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第四章 空间数据组织与管理

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《地理信息系统原理》第四章空间数据表达

《地理信息系统原理》第四章空间数据表达
链状双重独立式编码--拓扑数据结构
3、弧段坐标文件：
弧段号
坐标系列（串)
a
x1,y1,X2,y2…,x5,y5
b
……
1、弧段文件：弧—面，弧—结点关系
弧段号
起点
终点
左多边形
右多边形
a
1
5
A
-
b
5
8
A
E
4、面文件
面号
弧段号
面积
周长
…
A
a,b,h
…
…
…
…
…
…
…
…
2、节点文件： 结点—链关系
点号
横坐标
02
（一）实体数据结构 只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。又称简单数据结构或面条（Spaghetti）结构。 存储： 独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象； 点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成 特征 数据按点、线、面为单元进行组织，数据结构直观简单； 公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性； 无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询； 岛或洞只作为一个简单图形，没有与外界多边形的联系； 多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂； 适用范围： 制图及一般查询，不适合复杂的空间分析 实例： ArcView的Shape文件 MapInfo的Tab文件
点用一个栅格单元表示；
02
PART 01
栅格数据模型
用离散的量化栅格值表示空间实体；
01
属性明确，位置隐含；
02
栅格边长决定了栅格数据的精度；
03
数据结构简单，易与遥感结合；
04
多层数据叠合操作简单；
05

《测绘学概论》课程笔记

《测绘学概论》课程笔记

《测绘学概论》课程笔记第一章：测绘学总论1.1 测绘学的基本概念测绘学是一门研究地球形状、大小、重力场、表面形态及其空间位置的科学。

它的主要任务是对地球表面进行测量，获取地球表面的空间信息，并对其进行处理、分析和应用。

测绘学的研究对象包括地球的形状、大小、重力场、表面形态等自然属性，以及人类活动产生的各种地理现象和空间信息。

1.2 测绘学的研究内容测绘学的研究内容主要包括以下几个方面：（1）大地测量学：研究地球的形状、大小和重力场，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。

（2）摄影测量学：利用航空或卫星摄影技术，获取地球表面的空间信息，并通过图像处理技术对其进行解析和应用。

（3）全球卫星导航定位技术：利用卫星导航系统，如GPS、GLONASS、北斗等，进行地球表面空间位置的测量和定位。

（4）遥感科学与技术：利用遥感技术，如卫星遥感、航空遥感等，获取地球表面和大气的物理、化学和生物信息，并进行处理和应用。

（5）地理信息系统：利用计算机技术，对地理空间信息进行采集、存储、管理、分析和可视化，为地理研究和决策提供支持。

1.3 测绘学的现代发展随着科技的发展，测绘学进入了一个新的发展阶段。

现代测绘技术主要包括卫星大地测量、数字摄影测量、激光扫描、遥感技术、地理信息系统等。

这些技术的发展，使得测绘工作更加高效、精确和全面，为地球科学、资源调查、环境保护、城市规划等领域提供了强大的支持。

1.4 测绘学的科学地位和作用测绘学在科学体系中占有重要地位，它是地球科学的基础学科之一，为其他学科提供了重要的数据支持。

同时，测绘学在国民经济和国防建设中发挥着重要作用，如土地管理、城市规划、环境监测、资源调查、灾害预警等，都离不开测绘学的支持。

第二章：大地测量学2.1 概述大地测量学是测绘学的一个重要分支，主要研究地球的形状、大小、重力场及其变化，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。

大地测量学具有广泛的应用，如地球科学研究、资源调查、环境保护、城市规划等。

GIS原理与应用_4.1-3空间数据采集与处理详解

GIS原理与应用_4.1-3空间数据采集与处理详解
摄影测量法：由航空或航天立体象对重建三维立体模型， 测量地面三维坐标，并传输到计算机。
（6）图形数据采集
已有数字形式空间数据的录入
• 全站仪的电子手薄； • GPS； •其它格式数据。
（6）图形数据采集 栅格数据向矢量数据的转换（矢量化） • 全自动矢量化
• 半自动矢量化(R2V) • 交互式矢量化（屏幕数字化）
4-8
（3）空间数据采集方法 手扶跟踪数字化仪采集 摄影测量数字化采集 扫描跟踪数字化采集 外业实地数字化采集
选择采集方法的依据是如何应用图形数据、图形数据类 型、现有设备状况、现有人力、物力、财力状况等。
4-9
（3）空间数据采集方法
数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 野外特测量：大点平：板范、围全大站，仪速、度G快PS、移动测绘系统 特 使 用点：范精围度：高大、面效积率G较IS低数据采集、资源普查等 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新
数字化仪
扫描仪
数字摄影测量工作站
4-10
（4）空间数据采集方案
随机采样
系统采样
系统随机采样 可变系统采样
蔟聚采样
断面采样
等高线采样
4-11
（4）空间数据采集方案
空间数据采集——流程
评价
计划 调查
编辑 处理
准备 收集
数字化
4-12
（5）空间数据采集任务
本章所讲的采集是对已有数据（二手数据）的采集， 主要任务为：
• 现有地图（地形图/专题图）； • 全野外数字测图（GPS/全站仪/电子手簿）； •卫星影像（国土资源卫星 / Landsat / SPOT/ IKONOS）； •航空象片； •调查统计数据； •现有的数据文件、数据库等。

