地理信息系统 第五章 空间数据组织与管理

如何进行地理信息系统的空间数据管理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机技术对地理现象进行空间分析和处理的系统。

随着科技的不断进步，地理信息系统在各个领域得到了广泛的应用，如城市规划、资源管理、环境保护等。

然而，有效的空间数据管理对于地理信息系统的运作至关重要。

本文将从数据采集、数据存储、数据清洗和数据共享四个方面探讨如何进行地理信息系统的空间数据管理。

一、数据采集地理信息系统的空间数据采集是建立一个可靠和准确的数据源的关键步骤。

传统的数据采集方法包括地理勘测和卫星影像解译，而现代技术如无人机和全站仪等也为数据采集提供了更多选择。

在进行数据采集时，应根据具体需求选择合适的硬件设备和软件工具。

同时，要确保采集的数据具有一定的时效性和精确性，避免出现数据不一致或错误的情况。

二、数据存储在进行地理信息系统的空间数据管理时，合理的数据存储方式是至关重要的。

一种常见的数据存储方式是采用数据库技术，如MySQL、PostgreSQL等。

这样可以方便地对数据进行索引、查询和管理。

此外，为了提高数据存取的效率，可采用磁盘阵列或云存储等技术来实现数据的高速读写。

在进行数据存储时，还要考虑数据的备份和恢复措施，以防数据丢失或损坏。

三、数据清洗地理信息系统的空间数据清洗是为了去除数据中的错误、冗余和不一致信息，以提高数据的可靠性和准确性。

数据清洗可以采用自动化的算法和人工的检查相结合的方式进行。

自动化算法可以帮助快速发现数据中的错误和冗余信息，而人工检查可以针对性地处理一些特殊情况。

在进行数据清洗时，还要特别注意数据中的空缺值和异常值的处理，以确保数据质量。

四、数据共享地理信息系统的空间数据共享是多个部门或组织之间进行合作和信息共享的一种方式。

为了实现数据共享，应建立标准的数据格式和数据交换协议。

常见的数据格式包括Shapefile、GeoJSON和KML等。

地理信息系统中的空间数据管理与分析方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种以地理信息为基础，具有数据抽象、空间数据管理、空间分析和空间可视化等功能的计算机辅助系统。

在现代社会中，GIS已经广泛应用于地理领域的研究和应用中，为地理信息的管理和分析提供了强大的工具和技术支持。

而在GIS中，空间数据的管理和分析方法是关键的环节，本文将对地理信息系统中的空间数据管理和分析方法进行探讨。

一、空间数据管理空间数据管理是地理信息系统中的核心要素，它涉及到如何有效地对地理信息进行保存、组织和维护的方法与技术。

常见的空间数据管理方法主要包括数据模型、数据结构和数据存储。

1. 数据模型数据模型是空间数据管理的基础，它定义了描述地理现象和地理实体的方式和规则。

常见的数据模型包括层次模型、关系模型和对象模型。

其中，层次模型以树状结构表示空间对象之间的关系；关系模型以表格形式表示空间对象之间的关系；对象模型以对象的属性和几何信息描述空间对象。

2. 数据结构数据结构是指在空间数据管理中，将地理实体和属性存储在计算机中的组织方式。

常见的数据结构包括邻接列表、拓扑关系和网格结构等。

其中，邻接列表通过记录对象的相邻关系描述空间图形的连接关系；拓扑关系通过表示图形元素的接触或覆盖关系描述地理实体的关系；网格结构是将地理区域划分成规则网格，每个网格单元存储与之相关的空间数据。

3. 数据存储数据存储是指将地理信息以适当的方式存储在计算机系统中。

常用的数据存储方式有矢量数据存储和栅格数据存储。

矢量数据存储以点、线、面等几何图元和属性表的方式存储地理信息；而栅格数据存储则以像元矩阵的方式存储地理信息。

二、空间数据分析空间数据分析是GIS的重要应用之一，它通过对地理信息的处理和加工，提取出地理信息的有用特征和关系，为决策制定和问题解决提供科学依据。

常见的空间数据分析方法主要包括空间查询、空间统计和空间建模等。

地理信息系统掌握要点集锦第一章绪论：1. 基本概念● 地理信息:有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知● 识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释。

