地理信息系统基础与实验教程02空间数据基础共78页

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《地理信息系统原理与方法(第四版)》教学课件02空间数据结构

第二章空间数据结构
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Contents
2.1 空间认知模型 2.2 空间数据概念模型 2.3 矢量数据模型 2.4 栅格数据结构 2.5 矢量与栅格数据模型的比较 2.6 MapGIS 空间数据模型概述
2.1 空间认知模型
➢ 空间认知过程概述 ➢ 空间认知三层模型
空间认知过程概述
空间认知是一个信息加工过程。地理世界是非常复杂的，地理系统表现出来的各种各样的地理现象代表了现实世界。空间数据表示的基本任务就是将以图形模拟的空间物体表示成计算机能够接受的数字形式。这同时也是一个将客观世界的地理现象转化为抽象表达的数字世界相关信息的过程，这个过程涉及到三个层面：现实世界、概念世界和数字世界，过程如下所示：
现实空间世界
外模式
外模式
外模式
空间概念数据模型逻辑数据模型物理数据模型
空间认知三层模型
概念数据模型
关于实体和实体间联系的抽象概念集。GIS概念数据模型是考虑用户需求的共性，用统一的语言描述、综合、集成的用户视图。目前存在的概念数据模型主要有矢量数据模型、栅格数据模型和矢量-栅格一体化数据模型。
3.3 拓扑数据结构
拓扑关系的基本含义
拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为下列三种关系：
➢ 拓扑邻接拓扑邻接指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关
系。如图（a）所示，结点邻接关系有N1/N4，N1/N2等，多边形邻接关系有P1/P3，P2/P3等。
➢ 拓扑关联拓扑关联是指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系。如图（a）所示，结点与弧段关联关系有N1/C1、 N1/C3、N1/C6，N2/C1、N2/C2、N2/C5等，多边形与线段的关联关系有P1/C1、P1/C5、P1/C6，P2/C2、P2/C4、 P2/C5、P2/C7等。

地理信息系统,基础与实验教程,课后练习答案,老师讲解自己整理

地理信息系统,基础与实验教程,课后练习答案,老师讲解自己整理地理信息系统基础第1章绪论GIS的认识和理解：GIS定义：在计算机硬、软件系统支持下，对空间数据进行采集、操作、储存与管理、分析、输出的技术系统。

简言之：综合处理和分析空间数据的一种技术系统。

GIS的三种理解:GIS---Geographic information system./ science./service.GIS的组成：硬件系统/软件系统/地理数据/GIS人员哪些学科对GIS关系密切:测量学/地图学/地理科学/摄影测量/遥感学/计算机科学/数学GIS可以在哪些领域发挥作用:测绘与地图制图/灾害监测与环境保护/城乡规划/资源管理/国防/农业/商业与经济/城市管理GIS技术怎样应用于抗震救灾之中：依托GIS建立的三维仿真系统在抗震救灾工作中发挥巨大作用。

常用的GIS软件有哪些国外：ArcGIS / MapInfo / GeoMedia.国内：SuperMap GIS/ Map GIS / GeoStar第2章地理空间与空间数据基础矢量数据与栅格数据各有何特点？试比较它们的优缺点：矢量数据：定位明显，属性隐含；形象直观；特别适合模拟离散的空间数据；精度高。

栅格数据：属性明显，定位隐含；像元的大小直接影响空间数据表达的精度以及数据的存储时间和存储空间；像元大小对精度的影响主要表现为位置的移动、形状的畸变以及属性的偏差。

优缺点（失/栅）：数据结构（严密/简单）；数据量（小/大）；图形精度（高/低）；图形运算（复杂/简单）；与遥感影像格式匹配性（不一致/一致）；输出表示（抽象、昂贵/直观、便宜）；数据共享（不易实现/容易实现）；拓扑与网络分析（容易实现/不易实现）；叠加与组合（不容易/容易）；技术（复杂、高费用/简单、低费用）；数字模拟（不方便/方便）；投影变换（快/慢）什么是拓扑？它有什么重要意义？拓扑（Topology）：原意为“形状的研究”。

