像元,但不占有面积,其他两种均 由一系列内部有关联旳坐标形成,一定旳面 或线则与一定旳属性连接。
00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 30 40 00 00 00 01 02 00 30 40 00 00 00 01 02 03 00 40 00 00 00 00 12 03 00 40 00 00 00 00 1 33 00 40 00 00 00 00 12 30 00 40 00 00 00 00 13 0 00 04 00 00 00 00 31 20 00 04 00 00 00 00 31 20 00 04 00 00 00 00 00 20 00 04 00 00 00 00 00 20 00 40 00 00 00 00 00 20 00 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
3S技术重点复习资料
3S期末复习资料题型:填空20%(0.5分/空)、名词解释20%(2分/题)、简答题30%(5—6题)、论述题20%(10分/题)、计算或证明10%第一章绪论1、地球信息科学(Geoinformatics或Geomatics):又译为地理信息科学,是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通讯技术等的有机集成,即多种学科的综合。
是用各种现代化方法采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关数据的一门综合的计算机信息科学、技术和产业实体。
2、地球信息科学的特点:动态性、系统化、实时性、空间特征、信息科学。
6、遥感的分类:1)按遥感平台分:航天遥感(平台处于海拔高度大于80km的空中,如火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等)。
航空遥感(平台处于海拔高度小于80km的空中,如飞机、气球等)。
地面遥感(平台处于地面。
如三脚架、遥感车、塔、船等)。
2)按传感器工作方式分:被动遥感:传感器本身不发射任何人工探测信号,只能被动地接受来自对象的信息。
如不用闪光灯的摄影。
主动遥感:传感器本身带有电磁波的辐射源,工作时向目标发射信号,接收目标物反射这种辐射波的强度。
如使用闪光灯的摄影和侧视雷达。
7、遥感的特性:空间特性、时间特性、光谱特性。
这三大特性构成了遥感信息地学评价的三个基本标准(空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率)。
11、地理信息系统(GIS-Geographical Information System):在计算机软件和硬件的支持下,以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析现实世界的各类空间数据及属性特征的技术系统。
12.全球定位系统gps:以卫星为基础的无线电授时、定位、测距导航系统实现精确的定位。
第二章空间信息技术基础2、黄道面:地球绕地轴(地球旋转轴)自转的同时也绕太阳公转,地球绕太阳公转的平面即称为黄道面。
3、我国常用的国家大地坐标系有:BJ54(1954年北京坐标系)、GDZ80(1980年国家大地坐标系)、WGS-84(全球公用的地球坐标系)。
GIS教学大纲2012
绵阳师范学院资源环境工程学院《地理信息系统》教学大纲课程编号: 121111102课程名称:地理信息系统英文名称:Geography Informat System课程类型: 专业必修课总学时:64 讲课学时: 44 实验学时:20学分: 4适用对象: 地理科学、资源环境科学本科先修课程:地图学、测量学、计算机应用基础、数字制图一、课程性质、目的和任务《地理信息系统》课程是地理科学与资源环境科学本科专业的核心课程。
课程总学时为64,由理论教学和实验教学两部分组成。
理论教学主要内容包括GIS的基本概念和学科特征、数据采集方法、空间数据组织和管理、空间分析技术与空间建模、数据输出、GIS开发、GIS工程组织、GIS 应用现状和发展趋势等。
实验教学贯穿GIS数据处理流程的各个环节,加强学生对GIS的理解以及基本操作技能的训练。
通过本课程的学习,要求学生理解并掌握GIS相关概念、基本知识和基本理论;掌握GIS数据处理流程的技术方法和技巧;初步具备用GIS解决实际问题的能力和一定的科研能力。
为后续与GIS相关课程学习奠定良好的基础,同时熟练操作和使用2到3种流行GIS软件。
二、教学基本要求本课程根据专业教学计划,围绕基本知识、基本理论、基本方法和实践应用能力(“三基一用”),制定教学内容。
理论教学内容强调新思维、新突破。
