空间数据最基础的两种概念模型
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空间分析复习资料一、名词解释1、空间分析:空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息。
2、网络结构模型:在网络模型中,地物被抽象为链、节点等对象,同时要关注其间连通关系。
3、空间数据模型:是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念,它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。
4、叠置分析:将不同层的地物要素相重叠,使得一些要素或属性相叠加,从而获取新信息的方法。
包括合成叠置分析和统计叠置分析。
同义词:地图覆盖分析。
5、网络分析:是运筹学模型中的一个基本模型,它的根本目的是研究、策划一项网络工程如何安排,并使其运行效果最好,如一定资源的最佳分配,从一地到另一地的运输费用最低等。
6、栅格数据的聚类分析:栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。
7、数据高程模型:数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。
数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
8、坡度:坡度是地面高程的变化率的求解,因此,坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。
9、坡向:实际应用中,由于所建立的DEM数据常常是按从南到北获取的,所以求出的坡向角度是与正北方向的夹角。
10、缓冲区分析:缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度,其确实是空间分析的一个重要手段。
所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
11、最佳路径分析:12、空间插值:常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面,以便于其它空间现象的分布模式进行比较,它包括了空间内插和外推两种算法。
13、虚拟现实:由计算机生成的可与用户在视觉、听觉、触觉上实施交互,使用户有身临其境之感的人造环境。
它在测绘与地学领域中的应用可以看作地图认知功能在计算机信息时代的新扩展。
1、举例说明什么是空间数据、非空间数据?如何理解空间查询和非空间查询的区别?常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。
数据:是指客观事务的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述.空间数据:是对现实世界中空间对象(事物)的描述,其实质是指以地球表面空间位置为参照,用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据。
河流的泛洪区,卫星影像数据、气象气候数据等都可以是空间数据书店名称店员人数,去年的销售量,电话号码等是非空间数据空间查询是对空间数据的查询或命令人工管理阶段文件管理阶段缺点:1)程序依赖于数据文件的存储结构,数据文件修改时,应用程序也随之改变。
2)以文件形式共享,当多个程序共享一数据文件时,文件的修改,需得到所有应用的许可。
不能达到真正的共享,即数据项、记录项的共享.常用:文件与数据库系统混合管理阶段优点:由于一部分建立在标准的RDBMS上,存储和检索数据比较有效、可靠。
缺点:1)由于使用了两个子系统,它们各自有自己的规则,查询操作难以优化,存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义.2)数据完整性的约束条件可能遭破坏,如在几何空间数据系统中目标实体仍存在,但在RDBMS中却已删除。
3)几何数据采用图形文件管理,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全关系型空间数据库管理系统◆属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理◆空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接,数据存取较快◆属性间接存取,效率比DBMS的直接存取慢,特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作◆GIS软件:System9,Small World、GeoView等本质:GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的系统功能。
对象关系数据库管理系统优点:在核心DBMS中进行数据类型的直接操作很方便、有效,并且用户还可以开发自己的空间存取算法. 缺点:用户须在DBMS环境中实施自己的数据类型,对有些应用相当困难。
第7 章空间数据分析模型7.1 空间数据 按照空间数据的维数划分,空间数据有四种基本类型:点数据、线数据、面数据和体数据。
点是零维的。
从理论上讲,点数据可以是以单独地物目标的抽象表达,也可以是地理单元的抽象表达。
