空間信息技術(shù)基礎(chǔ)（韋娟）課件 第1-3章 緒論、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)庫-空間數(shù)據(jù)的采集與處理

空間信息技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容第二節(jié)地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成第三節(jié)地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用第四節(jié)空間信息技術(shù)理論及相關(guān)學(xué)科第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況

空間信息技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一門新興技術(shù)，主要包括遙感（RemoteSensing,RS）、地理信息系統(tǒng)（GeographicalinformationSystem,

GIS）和全球定位系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem,

GNSS）的理論與技術(shù)，同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲(chǔ)、管理、顯示和應(yīng)用等，及時(shí)而又準(zhǔn)確地向地學(xué)工作者、各級(jí)管理和生產(chǎn)部門提供有關(guān)區(qū)域綜合、方案優(yōu)選、戰(zhàn)略決策等方面可靠的地理或空間信息。

為了說明空間信息技術(shù)如何服務(wù)于區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域，先看一個(gè)為郊游公園選址提供輔助決策的例子。第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容

郊游公園具體位置的選擇需要滿足一定的要求：

1）依山傍水，地形有一定起伏，必須靠近天然的小河流；

2）交通方便，但周圍環(huán)境較安靜，公園距公路的距離最遠(yuǎn)不得超過1.25km，最近不得小于0.25km；

3）空氣新鮮，有一定的植被覆蓋率；

4）其他條件。

類似公園選址這樣的空間決策問題涉及各方面影響因素，需要將大量的多種空間信息進(jìn)行綜合的分析、利用。

過去，使用人工操作方式，工作量大，問題復(fù)雜，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，工作需重新開始。

現(xiàn)在，將空間信息技術(shù)作為輔助決策支持工具，工作將變得輕松許多。

第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容首先從現(xiàn)實(shí)世界中采集、獲取與上述要求有關(guān)的地形信息、水系信息、道路信息和植被信息等各類信息;

其次，以一定的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)起來，即建立空間數(shù)據(jù)庫;

第三，提供各類空間數(shù)據(jù)處理和綜合分析手段，當(dāng)用戶針對(duì)此問題提供一套條件，系統(tǒng)將返回一套方案，一個(gè)問題，考慮問題的角度不同，往往會(huì)有多個(gè)可選方案，當(dāng)用戶更改條件，系統(tǒng)將快速返回與之對(duì)應(yīng)的另一套方案。

最后方案的確定還涉及到許多非量化的復(fù)雜因素，需要規(guī)劃專家的智能選擇。

所以說，空間信息技術(shù)是解決空間問題的有效的輔助決策支持工具。目前，還不能完全代替最終決策者。第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容

從公園選址輔助決策的例子可知，認(rèn)識(shí)空間信息系統(tǒng)首先會(huì)接觸到數(shù)據(jù)與信息這兩個(gè)名詞。

數(shù)據(jù)與信息兩者在詞義上的差別：數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容；數(shù)據(jù)是客觀對(duì)象的表示，只有當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息；信息是當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容狹義信息論將信息定義人們獲得信息前后對(duì)事物認(rèn)識(shí)的差別。廣義信息論將信息定義信息是指主體(人、生物和機(jī)器)與外部客體

(環(huán)境、其他人、生物和機(jī)器)之間相互聯(lián)系的一種形式。是主體和客體之間一切有用的消息和知識(shí)，是表征事物特征的一種普遍形式。教材定義信息是用文字、數(shù)字、符號(hào)、語言、圖像等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理、分析和決策的依據(jù)。信息的特點(diǎn)信息的客觀性，與客觀事物緊密相聯(lián)系的；信息的適用性，信息對(duì)決策是十分重要；信息的傳輸性，信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設(shè)備(包括遠(yuǎn)程終端)，和以一定形式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換；信息的共享性，信息與實(shí)物不同，它可以傳輸給多個(gè)用戶，為多個(gè)用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點(diǎn)，使信息成為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。

數(shù)據(jù)（Data)

通過數(shù)字化或直接記錄下來的可以被鑒別的符號(hào)，是用以載荷信息的物理符號(hào)，在計(jì)算機(jī)化的地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。

數(shù)據(jù)只有對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。例如：“1”和“0”，當(dāng)用來表示某一種實(shí)體在某個(gè)地域內(nèi)存在與否時(shí)，它就提供了有(1表示)無(0表示)的信息。地理信息系統(tǒng)的建立，首先是收集數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、增強(qiáng)等，其目的就是把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察、分析、傳輸或進(jìn)一步處理的形式，得到數(shù)據(jù)中包含的信息；把數(shù)據(jù)加工成對(duì)正確管理和決策有用的數(shù)據(jù)；把數(shù)據(jù)編輯后存儲(chǔ)起來，以供不斷使用。

對(duì)同一數(shù)據(jù)每個(gè)人的解釋可能不同，因而獲得信息量的多少與人的知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。信息與數(shù)據(jù)是不可分離的，即信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，而數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)。也就是說數(shù)據(jù)是信息的載體。

信息=數(shù)據(jù)+說明數(shù)據(jù)是信息的載體數(shù)據(jù)的特點(diǎn)地理信息

地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。

或者定義為：表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。從另一個(gè)角度來說，一切與空間位置有關(guān)的信息都叫做地理信息。它脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存儲(chǔ)、分析與顯示地理信息的功能。地理信息屬于空間信息，它具有空間定位特征、多維結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化特征。

第一節(jié)空間信息技術(shù)的研究?jī)?nèi)容地理信息的特點(diǎn)空間分布性

屬于空間信息，其位置的識(shí)別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標(biāo)志。具有多維結(jié)構(gòu)的特征即在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。時(shí)序特征十分明顯可以按照時(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的(如臺(tái)風(fēng)、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低溫)、中期的(如土地利用、作物估產(chǎn))、長(zhǎng)期的(如城市化、水土流失)、超長(zhǎng)期的(如地殼變動(dòng)、氣候變化)等。這對(duì)地理事物的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，從而為科學(xué)決策提供依據(jù)很重要。具有豐富的信息

GIS數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關(guān)的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟(jì)情況、交通情況等等。紐約市曾經(jīng)對(duì)其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有80%以上的信息為地理信息或與地理信息有關(guān)。

地理信息系統(tǒng)GIS是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，它研究關(guān)于地理空間信息處理和分析過程中提出一系列基本問題，如空間對(duì)象表達(dá)與建模、空間關(guān)系及推理機(jī)制、空間信息的控制基準(zhǔn)、空間信息的認(rèn)知與分析、GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)GIS應(yīng)用模型與可視化、空間信息的政策與標(biāo)準(zhǔn)等.GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)是按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)編碼，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、定性、定量和拓?fù)潢P(guān)系的描述,由此而形成GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是有效的地理實(shí)體表達(dá)、獨(dú)特的時(shí)空分析能力、強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造手段和可靠的科學(xué)預(yù)測(cè)與輔助決策功能等.GIS的科學(xué)定義：地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。地理信息系統(tǒng)用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立WhatisNOTGISGPS–GlobalPositioningSystem

Astaticmap–paperordigital–Mapsareoftena“product”ofaGIS–AwaytovisualizetheanalysisAsoftwarepackage北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue中國(guó)：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relationalInformationSystem信息科學(xué)：SpatialInformationSystem應(yīng)用類型：