实践教学要明确实践应用能力(地理数据采集、数据编辑、数据管理、分析和输出五项基本能力)地位和作用,结合地方实际开展能力培训。
本课程采用多媒体教学、网络教学等多种现代教学手段提高教学质量,以理论考试和实验测试、课堂质疑和小论文、读书报告等形式为主要测试手段,以教、研、讨等互动形式为主要课堂组织形式,强调培养学生的理解能力、动手能力与创新能力,提高学生的综合素质。
本课程拟在3年内实现双语(中英文)教学模式(英文原版教材),以强化学生的语言表达能力和专业词汇积累,为以后的学术交流和文献阅读打下坚实的基础。
GIS复习
第一章绪论地理信息系统:是在计算机硬件、软件系统支持下,对整个或部分地球表面层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
(1)计算机化的技术系统;(2)以空间数据为操作对象;(3)优势:空间数据的表达、分析和实现地理空间过程的模拟预测;(4)集多学科于一体的边缘学科1、数据:是指某一目标定性、定量描述的原始资料,包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。
数据用以载荷信息的物理符号,数据本身并没有意义。
2、信息:是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们(或系统)提供新的事实和知识,作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
3、信息与数据的区别信息与数据是不可分离的。
信息由与物理介质有关的数据表达,数据种所包含的意义就是信息;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、信息的特征:具有客观性、实(适)用性、传输性、共享性5、地理信息的特征(1)空间分布性(空间自相关性):具有空间定位的特点,先定位后定性,并在区域上表现出分布特点;(2)数据量大:区域大、动态变化、类型多;(3)信息载体的多样性:地理实体、文字、数字、地图、影像、符号、纸质、磁带、光1盘…(4)时间和空间不可分割:任何地理数据都是在特定的区域某个时间点(段)上的特征。
6、信息系统:是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。
由计算机硬件、软件、数据、用户组成。
7、地理空间数据:是GIS最重要的组成部分,指以地球表面空间位置为参照,描述自然、社会和人文经济景观的数据。
GIS通过数据管理系统将空间数据和其他的数据(属性数据)连接,并且用于组织、维护和管理数据。
.地理空间数据包括:定位、拓扑关系、(定性)属性。
8、山庄选址:面积为50-80亩-——空间查询选择不能选在有耕地、园地内--—空间查询选择坡度小于15度,高程在以下1930—DEM+选择距离水源地在300米以内—-空间缓冲叠加分析第二章空间信息基础1、地球椭球体模型:是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型.2、地理空间坐标系的建立建立地理空间坐标系,主要的目的是确定地面点的位置.也就是求出地面点对大地水准面的关系,它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。
dx2第二章空间信息基础
点状要素
图2-3 几种点状符号 地面上真正的点状事物很少,一般都占有
一定的面积,只是大小不同。这里所谓的 点状要素,是指那些占面积较小,不能按 比例尺表示,又要定位的事物。
线状要素
图2-4 几种线状符号 对于地面上呈线状或带状的事物如交通线、河
流、境界线、构造线等,在地图上,均用线状 符号来表示。当然,对于线状和面状实体的区 分,也和地图的比例尺有很大的关系.
地理信息数字化描述方法
栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。
地图的矢量和栅格表示
(x1,y1)
(x2,y2)
(x3,y3)
(x4,y4)
0 0 0 0 0 0 1 0 00 00 3 3 0 0 8 1 0 4 44 00 3 3 3 0 0 1 4 4 44 40 3 3 3 0 1 0 4 4 44 44 3 3 3 0 1 0 4 4 44 40 0 0 0 1 7 0 0 4 44 00 0 0 0 1 5 5 0 0 00 00 7 0 1 5 5 5 5 0 00 00 0 0 1 5 5 5 5 0 00 80 0 1 0 5 5 0 0 0 00 00
遥感影象对空间信息的描述主要是通过不同的 颜色和灰度来表示的。这是因为地物的结构、 成分、分布等的不同,其反射光谱特性和发射 光谱特性也各不相同,传感器记录的各种地物 在某一波段的电磁辐射反射能量也各不相同, 反映在遥感影象上,则表现为不同的颜色和灰 度信息.