地理信息系统掌握要点集锦

地理信息系统掌握要点集锦

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。

空间数据库原理

空间数据库原理
空 间 数 据 库 原 理 》 GIS 数据具有很强的时空特性。一个GIS 系统中的数据源既有同一时间不同空间的 数据系列；也有同一空间不同时间序列的 数据。不仅如此，GIS 会根据系统需要而采 用不同尺度对地理空间进行表达。GIS 数据 是包括不同时空和不同尺度数据源的集成。
2、层次模型
空 间 数 据 库 原 理 》
层次模型是一种树结构模型，它把数据接自然的 层次关系组织起来，以反映数据之间隶属关系。 层次模型是数据库技术中发展最早、技术上比较 成熟的一种数据模型。 特点是地理数据组织成有向有序的树结构，也叫 树形结构。结构中的结点代表数据记录，连线描 述位于不同结点数据间的从属关系(一对多的关 系）。 由树的定义知，一棵树有且仅有一个无双亲结点 的称为根结点；其余结点有且仅有一个双亲结点。
用数据库的数据描述语言DDL来定义概念模式、外模 式和内模式； 具体为：数据库逻辑结构、数据项、记录类型、记录 之间关系、安全控制等。
数据库管理功能
对数据的更新、存取功能
数据库维护功能
改善系统性能 受损后的复原 用户管理 拓宽数据库的用户要求
通讯功能（接口）
武汉大学资源与环境科学学院地理信息科学系 蔡忠亮
第四章 空间数据库
空 间 数 据 库 原 理 建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展 人们的记忆，而主要是为了帮助人们去管 理和控制与这些数据相关联的事物。 空间数据库是一种专门化的数据库，因为 这类数据库具有明显的空间特征。 空间数据库的理论与方法是地理信息系统 的核心问题。
武汉大学资源与环境科学学院地理信息科学系 蔡忠亮
武汉大学资源与环境科学学院地理信息科学系 蔡忠亮
（5）数据模型
空 间 数 据 库 原 理 》 相关概念

第四章空间数据结构

第四章空间数据结构

基本概念
• 弧段：构成多边形的线称为弧段，每个弧段可以有许 多中间点。
• 节点：两条以上弧段相交的点称为节点 • 岛：由一条弧段组成的多边形称为岛或洞。 • 简单多边形：多边形图中不含岛的多边形称为简单多
边形。 • 复合多边形：含岛的多边形称为复合多边形，包括为
边界和内边界，岛可以看做复合多边形的内边界。
C1,C5,C4
P3
C6,C7,C8
P4
C5,C7,C10,C2
….
节点 N1 N2 N3 N4 ….
C4
N4 N1
C1 P2 C6
C8
P1 C3
P3 N2 C5 N5
C2
C7
N7
C9 P5 P4
N3
N6
C10
点拓扑
坐标
X1,y1
X2,y2
X3,y3
X4,y4
线
C1,C4,C3 C1,C5,C2 C2,C3,C10 C4,C6,C8
线与多边形之间的树状索引
点与多边形之间的树状索引
树状索引编码消除了相邻多边形边界的数据冗 余和不一致的问题，在简化过于复杂的边界线或合并 相邻多边形时可不必改造索引表，邻域信息和岛状信 息可以通过对多边形文件的线索引处理得到，但是比 较繁琐，因而给相邻函数运算，消除无用边，处理岛 状信息以及检查拓扑关系带来一定的困难，而且两个 编码表都需要以人工方式建立，工作量大且容易出错 。
矢量数据结构
矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的 组织，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、 线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允 许任意位置、长度和面积的精确定义。
其精度仅受数字化设备的精度和数值记录字 长的限制。
矢量数据

湖南省地理空间数据管理办法

湖南省地理空间数据管理办法

湖南省地理空间数据管理办法文章属性•【制定机关】湖南省人民政府•【公布日期】2017.03.03•【字号】湖南省人民政府令第281号•【施行日期】2017.04.01•【效力等级】地方政府规章•【时效性】现行有效•【主题分类】测绘正文湖南省人民政府令第281号《湖南省地理空间数据管理办法》已经2017年1月9日省人民政府第95次常务会议通过，现予公布，自2017年4月1日起施行。