NaturalResourcesInformationSystemLandInformationSystemTransportationGeographicalInformationSystem地學(xué)應(yīng)用：GeoScience專業(yè)雜志：GeographicalInformationScience(英國(guó))Geo-InformationSystem（德國(guó)）地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息；

具有公共的地理定位基礎(chǔ)，所有的地理要素，要按經(jīng)緯度或者特有的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的空間定位，才能使具有時(shí)序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進(jìn)行復(fù)合和分解，將隱含其中的信息變?yōu)轱@示表達(dá)，形成空間和時(shí)間上連續(xù)分布的綜合信息基礎(chǔ)，支持空間問題的處理與決策；地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)；而其內(nèi)涵確是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型，是一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動(dòng)及信息流動(dòng)的結(jié)果，完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的交換來仿真。

地理信息系統(tǒng)根據(jù)其研究范圍來分：全球性信息系統(tǒng)：主要以全球綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如數(shù)字地球。區(qū)域性信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、市級(jí)或縣級(jí)等。地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容分為三大類：專題地理信息系統(tǒng)：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場(chǎng)資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。綜合地理信息系統(tǒng)：主要以綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)，比如資源與環(huán)境GIS，規(guī)劃與管理GIS

。根據(jù)使用數(shù)據(jù)模型可分為:矢量信息系統(tǒng)柵格信息系統(tǒng)混合型信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)工具(GIS—Tools）：是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包，如ArcGIS、MapInfo等。GIS與其他系統(tǒng)之間的區(qū)別

GIS空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合體GIS與其他系統(tǒng)的區(qū)別

GIS有別于DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），GIS具有以某種選定的方式對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和判斷的能力，而不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理，這種能力使用戶能得到關(guān)于數(shù)據(jù)的知識(shí)，因此，GIS是能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)），GIS要對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應(yīng)用，GIS的軟硬件設(shè)備要復(fù)雜、系統(tǒng)功能要強(qiáng)；MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、沒有拓?fù)潢P(guān)系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫，地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個(gè)數(shù)據(jù)源。GIS有別于CAD系統(tǒng)，二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。GIS與其他IS之間的關(guān)系（信息系統(tǒng)分類）信息系統(tǒng)（IS)非空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)（SIS）如廠礦企業(yè)管理、財(cái)務(wù)等MIS非地理信息系統(tǒng)CAD/CAM地理信息系統(tǒng)（GIS）專題GIS綜合信息系統(tǒng)地籍信息系統(tǒng)城市管線信息系統(tǒng)城市規(guī)劃與管理IS區(qū)域資源與環(huán)境IS……

……

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)硬件空間數(shù)據(jù)GIS用戶第二節(jié)GIS的基本構(gòu)成第二節(jié)GIS的基本構(gòu)成系統(tǒng)硬件

由主機(jī)、外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)組成，用于存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示空間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件

由系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和基礎(chǔ)GIS軟件組成，用于執(zhí)行GIS功能的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析、建模和輸出等操作?？臻g數(shù)據(jù)庫

由數(shù)據(jù)庫實(shí)體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、查詢、檢索和更新等。應(yīng)用模型

由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項(xiàng)實(shí)際應(yīng)用問題，獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。用戶界面

由菜單式、命令式或表格式的圖形用戶界面所組成，是用以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的工具。地理信息系統(tǒng)的組成可綜合表示為硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應(yīng)用模型GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS完整的GIS主要由四個(gè)部分構(gòu)成，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理操作人員，其核心部分是計(jì)算機(jī)軟硬系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)庫反映了GIS的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機(jī)械的、光的元件或裝置，是GIS的物理外殼，系統(tǒng)的規(guī)模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關(guān)系，受硬件指標(biāo)的支持或制約．GIS硬件系統(tǒng)的主要任務(wù)是存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示地理信息或空間數(shù)據(jù)。GIS硬件配置一般包括四個(gè)部分：

1、計(jì)算機(jī)主機(jī)；硬件系統(tǒng)的核心，包括從主機(jī)服務(wù)器到桌面工作站，用作數(shù)據(jù)的處理、管理與計(jì)算；

2、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等；

3、數(shù)據(jù)存貯設(shè)備：光盤刻錄機(jī)、磁帶機(jī)、光盤塔、活動(dòng)硬盤、磁盤陣列等；4、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機(jī)）、激光打印機(jī)等。外部設(shè)備計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標(biāo)處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲(chǔ)設(shè)備活動(dòng)硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)GIS軟件是系統(tǒng)的核心，用于執(zhí)行GIS功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和圖形用戶界面等。按照其功能分為：GIS專業(yè)軟件：一般指具有豐富功能的通用GIS軟件，它包含了處理地理信息的各種高級(jí)功能，可作為其它應(yīng)用系統(tǒng)的平臺(tái)。其代表產(chǎn)品有ARCINFO、Mapinfo、MapGIS、GeoStar、SurperMap等數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)管理軟件GIS專業(yè)軟件核心模塊：數(shù)據(jù)輸入和編輯：支持手扶跟蹤數(shù)字化、圖形掃描及矢量化，以及對(duì)圖形和屬性數(shù)據(jù)提供修改和更新等編輯操作；空間數(shù)據(jù)管理：能對(duì)大型的、分布式的、多用戶數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、檢索和管理；數(shù)據(jù)處理和分析：能轉(zhuǎn)換各種標(biāo)準(zhǔn)的矢量格式和柵格格式數(shù)據(jù)，完成地圖投影轉(zhuǎn)換，支持各類空間分析功能等；數(shù)據(jù)輸出：提供地圖制作、報(bào)表生成、符號(hào)生成、漢字生成和圖像顯示等；用戶界面：提供生產(chǎn)圖形用戶界面工具，使用戶不用編程就能制作友好和美觀的圖形用戶界面；系統(tǒng)二次開發(fā)能力：利用提供的應(yīng)用開發(fā)語言，可編寫各種復(fù)雜的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫軟件、系統(tǒng)管理軟件

數(shù)據(jù)庫軟件：除了在GIS專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理軟件以外，還包括服務(wù)于以非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這類軟件有Oracle、SQLServer等。這些也是GIS軟件的重要組成部分，而且由于這類數(shù)據(jù)庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)和數(shù)據(jù)保障等功能，目前已實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)GIS的空間數(shù)據(jù)，例如SDE就是最好的解決方案。系統(tǒng)管理軟件：主要指計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（MS-DOS，LInux，WindowsNT等）。關(guān)系到GIS軟件和開發(fā)語言使用的有效性，因此也是GIS軟硬件環(huán)境的重要組成部分。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)庫等）標(biāo)準(zhǔn)軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件GIS應(yīng)用軟件用戶界面GIS專業(yè)軟件數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)管理軟件GIS空間數(shù)據(jù)GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，要完整地描述空間實(shí)體或現(xiàn)象的狀態(tài)，一般需要同時(shí)有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。如果要描述空間實(shí)體的變化，則還需記錄空間實(shí)體或現(xiàn)象在某一個(gè)時(shí)間的狀態(tài)。所以，一般認(rèn)為空間數(shù)據(jù)具有三個(gè)基本特征：