第二节 地理信息数字化描述方法
对地理信息进行数字化描述,就是要使计算机能够识别地 理事物的形状,为此,必须精确地指出空间模式如何处理 ,如何显示等。在计算机内描述空间实体有两种形式:显 式描述和隐式描述。例如一条河流,在计算机中的显示表 示,就是栅格中的一系列像元,如图2-8(b)所示,为使计 算机认识这些像元描述的是河流而不是其它物体,这些像 元都给予相同的编码值R或者用相同的颜色、符号、数字、 灰度值来表示。
地理信息空间信息基础ppt课件(共27张PPT)
地物的特征信息。 如河流,在小比例尺的地图上,被表示成线状地物,而在大比例尺的地图上,则被表示成面状地物。
2 对地理信息系统进行数字化描述
通过如右图所示的遥感图象,明显地 椭球体的大小通常用两个半径——长半径a和短半径b,或由一个半径和扁率α来决定。
(a)
(b)
(c)
图3-8 河流的显示和隐式表示
ห้องสมุดไป่ตู้
►栅格数据结构:计算机对地理实体的显式描 述。矢量数据结构:计算机对地理实体的隐 式描述。
►在栅格数据结构中,整个地理空间被规则地 分为一个个小块〔通常为正方形),地理实 体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置 决定,小块的位置则由其横排竖列的数码决 定,每个地理实体的形态是由栅格或网格中 的一组点来构成。
地理空间的实体分为点、线、面三种要素
(1〕点状要素
点状要素,是指那些占面积较小,不能按比例尺表示,又要定 位的事物。因此,面状事物和点状事物的界限并不严格。如 居民点,在大、中比例尺地图上被表示为面状地物,在小比 例尺地图上则被表示为点状地物。
通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征,以符号的尺寸表示数量 特征,将点状符号定位于事物所在的相应位置上。图2-3为几种点 状符号举例。
第二章 空间信息基础
第一节 常规的地理空间信息描述法 第二节 地理信息数字化描述方法
第一节常规的地理空间信息描述法
►1、地球空间模型描述 ►第一类是地球的自然表面,它是一个起伏不
平,十分不规则的表面,非常复杂,难以用 一个简洁的数学表达式描述出来,所以不适 合于数字建模;它在诸如长度、面积、体积 等几何测量中都面临着十分复杂的困难
地理信息基础复习
第一章:绪论一、什么是地理信息?地理信息有什么特性?1.地理信息: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,它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
或者定义为:表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
从另一个角度来说,一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息2.特征:(1)空间分布性:属于空间信息,其位置的识别是与数据联系在一起的,这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。
(2)数据量大。
(3)信息载体的多样性二、什么是GIS?它具有什么特点?1.地理信息系统(GIS , Geographic Information System)是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表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2.特点:(1)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力;以地理研究和地理决策为目的,以地理模型方法为手段,具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力;并能产生高层次的地理信息。
(2)具有公共的地理定位基础,所有的地理要素,要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位,才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解,将隐含其中的信息变为显示表达,形成空间和时间上连续分布的综合信息基础,支持空间问题的处理与决策。
(3)地理信息系统从外部来看,它表现为计算机软硬件系统;而其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型,是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统三、GIS与其它信息系统有什么区别?1)GIS有别于DBMS(数据库管理系统),GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力,而不是简单的数据管理,这种能力使用户能得到关于数据的知识,因此,GIS是能对空间数据进行分析的DBMS,GIS必须包含DBMS。
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(2)空间数据元数据的标准
元数据标准名称
建立标准的组织
CSDGM地球空间数据元数据内 FGDC,美国联邦空间数据
容标准
委员会
GDDD数据集描述方法
MEGRIN,欧洲地图事务 组织
CGSB空间数据集描述
CSC,加拿大标准委员会
