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)的研究內(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)的研究內(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)的研究內(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)的研究內(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)的研究內(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、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)的研究內(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))、長期的(如城市化、水土流失)、超長期的(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：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)Geo-InformationSystem（德國）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)量儀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。空間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)主要包括中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）、美國的全球定位系統(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)，乃至國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)及企業(yè)經(jīng)營提供對(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，如美國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSF）支持成立了國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（簡稱BJ-54系）和1980年國家大地坐標(biāo)系。第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)（1）1954年北京坐標(biāo)系-BJ-54建國初期，為了迅速開展我國的測(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：長軸：6378140±5（m）；扁率：1：298.257橢球定位時(shí)按我國范圍內(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)系由美國國防部研制，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)所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時(shí)，一般采用國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度與相應(yīng)地面長度的比例；

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)線沒有長度變形，也就是說，只有在這些長度沒有變形的點(diǎn)或線上，才可用地圖上注明的比例尺我國地圖比例尺分級(jí)系統(tǒng)第一節(jié)空間信息基礎(chǔ)我國地圖比例尺分級(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GIS所采用的投影系統(tǒng)與該國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GIS中地圖投影的應(yīng)用

1)、我國基本比例尺地形圖(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1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的

全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。3)、我國大部分省區(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)涮卣鳎罢哂媒?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、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)?？梢约僭O(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

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