省长许达哲2017年3月3日湖南省地理空间数据管理办法第一章总则第一条为了加强地理空间数据的管理，规范地理空间数据的采集、生产、汇集整理，促进地理空间数据的共享使用，发挥地理空间数据在经济建设和社会发展中的作用，根据《中华人民共和国测绘法》《湖南省信息化条例》等法律法规，结合本省实际，制定本办法。

第二条本办法所称的地理空间数据，是指与地理空间位置及其时态有关的自然、经济、社会等信息，包括基础地理信息数据和专题地理空间数据。

第三条地理空间数据管理应当遵循统筹管理、全面汇集、统一标准、共享使用、保障安全的原则。

第四条县级以上人民政府应当加强对地理空间数据管理工作的领导和协调，建立地理空间数据共享使用协调机制，依法保障对地理空间数据建设和更新的投入。

第五条省人民政府测绘地理信息行政主管部门负责组织生产和更新基础地理信息数据，承担全省地理空间数据的汇集、共享工作，建设和维护地理空间数据交换共享平台，推进地理空间数据的使用。

市州、县市区人民政府测绘地理信息行政主管部门负责在本行政区域内组织生产和更新基础地理信息数据，承担地理空间数据的汇集、共享工作，推进地理空间数据的使用。

行政机关、事业单位、国有企业（以下简称有关部门和单位）负责组织生产、更新和管理本部门专题地理空间数据，无偿提交在履行公共管理和公共服务职责中形成的专题地理空间数据进行汇集，享有无偿使用地理空间数据的权利。

县级以上人民政府测绘地理信息行政主管部门负责地理信息服务工作的机构（以下简称服务机构）具体承担地理空间数据汇集处理和集成、交换共享平台运行和维护、共享服务提供等技术服务工作。

第四章 空间数据库

第四章 空间数据库

4 点-线查询 查询某点实体一定范围内的线实体。步骤
： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第三十二页，共四十三页。
(2)SQL查询 激活线图层，输入查询条件
本次您浏览到是第三十三页，共四十三页。
5 线-线查询
查询与某个线实体相连的其他线实体。步骤：
(1)激活线图层，选择一条线
本次您浏览到是第三十四页，共四十三页。
本次您浏览到是第十三页，共四十三页。
本次您浏览到是第十四页，共四十三页。
网状模型用连接指令或指针来确定数据间的显 式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方 式 。网络模型将数据组织成有向图结构，结构 中结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间 的关系。
存在以下问题：1）结构复杂，增加了用户查询 和定位的困难。要求用户熟悉数据的逻辑结构， 知道自身所处的位置。（2）网状数据操作命令 具有过程式性质（3）不直接支持对于层次结构 的表达。
(2)SQL查询
输入查条件
本次您浏览到是第三十五页，共四十三页。
6 面-线查询 查询经过某个面实体的线实体。步骤：
(1)激活面图层，选择一个面
本次您浏览到是第三十六页，共四十三页。
(2)SQL查询 激活线图层，输入查询条件
本次您浏览到是第三十七页，共四十三页。
7 点-面查询
查询某个点实体被包含在哪个面实体内部。 步骤： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第二十四页，共四十三页。
点、线、面实体相互关系的9种查询： 1 点-点查询
查询某点实体给定距离范围内的其他点 实体。如200km。步骤： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第二十五页，共四十三页。
(2)SQL查询（200km以内的其他点）

《空间数据库》PPT课件_OK

《空间数据库》PPT课件_OK

2021/8/21
27
性一体化存储
• 空间数据、属性数据及空间索引都存储在一个表中
2021/8/21
28
用RDBMS管理空间数据
2021/8/21
29
p的数据组织
• 根据不同的需求，以及数据的不同特点，选择合适 • 不同的数据集具有不同的数据结构。
2021/8/21
30
各种类型的数据集
2021/8/21
GIS数据库的特征（2）
2021/8/21
16
标准DBMS存储空间数据的局限性
2021/8/21
17
GIS中空间数据库的组织形式
• 混合结构模型 • 扩展结构模型 • 统一数据模型
2021/8/21
18
属性数据存储在常规RDBMS上，数据存储和检索比较可靠、有效；
空间数据存储在空间数据管理系统中，功能较弱，特别是在数据的安 全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多。
– 2、记录：由若干相关联的数据项组成。
– 3、文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体 值的集合。
– 4、数据库：是比文件更大的数据组织。数据库是具有 特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特定联系 的多种类型的记录的集合。数据库的内部构造是文件 的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。
GIS数据库的特征（1）
• 空间特征：是空间数据最主要的特征，它描述空间物体的位置、形 • 抽象特征：空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非常复 • 空间关系特征：空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，空 • 多尺度与多态性：不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同一地
2021/8/21
15

地理信息系统期末考试

地理信息系统期末考试

(完整word版)地理信息系统期末考试亲爱的读者：本文内容由我和我的同事精心收集整理后编辑发布到文库，发布之前我们对文中内容进行详细的校对，但难免会有错误的地方，如果有错误的地方请您评论区留言，我们予以纠正，如果本文档对您有帮助，请您下载收藏以便随时调用。