1、空間特征表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱為幾何特征或定位特征，一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。

2、屬性特征表示現(xiàn)象的特征，例如變量、分類、數(shù)量特征和名稱等等。

3、時(shí)間特征指現(xiàn)象或物體隨時(shí)間的變化。位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相對(duì)于時(shí)間來說，常常呈相互獨(dú)立的變化，即在不同的時(shí)間，空間位置不變，但是屬性類型可能已經(jīng)發(fā)生變化，或者相反。因此，空間數(shù)據(jù)的管理是十分復(fù)雜的。有效的空間數(shù)據(jù)管理要求位置數(shù)據(jù)和非位置數(shù)據(jù)互相作為單獨(dú)的變量存放，并分別采用不同的軟件來處理這兩類數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)組織方法，對(duì)于隨時(shí)間而變化的數(shù)據(jù)，具有更大的靈活性。地理空間數(shù)據(jù)

柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位拓?fù)潢P(guān)系屬性空間數(shù)據(jù)由于GIS數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)空間包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，他們之間具有密切的聯(lián)系，因此如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接、查詢和管理？解決方案擴(kuò)展式：借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作。開放式:利用專門開發(fā)的DBMS來統(tǒng)一管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理用戶：

GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶系統(tǒng)的應(yīng)用模式（單機(jī)式）系統(tǒng)的應(yīng)用模式（局域網(wǎng)模式）輸出用戶組1輸入……GIS中央數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)管Intranet用戶組n系統(tǒng)的應(yīng)用模式（廣域網(wǎng)模式）輸入GIS中央數(shù)據(jù)庫（服務(wù)器）圖像處理系統(tǒng)局域網(wǎng)用戶組輸出多媒體系統(tǒng)用戶用戶主干網(wǎng)Internet應(yīng)用模型GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建和選擇也是系統(tǒng)應(yīng)用成敗至關(guān)重要的因素，雖然GIS為解決各種現(xiàn)實(shí)問題提供了有效的基本工具，但對(duì)于某一專門應(yīng)用目的的解決，必須構(gòu)建專門的應(yīng)用模型，如：土地利用適宜性模型，公園選址模型，洪水預(yù)測(cè)模型，人口擴(kuò)散模型，森林增長(zhǎng)模型，水土流失模型，最優(yōu)化模型，影響模型等。

構(gòu)建GIS模型的步驟：明確用GIS求解問題的基本流程；根據(jù)模型的研究對(duì)象和應(yīng)用目的，確定模型的類別、相關(guān)的變量、參數(shù)和算法，構(gòu)建模型邏輯結(jié)構(gòu)框圖；確定GIS空間操作項(xiàng)目和空間分析方法；模型運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證、修改和輸出。遙感技術(shù)遙感傳感器平臺(tái)傳感器遙感技術(shù)的基礎(chǔ)，是通過觀測(cè)電磁波，從而判讀和分析地表的目標(biāo)以及現(xiàn)象，其中利用了地物的電磁波特性，即“一切物體，由于其種類及環(huán)境條件不同，因而具有反射或輻射不同波長(zhǎng)電磁波的特性”，所以遙感也可以說是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀測(cè)電磁波，識(shí)別物體以及物體存在環(huán)境條件的技術(shù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）、美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）和歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GALILEO）。其中GPS是世界上第一個(gè)建立并用于導(dǎo)航定位的全球系統(tǒng)，GLONASS經(jīng)歷快速復(fù)蘇后已成為全球第二大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，二者正處現(xiàn)代化的更新進(jìn)程中；GALILEO是第一個(gè)完全民用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；BDS是中國(guó)自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。GIS能作什么？緩沖區(qū)分析疊加分析

空間查詢

網(wǎng)絡(luò)分析

地形分析。。。數(shù)據(jù)采集與輸入

數(shù)據(jù)編輯與處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理空間查詢與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出

第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用數(shù)據(jù)采集與輸入現(xiàn)實(shí)世界文字報(bào)告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測(cè)圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用數(shù)據(jù)編輯與處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理空間查詢空間數(shù)據(jù)庫西安電子科技大學(xué)在哪里？空間查詢屬性查詢608路公交經(jīng)過哪些站？火車站-西安軟件園第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用疊加分析空間數(shù)據(jù)庫

為某工廠選址，首先找出地價(jià)<1萬元/m2;且地形起伏較小的區(qū)域?地價(jià)<1萬元/m2坡度小于3度的地形信息空間檢索滿足兩條件的區(qū)域+第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用緩沖區(qū)分析空間數(shù)據(jù)庫道路的噪音影響范圍?街道中心線空間檢索城市環(huán)境評(píng)價(jià)第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫哪條路最近,如何乘車?道路信息空間檢索網(wǎng)絡(luò)分析第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用地形分析空間數(shù)據(jù)庫航道淤積,挖槽方案比較?地形信息空間檢索第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示與輸出空間數(shù)據(jù)庫各種需求?各種信息空間檢索第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用GIS主要應(yīng)用領(lǐng)域

資源管理

區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃

災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)防環(huán)境評(píng)估作戰(zhàn)指揮交通運(yùn)輸宏觀決策商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領(lǐng)域第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用GIS的應(yīng)用就是人們應(yīng)用GIS對(duì)地球表層人文經(jīng)濟(jì)和自然資源及環(huán)境等多種信息進(jìn)行管理和分析，以掌握城鄉(xiāng)和區(qū)域的自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)地理要素的空間分布、空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系和空間過程的演變規(guī)律，使它成為國(guó)家宏觀決策和區(qū)域多目標(biāo)開發(fā)的依據(jù)，從而為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。資源管理

資源清查是GIS的最基本的職能包括:1）土地資源的清查、管理；

2）森林資源的清查、管理；

3）礦產(chǎn)資源的清查、管理；

4）土地利用規(guī)劃；

5）野生動(dòng)物的保護(hù)

……

第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃GIS在區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用包括：

1）城鎮(zhèn)總體規(guī)劃；

2）公共設(shè)施配置；

3）道路交通規(guī)劃；

4）城市環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；

5）城市環(huán)境選質(zhì)量評(píng)價(jià)；

6）城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)；……

第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用災(zāi)害監(jiān)測(cè)GIS方法和多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，用于:森林火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào);洪水災(zāi)情監(jiān)測(cè)和淹沒損失估算;確定泄洪區(qū)內(nèi)人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)的最佳路線;為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用環(huán)境評(píng)估