这类点数据种类很多,如水深点、高程点、道路交叉点、一座城市、一个区域。
线数据是一维的。
某些地物可能具有一定宽度,例如道路或河流,但其路线和相对长度是主要特征,也可以把它抽象为线。
其他的线数据,有不可见的行政区划界,水陆分界的岸线,或物质运输或思想传播的路线等。
面数据是二维的,指的是某种类型的地理实体或现象的区域范围。
国家、气候类型和植被特征等,均属于面数据之列。
真实的地物通常是三维的,体数据更能表现出地理实体的特征。
一般而言,体数据被想象为从某一基准展开的向上下延伸的数,如相对于海水面的陆地或水域。
在理论上,体数据可以是相当抽象的,如地理上的密度系指单位面积上某种现象的许多单元分布。
在实际工作中常常根据研究的需要,将同一数据置于不同类别中。
例如,北京市可以看作一个点(区别于天津),或者看作一个面(特殊行政区,区别于相邻地区),或者看作包括了人口的“体”。
7.2 空间数据分析 空间数据分析涉及到空间数据的各个方面,与此有关的内容至少包括四个领域。
1)空间数据处理。
空间数据处理的概念常出现在地理信息系统中,通常指的是空间分析。
就涉及的内容而言,空间数据处理更多的偏重于空间位置及其关系的分析和管理。
2)空间数据分析。
空间数据分析是描述性和探索性的,通过对大量的复杂数据的处理来实现。
在各种空间分析中,空间数据分析是重要的组成部分。
空间数据分析更多的偏重于具有空间信息的属性数据的分析。
3)空间统计分析。
使用统计方法解释空间数据,分析数据在统计上是否是“典型”的,或“期望”的。
与统计学类似,空间统计分析与空间数据分析的内容往往是交叉的。
4)空间模型。
空间模型涉及到模型构建和空间预测。
空间数据模型空间数据模型可以分为三种:场模型:用于描述空间中连续分布的现象;要素模型:用于描述各种空间地物;网络模型:可以模拟现实世界中的各种网络;在各种模型中,又介绍了相关的概念,如空间划分,空间关系,以及拓扑关系的形式化描述——9交模型等。
最后讲述了普通的二维数据模型在空间上和时间上的扩展,时间数据模型和三维数据模型。
值得注意的是,本章谈到的场模型和要素模型类同于后面提及的栅格数据和矢量数据,但是前者是概念模型;后者是指其在信息系统中的实现。
1.空间数据模型的基本问题人类生活和生产所在的现实世界是由事物或实体组成的,有着错综复杂的组成结构。
从系统的角度来看,空间事物或实体的运动状态(在特定时空中的性状和态势)和运动方式(运动状态随时空变化而改变的式样和规律)不断发生变化,系统的诸多组成要素(实体)之间又存在着相互作用、相互制约的依存关系,表现为人口、物质、能量、信息、价值的流动和作用,反映出不同的空间现象和问题。
为了控制和调节空间系统的物质流、能量流和人流等,使之转移到期望的状态和方式,实现动态平衡和持续发展,人们开始考虑对其中诸组成要素的空间状态、相互依存关系、变化过程、相互作用规律、反馈原理、调制机理等进行数字模拟和动态分析,这在客观上为地理信息系统提供了良好的应用环境和重要发展动力。
1.1概念地理数据也可以称为空间数据(Spatial Data)。
地理空间是指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。
地理信息系统中的地理空间分为绝对空间和相对空间两种形式。
绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合,它由一系列不同位置的空间坐标值组成;相对空间是具有空间属性特征的实体的集合,由不同实体之间的空间关系构成。
在地理信息系统应用中,空间概念贯穿于整个工作对象、工作过程、工作结果等各个部分。
空间数据就是以不同的方式和来源获得的数据,如地图、各种专题图、图像、统计数据等,这些数据都具有能够确定空间位置的特点。
1、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?答:空间数据的概念模型有要素(对象)模型、网络模型、场模型。
关系:1).基于要素模型强调了离散对象;2).根据应用的不同,场可表现为二维或三维,对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说;3).网络模型表示了特殊对象之间的交互。
基于网络的地理认知模型与基于对象的地理认知模型有相似之处,都是描述不连续的地理目标。
场和对象可以在多种水平上共存,基于场的模型同样可以用面向对象的方法来构建。
网络模型可以看成是基于点对象或线对象及其拓扑关系的集合描述。
2、空间数据结构在三层次地理空间认知中的作用和意义?答:地理空间认知包括空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知三个层次。
空间数据结构介于逻辑数据模型和物理数据模型中间媒介位置。
空间数据结构能有效的对逻辑数据模型描述的数据进行合理的组织,将逻辑关系和数据转化为物理的数据,实现了将现实世界的空间关系向计算机系统智能化转化。
3、什么是空间关系?空间关系主要包括哪些?在GIS中引入空间关系有何意义?答:空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。
空间关系包括:(1)拓扑空间关系:用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系;(2)空间顺序关系(方向):用于描述实体在地理空间上的排列顺序,如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系;(3)度量空间关系:用于描述空间实体之间的距离远近等关系。