2空间信息基础2

用通用标示语言(Standard for General Markup language，SGML)建立元数据。SGML 提供一种有效的方法连接元数据元素。这种方法便于建立元数据索引和在空间数据交换网络上查询元数据，并且提供一种在元数据用户间交换元数据、元数据库和元数据工具的方法。对元数据分类可以了解和更好地使用元数据。分类的原则不同，元数据的分类体系和内容将会有很大的差异。下面列出了几种不同的分类体系。
a、根据元数据的内容分类造成元数据内容差异的主要原因有两个：其一，不同性质、不同领域的数据所需要的元数据内容有差异；其二，为不同应用目的而建设的数据库，其元数据内容会有很大的差异。根据这两个原因，可将元数据化分为三种类型： 1)科研型元数据其主要目标是帮助用户获取各种来源的数据及其相关信息，它不仅包括诸如数据源名称、作者、主体内容等传统的、图书管理式的元数据，还包括数据拓扑关系等。这类元数据的任务是帮助科研工作者高效获取所需数据。 2)评估型元数据主要服务于数据利用的评价，内容包括数据最初收集情况、收集数据所用的仪器、数据获取的方法和依据、数据处理过程和算法、数据质量控制、采样方法、数据精度、数据的可信度、数据潜在应用领域等。 3)模型元数据用于描述数据模型的元数据与描述数据的元数据在结构上大致相同，其内容包括：模型名称、模型类型、建模过程、模型参数、边界条件、作者、引用模型描述、建模使用软件、模型输出等。
A P0 c P3 f C b P2 d B D E a P4 g P1
图3-14 空间数据的类型关联关系：空间图形中不同元素之间的拓扑关系。例如结点与弧段的关联关系A与e、 a、c；多边形与弧段的关联关系P2与e、c、 f。包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系。例如多边形P1中包含有多边形P4。

石大地理信息系统实习指导02空间数据库的建立

实习二空间数据库的建立一、实习目的：主要掌握用Mapinfo来建立GIS属性数据库二、实习过程：对各个图层分别建立属性库如对乌鲁木齐市郊区图分层进行了数字化，如建立了河流、行政区域、道路等图层对这些图层分别建立属性库，具体属性项为：1、河流图层：河流编码（ID）、河流名称、河流类型、河流长度等2、行政区域图层：行政区域编码(ID)、行政区域名称、行政区域的面积等3、道路图层：道路编码（ID）、道路名称、道路类型、道路长度。

首先要掌握Arcview的table中的操作具体的操作要想利用Mapinfo来建立属性数据库，就必须熟悉掌握Mapinfo对表格的操作。

（一）表管理1、创建新表在上一个实验中已经讲过2、查看或修改表结构（1）首先要确定要查看或修改的表已打开（2）选择[表]—[维护]—[表结构]菜单项目（3）弹出[修改表结构]对话框。

在该对话框中可以看到所有的字段，还可以对这些字段进行各种操作，包括增加、删除、重命名、对字段重新排序、增加或删除索引、使表可地图化或对表撤消地理编码等操作。

3、保存表（1）使用保存表：[文件]—[保存表]（2）把表的副本另存为新表（3）使用另存副本的方法，可以保存为不同的路径和文件名、不同的投影方式以及不同的文件类型4、重命名表[表]—[维护]—[重命名表]4、删除表表]—[维护]—[删除表]，删除表可以从磁盘上永久地将此表删除，删除表的操作可以将单个表的多个文件全部删除5、紧缩表（1）在很多表中，很多记录虽然已经被删除，但是被删除的记录的空间仍然保留着，没有释放出来，这是可以用紧缩表命令。

（2）[表]—[维护]—[紧缩表]（3）[紧缩表格数据]删除已作删除记号的记录，使表更小（4）[紧缩地图数据]本项只紧缩图形信息（5）[紧缩以上两种数据]既紧缩图形数据，又紧缩表格数据。