下面是本文详细内容。

最后最您生活愉快 ~O(∩_∩)O ~1.什么是地理信息系统?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?2.地理信息系统由哪些部分组成?与其他信息系统的主要区别有哪些?3.地理信息系统中的数据都包含哪些?4.地理信息系统的基本功能有哪些?基本功能与应用功能是根据什么来区分的?5.与其他信息系统相比, 地理信息系统的哪些功能是比较独特的?6.地理信息系统的科学理论基础有哪些?是否可以称地理信息系统为一门科学?7.试举例说明地理信息系统的应用前景。

8.GIS近代发展有什么特点?11 . 你认为地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。

第二章空间数据结构1. GIS的对象是什么? 地理实体有什么特点?2．地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据.3. 空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？试给出几种空间数据的结构描述。

4. 矢量数据与栅格数据的区别是什么？它们有什么共同点吗？5. 矢量数据在结构表达方面有什么特色？6. 矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。

7. 栅格数据的运算具有什么特点？8. 栅格与矢量运算相比较各有什么特征？9. 矢量与栅格一体化的数据结构有什么好处？10. 请说明八叉树表示三维数据的原理。

第三章空间数据库1 . 数据库主要有哪几个主要的结构成分？2 . 数据库是如何组织数据的？3 . DBMS 的作用是什么？4 . 地理实体如何存放在数据库里？5 . 请简要说明层次模型、网状模型、和关系模型的结构特点。

6 . 对象数据模型有什么特点？7 . 时间在地理信息系统内有什么意义？如何保存时间信息？8 . 如何设计空间数据库？9 . 对空间数据库进行维护有什么意义？第四章空间数据采集和质量1. GIS 的数据源有哪些？2. 请举例说明GIS对数据的质量要求。

第四章-空间数据库

第四章-空间数据库
1 2 3 4 5
x
26.7 28.4 46.1 31.3 68.4
y
23.5 46.5 42.5 45.6 38.7
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
2 a 1
b Ⅰ d c 4
3
e Ⅱ g
5 f
M
多 形 边
Ⅰ Ⅱ
点
a c b e c f d g
1 2 3 4
x1 x2 x3 x4 x5 x6
y1 y2 y3 y4 t5 y6
学校名称 西北大学
系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 城资系 系名 52 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系
学号 姓名 年级 籍贯 系名 教师数 学生数 002312 系名 张三 教师数 3 学生数广东 研究生
教师号 姓名 年龄 职称 系名 教师数 学生数 66 系名 李四 教师数 30 学生数教授 研究生
数据库技术是20世纪 年代初开始发展起来的一 数据库技术是 世纪60年代初开始发展起来的一 世纪 门数据管理自动化的综合性新技术。 门数据管理自动化的综合性新技术。 一、数据库 数据库： 为了一定的目的 ， 在计算机系统中以特定的 数据库 ： 为了一定的目的， 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 空间数据库： 即地理信息系统的数据库， 空间数据库 ： 即地理信息系统的数据库 ， 是某区域内 关于一定地理要素特征的数据集合。 关于一定地理要素特征的数据集合。
1、计算机对数据的管理阶段
经过了三个阶段 ： 程序管理阶段 文件管理阶段 数据库管理阶段
（1）程序管理阶段 变量赋值、运算、输出均在一个程序中进行，值变程 序就变。 如：add.c #include “stdio.h” main() { int a,b,c; a=3; b=5; c=a+b; printf(“c=%d\n”,c); } 编译后生成add.exe。