在GIS中引入空间关系的意义:在GIS中引入空间关系,空间关系能为GIS系统数据库提供有效的空间查询、空间分析、辅助决策等。
地理信息系统中集中存储了空间分布位置信息、属性信息、拓扑空间关系等空间关系信息,由此可见,空间位置、关系与度量的描述在GIS中起着举足轻重的作用。
4、在矢量数据结构、栅格数据结构中,如何表示点、线、面对象?答:矢量数据结构对矢量数据模型进行数据的组织。
它通过记录实体坐标及其关系,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。
地理信息系统试题一、名词解释1.地理信息系统:是在计算机硬、软件系统支持下,对现实世界(资源与环境)的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2.操作尺度:对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度,不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度3.地理网格:是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。
数据模型:对现实世界进行认知、简化和抽象表达,并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
4.数据模型:对现实世界进行认知、简化和抽象表达,并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
5.对象模型:将研究的整个地理空间看成一个空域,地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。
6.地图数字化:根据现有纸质地图,通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法,生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。
7. 拓扑关系:图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。
8.空间数据结构:对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。
9.影像金字塔结构:在同一的空间参照下,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。
10.空间索引:依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。
11.空间数据查询:其属于空间数据库的范畴,一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。
12.空间分析:以地理事物的空间位置和形态特征为基础,异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征,提取与产生新的空间信息的技术和过程。
13.栅格数据的追踪分析:对于特定的栅格数据系统,有某一个或多个起点,按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。
14.数字高程模型:是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟,高程数据通常采用绝对高程。
空间数据分析方法空间数据分析方法导语:空间数据分析的方法有什么呢?以下是小编为大家分享的空间数据分析方法,欢迎借鉴!空间数据分析1. 空间分析:(spatial analysis,SA)是基于地理对性的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息,是地理信息系统的主要特征,同时也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一,是各类综合性地学分析模型的基础,为人们建立复杂的空间应用模型提供了基本方法.2. 空间分析研究对象:空间目标。
空间目标基本特征:空间位置、分布、形态、空间关系(度量、方位、拓扑)等。
3. 空间分析根本目标:建立有效地空间数据模型来表达地理实体的时空特性,发展面向应用的时空分析模拟方法,以数字化方式动态的、全局的描述的地理实体和地理现象的空间分布关系,从而反映地理实体的内在规律和变化趋势。
GIS空间分析实际是一种对GIS海量地球空间数据的增值操作。
4. ArcGIS9中主要的三种数据组织方式:shapefile,coverage和geodatabase。
Shapefile由存储空间数据的dBase表和存储属性数据和存储空间数据与属性数据关系的.shx文件组成。
Coverage的空间数据存储在INFO表中,目标合并了二进制文件和INFO表,成为Coverage要素类。
5. Geodatabase是面向对象的数据模型,能够表示要素的自然行为和要素之间的关系。
6. GIS空间分析的基本原理与方法:根据空间对象的不同特征可以运用不同的空间分析方法,其核心是根据描述空间对象的空间数据分析其位置、属性、运动变化规律以及周围其他对象的相关制约,相互影响关系。
