第四章空间数据的转换与处理.

摘自：南京师范大学地理科学学院GIS专业课程http://202.119.109.14/dky/index.htm《GIS软件应用》课程教材：《ArcGIS9地理信息系统空间分析方法》，科学出版社，2006参考教材：《ARCGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南》，清华大学出版社，2002软件：ArcGIS9.0GIS软件应用是地图学与地理信息系统本科专业的选修课程，课程总学时54，计2学分，周学时3，学时分配：讲授28学时，上机实践26学时。

一、课程特点实践性很强的课程，是GIS专业学生必须掌握的基本技能。

通过课堂上和课后的大量实例练习操作，让学生在熟练掌握GIS通用软件的基础上，理解GIS的基本原理和方法，提高解决实际问题的能力。

二、课程教学目标GIS软件应用课程以熟练掌握GIS常用软件位基本目标，通过该门课程的学习，使学生不仅掌握常用GIS软件的操作，加深对GIS基本原理的理解和领会，并能够熟练运用一种GIS软件完成地理空间数据的处理和分析。

三、课程内容以ArcGIS软件为基础，以数据分析处理由浅入深的主线，在介绍ARCGIS的基本操作的基础上着重讲述ArcGIS的空间分析功能模块，培养学生针对问题建模的思想，增加其解决实际问题的能力。

主要内容如下：∙ARCGIS应用基础（ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing等）∙空间数据的采集与组织（Shapefile、Coverage、Geodatabase）∙空间数据的转换与处理（ArcToolbox）∙数据的可视化表达∙矢量、栅格数据的空间分析∙三维分析∙地统计分析∙水文分析∙空间分析建模四、教学方法1.原理介绍：简要讲述GIS的基本原理和方法。

2.课堂演示：在每一个基本原理与方法之后，介绍软件部分相应的功能和方法。

3.屏幕动画：大量的课后练习采用屏幕动画的形式提供给同学，作为作业答案参考资料。

五、教学组织方式课堂讲授与上机实习相结合。

第4章 空间数据的转换与处理空间数据是GIS 的一个重要组成部分。

整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现展开的。

原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。

以上所述的各种数据转换与处理均可以利用ArcToolbox 中的工具实现。

在ArcGIS9中，ArcToolbox 嵌入到了ArcMap 中。

本章就投影变换、数据格式转换、数据裁切、拼接等内容分别简单介绍。

4.1 投影变换由于数据源的多样性，当数据与我们研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。

同样，在对本身有投影信息的数据采集完成时，为了保证数据的完整性和易交换性，要对数据定义投影。

以下就地图投影及投影变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。

空间数据与地球上的某个位置相对应。

对空间数据进行定位，必须将其嵌入到一个空间参照系中。

因为GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。

而地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面的地理坐标系统变换成平面的投图4.1椭球体表面投影到平面的微分梯形Y影坐标系统（图4.1）。

因此，运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。

地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性。

当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。

投影转换的方法可以采用：1. 正解变换: 通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标x 、y 变换到另一种投影的直角坐标X 、Y 。

地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。

具有采集、管理、分析和表达数据的能力。

2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来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3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。

4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。

2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。

由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。

地球空间数据的格式转换与处理方法随着科技的不断发展，地球空间数据的获取和利用变得愈发重要。

地球空间数据是指通过卫星、飞机等手段收集的有关地球表面和大气层的各种信息。

然而，不同数据源采用的格式和处理方法各不相同，因此我们需要进行格式转换和处理，以便更好地利用这些数据。

一、地球空间数据的格式转换1. 栅格数据转换栅格数据是以像元为单位进行表示的图像，常见的栅格数据格式有TIFF、JPEG等。

然而，不同的软件和设备可能采用不同的栅格数据格式，因此在进行数据处理时需要进行格式转换。

常用的格式转换工具有GDAL、ArcGIS等，通过这些工具我们可以将栅格数据转换为我们需要的格式，便于后续的分析和处理。

2. 矢量数据转换矢量数据是以点、线、面等几何要素进行表示的数据，常见的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON等。

在进行地理信息系统（GIS）分析时，我们常常需要将不同格式的矢量数据进行转换。

可以使用一些开源的软件如QGIS、ArcGIS等来进行格式转换，将矢量数据转换为我们需要的格式，以便进行进一步的分析和应用。

3. 多波段数据转换多波段数据是指通过遥感传感器获取的包含多个波段的数据，如卫星影像数据。

在进行地学研究和遥感应用时，我们常常需要对多波段数据进行处理和分析。

为了方便使用，我们可以将多波段数据转换为单波段数据，以便进行更深入的分析。

这可以通过使用一些遥感软件如ENVI、IDL等来实现。

二、地球空间数据的处理方法1. 数据预处理地球空间数据的预处理是指在进行数据分析之前，对数据进行清洗和校正的过程。

在数据采集过程中，可能会受到气象条件、传感器漂移等因素的影响，导致数据的不准确或无效。

因此，我们需要对数据进行预处理，以消除这些影响。

常见的数据预处理方法包括噪声去除、粗糙匹配等。

2. 数据融合数据融合是指将来自不同传感器或不同时间的数据进行融合，以提高数据的精度和准确性。

地球空间数据融合可以采用传感器级融合、特征级融合和决策级融合等方法。

《地理信息系统原理及应用》复习题第一章地理信息系统软件应用概述1.概念ARCGIS ——美国环境系统研究所公司的产品地理信息：与空间地理分布有关的事物的信息，它描述了事物的位置、数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律。

地理信息系统：是在计算机软硬件的支持下，对整个或部分地球表层空间中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。

矢量（图形）数据：通过记录地理空间实体坐标（坐标对、坐标串和封闭的坐标串）的方式精确的表示点、线、面、体等实体空间位置和形状。

栅格数据：以规则的像元阵列来表示空间地物或现象分布的数据结构。

其阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。

2.简答题（1）地理信息的特征①空间定位特征，通过统一的空间定位基础实现②多维属性特征，按专题来表达多维的属性信息。

③时序动态特征，按照时间的尺度来区分地理信息。

（2）地理信息系统的构成①计算机硬件系统。

可以是电子的、电的、机械的或装置，是GIS的物理外壳。

②计算机软件系统。

包括计算机系统软件、地理信息系统软化和其他支持软件、应用分析程序。

③地理空间数据和系统管理操作人员。

④地理空间数据（核心）。

（3）地理信息系统的功能①数据采集与输入②数据编辑与更新③数据存储与管理④空间数据分析⑤数据显示与输出（4）ArcGIS 10 Desktop的各组成软件及其功能Desktop GIS主要由ArcMap、ArcCatalog 和Geoprocessing 组成。

①ArcMap是ArcGIS桌面系统的核心程序，用于显示、査询、编辑和分析地图数据及地图制图②ArcCatalog是一个空间数据资源管理器，用于创建、定位、浏览、搜索、组织和管理空间数据③Geoprocessing地理处理框架是具有强大的空间数据处理和分析工具，主要包括两个部分：ArcToolbox（地理处理工具的集合）和ModelBuilder（模型构建器），这2者主要内嵌于ArcMap之中。

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