第四章：空间数据Coverage的创建

第四章：空间数据Coverage的创建

第四章：空间数据Coverage的创建⼀、什么是Coverage⽂件？ 1.Coverage是⼀种空间数据的表达模型。

数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这就关系到数据模型问题。

⽽GIS正是根据地理数据模型，来实现在计算机中存储、组织、处理和表⽰地理数据的。

2.Coverage数据模型被称为地理相关模型（Georelational Data Model）。

它采⽤的是⼀种混合数据模型定义和管理地理数据。

Coverage也是ArcGIS 9中主要的⽮量⽂件格式之⼀，⽤其来表⽰⽮量数据在实际应⽤中⾮常⼴泛。

3.Coverage是将空间数据和属性数据结合起来，并且存储要素间的拓扑关系。

空间数据以⼆进制⽂件的形式存储。

⽽属性数据和拓扑数据则以INFO表的形式存储。

4.在Catalog中将Coverage⼆进制⽂件和INFO表结合成Coverage要素类进⾏表达。

空间数据使⽤拓扑数据模型来表⽰，⽽属性数据则使⽤关系数据模型。

5.在Coverage中，主要使⽤弧段、节点、标识点和多边形来表⽰地图上的点、线、⾯，除此之外，还有控制点、覆盖范围、标注和链接。

⼆、Coverage要素类型 1.Coverage要素的主要类型为点、弧段（线）、多边形和结点。

这些要素具有拓扑关系，及弧段形成多边形的周长，结点形成弧段的终点，点给多边形的内部做标记。

Coverage点要素具有双重属性。

它们可以形成⼀些较⼩的地理对象（如油井和建筑物），也可以标注多边形的内部区域。

2.Coverage要素的第⼆种类型为tic点、链接和注记。

tic点⽤来配准地图。

链接⽤来调整要素，⽽注记则⽤来对地图上的要素做标注。

3.Coverage也含有⼀些组合要素。

路径是与⼀定的量测系统相关联的弧段的集合。

区域是邻接、分离或叠加的多边形的集合。

区域被⽤于环境和⼟地利⽤应⽤。

4.两个概念，Coverage要素集和Coverage要素类。

GIS04第四章 空间数据处理

GIS04第四章 空间数据处理

无结点
C、 自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。
3）需要考虑两种情况
A、 要求坐标一致，而不建立拓扑关系；如 高架桥（不需打断，直接移动） B、 不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道路交叉口（需要打断）
有结点
第四章 空间数据的处理
§4-2 图形编辑
4）清除假结点（伪结点）
由仅有两个线目标相关联的结点成为假结点。 A B
4°取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链， 转2°；若这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1°。
第四章 空间数据的处理
2）建立多边形的基本过程
例：
§4-1 拓扑关系的自动建立
1°从P1开始，起始链定为P1P2,从P2点算起，P1P2最右边的链为P2P5；从P5算起， P2P5最右边 的链为P5P1,...形成的多边形为P1P2P5P1。 2°从P1开始，以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4P1。
2、在图形采集和编辑之后自动建立，其基本原理与前类似。 返回
第四章 空间数据的处理
二、多边形拓扑关系自动建立 1、链的组织
§4-1 拓扑关系的自动建立
1）找出在链的中间相交的情况，自动切成新链； 2）把链按一定顺序存储，并把链按顺序编号。
2、结点匹配 1） 把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取 多个端点的平均值。 2）对结点顺序编号。
§4-2 图形编辑
简化为：
第四章 空间数据的处理
3、面的捕捉
§4-2 图形编辑
实际上就是判断光标点S(x,y)是否在多边形内，若在多边形内则说明捕捉到。 判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法或转角法。 垂线法的基本思想是从光标点引垂线(实际上可以是任意方向的射线)，计算 与多边形的交点个数。 若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数为偶数，则该点在多 边形外。

地理信息系统原理与应用4 空间数据获取和处理1.4 第四章 数据的处理和集成

地理信息系统原理与应用4 空间数据获取和处理1.4 第四章 数据的处理和集成
噪声：是指不属于地图内容的斑点污渍和其他模糊不清 的东西形成的像元灰度值。
第四章 空间数据的获取与处理
4.1 空间数据的获取 4.1.2 空间数据的采集
1.图形数据的采集 2.属性数据的采集
对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键 入或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性 数据，则必须进行编码输入。
人口普查 社会经济调查 各种统计资料
统计图表
文件 统计数据 实验数据
电子数据 地全球站物仪遥理、感、G数地P据S球数化据学已建G各IS种数数据据库
野外调查的原始记录等
4.1.1 数据源的种类
确定应用哪些类型的数据是由系统的功能确定。
土地的适宜性和承载力的信息系统： 地形、土壤类型、降雨、地下水位、运输条件等。
第四章 空间数据的 获取与处理
复习：
地理信息系统 GIS的组成
GIS是由计算机硬件、软件和不 同方法组成的系统，该系统设计 支持空间数据的采集、管理、处 理、分析、建模和显示，以便解 决复杂的规划和管理问题。
系统管理操作人员
系系 空间 统 统 数据 硬 软
件件
复习：
空间数据特征
空间位置 属性特征 时态特征
<1 m ： 1 1 ~ 2 m： 2 2 ~ 5 m： 3 5 ~ 20 m： 4 20 ~ 50 m：5 >50m： 6
5 ~ 10 m ： 1 10 ~ 20 m： 2 20 ~ 30 m： 3 30 ~ 60 m： 4 60 ~ 120 m： 5 120 ~300 m：6 300 ~500 m：7 >500m： 8
登记部分 分类部分 控制部分
第四章 空间数据的获取与处理

地理信息系统期末复习题

地理信息系统期末复习题

第一章绪论一、专业术语：1.数据是指对某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数值、字符、图像、图形、声音、视频等。

在计算机中数据按符号进行存储和处理。

2.信息狭义信息论的定义：两次不定性之差，即指人们获得信息前后对事物认识的差别。

广义信息论的定义：指主体（人、生物、机器）及客体（环境、其他人、生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物性质、特征和状态的一种普遍形式。