● 地理数据:各种地理特征和现象间关系的数字化表示。

● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2. GIS的定义● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

3. 如何理解GIS？● GIS的物理外壳是计算机化的技术系统● GIS的操作对象是空间数据● GIS的技术优势在于它的空间分析能力● GIS与地理学、测绘学联系紧密4. GIS由哪几部分组成硬件基本配置软件 GIS软件空间数据人员5. GIS的主要功能有哪些？● 空间数据采集● 空间数据处理与编辑● 空间数据存储与管理● 空间查询与分析● 空间信息输出6. GIS与相关学科之间的关系GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。

与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感。

第二章地学基础：1. 基本概念● 地球椭球: 近似表示地球的形状和大小，并且其表面为等位面的旋转椭球。

(百度)● 大地体: 由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体。

(百度)● 地图投影：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。

● 高斯—克吕格投影：横轴切椭圆柱等角投影，假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影● 横轴墨卡托投影：等角正切圆柱投影，假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图● 兰勃特等角投影：正轴等角割圆锥投影，设想用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面。

《GIS的数据库及其应用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在通过学习GIS（地理信息系统）的数据库基础知识和应用案例，使学生掌握GIS数据库的基本概念、数据结构和空间数据组织方法，并能够初步应用GIS技术解决实际问题，提升学生地理信息素养和空间思维能力。

二、作业内容1. 基础知识学习：学生需自学GIS数据库的基本概念、数据类型、数据结构及空间数据的组织方式。

重点掌握空间数据的分类、存储及管理方法，理解GIS数据库在地理信息分析中的重要性。

2. 案例分析：学生需选择一个与日常生活或社会热点相关的GIS应用案例，如城市交通拥堵分析、环境质量评价等，分析该案例中GIS数据库的构建过程及如何利用GIS技术解决问题。

3. 实践操作：学生需利用已有的地理信息数据（如学校周边环境数据），使用GIS软件进行数据导入、编辑、分析等操作，理解GIS数据库的实用价值。

4. 作业报告：学生需撰写一份关于上述学习的报告，包括对GIS数据库的理解、案例分析的详细过程及实践操作的体会和发现。

三、作业要求1. 基础知识学习要求全面掌握，能够准确阐述GIS数据库的基本概念和数据结构。

2. 案例分析需具体、详细，能够清晰地展示GIS数据库在具体问题中的应用过程和效果。

3. 实践操作需真实进行，并记录操作过程中的问题和解决方法，以及最终的分析结果。

4. 作业报告需条理清晰，观点明确，结合实际案例和实践操作，体现学生的理解和应用能力。

四、作业评价1. 评价标准：评价将依据学生对GIS数据库基础知识的掌握程度、案例分析的深度和实用性、实践操作的正确性和创新性以及作业报告的逻辑性和深度进行综合评价。

2. 评价方式：教师将对作业报告进行评分和评语，同时结合学生的课堂表现和小组讨论情况进行综合评定。

五、作业反馈1. 教师将对学生在作业中的表现进行详细点评，指出学生的优点和不足，并提出改进建议。

2. 学生需根据教师的反馈进行自我反思和总结，明确自己的学习目标和学习计划。

第一章概论一、GIS概念：是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

二、地理空间分析的三大基本要素：空间、属性、时序三、传统3S ：GIS、GPS、RS新3S:：System、Service、Science四、GIS的基本功能：1、数据输入、编辑和更新2、数据转换3、数据存储和数据库管理4空间信息的转换5信息的浏览和查询6、信息的显示和输出7、空间分析和空间模拟8、GIS二次开发功能五、GIS组成：计算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据和管理与应用人员六、GIS与机助制图系统的区别与联系：地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。

一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还具有丰富的空间分析功能。

七、GIS与CAD的区别与联系：机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表达、处理、可视化，甚至空间数据的管理。

GIS与CAD系统的共同特点是二者都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。

它们的主要区别是，CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对减弱。

而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特点。

此外，CAD一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理的能力比GIS要弱。

但是由于CAD具有极强的图形处理能力，也可以设计丰富的符号相连接属性，许多用户都把他作为数字制图系统使用。

第二章地理空间数学基础一、地图投影的概念（P40）：按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B，L），与地图上相对应的平面直角坐标（X，Y）之间一一对应的函数关系。