第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用

斯諾博士分析了這張分布圖，馬上明白了霍亂病源之所在－－死者住家都集中于飲用“布洛多斯托”井水的地方及周圍。1854年8月到9月英國(guó)倫敦霍亂流行時(shí)，當(dāng)局始終找不到發(fā)病的原因，后來醫(yī)生約翰·斯諾(JohnSnow)說：“我們畫一張圖吧”。他在繪有霍亂流行地區(qū)所有道路、房屋、飲用水機(jī)井等內(nèi)容的1：6500比例尺地圖上，標(biāo)出了每個(gè)霍亂病死者的住家位置，得到了霍亂病死者居住分布圖。根據(jù)斯諾博士的分析和請(qǐng)示，當(dāng)局于9月8日摘下了這個(gè)水井的泵，禁止使用該水泵吸水，從這天以后，新的霍亂病患者就再也沒有出現(xiàn)了。在這個(gè)例子中，患者的居住地與飲用水井之間的空間位置關(guān)系提示了霍亂病的發(fā)病根源。第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用作戰(zhàn)指揮第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用交通運(yùn)輸?shù)谌?jié)GIS的功能與應(yīng)用宏觀決策GIS利用地理數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國(guó)家宏觀決策提供依據(jù)。第三節(jié)GIS的功能與應(yīng)用第四節(jié)空間信息技術(shù)理論及相關(guān)學(xué)科空間信息技術(shù)基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)等來解決與地球空間信息有關(guān)的數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析和應(yīng)用等方面的問題。通過一系列空間操作和分析，為地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和工程設(shè)計(jì)，乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)及企業(yè)經(jīng)營(yíng)提供對(duì)規(guī)劃管理和決策有用的信息。是實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球和智慧地球戰(zhàn)略目標(biāo)的重要技術(shù)支撐。

第四節(jié)空間信息技術(shù)理論及相關(guān)學(xué)科各國(guó)政府設(shè)立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)來引導(dǎo)GIS理論研究，如美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSF）支持成立了國(guó)家地理信息與分析中心（NCGIA）等，研究重點(diǎn)包括空間關(guān)系、空間數(shù)據(jù)模型、空間認(rèn)知、空間推理、地理信息機(jī)理和地理信息不確定性等；李德仁院士在《空間信息系統(tǒng)的集成與實(shí)現(xiàn)》一書中，扼要敘述了地球空間信息學(xué)的七大理論問題：地球空間信息學(xué)的基準(zhǔn)；地球空間信息標(biāo)準(zhǔn)；地球空間信息的時(shí)空變化理論；地球空間信息的認(rèn)知；地球空間信息的不確定性；地球空間信息的解譯與反饋；地球空間信息的表達(dá)與可視化。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況空間信息技術(shù)的產(chǎn)生

現(xiàn)代科學(xué)方法

系統(tǒng)論、信息論、控制論

現(xiàn)代高新技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)代科學(xué)方法和現(xiàn)代高新技術(shù)的形成與應(yīng)用為GIS的產(chǎn)生提供了先決條件，也預(yù)示信息時(shí)代的到來。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況1GIS網(wǎng)絡(luò)化2開放式GIS3時(shí)態(tài)GIS4三維GIS5虛擬GIS6多媒體GIS7五S技術(shù)的結(jié)合8GIS中的應(yīng)用模型隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展，GIS迅速地變化著，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢(shì)：第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況1GIS網(wǎng)絡(luò)化建立萬維網(wǎng)GIS服務(wù)器及實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)成為研究GIS的熱門技術(shù)。萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(WebGIS)或互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(InternetGIS)是當(dāng)前地理信息系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。2開放式GIS（OpenGIS）

在計(jì)算機(jī)和通信環(huán)境下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和接口(Interface)所建立起來的地理信息系統(tǒng)。是為了使不同的地理信息系統(tǒng)軟件之間具有良好的互操作性，以及在異構(gòu)分布數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)信息共享的途徑。特點(diǎn)：互操作性、可擴(kuò)展性、技術(shù)公開性、可移植性兼容性、可實(shí)現(xiàn)性、協(xié)同性等特點(diǎn)。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況3時(shí)態(tài)GIS

時(shí)間和空間不可分割地聯(lián)系在一起，跟蹤和分析空間信息隨時(shí)間的變化，應(yīng)當(dāng)是GIS的一個(gè)合理目標(biāo)。這樣的GIS就被稱為時(shí)態(tài)GIS(TemporalGIS)。記錄歷史數(shù)據(jù)有時(shí)候是非常重要的。

在GIS中也要經(jīng)常查詢歷史，最明顯的例子就是宗地，一塊宗地可能經(jīng)過許多次的買賣或變化。在土地糾紛中，人們需要詳細(xì)的歷史記錄作為法律依據(jù)。GIS在環(huán)境應(yīng)用中，也經(jīng)常需要用到多時(shí)態(tài)的信息對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。4三維GIS

在許多地學(xué)研究中，人們所要研究的對(duì)象是充滿整個(gè)3D空間的，如大氣污染，洋流，地質(zhì)模型等，必須用一個(gè)(X，Y，Z)的3D坐標(biāo)來描述。在3DGIS中，研究對(duì)象是通過空間X，Y，Z軸進(jìn)行定義，描述的是真3D的對(duì)象。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況5虛擬GIS

虛擬GIS就是GIS與虛擬環(huán)境技術(shù)的結(jié)合。虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)也稱虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展，各種技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物，是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。兩個(gè)基本特征：即“臨境感”(immersive)和“交互性”(interactive)。6多媒體GIS

多媒體技術(shù)(Multi-Media)是一種集聲、像、圖、文、通訊等為一體，并以最直觀的方式表達(dá)和感知信息，以形象化的、可觸摸(觸屏)的甚至聲控對(duì)話的人機(jī)界面操縱信息處理的技術(shù)。應(yīng)用多媒體技術(shù)必將對(duì)GIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能及應(yīng)用模式的設(shè)計(jì)產(chǎn)生極大的影響，使得GIS的表現(xiàn)形式更豐富，更靈活，更友好。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況7五S技術(shù)的結(jié)合五S技術(shù)指的是全球定位系統(tǒng)(GPS)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)(DPS)、遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和專家系統(tǒng)(ES)。五S技術(shù)的結(jié)合與集成充分體現(xiàn)了學(xué)科發(fā)展從細(xì)分走向綜合的規(guī)律。8GIS中的應(yīng)用模型GIS中的應(yīng)用模型大多為數(shù)學(xué)模型，而當(dāng)前面向不同專業(yè)的數(shù)學(xué)模型正在進(jìn)一步分化，單純的統(tǒng)計(jì)分析模型已不再是GIS應(yīng)用模型的主流。為此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)與數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系，提高專業(yè)研究支持的力度。第五節(jié)空間信息技術(shù)的發(fā)展概況第二章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)庫

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)第二節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型第三節(jié)空間數(shù)據(jù)模型一、地理空間（GeographicSpace）的定義

指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時(shí)間上的延續(xù)，包括地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區(qū)域。地理空間具體被描述為：1）絕對(duì)空間，具有屬性描述的空間位置的集合，一系列坐標(biāo)值組成。

2）相對(duì)空間，是具有空間屬性特征的實(shí)體的集合，由不同實(shí)體之間的

空間關(guān)系組成。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1.1空間信息基礎(chǔ)理論二、地理空間的數(shù)學(xué)建構(gòu)---如何建立地球表面的幾何模型包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，難以用一個(gè)簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)式描述。

1、最自然的面2、相對(duì)抽象的面，即大地水準(zhǔn)面假設(shè)一個(gè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面不可能是一個(gè)十分規(guī)則的表面，且不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，大地水準(zhǔn)面不能作為測(cè)量成果的計(jì)算面。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)二、地理空間的數(shù)學(xué)建構(gòu)(續(xù))

