地理信息系统原理与方法
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的概念
以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和 认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的 自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源， 并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了 解的有关地球的信息。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及 整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的 流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和 日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
（一）空间维数：有0，1，2，3 维之分，点、线、 面、体。
（二）空间特征类型
1、点状实体
（三）实体类型组合 2、线状实体
3、面状实体
4、体状实体
14
2.1 空间数据结构
1、点状实体 点或节点、点状实体。点：有特定位置，维数为0的物体。
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：用于负载多边形 的属性，存在于多边形内。
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什么样的数据结构才是好的数据结构
• 组织的数据能够表示要素之间的层次关系， 便于不同数据连接和覆盖
• 能正确反映地理实体的空间排列方式和各 实体间的相互关系
• 便于存储和检索 • 节省存储空间，减少数据冗余 • 存取速度快 • 足够的灵活性，数据组织应具有插入新的
数据、删除或修改部分数据的基本功能
元数据
空间元数据
10
2、空间数据基本特征
11
3、空间数据类型
1）依据数据
2）依据表示对象的不同分为（7种）：
来源的不同
分为：
地图数据
地形数据
属性数据
元数据
影象数据
12
3、空间数据 类型（续）
13
2.1 空间数据结构
三、实体的空间特征 在地图上实体维数的表示可以改变 点---
面 线（单线河）---面（双线河），通 过地图综合。
网络等。
16
2.1 空间数据结构
3、面状实体（多边形）
是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。 在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。
面状实体的如下特征： 1）面积范围 2）周长 3）独立性或与其它地物相邻 如中国及其周边国家 4）内岛屿或锯齿状外形： 如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。 5）重叠性与非重叠性：
如学校的分区，菜市场的服务范 围等都有可能出现交叉重叠现象。
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2.1 空间数据结构
4、体、立体状实体
立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体， 它具有长度、宽度及高度等属性，立体状实体一般具有 以下一些空间特征： ·体积，如工程开控和填充的土方量。 ·每个二维平面的面积。 ·周长。 ·内岛。 ·含有弧立块或相邻块。 · 断面图与剖面图。
时间
空间特征：地理 位置和空间关系
属性特征—名称、 等级、类别等
时间特征
几何数据（空间 数据、图形数据） 关系数据—实体 间的邻接、关联 包含等相互关系
属性数据—各种 属性特wenku.baidu.com和时间
4、数据结构
矢量、栅格、 TIN（专用于地 表或特殊造型）
RDBMS属性表---采用MIS较成熟
测量方法、编码 方法、空间参考 系等
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球中的“3S”技术
数字地球的核心是地球空间信息科学，地球空间信息科学的 技术体系中最基础和基本的技术核心是"3S"技术及其集成。
1、空间定位(GPS)技术
2、航空航天遥感(RS)技术
3、地理信息系统(GIS)技术
4、"三S"集成技术
"三S"集成是指将上述三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集
的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以
武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，因此，GIS中的空
间实体是一个概括，复杂，相对的概念。
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2.1 空间数据结构
二、地理实体的描述——空间数据
1、描述的内容
2、基本特征
3、数据类型
位置、形状、尺 寸、
识别码（名称） 实体的角色、功 能、行为、实体 的衍生信息
3
1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的特点
➢ 多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络 信息系统
➢ 面向全社会公众开放的网络信息系统 ➢ 虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的技术基础 1、信息高速公路和计算机宽带高速网 2、高分辨率卫星影像 3、空间信息技术与空间数据基础设施 4、大容量数据存贮及元数据 5、科学计算 6、可视化和虚拟现实技术
成在一起。集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合，
在线的连接、实时的处理和系统的整体性。GPS、RS、GIS集成的方
式可以在不同技术水平上实现。"
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第2章 空间数据结构
• 空间数据结构是指空间数据编排方式和组织关系。 • 它是对数据的一种理解和解释，不说明数据结构
的数据是毫无用处的，不仅用户无法理解，计算 机程序也不能正确处理。 • 对同一组数据，按不同的数据结构去处理，得到 的可能是截然不同的内容。 • 空间数据结构是GIS沟通信息的桥梁，只有充分 理解GIS所采用的特定数据结构，才能正确地使 用系统。
地理信息系统原理与方法
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的产生
数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月在加利福尼亚 科学中心开幕典礼上发表的题为“数字地球—新世纪人 类星球之认识”演说时，提出的一个与GIS、网络、虚 拟现实等高新技术密切相关的概念。 1998年江泽民在接见两院院士代表时的讲话中指出：" 当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异， 高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的 知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化"。
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2.1 空间数据结构
一、地理实体（空间实体）---GIS处理对象
1、定义：
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，武汉就是一个点，这个
点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体，而在大比例尺
4）角点、节点Vertex： 表示线段和弧段上的连接点。
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2.1 空间数据结构
2、线状实体
具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示，并有 如下特性：
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，
线状实体包括：
线段，边界、链、弧段、
1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的概念