6、复原表（1）当对表做了并不想永久保存的变化且还没有保存表时，可以复原表的操作将表恢复到前一版本，用上次保存的版本替换内存中的当前选中表。

地理信息系统数据结构PPT课件

第243页/共42页
点实体
有位置，无宽度和长度；抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能的500个地震位置
第254页/共42页
面实体
具有长和宽的目标通常用来表示自然或人工的封闭多边形
中国土地利用分布图
第265页/共42页
空间对象：体
有长、宽、高的目标通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿
第132页/共42页
高斯—克吕格投影（Gauss-Kruger Projection） ---投影分带
高斯投影在我国系列比例尺地形图中的应用
我国1:1万至1:50万的地形图全部采用高斯－克吕格投影。 1:2.5万至1:50万的地形图，采用6°分带方案，全球共分为60个投影带；我国位于东经72°到136°间，共含11个投影带； 1:1万比例尺图采用3°分带方案。
第76页/共42页
一、地球空间参考
• 地理空间坐标系统分类 • 球面坐标系统（地理坐标系） • 平面坐标系统（投影坐标系统）
投影
地理坐标系：直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置
第87页/共42页
建立在平面上的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对
象位置
二、空间数据投影
• 第二章第一节地理空间数学基础地理信息系统数据结构
• 一、地球空间参考 • 二、空间数据投影 • 三、空间坐标转换 • 四、空间尺度 • 五、地理格网 • 第二节地理空间与空间数据表达 • 第三节栅格数据结构 • 第四节矢量数据结构
第21页/共42页
第一节地理空间数学基础地理空间的数学基础是GIS空间位置数据定位、量算、转换和参与空间分析的基准。

《空间信息基础》课件

遥感图像的增强
通过对比度拉伸、色彩变换、滤波等方法，改善图像的视觉效果，突出感兴趣的信息。
遥感图像的解译
通过目视解译和计算机解译等方法，提取遥感图像中的信息，为地物分类、资源调查和环境监测等提供依据。
遥感技术的应用领域与案例分析
遥感在资源调查中的应用
利用遥感技术可以快速获取土地利用、森林覆盖、水资源分布等信息，为资源管理和规划提供支持。
06 空间信息前沿技术与发展趋势
数字地球与智慧城市
数字地球
数字地球是一个虚拟的地球模型，通过地理信息技术将地球上的各种信息进行数字化处理，以便于分析和可视化。数字地球在城市规划、环境保护、资源开发等领域有广泛应用。
智慧城市
智慧城市利用物联网、云计算、大数据等技术，实现城市各领域的智能化管理和服务。智慧城市可以提高城市运行效率，改善居民
04 遥感技术及应用
遥感的基本原理与分类
遥感的基本原理
遥感技术通过接收地球表面物体反射或发射的电磁波信号，经过处理和分析，实现对地球表面物体的探测和识别。
遥感的分类
根据平台高度和探测方式的不同，遥感技术可分为卫星遥感、航空遥感和地面遥感等类型。
遥感图像的处理与分析
遥感图像的预处理
包括辐射定标、大气校正、几何校正等步骤，以提高图像质量。
GIS的功能与应用
功能与应用领域
GIS具有数据输入、存储、编辑、处理、分析和输出等功能。应用领域包括城市规划、资源管理、环境监测、交通管理、灾害预警等。
GIS的发展趋势与前沿技术
技术发展
GIS的发展趋势包括大数据处理、云计算、人工智能等技术的应用，以及与物联网、虚拟现实等技术的融合。前沿技术包括实景三维建模、无人机遥感等。