為了測(cè)量成果計(jì)算的需要，選用一個(gè)同大地體相近的、可以用數(shù)學(xué)方法來表達(dá)的旋轉(zhuǎn)橢球來代替地球---三軸橢球體。3、橢球體模型ab

c第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)地球模型水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面鉛垂線地球橢球體假設(shè)一個(gè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)三、地理參照系1、經(jīng)緯度坐標(biāo)系（地理坐標(biāo)）

對(duì)空間定位有利，但難以進(jìn)行距離、方向、面積量算。2、笛卡兒平面坐標(biāo)系

便于量算和進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。3、高程系統(tǒng)描述空間點(diǎn)在垂直高度上的特性--高程——由高程基準(zhǔn)面起算的地面點(diǎn)的高度。4、大地坐標(biāo)系第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1、地理空間坐標(biāo)系（經(jīng)緯度坐標(biāo)系）地理坐標(biāo)系是以地理極(北極、南極)為極點(diǎn)。通過A點(diǎn)作橢球面的垂線，稱之為過A點(diǎn)的法線。

緯度:泛指球坐標(biāo)系的縱坐標(biāo),特指地理緯度—地面上一點(diǎn)的法線與地球赤道面的夾角.latitude

法線與赤道面的交角，叫做A點(diǎn)的緯度a。經(jīng)度:泛指球坐標(biāo)系的橫坐標(biāo),特指地理經(jīng)度—地面上點(diǎn)所在子午面和本初子午面的夾角.Longitude

過A點(diǎn)的子午面與通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午面所夾的二面角，叫做A點(diǎn)的經(jīng)度λ。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)赤道:環(huán)繞地球表面與地球南北兩極距離相等的圓周線.Equator第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)坐標(biāo)參考系統(tǒng)—平面系統(tǒng)直接建立在球體上的地理坐標(biāo)，用經(jīng)度和緯度表達(dá)地理對(duì)象位置建立在平面上的直角坐標(biāo)系統(tǒng)，用（x，y）表達(dá)地理對(duì)象位置投影2、笛卡兒平面坐標(biāo)系

便于量算和進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進(jìn)行距離、方位、面積等參數(shù)的量算第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)3、坐標(biāo)系統(tǒng)—高程系統(tǒng)任意水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面H′AHA鉛垂線AH′BHBhAB3、高程系統(tǒng)描述空間點(diǎn)在垂直高度上的特性--高程——由高程基準(zhǔn)面起算的地面點(diǎn)的高度。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)水準(zhǔn)原點(diǎn)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)4大地坐標(biāo)系

大地測(cè)量中表示地面點(diǎn)的位置常用大地坐標(biāo)系

不同的國(guó)家或地區(qū)根據(jù)本地區(qū)的地表情況按橢球面與本地區(qū)域大地水準(zhǔn)面最吻合的原則建立起自己的大地系統(tǒng)，供本國(guó)或本地區(qū)使用。

受觀測(cè)資料的局限，定義的橢球參數(shù)不盡相同，在參考橢球的基礎(chǔ)上建立起局部大地系統(tǒng)。

我國(guó)目前使用的大地坐標(biāo)系統(tǒng)主要是1954年北京坐標(biāo)系（簡(jiǎn)稱BJ-54系）和1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)（1）1954年北京坐標(biāo)系-BJ-54建國(guó)初期，為了迅速開展我國(guó)的測(cè)繪事業(yè)，鑒于當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，在東北黑龍江邊境上同蘇聯(lián)大地網(wǎng)聯(lián)測(cè)，通過大地坐標(biāo)計(jì)算，推算出北京點(diǎn)的坐標(biāo)。具體地，將我國(guó)一等鎖與原蘇聯(lián)遠(yuǎn)東一等鎖相連接，然后以連接處呼瑪、吉拉寧、東寧基線網(wǎng)擴(kuò)大邊端點(diǎn)的原蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系的坐標(biāo)為起算數(shù)據(jù)，平差我國(guó)東北及東部區(qū)一等鎖，這樣推算過來的坐標(biāo)系就定名為1954年北京坐標(biāo)系：a．屬參心大地坐標(biāo)系；b．采用克拉索夫斯基橢球的兩個(gè)幾何參數(shù)；c.大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)的普爾科沃；d．采用多點(diǎn)定位法進(jìn)行橢球定位；e．高程基準(zhǔn)為1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面；f．高程以原蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面重新平差結(jié)果為起算數(shù)據(jù)。按我國(guó)天文水準(zhǔn)路線推算而得。4大地坐標(biāo)系第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)（2）1980年西安坐標(biāo)系-C801978年4月召開“全國(guó)天文大地網(wǎng)平差會(huì)議”建立1980年西安坐標(biāo)系。橢球體參數(shù)為1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第16界大會(huì)的推薦值。C80是為了進(jìn)行全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差而建立的。根據(jù)橢球定位的基本原理，在建立C80坐標(biāo)系時(shí)有以下先決條件：（1）大地原點(diǎn)在我國(guó)中部，具體地點(diǎn)是陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)；（2）C80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球短軸Z軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面；X軸在大地起始子午面內(nèi)與Z軸垂直指向經(jīng)度0方向；Y軸與Z、X軸成右手坐標(biāo)系；（3）橢球參數(shù)采用IUG1975年大會(huì)推薦的參數(shù)因而可得C80橢球兩個(gè)最常用的幾何參數(shù)為：長(zhǎng)軸：6378140±5（m）；扁率：1：298.257橢球定位時(shí)按我國(guó)范圍內(nèi)高程異常值平方和最小為原則求解參數(shù)。（4）多點(diǎn)定位；（5）大地高程以1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均水面為基準(zhǔn)。4大地坐標(biāo)系第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)（3）WGS84坐標(biāo)系

GPS衛(wèi)星星歷是以WGS84坐標(biāo)為根據(jù)而建立的.該坐標(biāo)系由美國(guó)國(guó)防部研制，自1987年1月10日開始起用。4大地坐標(biāo)系第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，Z軸指向BIH（國(guó)際時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)）1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。四、地圖投影為什么要進(jìn)行投影？地圖投影實(shí)質(zhì)投影變形投影方法投影選擇所考慮的因素我國(guó)常用的投影方法第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1、為什么進(jìn)行地圖投影將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影根據(jù)地理坐標(biāo)系，地面上任一點(diǎn)的位置可由該點(diǎn)的緯度和經(jīng)度來確定。地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進(jìn)行距離、方位、面積等參數(shù)的量算，最好把地面上的點(diǎn)表示在平面上，采用平面坐標(biāo)系（笛卡兒平面直角坐標(biāo)）要用平面坐標(biāo)表示地面上任何一點(diǎn)的位置，首先要把曲面展開為平面，地球橢球體為不可展曲面，也就是說曲面上的各點(diǎn)不能直接表示在平面上，因此必須運(yùn)用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上任一個(gè)由地理坐標(biāo)(經(jīng)度，緯度)確定的點(diǎn)，在平面上必有一個(gè)與它相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)地圖為平面，符合視覺心理，并易于進(jìn)行距離、方位、面積等量算和各種空間分析第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)

對(duì)于較小區(qū)域范圍，可以視地表為平面，這樣就可以認(rèn)為投影沒有變形。

對(duì)于大區(qū)域范圍，甚至是半球、全球，這種投影方法就不太適合了。

考慮另外的投影方法，如，可以假設(shè)地球按比例尺縮小成一個(gè)透明的地球儀那樣的球體，在其球心、球面或球外安放一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，將地球儀上經(jīng)緯線(連同控制點(diǎn)及地形、地物圖形)投影到球外的一個(gè)平面上，即成為地圖。

