空间信息导论概论
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空 间 信 息 系 统 李世华
2012.2
第一章 概论
生物技术
纳米技术
空间信息技术
遥感
地理信 息系统
全球定 位系统
计算机 技术
三大新 技术
通讯技 术
目录
一、数据与信息 二、空间数据与空间信息 二、从现实世界到数字世界
一、数据与信息
1. 数据的含义：
数据是指那些未经加工的 事实或是着重对一种特定 现象的客观描述，它是客 观事物的性质、属性、位 置，以及相互关系的抽象 表示，是构成信息和知识 的原始材料。
14
二、空间数据与空间信息
空间信息的基本特征：
8/13/2020
15
空间信息的基本特征：
① 空间性
空间性是空间信息的最 主要的特征，是区别于其 他信息的一个显著的标志。 空间性表示了空间实体的 地理位置、几何特性以及 实体间的拓扑关系，从而 形成了空间物体的位置、 形态及由此产生的一系列 特性。
应用领域
地理概念 形式表达 与计算机 实现
信息 服务
地理概念计算方法研究 地理信息与社会研究
数字世界是现实世界的抽象表达
数字世界是一 个虚拟了的现 实世界，是现 实世界的数学 模型，能够模 拟现实世界的 部分特征
• 数字世界不是对现实世界的完整表达
• 现实世界是一个时变系统，但数字世界对任何 事物的表达都是离散的
规模将达1000亿元，带动相关产业增长达5000亿 元以上，形成巨大的产业群经济效益。
三、从现实世界到数字世界
1. 对现实世界的认识
现实世界是指客观存在的世界。
8/13/2020
21
现实世界的复杂性
➢对事物的定量描述在计算机中表达较为容 易，如长度、身高、颜色等
➢抽象的东西很难在计算机中表达，如可能 性，情感、政治、社会关系
8/13/2020
13
空间信息的特性
空间信息具有定位、定性、时间和空间关系等特性。 ➢ 定位是指在已知的坐标系里空间目标都具有唯一的
空间位置； ➢ 定性是指有关空间目标的自然属性，它与目标的地
理位置密切相关； ➢ 时间是指空间目标是随时间的变化而变化； ➢ 空间关系通常用拓扑关系表示。
8/13/2020
8/13/2020
8
一、数据与信息
2. 信息的含义：
英文信息（information）一词的含义是情报、 资料、消息、报道、知识的意思，所以长期以来 人们就把信息看做是消息的同义语，简单地把信 息定义为能够带来新内容、新知识的消息。
8/13/2020
9
信息重要性质
① 普遍性 ② 无限性 ③ 相对性 ④ 传递性 ⑤ 变换性 ⑥ 有序性 ⑦ 动态性 ⑧ 无损耗性
➢地球系统也相当复杂
对现实世界的认知过程
➢ 人类认识世界的过程始终向前发展 ➢ 认识世界的过程也是人类认识技术手段和工具的
进步过程 ➢ 地理信息系统（GIS）作为对地球空间数据进行
采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机 系统，既可以管理属性信息，也可以管理空间信 息 ➢ 数字工程可以为大量信息的应用创建一个完全虚 拟的数字世界，数据的一体化应用和一体化的存 储都可在这个世界中完成。
从现实世界到数字世界的转换模型:
➢ 构造模型可对现实世界中的复杂系统进行简化和 抽象
➢ 模型就是抽象地模仿现实世界的事物，并有意识 地忽略事物的某些特征
从现实世界到数字世界的转换模型:
➢ 场模型
➢ 要素模型
➢ 层次模型
8/13/2020
28
（1）场模型
➢ 对于在一定空间内有连续分 布特点的现象，适合用基于 场的模型来进行转换。
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空间信息的基本特征：
② 时间性
空间数 据的时间性 是指空间数 据的空间特 性和属性随 时间变化的 动态特征， 即时序性。
8/13/2020
17
空间信息的基本特征：
③ 非语义性 语义是反映人类思维过程和客观实际的方面，是
人们对客观事物的反映，但并不完全等同于客观事 物。通俗地讲，如果数据能够被人类所认识和理解， 并能够与具体的事物相对应，就说明数据是语义的。
壹、贰、叁 一、二、三
One, two, three 1，2，3
Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ
8/13/2020
4
常见的数据类型
数值型
字符型
图表
音频 8/13/2020
视频
5
数据载体
竹简
石雕
泥板
羊皮纸
纸张
计算机
数据容量
• Byte--KB—MB—GB—TB—PB—EB—YB
人类对数据的管理应用
① 人工管理阶段 ② 文件系统阶段 ③ 数据库系统阶段 ④ 高级数据库技术阶段
2.从现实世界到数字世界
从现实世界----概念世界----数字世界，再通过人
们改造自然的活动反馈到现实世界，三个阶段对
应地球信息科学的三个研究领域:地理认知模型的
研究、地理概念计算方法的研究及地理信息与社
