第二章 空间数据模型
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“地理信息系统教程”习题及参考答案第一章绪论1.什么是数据和信息?它们有何联系和区别?定义: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、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识,是数据、消息中所包含的意义。
联系和区别: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,数据中所包含的意义就是信息。
信息是对数据解释、运用与解算,数据即使是经过处理以后的数据,只有经过解释才有意义,才成为信息;就本质而言,数据是客观对象的表示,而信息则是数据内涵的意义,只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。
数据是记录下来的某种可以识别的符号,具有多种多样的形式,也可以加以转换,但其中包含的信息内容不会改变。
即不随载体的物理设备形式的改变而改变。
信息可以离开信息系统而独立存在,也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在;而数据的格式往往与计算机系统有关,并随载荷它的物理设备的形式而改变。
数据是原始事实,而信息是数据处理的结果。
不同知识、经验的人,对于同一数据的理解,可得到不同信息。
2.什么是地理信息系统(GIS)?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?GIS定义:GIS是一个发展的概念。
不同领域、不同专业对GIS的理解不同,目前没有完全统一的被普遍接受的定义。
定义①:是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科,它将地理环境的各种要素,包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析,并在管理、规划与决策中应用。
定义②:是在计算机软硬件支持下,以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据,并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
定义③:是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。
定义④:地理信息系统是一种决策支持系统。
空间数据模型:场模型,要素模型,网络模型
场模型:表示在二维或者三维空间里被看做连续变化的数据。
例如可以表示地表温度,大气污染物集中程度,土壤的湿度水平等。
其中最常见的是栅格数据模型。
要素模型:强调了离散对象,根据它们界线以及组成它们或者与它们相关的其他对象,可以详细的描述离散对象。
网络模型:表示特殊对象的交互,例如水、交通。
栅格数据
矢量数据和栅格数据
常见的栅格数据类型是正方形,也有三角形和六边形等。
栅格模型中每一个网格是一个象元,每个象元有一个对应的数值,每
一个数值代表一种属性,如环境污染程度、植被覆盖类型、土地利用等空间地理现象。
网格单元的大小对地图的分辨率和计算精度起关键的作用,与计算机存储量和分辨率成反比。
网格越大,信息量越模糊(存储量小),分辨率越低。
网格越小,则反之。
要素模型:
三个地物要素对对象:点对象,线对象,多边形对象。
地理要素间的空间关系(拓扑关系)
矢量数据
影像投影运用到拓扑关系。
网络模型
网络模型将数据组织成有向结构。
结点代表数据记录,连线描述不同节点数据间的关系。
常用来表示航线、海上路线、燃气管道、交通等。
网络模型示意图。
第二章GIS空间分析的数据模型GIS(地理信息系统)空间分析的数据模型是指在GIS中用于描述和组织地理空间数据的结构和规则。
它主要包括向量数据模型和栅格数据模型两种形式。
以下将详细介绍这两种数据模型。
1.向量数据模型:向量数据模型是一种将地理现象表示为点、线、面等几何要素的数据模型。
它基于几何对象的坐标表示来描述地理空间位置和形状。
向量数据模型的核心要素包括点、线、面。
-点:表示地理要素的离散点,可以是一个地址、一座建筑物、一个村庄等。
-线:表示由多个点连接而成的可视化路径,可以是道路、河流、铁路等。
-面:由若干个线构成的闭合区域,通常表示土地利用类型、行政区域等。
向量数据模型具有描述空间位置精确、几何操作方便等优势,适合表示细节较为复杂的地理现象。
同时,向量数据模型也具备多种关联属性的能力,可以与属性数据进行链接,实现空间与属性信息的关联分析。
2.栅格数据模型:栅格数据模型是一种将地理现象表示为规则的网格单元的数据模型。
它将地理空间划分为规则的网格单元,将每个单元的值表示为一个矩阵中的元素。
栅格数据模型的主要特点是离散、均等和连续。
-离散:地理现象被离散的网格单元坐标所描述,且每个单元代表的是一个相同大小的空间区域。
-均等:每个单元的尺寸相等,表示的面积是均等的。
-连续:栅格中的每个单元都有一个与之对应的属性值,通过单元的连接和相邻单元的信息可以推断出地理现象的空间连续性。
栅格数据模型主要用于描述表面高程、者大气温度等连续变量,适合进行空间分布模拟、插值分析等。
总结来说,向量数据模型适用于描述细粒度且结构复杂的地理现象,同时具备几何对象的精确性和关联属性的优势。
而栅格数据模型则适用于描述连续变量的空间分布,可以进行均等离散和连续性推断。
在GIS空间分析中,根据不同的需求和数据特点,可以选择合适的数据模型来进行分析和建模。