3.地理信息系统：是计算机硬件、软件、地理数据和人的有机组合，用来有效地获取、存储、更新、处理、分析和显示所有及地理（空间）有关的各类信息二、基础部分1.地理特征和现象的数据描述包括空间位置，属性特征及时域特征三部分。

2.的基本功能：1、数据采集、编辑和处理2、数据存储和数据库管理3、空间信息的处理和变换4、空间信息的浏览和查询5、信息显示和输出6、空间分析和空间模拟7、二次开发功能3.的基本组成部分：计算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据、应用模型管理及应用人员。

4.介绍几款常用的工具型平台：介绍几款常用的工具型平台: (、 )美国环境系统研究所公司 .产品。

提供了用于地理数据的自动输入、处理、分析和显示的强大功能 , 。

.桌面型,由于其数据结构，空间分析功能相对较弱。

但由于造价低，在国内市场占有率较高。

3D 。

创建及管理空间数据的主要的工程平台。

通过使用强大的;工具使工作流程化，提高工作效率。

：科学院超图公司。

：武汉测绘大学研究中心。

：中国地质大学（武汉）信息工程学院三、拓展部分1.谈谈你对地理信息系统的理解：1地理信息系统是传统科学及现代技术相结合而产生的边缘学科，因此它明显的体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系；2地理信息系统通常是指计算机化的信息系统，需要得到计算机硬件和软件系统的支持。

地理信息系统中，信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真；3.处理的对象为地理空间信息。

《空间数据库》范围及重点

《空间数据库》范围及重点

《空间数据库》范围及重点1.第一章：绪论1)空间数据库基本概念、组成部分、名称简写之间的联系与区别与联系；答；利用当代的系统方法，在地理学、地图学原理的指导下，对地理空间进行科学的认识与抽象，将地理数据库化为计算机处理时所需的形式与结构，形成综合性的信息系统技术——空间数据库或者SDBMS是海量SD的存储场所、提供SD处理与更新、交换与共享，实现空间分析与决策的综合系统。

组成：存储系统、管理系统、应用系统是SDBS的简称2)目前空间数据库实现方案；答：ORDBMS3)GIS，RS与空间数据库之间的联系；4)常见的空间数据库产品答：轻量级：MS的Access、FoxPro、SUN的MySQL中等：MS的SQL Server系列重量级：Oracle的Oracle不太熟悉的有：Sybase、Informix、DB2 、Ingress、PostgreSQL（PG）等5)产生空间数据库的原因；答：直接利用？SD特征：空间特性非结构化特征空间关系特征多尺度与多态性海量数据特性存在的问题：复杂图形功能：空间对象复杂的空间关系数据变长记录6）空间数据库与普通关系数据库的主要区别。

答：关系数据库管理属性数据，空间数据采用文件库或图库形式；增加大二进制数据类型(BLOB)，解决变长数据存储问题；将空间数据/属性数据全部存放在数据库中；但空间特性由程序处理2.第二章：空间数据库模型1)如何理解空间数据库模型；2)空间数据及空间关系；… (1) 空间数据类型几何图形数据影像数据属性数据地形数据元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，数据来源、数据权属、数据产生的时间数据精度、数据分辨率、元数据比例尺地理空间参考基准、数据转换方法…(2) 空间关系指地理空间实体之间相互作用的关系：拓扑关系：形状、大小随投影改变。

在拓扑变换下不变的拓扑变量，如相邻、包含、相交等，反映空间连续变化的不变性方位关系：地理空间上的排列顺序，如前后、上下、左右和东、南、西、北等方位度量关系：距离远近等3)空间数据库如何建模；DB设计三步骤‹ Conceptual Data Model：与应用有关的可用信息组织、数据类型、联系及约束、不考虑细节、E-R模型Logic Data Model 层次、网状、关系，都归为关系，SQL的关系代数(relational algebra, RA) Physical Data Model：解决应用在计算机中具体实现的各种细节，计算机存储、数据结构等4)模型之间如何转换？5)可行的空间数据库建模方案。

