城市建設(shè)3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)_GIS的組成和功能

1、第八章第八章 GIS的組成和功能的組成和功能 一、本章學(xué)習目的：一、本章學(xué)習目的： 熟悉掌握地理信息系統(tǒng)（GIS）的基本理論和技術(shù)，了解地理信息系統(tǒng)（GIS）空間數(shù)據(jù)的特征、來源、獲取。 二、本章學(xué)習內(nèi)容：二、本章學(xué)習內(nèi)容： 地理信息系統(tǒng)的組成和功能 空間數(shù)據(jù)表達格式 空間數(shù)據(jù)的獲取第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 典型的典型的GISGIS應(yīng)包括四個基本部分：計算機硬應(yīng)包括四個基本部分：計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理應(yīng)用人員。應(yīng)用人員。 1 1、計算機硬件系統(tǒng)：、計算機硬件系統(tǒng)：該系統(tǒng)是該系統(tǒng)是GISG

2、IS的核心。它包的核心。它包括主機和輸入輸出設(shè)備。主機部分不多贅述，輸括主機和輸入輸出設(shè)備。主機部分不多贅述，輸入輸出設(shè)備包括掃描儀、測繪儀器、繪圖儀、數(shù)入輸出設(shè)備包括掃描儀、測繪儀器、繪圖儀、數(shù)字化儀、解析測圖儀、遙感圖像處理系統(tǒng)、硬盤字化儀、解析測圖儀、遙感圖像處理系統(tǒng)、硬盤、打印機等；、打印機等； 硬件配置硬件配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備服務(wù)器服務(wù)器掃描儀掃描儀繪圖儀繪圖儀服務(wù)器服務(wù)器工作站工作站I n t r a n e t工作站工作站數(shù)字化儀數(shù)字化儀RS / GPS輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備瀏覽器瀏覽器打印機打印機第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 2 2、

3、計算機軟件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)該系統(tǒng)也是該系統(tǒng)也是GISGIS的核心。的核心。根據(jù)軟件的層次不同，分為：根據(jù)軟件的層次不同，分為：計算機系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)軟件和平臺軟件計算機系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)軟件和平臺軟件GISGIS基礎(chǔ)軟件：由基礎(chǔ)軟件：由GISGIS軟件編程人員開發(fā)的通用平軟件編程人員開發(fā)的通用平臺軟件臺軟件GISGIS應(yīng)用軟件：按照特定應(yīng)用目的進行開發(fā)、研制應(yīng)用軟件：按照特定應(yīng)用目的進行開發(fā)、研制，并服務(wù)于具體項目或工程的，并服務(wù)于具體項目或工程的GISGIS軟件。軟件。GISGIS基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件，是基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件，是GISGIS應(yīng)用的核心。應(yīng)用的核心。第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)

4、的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 常用常用GIS基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品：基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品： 1）ARCGIS (美國ESRI公司產(chǎn)品) ArcMap，ArcToolBox，ArcCatalog，ArcGlobe，ArcScene，ArcSDE，ArcIMS等。 2）MapInfo 美國MapInfo公司開發(fā)的桌面地圖信息系統(tǒng) 3）國內(nèi)主要GIS基礎(chǔ)軟件 中地公司的MapGIS，超圖的SuperMap，吉奧公司的GeoStar等第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 GIS基礎(chǔ)軟件的子系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件的子系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng) 編輯與更新子系統(tǒng) 空間查詢與分析子

5、系統(tǒng) 輸出子系統(tǒng) 3、空間數(shù)據(jù)：、空間數(shù)據(jù)：它是它是GIS應(yīng)用的基礎(chǔ)。地理信應(yīng)用的基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)分為圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)息系統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)分為圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表達可以采用矢量和柵格兩種形式，圖形數(shù)據(jù)據(jù)表達可以采用矢量和柵格兩種形式，圖形數(shù)據(jù)表現(xiàn)了地理空間實體的位置、大小、形狀、方向表現(xiàn)了地理空間實體的位置、大小、形狀、方向以及拓撲關(guān)系，屬性數(shù)據(jù)是對地理空間實體性質(zhì)以及拓撲關(guān)系，屬性數(shù)據(jù)是對地理空間實體性質(zhì)或數(shù)量的描述。或數(shù)量的描述。第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 4、系統(tǒng)管理應(yīng)用人員：、系統(tǒng)管理應(yīng)用人員：它是地理信息系它是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用成

6、功的關(guān)鍵。計算機軟硬件和數(shù)據(jù)不能構(gòu)統(tǒng)應(yīng)用成功的關(guān)鍵。計算機軟硬件和數(shù)據(jù)不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護、數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)完善擴充、應(yīng)用程管理、維護、數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)完善擴充、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。為研究和決策服務(wù)。第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成和功能地理信息系統(tǒng)的組成和功能 1 1、數(shù)據(jù)的輸入：、數(shù)據(jù)的輸入：將地圖、遙感影像、野外觀測數(shù)據(jù)將地圖、遙感影像、野外觀測數(shù)據(jù)、實地調(diào)查