2、地圖投影：投影實(shí)質(zhì)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)2、地圖投影：投影實(shí)質(zhì)

實(shí)際上這種直觀的透視投影方法亦有很大的局限性，例如，只能對(duì)一局部地區(qū)進(jìn)行投影，且變形有時(shí)較大，同時(shí)往往不能將全球投影下來，多數(shù)情況下不可能用這種幾何作圖的方法來實(shí)現(xiàn)。

科學(xué)的投影方法是建立地球橢球面上經(jīng)緯線網(wǎng)和平面上相應(yīng)經(jīng)緯線網(wǎng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也就是建立地球橢球面上的點(diǎn)的地理坐標(biāo)（λ，φ）與平面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（x，y）之間的函數(shù)關(guān)系：

當(dāng)給定不同的具體條件時(shí)，將得到不同類型的投影方式。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)3、地圖投影：投影變形

將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長(zhǎng)度變形面積變形角度變形第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)4、地圖投影：投影分類變形分類：等角投影：投影前后角度不變等面積投影：投影前后面積不變；任意投影：角度、面積、長(zhǎng)度均變形投影面：橫圓柱投影：投影面為橫圓柱圓錐投影：投影面為圓錐方位投影：投影面為平面投影面位置：正軸投影：投影面中心軸與地軸相互重合斜軸投影：投影面中心軸與地軸斜向相交橫軸投影：投影面中心軸與地軸相互垂直相切投影：投影面與橢球體相切相割投影：投影面與橢球體相割第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)5、地圖投影：投影選擇因素制圖區(qū)域的地理位置、形狀和范圍制圖比例尺地圖內(nèi)容出版方式6、地圖投影：GIS中地圖投影GIS以地圖方式顯示地理信息，而地圖是平面，地理信息則在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時(shí)，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換變換成指定投影的平面坐標(biāo)。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國(guó)家基本地圖系列的比例尺一致時(shí)，一般采用國(guó)家基本系列地圖所用的投影。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)7、地圖投影：地圖比例尺地圖比例尺反映了制圖區(qū)域和地圖的比例關(guān)系紙質(zhì)地圖：內(nèi)容、概括程度、數(shù)據(jù)精度等比例尺的含義：制圖區(qū)域較小，采用各方面變形都較小的地圖投影，圖上各處的比例是一致的，故此時(shí)比例尺的含義是圖上長(zhǎng)度與相應(yīng)地面長(zhǎng)度的比例；

制圖區(qū)域較大時(shí)，地圖投影比較復(fù)雜，地圖上長(zhǎng)度因地點(diǎn)和方向的不同而有所變化，這種地圖比例尺一般是指在地圖投影時(shí)，對(duì)地球半徑縮小的比率，稱為主比例尺。地圖經(jīng)過投影后，體現(xiàn)在圖上只有個(gè)別點(diǎn)線沒有長(zhǎng)度變形，也就是說，只有在這些長(zhǎng)度沒有變形的點(diǎn)或線上，才可用地圖上注明的比例尺我國(guó)地圖比例尺分級(jí)系統(tǒng)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)我國(guó)地圖比例尺分級(jí)系統(tǒng)：大比例尺：1：5000—1：10萬（1：5000，1：1萬，1：2.5萬，1：5萬，1：10萬）

中比例尺：1：25萬—1：50萬小比例尺：〈1：100萬

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)無級(jí)比例尺：以一個(gè)大比例尺空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,對(duì)一定區(qū)域內(nèi)空間對(duì)象的信息量隨比例尺變化自動(dòng)增減,從而使得空間數(shù)據(jù)的壓縮和復(fù)現(xiàn)與比例尺自適應(yīng)的一種信息處理技術(shù).7、地圖投影：地圖比例尺第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)五、GIS的地理基礎(chǔ)各種GIS的數(shù)據(jù)源、服務(wù)目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)。

地理基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)統(tǒng)一的地理格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)（地理參照系）統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)1、地理基礎(chǔ)的內(nèi)容3、統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)的意義1）為地理信息的輸入、輸出及匹配處理提供一個(gè)統(tǒng)一的定位框架2）使各種來源的地理信息和數(shù)據(jù)能夠具有共同的地理基礎(chǔ)2、投影與坐標(biāo)系：

每一種投影都與一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)相聯(lián)系。投影關(guān)系著如何將圖形物體顯示于平面上，坐標(biāo)系統(tǒng)顯示出地形地物所在的相對(duì)位置。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1、GIS與地圖投影關(guān)系地圖投影（地理基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)源地圖投影數(shù)據(jù)存儲(chǔ)統(tǒng)一的坐標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理投影轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)應(yīng)用空間分析依據(jù)數(shù)據(jù)庫投影數(shù)據(jù)輸出有相應(yīng)投影的地圖六、地理信息系統(tǒng)中地圖投影設(shè)計(jì)與配置

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)2、GIS中地圖投影設(shè)計(jì)與配置（1）各國(guó)GIS所采用的投影系統(tǒng)與該國(guó)的基本地圖系列所用的投影系統(tǒng)一致（2）各比例尺的GIS中的投影系統(tǒng)與其相應(yīng)比例尺的主要信息源地圖所用的投影一致。（3）各地區(qū)的GIS中投影系統(tǒng)與其所在區(qū)域適用的投影系統(tǒng)一致。（4）各種GIS一般以一種或兩種（至多三種）投影系統(tǒng)為其投影坐標(biāo)系統(tǒng)，以保證地理定位框架的統(tǒng)一。六、地理信息系統(tǒng)中地圖投影設(shè)計(jì)與配置

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)3、GIS中地圖投影配置一般原則：（1）所配置的投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國(guó)家基本圖投影系統(tǒng)一致。（2）系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種應(yīng)用于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸出、輸入，另一種服務(wù)于小比例尺。（3）所用投影以等角投影為宜。（4）所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)在投影帶中應(yīng)保持完整。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)六、地理信息系統(tǒng)中地圖投影設(shè)計(jì)與配置

七、我國(guó)GIS中地圖投影的應(yīng)用

1)、我國(guó)基本比例尺地形圖(1：100萬到1：5000),除1：100萬外均采用高斯—克呂格投影為地理基礎(chǔ)；2)、我國(guó)1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國(guó)際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的

全球統(tǒng)一使用的國(guó)際百萬分之一地圖投影保持一致。3)、我國(guó)大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影(正軸等面積割圓錐投影)；4)、Lambert投影中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離(即大圓航線)表現(xiàn)為近于直線。

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)八、地理實(shí)體（空間實(shí)體）---GIS處理對(duì)象1、定義：指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜性，相對(duì)意義的概念。2、理解：地理實(shí)體類別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的，GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括，復(fù)雜，相對(duì)的概念。抽象是人們觀察和分析復(fù)雜事物和現(xiàn)象的常用手段之一。將地理系統(tǒng)中復(fù)雜的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象得到的地理對(duì)象稱為地理實(shí)體或空間實(shí)體、空間目標(biāo)，簡(jiǎn)稱實(shí)體(Entity)。實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的，并可相互區(qū)別的事物。實(shí)體可以指?jìng)€(gè)體，也可以指總體，即個(gè)體的集合。