空间数据的采集和质量控制及数据标准

空间数据的采集和质量控制及数据标准
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第四章 空间数据的采集和质量控制 §4-2 地理参照系和控制基础
二、地理空间的数学建构---如何建立地球表面的几何模型
1、最自然的面： 包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定， 难以用一个简洁的数学式描述。
2、相对抽象的面，即大地水准面
地球表面72%被海水覆盖，假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面 延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。
将现有的上述类型数据转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常要经过 验证、修改、编辑等处理。
三、研究GIS数据质量的目的和意义
GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间 数据的误差来度量。
误差是指数据与真值的偏离。 研究GIS数据质量对于评定GIS的算法、减少GIS设计与开发的盲目性都具有重要意 义。精度越高，代价越大。GIS数据质量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。
第四章 空间数据的采集和质量控制 §4-2 地理参照系和控制基础
2、GIS中地图投影设计与配置的一般原则
1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图， 基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。 2）系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据 处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。 3）所用投影以等角投影为宜。 4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是 一级网格）在投影带中应保持完整。
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第四章 空间数据的采集和质量控制 §4-2 地理参照系和控制基础 五、地图投影
1、GIS与地图投影关系
数据获取 （不同投影的地图）
数据标准化预处理 （按某一参照系数字化）
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������ 面向对象的空间数据库管理系统允许用 户定义对象和对象的数据结构及操作。这 样，我们可以将空间对象根据GIS的需要， 定义出合适的数据结构和一组操作。
当前已经推出了若干个面向对象数据库管理 系统，也出现一些基于面向对象的数据库管 理系统的地理信息系统。但由于面向对象数 据库管理系统还不够成熟，价栺又昂贵，目 前在GIS领域还不太通用。相反基于对象-关系的空间数据库管理系统是目前GIS空间 数据管理的主流。
第四章 空间数据组织与管理
4.1 文件组织与数据库
1. 数据文件：文件系统中，数据按照其组织分为三个级别： 数据项：文件中存取数据的基本单位，用于描述
物体的属性。 记录：由一个或多个数据项或数据项组组成，是
关于一个实体的数据总和。
文件：大量性质相同的记录组成的集合。
2.数据库管理系统（DBMS）
在传统关系数据库管理系统之上进行扩展，使 之能够同时管理矢量图形数据和属性数据。 扩展的方式有两种：
一种是GIS软件商在传统关系数据库管理系统 之上进行扩展，外加一个空间数据管理引擎， 如ERSI公司的ArcSDE、MapInfo公司的 Spatialware等。������
1）ArcSDE—空间数据库引擎
（1）具有面向对象的特点
多态性——不同的存储方式、相同的要素操作方式 继承性——子类（SubType） 封装性——标准化的编程接口
（2）空间数据与属性数据的统一存储
要素类与要素 一个实体 <-> 一个要素 <-> 一条记录
（3）支持不同数据格式间的转换
● Shapefile ● Coverage
● CAD ● Raster
4.3 空间数据组织
• 空间数据具有海量、多时空、多尺度、多 源、异构等特征。
• 为提高空间信息存取和检索速度，对海量 数据需要进行有效组织。
• 习惯按不同比例尺、横向分幅（标准分幅 或区域分幅等）、纵向分层（专题层等） 来组织海量空间数据。
纵向分层组织
空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常 称为图层。
• 主文件是一个直接存取的变长记录的文件，其一条记录描 述了一个用一系列点表示的Shape；
• 索引文件的每条记录存贮与之相应的主文件记录从文件头 开始的偏移量；
• dBASE文件的每条记录包含一个特征的属性，基于记录号 的几何信息和属性信息一一对应，dBASE文件的记录必须 与主文件的记录顺序一致。
影像金字塔构建过程
先将原始影像进行分块，然后对数据块进 行重采样生成较低分辨率的影像，依次进 行，直到完成预定的分层；最后对每层的 影像块按影像金字塔进行组织。 一般采用固定大小的分块方法。目前建立 影像数据库多采用数据块大小为 128×128 或 256×256。
影像金字塔两种构建方法
一种是数据源本身就是多分辨率的，只需 要按照影像金字塔组织这些数据即可；
属性由dBASE（dBASE是一种通用的关系数据库）格 式文件管理，每个属性记录与相关的Shape记录一一 对应。
由于Shape文件不处理拓扑数据结构，因此有快速绘 图和编辑能力等优点，其显著特点还在于所需的磁盘 空间更少和更易于读写。
Shape文件包括一个主文件、一个索引文件和一个dBASE表文 件。
2.文件与关系数据库混合管理模式
用文件系统管理几何图形数据，用商用关 系数据库管理系统管理属性数据，它们之 间的联系通过目标标识或者内部连接码进 行连接。
1)MapInfo的数据组织