会的研究。
地理信息流
地理信息科学三个领域
ห้องสมุดไป่ตู้
现实世界
地理时 空思考
地理认知模型研究
概念世界 数字世界（GIS）
8/13/2020
18
空间数据的来源：
8/13/2020
返回 19
二、空间数据与空间信息
3.空间信息在社会中的地位、作用及发展趋势 ➢ 人类社会经济生活中85%以上的信息与空间信息
有关 ➢ 我国信息领域投资有30%左右为地理信息获取、
加工处理及应用方面的投资 ➢ 有专家曾预测，未来5年，我国空间信息产业市场
8/13/2020
10
一、数据与信息
3. 数据与信息的关系：
➢ 信息是有用的、经过加工的数据。 ➢ 数据是描述客观事实、概念的一组文字、数字或符号 等，它是信息的素材，是信息的载体和表达形式。 ➢ 根据不同的目的，可以从原始数据中得到不同的信息。
8/13/2020
11
二、空间数据与空间信息
1.空间认识的发展历程
时间和空间是运动物质存在的形式
➢ 16-19世纪,经过测量和绘制地图的区域占陆地面 积的30%
➢ 20世纪初到中叶,航空摄影测量大约覆盖了陆地面 积的70%
➢ 20世纪50年代以后,Landsat卫星扫描了全部陆地 ➢ GPS可以实时获取任一地点的三维坐标
二、空间数据与空间信息
2.空间信息与空间数据的含义：
➢ 地理空间数据指以地球表面空间位置为参照的自 然、社会、人文、经济数据，可以是图形、图像、 文字表格和数字等。
➢ 它所表达的信息就是空间信息，反映了空间实体 的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性 质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。
➢ 在实际应用中，人们不刻意区分空间数据与空间 信息，将二者等同起来。
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第一章 概论
生物技术
纳米技术
空间信息技术
遥感
地理信 息系统
全球定 位系统
计算机 技术
三大新 技术
通讯技 术
目录
一、数据与信息 二、空间数据与空间信息 二、从现实世界到数字世界
一、数据与信息
1. 数据的含义：
数据是指那些未经加工的 事实或是着重对一种特定 现象的客观描述，它是客 观事物的性质、属性、位 置，以及相互关系的抽象 表示，是构成信息和知识 的原始材料。
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二、空间数据与空间信息
空间信息的基本特征：
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空间信息的基本特征：
① 空间性
空间性是空间信息的最 主要的特征，是区别于其 他信息的一个显著的标志。 空间性表示了空间实体的 地理位置、几何特性以及 实体间的拓扑关系，从而 形成了空间物体的位置、 形态及由此产生的一系列 特性。
应用领域
地理概念 形式表达 与计算机 实现
信息 服务
地理概念计算方法研究 地理信息与社会研究
数字世界是现实世界的抽象表达
数字世界是一 个虚拟了的现 实世界，是现 实世界的数学 模型，能够模 拟现实世界的 部分特征
• 数字世界不是对现实世界的完整表达
• 现实世界是一个时变系统，但数字世界对任何 事物的表达都是离散的
规模将达1000亿元，带动相关产业增长达5000亿 元以上，形成巨大的产业群经济效益。
三、从现实世界到数字世界
1. 对现实世界的认识
现实世界是指客观存在的世界。
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现实世界的复杂性
➢对事物的定量描述在计算机中表达较为容 易，如长度、身高、颜色等
➢抽象的东西很难在计算机中表达，如可能 性，情感、政治、社会关系
8/13/2020
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空间信息的特性
空间信息具有定位、定性、时间和空间关系等特性。 ➢ 定位是指在已知的坐标系里空间目标都具有唯一的
空间位置； ➢ 定性是指有关空间目标的自然属性，它与目标的地
理位置密切相关； ➢ 时间是指空间目标是随时间的变化而变化； ➢ 空间关系通常用拓扑关系表示。
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一、数据与信息
2. 信息的含义：
英文信息（information）一词的含义是情报、 资料、消息、报道、知识的意思，所以长期以来 人们就把信息看做是消息的同义语，简单地把信 息定义为能够带来新内容、新知识的消息。
8/13/2020
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信息重要性质