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)在地理信息系統(tǒng)中，根據(jù)具體要求需要描述實(shí)體各個(gè)側(cè)面如名稱、位置、形狀和獲取這些信息的方法、時(shí)間和質(zhì)量等，記錄實(shí)體的這些描述內(nèi)容的空間數(shù)據(jù)具有三個(gè)基本特征：空間特征、屬性特征和時(shí)間特征;

根據(jù)反映實(shí)體特征的不同，空間數(shù)據(jù)可分為不同的類型：幾何數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)，而不同類型的空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中是以不同的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1、空間實(shí)體的描述通常需要從如下方面對(duì)地理實(shí)體進(jìn)行描述：1)編碼：用于區(qū)別不同的實(shí)體，有時(shí)同一個(gè)實(shí)體在不同的時(shí)間具有不同的編碼，如上行和下行的火車。編碼通常包括分類碼和識(shí)別碼。分類碼標(biāo)識(shí)實(shí)體所屬的類別，識(shí)別碼對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行標(biāo)識(shí)，是唯一的，用于區(qū)別不同的實(shí)體。2)位置：通常用坐標(biāo)值的形式(或其它方式)給出實(shí)體的空間位置。3)類型：指明該地理實(shí)體屬于哪一種實(shí)體類型，或由哪些實(shí)體類型組成。4)行為：指明該地理實(shí)體可以具有哪些行為和功能。5)屬性：指明該地理實(shí)體所對(duì)應(yīng)的非空間信息，如道路的寬度、路面質(zhì)量、車流量、交通規(guī)則等。6)說明：用于說明實(shí)體數(shù)據(jù)的來源、質(zhì)量等相關(guān)的信息。7)關(guān)系：與其它實(shí)體的關(guān)系信息。1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)地理實(shí)體的描述——空間數(shù)據(jù)1、描述的內(nèi)容

3、數(shù)據(jù)類型

4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）關(guān)系數(shù)據(jù)—實(shí)體間的鄰接、關(guān)聯(lián)包含等相互關(guān)系屬性數(shù)據(jù)—各種屬性特征和時(shí)間元數(shù)據(jù)

矢量、柵格、TIN（專用于地表或特殊造型）

空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺寸、識(shí)別碼（名稱）實(shí)體的角色、功能、行為、實(shí)體的衍生信息時(shí)間測(cè)量方法、編碼方法、空間參考系等空間特征：地理位置和空間關(guān)系屬性特征—名稱、等級(jí)、類別等時(shí)間特征2、基本特征

地理數(shù)據(jù)的特征屬性特征：描述空間對(duì)象的特性，即是什么，如對(duì)象的類別、等級(jí)、名稱、數(shù)量等。1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)空間特征：描述空間對(duì)象的地理位置以及相互關(guān)系，又稱幾何特征和拓?fù)涮卣?，前者用?jīng)緯度、坐標(biāo)表示，后者如F樓與E樓相鄰等。時(shí)間特征：空間對(duì)象隨著時(shí)間演變而引起的空間和屬性特征的變化

一般來說，空間特征數(shù)據(jù)包括地理實(shí)體或現(xiàn)象的定位數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)包括地理實(shí)體或現(xiàn)象的專題屬性（名稱、分類、數(shù)量等）數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，而空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為空間數(shù)據(jù)或地理數(shù)據(jù)。因此空間數(shù)據(jù)的特征可概括為空間特征和屬性特征。地理數(shù)據(jù)的特征1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)：描述空間對(duì)象屬性特征的數(shù)據(jù)，又稱非幾何數(shù)據(jù)，如類型、名稱、性質(zhì)等，一般通過代碼給予表達(dá)幾何數(shù)據(jù)(定位數(shù)據(jù))：描述空間對(duì)象空間特征的數(shù)據(jù)，也稱位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)，一般用經(jīng)緯度、坐標(biāo)表達(dá)關(guān)系數(shù)據(jù)（拓?fù)涮卣鲾?shù)據(jù)）：描述空間對(duì)象的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)，如鄰接、包含、關(guān)聯(lián)等，一般通過拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)。2空間數(shù)據(jù)的類型1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)3.空間數(shù)據(jù)的分類按數(shù)據(jù)來源按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按數(shù)據(jù)特征按幾何特征按數(shù)據(jù)發(fā)布形式地圖數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)非空間屬性數(shù)據(jù)點(diǎn)線面、曲面體數(shù)字線畫圖數(shù)字柵格畫圖數(shù)字高程模型數(shù)字正射影像圖1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同，地理數(shù)據(jù)的類型：地圖數(shù)據(jù)：來源于各種類型的普通地圖和專題地圖。影像數(shù)據(jù)：來源于衛(wèi)星遙感和航空遙感。地形數(shù)據(jù)：來源于地形等高線圖的數(shù)字化，已建立的數(shù)字高程模型（DEM）和其它實(shí)測(cè)的地形數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)：描述空間對(duì)象屬性特征的數(shù)據(jù)，又稱非幾何數(shù)據(jù)，如類型、名稱、性質(zhì)等，一般通過代碼給予表達(dá)元數(shù)據(jù)1.2地理實(shí)體的描述和存儲(chǔ)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)“meta”是一希臘語詞根，意思是“改變”，“Metadata”一詞的原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述。一般都認(rèn)為元數(shù)據(jù)就是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。

對(duì)數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明

元數(shù)據(jù)的內(nèi)容元數(shù)據(jù)的主要作用

幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)提供通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢檢索的方法或途徑，以及與數(shù)據(jù)交換和傳輸有關(guān)的輔助信息幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確的判斷提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用的數(shù)據(jù)。

表示地理現(xiàn)象的空間數(shù)據(jù)從幾何上可以抽象為點(diǎn)、線、面三類，對(duì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)，按其表示內(nèi)容又可以分為七種不同的類型，表示的內(nèi)容如下：

1、類型數(shù)據(jù)例如考古地點(diǎn)、道路線和土壤類型的分布等；

2、面域數(shù)據(jù)例如隨機(jī)多邊形的中心點(diǎn)，行政區(qū)域界線和行政單元等；

3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)量例如道路交點(diǎn)、街道和街區(qū)等；

4、樣本數(shù)量例如氣象站、航線和野外樣方的分布區(qū)等；

5、曲面數(shù)據(jù)例如高程點(diǎn)、等高線和等值區(qū)域；

6、文本數(shù)據(jù)例如地名、河流名稱和區(qū)域名稱；

7、符號(hào)數(shù)據(jù)例如點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)等。由此得出，對(duì)于點(diǎn)實(shí)體，它有可能是點(diǎn)狀地物、面狀地物的中心點(diǎn)、線狀地物的交點(diǎn)、定位點(diǎn)、注記、點(diǎn)狀符號(hào)等；對(duì)于線實(shí)體和面實(shí)體也可按照上面的七種類型得出其描述內(nèi)容，這些內(nèi)容是點(diǎn)、線、面三種實(shí)體編碼的主要內(nèi)容1.3實(shí)體的空間特征點(diǎn)：位置：（x，y）屬性：符號(hào)線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