2) Shape
• Shape文件保存数据中的空间特征信息，包括不 具有拓扑关系的几何信息和属性信息
特征的几何信息存贮为一个由一组矢量坐标组成的 Shape。
SDO_GEOMETRY ( 2001，--2代表维数，1代表几何类型为点
NULL，--其他字段设置为空 SDO_POINT_TYPE --指定点的坐标
（-87,（经度） 37，（维度） NULL ）
)
}
4.面向对象模型
面向对象模型最适应于空间数据的表达和 管理，它不仅支持变长记彔，而且支持对 象的嵌套、信息的继承与聚集。
• 一幅卫星影像数据的大小都有三四百兆，有的 甚至几个 GB，镶嵌后的遥感影像可能会超过 10GB 或 100GB 以上。面对如此庞大的数据， 要进行快速显示浏览、图像增强、图像编辑等 操作，现在普通的计算机硬件配置都无法满足 要求。
1.栅格数据管理
为了实施对影像数据的高效的组织和存储需 要采用影像金字塔技术，即：在同一的空 间参考下，根据用户需要以不同分辨率进 行存储与显示，形成分辨率由粗到细、数 据量由小到大的金字塔结构。
3.全关系型空间数据库管理模式
全关系型空间数 据库管理系统是 指图形和属性数 据都用现有的关 系数据库管理系 统管理。
用RDBMS管理图形数据有两种模式
1、基于关系模型的方式������ 图形数据按关系 数据模型组织。由于涉及一系列关系连接 运算、费时。
• 2、将图形数据处理成二进制字段（如BLOB） 的图形数据管理。目前大部分关系数据库 管理系统都提供了二进制块的字段域，以 适应管理多媒体数据或可变长文本字符。
创建包含SDO_GEOMETRY列的表来存储位置。
SQL>CREATE TABLE users { Id NUMBER, Poi_name,VARCHAR2(32), Location SDO_GEOMETRY—存储位置的 新列
}
SQL>INSERT INFO users
{ 1， ‘PIZZA HUT’,
• Shape所有文件均使用“8.3”命名规则，主 文件、索引文件和dBASE文件具有相同的 前 缀 ， 其 后 缀 分 别 为 “ .shp” 、 “ .shx” 和 “.dbf”。例如：
– 主文件：counties.shp
– 索引文件：counties.shx
– dBASE文件：counties.dbf
理系统
操作系
统
空间数 据存储
器
4.2 空间数据的管理方式
• 基于文件管理的方式 • 文件与关系数据库混合管理模式 • 全关系型空间数据库管理模式 • 对象—关系的空间数据管理系统 • 面向对象数据库管理系统
1.基于文件管理的方式
各个地理信息系统应用程序对应各自的 空间和属性数据文件，当两个GIS应用 程序需要的数据有相同部分时，可以 提出来作为公共数据文件。
影像金字塔核心思想
核心是对遥感影像进行分块、分层： • 分层就是把原始影像数据按照不同分辨率进
行管理，具体就是把分辨率高的影像层依次 通过采样算法得到低一层的影像数据。 • 分块是对分层之后的影像数据按照设定好的 影像块进行分割存储。分块之后只需要将需 要显示和处理的若干个影像块数据读入内存， 而并非未分块前的一整幅影像。
任意区域多边形分块
分块尺寸
可以是任意尺寸，根据实际需要而定。大 多数情况下，图块按照地图图幅大小来划 分。小比例尺按经纬线分幅，大比例尺地 图按矩形分幅。
4.4 栅格数据存储与管理
• 在海量影像数据库中，大多数情况下每次调度 和使用的影像数据的某一分辨率和空间范围很 小的一部分影像数据。如果数据文件很大，将 直接影响到数据的读取执行速度。
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横向分块组织
由于空间信息的海量及空间分布范围广等特征，需 要进行分割：
磁盘容量有限 系统故障，或操作不慎，将导致数据不完全 数据库维护不便，局部范围更新，将处理整个数
据库。 查询效率不高，查询多在局部范围，数据文件越
大，局部数据处理的相对时间越长。
分块方式
标准经纬度分块
矩形分块
FID Date Entity ....... Numofpts Envelope BLOB
B A
x1,y1,x2,y2, ... ...xn,yn
4.对象—关系的空间数据管理系统
在关系数据库中，除了使用 二进制字段存储非结构化 数据外，还可以对关系数 据库进行扩展，即将复杂 的数据类型作为对象放入 关系数据库中,并提供索引 机制和简单的操作。这种 扩展后的数据库称为对 象—关系数据库。这也是 目前较为流行的一种扩展 方式。
用RDBMS管理空间数据 开放的应用程序接口(API) Client/Server 工作模式 海量空间数据管理
扩展的RDBMS
客户端
服务器
API
工具
空间数据 RDBMS
SDE 与应用的关系
数据浏览/发布
自开发应用
ARC / INFO ArcView
MapObjects
ArcExplorer GIS Server
dBase III 数据库文件
特定Shape 图形文件
图形和属性 索引文件
Shapefile和CAD图形的Catalog视图
3)地理相关模型(Coverage)
在Arc/Info 7.X及更早期的版本中使用；
是混合数据模型 强调空间要素的拓扑关系 几何与拓扑存储在二进制文件中，
而与之相关的属性数据位于关系数 据库中。
• 另一种是数据库管理系统的软件商自己在 关系数据库管理系统中进行扩展，使之能 直接存储和管理矢量空间数据，如Oracle 和Informix等都推出了空间数据管理的扩 展模块。
（3）Oracle Spatial简介
• Oracle Spatial是Oracle公司推出的空间 数据库组件，通过Oracle数据库系统存储 和管理空间数据。 Oracle从9i开始对空间 数据提供了较为完备的支持。
1、空间数据分层方法： 1）专题分层
每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类 数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。 2）时间序列分层 把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。 3）地面垂直高度分层 把不同垂直高度的数据作为一个数据层。