① 普遍性 ② 无限性 ③ 相对性 ④ 传递性 ⑤ 变换性 ⑥ 有序性 ⑦ 动态性 ⑧ 无损耗性
➢地球系统也相当复杂
对现实世界的认知过程
➢ 人类认识世界的过程始终向前发展 ➢ 认识世界的过程也是人类认识技术手段和工具的
进步过程 ➢ 地理信息系统（GIS）作为对地球空间数据进行
采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机 系统，既可以管理属性信息，也可以管理空间信 息 ➢ 数字工程可以为大量信息的应用创建一个完全虚 拟的数字世界，数据的一体化应用和一体化的存 储都可在这个世界中完成。
从现实世界到数字世界的转换模型:
➢ 构造模型可对现实世界中的复杂系统进行简化和 抽象
➢ 模型就是抽象地模仿现实世界的事物，并有意识 地忽略事物的某些特征
从现实世界到数字世界的转换模型:
➢ 场模型
➢ 要素模型
➢ 层次模型
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（1）场模型
➢ 对于在一定空间内有连续分 布特点的现象，适合用基于 场的模型来进行转换。
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空间信息的基本特征：
② 时间性
空间数 据的时间性 是指空间数 据的空间特 性和属性随 时间变化的 动态特征， 即时序性。
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空间信息的基本特征：
③ 非语义性 语义是反映人类思维过程和客观实际的方面，是
人们对客观事物的反映，但并不完全等同于客观事 物。通俗地讲，如果数据能够被人类所认识和理解， 并能够与具体的事物相对应，就说明数据是语义的。
壹、贰、叁 一、二、三
One, two, three 1，2，3
Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ
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常见的数据类型
数值型
字符型
图表
音频 8/13/2020
视频
5
数据载体
竹简
石雕
泥板
羊皮纸
纸张
计算机
数据容量
• Byte--KB—MB—GB—TB—PB—EB—YB
人类对数据的管理应用
① 人工管理阶段 ② 文件系统阶段 ③ 数据库系统阶段 ④ 高级数据库技术阶段
2.从现实世界到数字世界
从现实世界----概念世界----数字世界，再通过人
们改造自然的活动反馈到现实世界，三个阶段对
应地球信息科学的三个研究领域:地理认知模型的
研究、地理概念计算方法的研究及地理信息与社
会的研究。
地理信息流
地理信息科学三个领域
ห้องสมุดไป่ตู้
现实世界
地理时 空思考
地理认知模型研究
概念世界 数字世界（GIS）
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空间数据的来源：
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二、空间数据与空间信息
3.空间信息在社会中的地位、作用及发展趋势 ➢ 人类社会经济生活中85%以上的信息与空间信息
有关 ➢ 我国信息领域投资有30%左右为地理信息获取、
加工处理及应用方面的投资 ➢ 有专家曾预测，未来5年，我国空间信息产业市场
8/13/2020
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一、数据与信息
3. 数据与信息的关系：
➢ 信息是有用的、经过加工的数据。 ➢ 数据是描述客观事实、概念的一组文字、数字或符号 等，它是信息的素材，是信息的载体和表达形式。 ➢ 根据不同的目的，可以从原始数据中得到不同的信息。
8/13/2020
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二、空间数据与空间信息
1.空间认识的发展历程
时间和空间是运动物质存在的形式
➢ 16-19世纪,经过测量和绘制地图的区域占陆地面 积的30%
➢ 20世纪初到中叶,航空摄影测量大约覆盖了陆地面 积的70%
➢ 20世纪50年代以后,Landsat卫星扫描了全部陆地 ➢ GPS可以实时获取任一地点的三维坐标
二、空间数据与空间信息
2.空间信息与空间数据的含义：
➢ 地理空间数据指以地球表面空间位置为参照的自 然、社会、人文、经济数据，可以是图形、图像、 文字表格和数字等。
➢ 它所表达的信息就是空间信息，反映了空间实体 的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性 质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。
➢ 在实际应用中，人们不刻意区分空间数据与空间 信息，将二者等同起来。