屬性：符號(hào)—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(x1,y1)

屬性：符號(hào)變化等值線

1、空間對(duì)象（實(shí)體）的地圖表達(dá)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)2、空間維數(shù)和特征類型空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分點(diǎn)：零維線：一維面：二維體：三維時(shí)間：通常以第四維表達(dá)，但目前GIS還很難處理時(shí)間屬性。1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)點(diǎn)實(shí)體

有位置，無寬度和長(zhǎng)度；抽象的點(diǎn)1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)線實(shí)體

有長(zhǎng)度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)面實(shí)體

具有長(zhǎng)和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國(guó)土地利用分布圖（不連續(xù)面）1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)面實(shí)體（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)空間對(duì)象：體有長(zhǎng)、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)西安電子科技大學(xué)大學(xué)校園建筑1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)線—面1、區(qū)域包含線：計(jì)算區(qū)域內(nèi)線的密度。2、線通過區(qū)域：公路是否通過某縣。3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱。

4、線與區(qū)域分離：距離。

3、實(shí)體類型組合

現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成，復(fù)雜實(shí)體由簡(jiǎn)單實(shí)體組合表達(dá)。點(diǎn)、線、面兩兩之間組合表達(dá)復(fù)雜的空間問題：如：線—面

面--面

1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)面—面1、

包含：島,某省的湖泊分布。

2、

相合：重疊，學(xué)校服務(wù)范圍與菜場(chǎng)服務(wù)范圍重疊區(qū)。

3、

相交：劃分子區(qū)。4、

相鄰：計(jì)算相鄰邊界性質(zhì)和長(zhǎng)度，公共連接邊界。5、分離：計(jì)算距離。

學(xué)校菜場(chǎng)1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)不同空間類型組合表達(dá)復(fù)雜空間問題

1.3實(shí)體的空間特征第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)1.4、空間關(guān)系描述空間對(duì)象之間的空間相互作用關(guān)系方法

絕對(duì)關(guān)系:坐標(biāo)、角度、方位、距離等；相對(duì)關(guān)系：相鄰、包含、關(guān)聯(lián)等相對(duì)關(guān)系類型拓?fù)淇臻g關(guān)系：描述空間對(duì)象的相鄰、包含等順序空間關(guān)系：描述空間對(duì)象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。度量空間關(guān)系：描述空間對(duì)象之間的距離等。地圖、遙感影象上的空間關(guān)系是通過圖形識(shí)別的，在GIS中的空間關(guān)系則必須顯式的進(jìn)行定義和表達(dá)?？臻g關(guān)系的描述多種多樣，目前尚未有具體的標(biāo)準(zhǔn)和固定的格式，但基本原理一致。不同的GIS可能采用不同的方法進(jìn)行描述空間關(guān)系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達(dá)的重要內(nèi)容：一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系；另一方面有助于形成標(biāo)準(zhǔn)的SQL空間查詢語言，便于空間特征的存儲(chǔ)，提取，查詢，更新等。

第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)拓?fù)潢P(guān)系是一種對(duì)空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。是指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。可以假設(shè)圖形繪在一張高質(zhì)量的橡皮平面上，將橡皮任意拉伸和壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊，這時(shí)原來圖形的有些屬性保留，有些屬性發(fā)生改變，前者稱為拓?fù)鋵傩?，后者稱為非拓?fù)鋵傩曰驇缀螌傩?。這種變換稱為拓?fù)渥儞Q或橡皮變換。拓?fù)潢P(guān)系定義空間對(duì)象的拓?fù)淇臻g關(guān)系拓?fù)潢P(guān)系是指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素結(jié)點(diǎn)、弧段、面域之間的空間關(guān)系，主要表現(xiàn)為下列三種關(guān)系：拓?fù)溧徑雨P(guān)系、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系、拓?fù)浒P(guān)系。拓?fù)溧徑又复嬖谟诳臻g圖形的同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)指存在于空間圖形的不同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浒复嬖谟诳臻g圖形的同類但不同級(jí)的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系空間對(duì)象的拓?fù)淇臻g關(guān)系空間對(duì)象的拓?fù)淇臻g關(guān)系拓?fù)湓攸c(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面：若干弧段組成的多邊形

基本拓?fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)：不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系鄰接：相同拓?fù)湓刂g的關(guān)系包含：面與其他元素之間的關(guān)系層次：相同拓?fù)湓刂g的層次關(guān)系方向性：一條弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)確定了弧段的方向。用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。

連通性：指對(duì)弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、

街道是否相通。

點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系終點(diǎn)起點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線1）關(guān)聯(lián)性不同類要素之間）結(jié)點(diǎn)與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性

(同類元素之間)多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣

重疊：--鄰接：1不鄰接：0P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100--弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓?fù)鋽?shù)據(jù)舉例空間拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)—關(guān)系表表1面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 表2結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn) 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g 表3弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧段 結(jié)點(diǎn) a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E

表4弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段左鄰面右鄰面a P0 P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1

拓?fù)潢P(guān)系的意義1）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。2）有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。1.4、空間關(guān)系第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)空間數(shù)據(jù)則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。在地理系統(tǒng)中描述地理要素和地理現(xiàn)象的空間數(shù)據(jù)，主要包括空間位置、拓樸關(guān)系和屬性三個(gè)方面的內(nèi)容。

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(顯式表示)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(隱式表示)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-顯式描述顯式表示：就是柵格中的一系列像元(點(diǎn))，為使計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)這些像元描述的是某一物體而不是其它物體。注：“c”不一定用c的形式，而可以用顏色、符號(hào)、數(shù)字、灰度值來顯示。則得到椅子的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：

椅子的屬性——符號(hào)／顏色——像元x矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-隱式表示

隱式表示：由一系列定義了始點(diǎn)和終點(diǎn)的線及某種連接關(guān)系來描述，線的始點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)定義為一條表示椅子形式的矢量，線之間的指示字，告訴計(jì)算機(jī)怎樣把這些矢量連接在一起形成椅子。

隱式表示的數(shù)據(jù)為：

椅子的屬性——一系列矢量——連接關(guān)系

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指將空間分割成各個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個(gè)格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對(duì)象相應(yīng)的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為柵格矩陣結(jié)構(gòu)、游程編碼結(jié)構(gòu)、四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

柵格數(shù)據(jù):柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際就是像元陣列，每個(gè)像元由行列確定它的位置。由于柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體位置很容易隱含在網(wǎng)絡(luò)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，且行列坐標(biāo)可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在網(wǎng)絡(luò)文件中每個(gè)代碼本身明確地代表了實(shí)體的屬性或?qū)傩缘木幋a。

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列，每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置，用像元值表示空間對(duì)象的類型、等級(jí)等特征。每個(gè)柵格單元只能存在一個(gè)值。（a）三角形（b）菱形（c)六邊形點(diǎn)線面對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率

柵格單元的尺寸1）原則：應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。

2）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：

h為柵格單元邊長(zhǎng)

Ai為區(qū)域所有多邊形的面積。

柵格數(shù)據(jù)單元值確定CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細(xì)、地物斑塊較小AB為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法柵格矩陣（RasterMatrix)

Raster數(shù)據(jù)是二維表面上地理