地理信息系统空间数据库 ppt课件

第一节空间数据库概述
（1）概念模型
实际上是现实世界到机器世界的一个中间层。概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是设计人员的有力工具。
概念结构设计过程
特点
需求分析概念结构
用户需求
抽象
信息结构
概念模型
能够真实、处分的反映现实世界
易于理解用户与设计
人员
易于更改需求改变模型改变
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一节空间数据库概述
2. 空间数据库的相关概念空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。空间数据库（系统）组成： ➢空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，一般是以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。 ➢空间数据库管理系统：是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件。 ➢数据库应用系统：应用模块。
一、层次数据模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库
系统采用层次模型作为数据的组织方式，用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。如行政机构，家族关系等。 (1)层次模型的数据结构特点 ➢ 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点 ➢ 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点 ➢ 同一双亲的子女结点称为兄弟结点，没有子女结点的结

地理信息系统(第二章空间数据基础)

有
公共边、结点自动生成多重叠合、网络分析易
3、不规则三角网结构
不规则三角网（TIN):用一组非叠置的三角形来近
似表示地形的矢量数据三角网。
TIN的基本元素
节点（Node):相邻三角形的公共顶点(x,y,z)。边(Edge):两个三角形的公共边界，是Tin不光滑性的具体反映。
面(Face):由最近的三个节点所组成的三角形面，是TIN描

地理现象

地理事物在发生、发展和变化中的外部形式和表面特征。

地理空间数据：

用符号化表示地球表层的地理事物和地理现象的记录。
第一节
地球椭球体
地球体：极半径略短，赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近似于梨
形的椭球体。
大地球体：由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成,与重力方向处处
正交的，连续的封闭曲面称为大地水准面，由该水准面所包含的形体称为大地球体，它是地球形体的一级逼近。
第四节
地图投影种类
1、几何投影法
正轴横轴斜轴
方位
圆柱
圆锥
方位投影
圆柱投影
圆锥投影
高斯-克吕格(Gauss Kruger)投影
属于横轴等角切椭圆柱投影。中央经线无长度变形。
6°或3°分带投影。中央经线与赤道为互相垂直的直线。
我国国家基本比例尺地形图中的大中比例尺地形图均采用该投影。包括第13－23带共11个投影带。内置了直角平面坐标系统：中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点。坐标纵轴西移500km。
国际主要椭球参数
椭球名称
德兰勃(Delambre) 埃弗瑞斯(Everest) 贝赛尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke) 海福特 (Hayford) 克拉索夫斯基 (Krasovski) 1967年大地坐标系 1975年大地坐标系

地理信息空间信息基础ppt课件

（a）
（b）
（c）
图3-8 河流的显示和隐式表示
►栅格数据结构：计算机对地理实体的显式描述。矢量数据结构：计算机对地理实体的隐式描述。
►在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块〔通常为正方形），地理实体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置决定，小块的位置则由其横排竖列的数码决定，每个地理实体的形态是由栅格或网格中的一组点来构成。
在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块〔通常为正方形），地理实体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置决
定在定，栅，小格小块数块的据的位结位置构置则中则由，由其整其横个横排地排竖理竖列空列E 的间的数被数码规码决则决定地定，分，每为每个一个地个地理个理子午实小实体块体的的〔形形通态态常是是为由由正栅栅方格格形或或）网网，格格地中中理的的实一一体组组的点点位来来置构构是成成由。。占据小Q 块的横排与竖列的位置决
► 地图和遥感影象是空间信息的常见载体，计算机管理空间信息，建立地理信息系统成为可能。
图2-3为几种点状符号举例。由以上两例可看出，至少有两种数字化的方法可以表示空间信息：
所以，下面看一看地图和遥感影象描述的对于如图2-6所示的遥感图象，用矢量和栅格的表示如图3-11所示。
空间信息用数字化的方式〔栅格和矢量〕
► 不考虑地形起伏等因素，则纬度λ、经度、地球旋转椭球体参量a、b与平面直角坐标x、y之间的变换关系如下：
x=acos cos
y＝bcos sin
► 地图投影变换引起了地理空间要素在平面形态上的变化，包括长度变化、方向变化和面积变化。但是，平面直角坐标系(x，y)却建立了对地理空间良好的视觉感，并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算，以及进一步的空间数据处理和分析。