空间数据组织与管理概述1. 引言空间数据指的是地理位置信息与属性信息结合的数据。

在现代化社会中，空间数据的组织与管理对于各种领域的决策和规划至关重要。

空间数据组织与管理的目的是有效地存储、查询、分析和可视化空间数据，以支持地理信息系统（Geographic Information System, GIS）的应用。

2. 空间数据组织在进行空间数据组织之前，我们首先需要了解空间数据的特征。

空间数据通常由几何数据与属性数据组成。

几何数据描述了地理实体的位置、形状和大小，而属性数据描述了与地理实体相关的数量、品质和状态等信息。

2.1 点、线和面几何数据的基本形式包括点、线和面。

点表示一个具体的地理位置，线表示连接两个或多个点的路径，面表示一个封闭的区域。

通过将这些基本形式组合，可以描述复杂的地理现象。

2.2 地理参照系地理参照系是空间数据组织的基础。

它定义了空间数据的坐标系统和地理投影方式，以确保不同数据源之间的一致性和对齐性。

2.3 空间索引为了提高空间数据的查询效率，通常需要使用空间索引来组织和管理数据。

空间索引是一种数据结构，能够快速定位空间数据的位置。

常用的空间索引包括网格索引、四叉树和R树等。

3. 空间数据管理空间数据管理是指对空间数据进行存储、查询、更新和删除等操作的过程。

在空间数据管理中，需要考虑数据的完整性、一致性和安全性。

3.1 数据存储空间数据存储可以采用关系型数据库、文件系统或分布式存储等方式。

关系型数据库通常使用空间扩展模块来支持空间数据的存储和查询。

文件系统可以直接存储空间数据的文件，而分布式存储则将数据分布在多个计算节点上，以提高数据的可扩展性和容错性。

3.2 数据查询空间数据查询是通过查询语言（如SQL）来获取满足特定条件的空间数据。

查询语言通常包括空间操作符（如相交、包含等）和空间函数（如计算距离、面积等）来处理空间数据。

3.3 数据更新和删除空间数据的更新和删除需要考虑数据完整性和一致性。

第一节地理信息系统基本概念一、数据和信息1、数据（Data）：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号。

不仅数字是数据，而且文字、声音和图像也是数据。

2、信息（Information）：用数据来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理、经营、分析和决策依据。

3.信息与数据的关系（1）信息来源于数据，是数据的内容和解释。

（2）信息与数据是不可分离的；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。

（3）不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。

4.信息的特征：客观性、适用性、可传输性、共享性二、地理数据与地理信息1.地理数据：表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。

2.地理信息：与研究对象的地理分布有关的信息，是地理数据所有蕴含和表达的地理含义。

3.地理信息的特征地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：空间特征：是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志。

位置、形状、空间关系、空间分布数据量大：地理信息既有空间数据，也有属性数据、时间数据。

数据的分析、处理对系统带来很大压力。

多维属性特征：属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标指在同一位置上可有多种专题的信息结构时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。

因此，一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。

三、信息系统1、信息系统：具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用信息。

2.分类从系统结构及处理方法看，信息系统主要分为：管理信息系统、决策支持系统、智能决策支持系统、空间信息系统四.地理信息系统1..地理信息系统：是对空间数据进行采集、编辑、分析和输出的计算机信息系统。

专业课复习资料（最新版）封面地理信息系统基础理论题第1章概论1、你是如何理解地理信息系统的概念的？2、地理信息系统的基本功能与应用功能的区别和联系是什么?3、现代信息技术的出现给测绘技术与地理分析技术带来哪些主要的变化？4、工具型GIS与应用型GIS的区别与联系是什么？5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？3、采用大地坐标与地心坐标表述地面上一点的位置各有什么优缺点？4、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？5、UTM与兰伯特投影的主要特点与适用性是什么？6、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？7、如何进行不同基准下的高程的转换？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型空间实体一般具有哪些主要的特征？1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？2、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？3、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

4、空间数据类型有哪些？简述其特征。

第4章空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2、简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。

3、简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4、栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？5、矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。