方法主要有矢量数据的空间分析,栅格数据的空间分析,空间数据的量算与空间内插,三维空间分析,空间统计分析。
7. 栅格数据在数据处理与分析中通常使用线性代数的二维数字矩阵分析法作为数据分析的数学基础。
栅格数据的处理方法有:栅格数据的聚类、聚合分析,复合分析,追踪分析,窗口分析。
2.操作尺度:对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度,不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度3.地理网格:是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。
数据模型:对现实世界进行认知、简化和抽象表达,并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
4.数据模型:对现实世界进行认知、简化和抽象表达,并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
5.对象模型:?将研究的整个地理空间看成一个空域,地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。
6.地图数字化:根据现有纸质地图,通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法,生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。
7.??拓扑关系:图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。
8.空间数据结构:对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。
9.影像金字塔结构:?在同一的空间参照下,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。
10.空间索引:?依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。
11.空间数据查询:其属于空间数据库的范畴,一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。
12.空间分析:以地理事物的空间位置和形态特征为基础,异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征,提取与产生新的空间信息的技术和过程。
13.栅格数据的追踪分析:对于特定的栅格数据系统,有某一个或多个起点,按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。
14.数字高程模型:是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟,高程数据通常采用绝对高程。
15.数字地形分析:是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。
二、填空题1、地理空间数据的概念模型分为:对象模型、场模型、网络模型。
2、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。
空间数据建模及其分析方法研究随着科技的不断进步和人类社会的不断发展,空间数据的应用在各行各业中越来越普及。
但是,想要对空间数据进行分析,首先需要将其进行建模。
因此,本文将探讨空间数据建模及其分析方法的研究。
一、空间数据建模的概念空间数据建模,是指将空间数据通过一种适当的方法,将其转换为数学模型或几何模型,以利于对数据进行分析、处理和管理的过程。
空间数据建模的基本目的是将地理空间信息转换为计算机可处理的形式,从而实现对空间数据的高效管理和分析。
空间数据建模主要包括模型建立和模型应用两个部分。
模型建立是指通过数学方法将现实中的空间数据抽象为模型,以便于进行计算机操作和处理。
而模型应用是指在建立好的模型上进行分析、处理和可视化等操作,以了解现实世界中的地理空间信息。
在空间数据建模的过程中,需要考虑的因素主要包括数据类型、数据来源、数据格式、空间参照系统和数据精度等。
在空间数据建模的过程中,一般采用矢量模型和栅格模型两种方法进行。
二、矢量模型矢量模型是将空间数据以点、线、面等基本几何对象的形式进行表达的方法。
矢量模型适用于对空间数据进行精细化处理和表达,具有较高的精度和数据质量。
矢量模型主要由三类要素组成:1. 点要素:矢量模型中最基本的要素,可以表示出一些空间位置或者一个地物的特定点,如建筑物、水源等。
2. 线要素:线要素由点要素连接而成,可以表达一些空间关系和空间连通性等,如道路、河流等。
3. 面要素:面要素是由线和点组成的,代表了地物的范围和空间形态,如植被分布、土地利用等。
矢量模型具有直观、可操作性强等优点,但对数据精度和数据量的要求较高,同时对数据的预处理和后处理算法也要求较高。
三、栅格模型栅格模型是将空间数据直接转换为一个由网格单元组成的二维或三维矩阵,每个网格单元表示一个离散的地物或其他特定的空间属性。
栅格模型是一种比较简单的空间数据建模方法,具有较高的处理速度和数据存储效率。