CEN地学信息一数据描述一元 数据
CEN/TC287
DIF目录交换格式
② 利用拓扑关系有利于空间要素的查询,例如某 条铁路通过哪些地区,某县与哪些县邻接。又如 分析某河流能为哪些地区的居民提供水源,某湖 泊周围的土地类型及对生物栖息环境作出评价等。
③ 可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧 段构建多边形,实现道路的选取,进行最佳路径 的选择等。
唐山师范学院资管系
第三节 元数据
唐山师范学院资管系
2.空间数据的类型
根据划分角度不同,可将空间数据划分为不同的类型。 空间数据从几何上可以抽象为点、线、面数据,对于 点、线、面数据,按其内容又可分为七种类型,如下: (1)类型数据:例如居民点、交通线、土壤类型分布等;
(2)面域数据:例如多边形中心点、行政区域界限和行政
单元等;
(3)网络数据:例如道路交叉点、街道和街区等;
(2)拓扑关系 是一种对空间结构关系进行明确定 义的数学方法。 是指图形在保持连续状态下变形,但图形关系 不变的性质(拓扑属性)。
(3)拓扑结构 是明确定义空间结构关系的一种 数学方法。 在GIS中,它不但用于空间数据的组 织,而且在空间分析和应用中都有非常重要的意 义。
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② 多边形区域定义(Area definition) 多个弧段首尾相连构成了多边形的内部域。 多边形与弧段的拓扑关系(Polygon-arc
topolopgy)表现了多边形区域定义。 在矢量模型中,多边形区域是由一系列弧段序列
组成的。(如图)
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③ 邻接性(Contiguity):通过定义弧段的左右 边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。
第二章 空间信息基础
唐山师范学院资管系 李诚
第三节 空间数据类型和关系
1.空间数据的基本特征 2.空间数据的类型 3.空间数据的拓扑关系
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(1)地理信息系统是是指在计算机硬件、软件系 统支持下,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、存储、管 理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简而 言之,地理信息系统是综合处理和分析地理空间 数据的一种技术系统。
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A P0
e
c
P1
P3
E
a
f
D
P4 g
C b
P2
d
B
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上图中结点、弧段、面相互之间所有的拓扑关 系如表1-4
表1面域与弧段的拓扑关系
面域
弧段
P1
a, b, c, -g
P2
b, d, f
P3
c, f, e
P4
g
表2 结点与弧段的拓扑关系
结点
弧段
A a, c, e
B
a, d, b
(2)元数据的主要作用 ① 帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据, 建立数据文档 ② 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、 数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息,便于用户查 询检索地理空间数据 ③ 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途 径,以及与数据交换和传输有关的辅助信息 帮助用户了解数据,以便就数据是否能满足其需 求作出正确的判断 ④ 提供有关信息,以便用户处理和转换有用的数 据。
弧段的左与右的拓扑关系(Left-right topology) 表现了邻接性。一个具有方向性的弧段有左边和 右边之分。计算机正是根据弧段的左边与右边的 关系来判断位于该弧段两边的多边形的邻接性。 (如图)
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е1
N1
P1
е6
N2 е5
N4
P2 е4
P3
N5
P4
е3 е7
е2
N3
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C d, e, f
D b, f, c
Eg
A P0
e
c
P1
P3
E
a
f
D
P4 g
C b
P2
d
B
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表2-3 弧段与结点的拓扑关 系
弧段
结点
a
A,B
b
B,D
c
D,A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d
B,C
e
C,A
f
C,D
g
E,E
表2-4 弧段与面域的拓扑关系
弧段
左邻面 右邻面
a
P0
P1
b
P2
P1
c
P3
P1
d
P0
P2
e
P0