7、與收集資料等類型的空間數(shù)據(jù)，借助各種、實地調(diào)查與收集資料等類型的空間數(shù)據(jù)，借助各種輸入設(shè)備和轉(zhuǎn)換軟件，通過繪制，變換，導(dǎo)入，傳輸輸入設(shè)備和轉(zhuǎn)換軟件，通過繪制，變換，導(dǎo)入，傳輸?shù)?，輸送到等，輸送到GISGIS應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。 2 2、數(shù)據(jù)編輯與更新：、數(shù)據(jù)編輯與更新：用于編輯地理空間數(shù)據(jù)庫中的用于編輯地理空間數(shù)據(jù)庫中的圖形和屬性數(shù)據(jù)，建立各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并修改圖形和屬性數(shù)據(jù)，建立各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并修改和不斷更新和不斷更新GISGIS應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。包括基本處理，應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。包括基本處理，圖形變換，圖形編輯，圖形整飾，拓撲變換，屬性編圖形變換，圖形編輯，圖形

8、整飾，拓撲變換，屬性編輯等。輯等。 3 3、空間數(shù)據(jù)庫的管理：、空間數(shù)據(jù)庫的管理：這是組織這是組織GISGIS項目的基礎(chǔ)，用于項目的基礎(chǔ)，用于存儲和管理空間數(shù)據(jù)。涉及空間數(shù)據(jù)（圖形圖像數(shù)據(jù)存儲和管理空間數(shù)據(jù)。涉及空間數(shù)據(jù)（圖形圖像數(shù)據(jù)）和屬性數(shù)據(jù)。柵格模型、矢量模型或柵格）和屬性數(shù)據(jù)。柵格模型、矢量模型或柵格/ /矢量混矢量混合模型是常用的空間組織方法。合模型是常用的空間組織方法。 4 4、空間查詢與分析子系統(tǒng)：、空間查詢與分析子系統(tǒng)：它是它是GIS應(yīng)用功能的核心應(yīng)用功能的核心，也是，也是GIS與其它計算機軟件的根本區(qū)別。由空間量與其它計算機軟件的根本區(qū)別。由空間量測，空間查詢和空間分析等組成

9、。（如圖層空間變換測，空間查詢和空間分析等組成。（如圖層空間變換、再分類、疊加、鄰域分析、網(wǎng)絡(luò)分析等）、再分類、疊加、鄰域分析、網(wǎng)絡(luò)分析等）二、地理信息系統(tǒng)的功能二、地理信息系統(tǒng)的功能 5 5、應(yīng)用模型的構(gòu)建方法：、應(yīng)用模型的構(gòu)建方法：GISGIS除了提供基本空間分除了提供基本空間分析功能外，還應(yīng)提供構(gòu)建專業(yè)模型的手段，如二次析功能外，還應(yīng)提供構(gòu)建專業(yè)模型的手段，如二次開發(fā)工具、相關(guān)控件或數(shù)據(jù)庫接口等。開發(fā)工具、相關(guān)控件或數(shù)據(jù)庫接口等。 6 6、結(jié)果顯示與輸出：、結(jié)果顯示與輸出：GISGIS的處理分析結(jié)果需要輸出的處理分析結(jié)果需要輸出給用戶，輸出數(shù)據(jù)的種類很多，可能有地圖、表格給用戶，輸出數(shù)據(jù)

10、的種類很多，可能有地圖、表格、文字、圖像等。一個好的、文字、圖像等。一個好的GISGIS應(yīng)能提供一種良好的應(yīng)能提供一種良好的、交互式的制圖環(huán)境，以供、交互式的制圖環(huán)境，以供GISGIS的使用者能夠設(shè)計和的使用者能夠設(shè)計和制作出高品質(zhì)的地圖。制作出高品質(zhì)的地圖。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達一、一、GIS的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)源 空間數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進行的任空間數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進行的任務(wù)，它可以有多種實現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)處務(wù)，它可以有多種實現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字測量等等。理以及數(shù)字測量等等。 其中已有地圖的數(shù)字化錄入，是目前被廣泛采用的

11、手段，其中已有地圖的數(shù)字化錄入，是目前被廣泛采用的手段，也是最耗費人力資源的工作。在也是最耗費人力資源的工作。在GIS中，錄入的內(nèi)容包中，錄入的內(nèi)容包括空間信息和非空間信息，前者是錄入的主體。括空間信息和非空間信息，前者是錄入的主體。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達一、一、GIS的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)源 目前，目前，空間信息的錄入主要有兩種方式，即手扶跟蹤數(shù)空間信息的錄入主要有兩種方式，即手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化。字化和掃描矢量化。而在圖形數(shù)據(jù)錄入完畢后，需要進行各種處理，包括坐而在圖形數(shù)據(jù)錄入完畢后，需要進行各種處理，包括坐標變換、拼接等等，其中最重要的是建立拓撲關(guān)系。在標變換、拼接等等，其