以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和 认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的 自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源， 并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了 解的有关地球的信息。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及 整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的 流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和 日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
（一）空间维数：有0，1，2，3 维之分，点、线、 面、体。
（二）空间特征类型
1、点状实体
（三）实体类型组合 2、线状实体
3、面状实体
4、体状实体
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2.1 空间数据结构
1、点状实体 点或节点、点状实体。点：有特定位置，维数为0的物体。
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：用于负载多边形 的属性，存在于多边形内。
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什么样的数据结构才是好的数据结构
• 组织的数据能够表示要素之间的层次关系， 便于不同数据连接和覆盖
• 能正确反映地理实体的空间排列方式和各 实体间的相互关系
• 便于存储和检索 • 节省存储空间，减少数据冗余 • 存取速度快 • 足够的灵活性，数据组织应具有插入新的
数据、删除或修改部分数据的基本功能
元数据
空间元数据
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2、空间数据基本特征
11
3、空间数据类型
1）依据数据
2）依据表示对象的不同分为（7种）：
来源的不同
分为：
地图数据
地形数据
属性数据
元数据
影象数据
12
3、空间数据 类型（续）
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2.1 空间数据结构
三、实体的空间特征 在地图上实体维数的表示可以改变 点---
面 线（单线河）---面（双线河），通 过地图综合。
网络等。
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2.1 空间数据结构
3、面状实体（多边形）
是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。 在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。
面状实体的如下特征： 1）面积范围 2）周长 3）独立性或与其它地物相邻 如中国及其周边国家 4）内岛屿或锯齿状外形： 如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。 5）重叠性与非重叠性：
如学校的分区，菜市场的服务范 围等都有可能出现交叉重叠现象。
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2.1 空间数据结构
4、体、立体状实体
立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体， 它具有长度、宽度及高度等属性，立体状实体一般具有 以下一些空间特征： ·体积，如工程开控和填充的土方量。 ·每个二维平面的面积。 ·周长。 ·内岛。 ·含有弧立块或相邻块。 · 断面图与剖面图。
时间
空间特征：地理 位置和空间关系
属性特征—名称、 等级、类别等
时间特征
几何数据（空间 数据、图形数据） 关系数据—实体 间的邻接、关联 包含等相互关系
属性数据—各种 属性特wenku.baidu.com和时间
4、数据结构
矢量、栅格、 TIN（专用于地 表或特殊造型）
RDBMS属性表---采用MIS较成熟
测量方法、编码 方法、空间参考 系等
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球中的“3S”技术
数字地球的核心是地球空间信息科学，地球空间信息科学的 技术体系中最基础和基本的技术核心是"3S"技术及其集成。
1、空间定位(GPS)技术
2、航空航天遥感(RS)技术
3、地理信息系统(GIS)技术
4、"三S"集成技术
"三S"集成是指将上述三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集
的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以
武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，因此，GIS中的空
间实体是一个概括，复杂，相对的概念。
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2.1 空间数据结构
二、地理实体的描述——空间数据
1、描述的内容
2、基本特征
3、数据类型
位置、形状、尺 寸、
识别码（名称） 实体的角色、功 能、行为、实体 的衍生信息
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的特点
➢ 多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络 信息系统
➢ 面向全社会公众开放的网络信息系统 ➢ 虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的技术基础 1、信息高速公路和计算机宽带高速网 2、高分辨率卫星影像 3、空间信息技术与空间数据基础设施 4、大容量数据存贮及元数据 5、科学计算 6、可视化和虚拟现实技术
成在一起。集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合，
在线的连接、实时的处理和系统的整体性。GPS、RS、GIS集成的方
式可以在不同技术水平上实现。"
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第2章 空间数据结构
• 空间数据结构是指空间数据编排方式和组织关系。 • 它是对数据的一种理解和解释，不说明数据结构
的数据是毫无用处的，不仅用户无法理解，计算 机程序也不能正确处理。 • 对同一组数据，按不同的数据结构去处理，得到 的可能是截然不同的内容。 • 空间数据结构是GIS沟通信息的桥梁，只有充分 理解GIS所采用的特定数据结构，才能正确地使 用系统。
地理信息系统原理与方法
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1.4 地理信息系统与数字地球
• 数字地球的产生
数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月在加利福尼亚 科学中心开幕典礼上发表的题为“数字地球—新世纪人 类星球之认识”演说时，提出的一个与GIS、网络、虚 拟现实等高新技术密切相关的概念。 1998年江泽民在接见两院院士代表时的讲话中指出：" 当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异， 高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的 知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化"。
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2.1 空间数据结构
一、地理实体（空间实体）---GIS处理对象
1、定义：
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，武汉就是一个点，这个
点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体，而在大比例尺
4）角点、节点Vertex： 表示线段和弧段上的连接点。
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2.1 空间数据结构
2、线状实体
具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示，并有 如下特性：
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，
线状实体包括：
线段，边界、链、弧段、