(4)拓扑(Topology)关系的种类 在GIS中,为了真实地反映地理实体,不仅要包括实体 的位置、形状、大小和属性、还必须反映实体之间的相 互关系。 ①邻接关系:空间图形中同类元素之间的拓扑关系。 例如多边形之间的邻接关系,P2/P3,P1/P2,又如结 点之间的邻接关系A与D,C与D等。(如图) ②关联关系:空间图形中不同元素之间的拓扑关系。 例如结点与弧段的关联关系A与e、a、c;多边形与弧 段的关联关系P2与e、c、f。 (如图) ③包含关系:空间图形中同类但不同级元素之间的拓 扑关系。例如多边形P1中包含有多边形P4。(如图)
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(3)元数据的内容
对数据库的描述; 对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及
数据生产历史等的说明; 对数据质量的描述,如数据精度、数据的逻辑一
致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等; 对数据处理信息的说明,如量纲的转换等; 对数据转换方法的描述 ; 对数据库的更新、集成方法等的说明。
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(4)元数据的性质
元数据是关于数据的描述性数据信息,它应尽 可能多地反映数据集自身的特征规律,以便于用 户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。 不同领域的数据库,其元数据的内容会有很大差 异。
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1.空间数据元数据的概念和标准
⑴ 定义 空间数据(Geospatial data)用于确定具有自然 特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、 属性及其边界的信息 空间数据元数据指对于空间数据的描述或说明, 主要包括(见书27页)
P3
f
P3
P2
g
P1
A P0
e
c
P1
P3
E
a
f
D
P4 g
C b
P2
d
B
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(5)点、线、面空间数据的空间关系
点—点关系(分离) 点和点之间的关系主要有两点(通过某条线)是否相连, 两点之间的距离是多少?如城市中某两个点之间可否有 通路,距离是多少?这是在实际生活中常见的点和点之 间的空间关系问题。
点—线关系(分离、重合) 点和线的关系主要表现在点和线的关联关系上。如点是 否位于线上,点和线之间的距离等等。
点—面关系(分离、包含、相邻) 点和面的关系主要表现在空间包含关系上。如某个村子 是否位于某个县内?或某个县共有多少个村子?
线—线关系(分离、相邻、相交) 线和线是否邻接、相交是线和线关系的主要表现形式。 如河流和铁路的相交,两条公路是否通过某个点邻接?
NASA
ISO地理信息
ISO/TC211
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3.空间数据元数据应用
(1)GIS中使用元数据的原因 完整性(Completeness) 可扩展性(Extensibility) 特殊化(Specialization) 安全性(Safety) 查错功能(Debugging) 浏览功能(Browsing) 程序生成(Program generation)
1.元数据的概念 2.空间数据元数据的概念和标准 3.空间数据元数据应用
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1.元数据的概念与分类
⑴ 定义 “meta”是一希腊语词根,意思是“改变”,
“Metadata”一词的原意是关于数据变化的描述。 科学界至今没有确切的定义. 一般都认为元数据就是 “关于数据的数据”。
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数字化描述方法有哪些?
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5、利用关系表来表达下图的空间拓扑关系。 6、什么是元数据?为什么要使用元数据?
1
c
A
2
b
B e
a
3
D
7
6
C
5
4
a: 结点号
d
1: 弧段号
A: 多边形号
弧段数字化方向
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谢谢同学们
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(1)海量特征 各种空间数据汇集,导致空间数据急剧膨胀,呈现海量的特 征。
(2)异质数据 各种数据呈现不同的类型,不同的来源,不同的表达方式 (比例尺,坐标系统等),年代等不一致。
(3)多维数据 不仅仅表现在数据的空间三维或时间维方面,也表现在其他方 面,如不同的测量方法,遥感数据的不同波段等。
(4)动态数据 不同时相的空间数据反映地理事物或现象的发展变化过程。
线—面关系(分离、相邻、重合、相交、包含) 线和面的关系表现为线是否通过面或和面关联或包含在 面之内?
面—面关系(分离、相邻、重合、覆盖、包含、相交) 面和面之间的关系主要表现为邻接和包含的关系。
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(6)拓扑关系的重要意义