栅格模型主要由三个要素组成:1. 栅格单元:栅格模型的最基本要素,代表地物或其他具有特定属性的空间单元,如植被类型、土地利用类型等。
一、是非题1、、图形查询又称为空间查询。
(√)2、点、线、面是GIS的三类基本要素,能实现点面之间转换,但不能实现线面之间的转换。
(╳)3、世界上第一个GIS产生于美国。
(╳)4、在商业网点的选择中,主要应用的是GIS路径分析的功能。
(╳)5、与MIS相比,GIS主要增添了图形编辑功能。
(╳)6、由于GIS与CAD所处理的对象的规则程度不同,因此二者不能交换数据。
(╳)7、只有明确的拓扑关系,GIS才能处理各种空间关系,完成空间分析。
(√)8、当地物范围确定时,栅格单元尺寸越大,则它所表达的地物信息越详细。
(╳)9、GIS与GPS技术结合可以辅助铁道部门更加有效地进行列车调度。
(√)10、GIS与RS技术结合,可以更加直观、及时地获得主要路口的交通实况。
(╳)二、选择题1、获取栅格数据的方法有:( C )A.手扶跟踪数字化法B.屏幕鼠标跟踪数字化法C.扫描数字化法D.人工读取坐标法2、矢量结构的特点是:( A )A.定位明显、属性隐含B.定位明显、属性明显C.定位隐含、属性明显D.定位隐含、属性隐含4、解决道路拓宽中拆迁指标的计算问题,可应用的空间分析方法是:(A )A.缓冲区分析B.包含分析C.网络分析D.最短路径分析5、GIS区别于其它信息系统的一个显著标志是:( A )A.空间分析B.计量分析C.属性分析D.统计分析6、在栅格数据获取过程中,为减少信息损失提高精度可采取的方法是:(B)A.增大栅格单元面积B.缩小栅格单元面积C.改变栅格形状D.减少栅格总数7、某校的课程设计是建立某市的旅游电子地图,其正确的流程是:(A)A、旅游图扫描→非标准图幅校正→制作图例板→分层矢量化→属性数据录入B、旅游图扫描→标准图幅校正→分层矢量化→制作图例板→属性数据录入C、旅游图扫描→非标准图幅校正→分层矢量化→制作图例板→属性数据录入D、旅游图扫描→非标准图幅校正→属性数据录入→制作图例板→分层矢量化8、武汉市将投入1亿元,加快GPS、GIS公交调度系统,下面关于其可能的应用描述中不正确的是:( C )A、为了实时定位公交车辆的位置,需要在公交车上安装GPS接收机B、公交车安装GPS后,使智能公交站牌预报下班车到来的时间成为可能C、公交车安装GPS后,公交司机之间可以通过该系统进行实时的语音通讯D、可以利用GIS系统,进一步优化公交资源的配置9、GIS所包含的数据均与( B )相联系A、非空间属性B、空间位置C、地理事物的类别D、地理数据的时间特征10、下面不属于空间数据库特点的是:(D)A、空间数据库不仅存放着地理要素的属性数据,还有大量的空间数据B、空间数据库所存储的数据量一般特别大C、空间数据库的数据应用广泛,例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态D、空间数据库是专门存放空间数据的,商用关系数据库管理系统不能存放空间信息11、下面关于地理信息系统的空间数据描述不正确的是:(D)A、空间数据有栅格结构和矢量结构两种数据结构B、可以把空间数据归纳为三类:1)属性数据2)几何数据3)关系数据C、栅格结构的显著特点是:属性明显,定位隐含,即数据直接记录属性本身D、矢量数据结构类型具有“位置明显、属性隐含”的特点,操作起来相对栅格结构比较简单12、汶川地震期间,测绘部门为灾区赶制的影像地图,许多采用了航空遥感技术,是因为航空遥感具有的优点。
空间数据最基础的两种概念模型
空间数据是指在具有空间特征的环境中产生的数据,是地理信息系统(GIS)的重要组成部分。
空间数据的特点在于它们涉及到一定的空间位置信息,这些信息包括地理坐标、
空间范围、空间距离等,因此对于空间数据的理解需要从空间概念模型入手。
空间数据的两种基本概念模型分别是几何模型和拓扑模型。
几何模型是指在空间中描
述几何要素的概念模型,其中的要素包括点、线、面等。
拓扑模型是在几何模型的基础上,描述要素之间关系的概念模型,其中的要素包括节点(node)、边(edge)和面(面)。
下面从两个方面介绍几何模型和拓扑模型。
一、几何模型
1.点(point)
点是空间中的基本几何元素,即在二维或三维坐标系统中确定的一个位置。
因此,点
具有确定的坐标和位置,如二维坐标系下的(0,0),(1,1),(2,1)等点。
2.线(line)
线是常见的空间几何要素,它由多个点连接而成,被表示为一连串的坐标对。
线具有
长度、起点和终点等特征,如一条直线可以表示为两个点之间的连线。
3.面(polygon)
面是指由多条线组成的封闭区域,可以有内部空洞。
面有位置和边缘,如所述的三角形、圆形等面。
二、拓扑模型
节点是拓扑模型中的基本概念,表示不同几何要素的交汇点。
节点可以是点、线交点、面的顶点等。
2.边(edge)
边是指不同节点之间的连接线,表示两个几何要素之间的邻接关系。
边可以是两点之
间的直线,也可以是由多个点组成的折线段等。
3.面(面)
面也是拓扑模型中的概念,由边界线所围成的区域。
面具有特定的拓扑关系,如相邻面、面之间的父子关系等。
通过对几何模型和拓扑模型的介绍,可以看出它们是描述空间数据的基本方法,在GIS中都有广泛的应用。
几何模型主要用于描述空间要素的几何特性,如长度、面积等,而拓扑模型则强调要素之间的邻接和父子关系,对于空间分析和拓扑运算等方面具有重要意义。
对于这两种模型的理解,可以帮助我们更好的掌握GIS分析和显示的基础知识。