12、中最重要的是建立拓撲關(guān)系。在拓撲建立過程中，需要先對各種錯誤修改。拓撲建立過程中，需要先對各種錯誤修改。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達需要先修改的各種錯誤：需要先修改的各種錯誤：1、圖形圖像數(shù)據(jù)：、圖形圖像數(shù)據(jù)：包括現(xiàn)有的地圖、工程圖、照片、航片包括現(xiàn)有的地圖、工程圖、照片、航片和遙感數(shù)據(jù)影像等。其中各種類型的地圖是重要的信息源。和遙感數(shù)據(jù)影像等。其中各種類型的地圖是重要的信息源。2、文字數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)：包括數(shù)字、文字表達下的數(shù)據(jù)包括數(shù)字、文字表達下的數(shù)據(jù)3、媒體數(shù)據(jù)、媒體數(shù)據(jù)：如音頻數(shù)據(jù)等，一般以數(shù)字化形式提供。如音頻數(shù)據(jù)等，一般以數(shù)字化形式提供。 數(shù)據(jù)源的選擇需要在綜合分析系統(tǒng)的目

13、標，用戶需數(shù)據(jù)源的選擇需要在綜合分析系統(tǒng)的目標，用戶需要以及現(xiàn)有條件等基礎(chǔ)上進行。各種不同的數(shù)據(jù)源需要進要以及現(xiàn)有條件等基礎(chǔ)上進行。各種不同的數(shù)據(jù)源需要進行不同的預(yù)處理，并在此基礎(chǔ)上進行綜合分析，如統(tǒng)一坐行不同的預(yù)處理，并在此基礎(chǔ)上進行綜合分析，如統(tǒng)一坐標、編碼體系、比例尺等。標、編碼體系、比例尺等。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達二、二、 GISGIS空間數(shù)據(jù)的類型空間數(shù)據(jù)的類型 1 1、空間要素數(shù)據(jù)空間要素數(shù)據(jù)：如環(huán)境污染類型、土地類型數(shù)據(jù)、城市：如環(huán)境污染類型、土地類型數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃分類數(shù)據(jù)等；規(guī)劃分類數(shù)據(jù)等； 2 2、面域數(shù)據(jù)、面域數(shù)據(jù)：如多邊形的中心點，行政區(qū)域界線及行政單：如

14、多邊形的中心點，行政區(qū)域界線及行政單元等；元等； 3 3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：如道路交點、街道和街區(qū)等；：如道路交點、街道和街區(qū)等； 4 4、樣本數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)：如氣象站、環(huán)境污染監(jiān)測點、航空航天影象：如氣象站、環(huán)境污染監(jiān)測點、航空航天影象校正的野外控制數(shù)據(jù)等；校正的野外控制數(shù)據(jù)等； 5 5、曲面數(shù)據(jù)、曲面數(shù)據(jù)：如高程點、等高線或等值線區(qū)域；：如高程點、等高線或等值線區(qū)域；6 6、文本數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)：地名、河流名稱和區(qū)域名稱； 7 7、符號數(shù)據(jù)符號數(shù)據(jù)：點狀符號、線狀符號和面狀符號（暈線）； 8 8、圖象數(shù)據(jù)圖象數(shù)據(jù)：航空、航天圖象，野外攝影照片等； 9 9、多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)：音頻數(shù)據(jù)、視頻

15、數(shù)據(jù)。 GIS根據(jù)不同需求，以統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)將空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)相結(jié)合、表示數(shù)據(jù)間存在關(guān)系、確保數(shù)據(jù)的時效性，以表達和處理各類問題。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達地理信息系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)及其表現(xiàn)地理信息系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)及其表現(xiàn) 三、空間數(shù)據(jù)的特征三、空間數(shù)據(jù)的特征 空間數(shù)據(jù)通常指地理空間數(shù)據(jù)，它是以地球表面空間位置為參空間數(shù)據(jù)通常指地理空間數(shù)據(jù)，它是以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟景觀數(shù)據(jù)。照的自然、社會和人文經(jīng)濟景觀數(shù)據(jù)。其基本特征如下：其基本特征如下： 1 1、空間特征、空間特征：空間實體或地面在地球表面以空間實體或地面在地球表面以3種基本幾何形種基本幾何形狀存在。狀存

16、在。（1）點狀，如城鎮(zhèn)中心位置；）點狀，如城鎮(zhèn)中心位置；（2）線狀，如交通線；）線狀，如交通線；（3）面狀，也稱圖斑，如森林類型分布。）面狀，也稱圖斑，如森林類型分布。 三、空間數(shù)據(jù)的特征三、空間數(shù)據(jù)的特征 2 2、屬性特征：、屬性特征：它用于確定空間實體在本質(zhì)上的差異。根椐它用于確定空間實體在本質(zhì)上的差異。根椐人們對事物性質(zhì)的認識，建立各種分類系統(tǒng)，并確定各種分類的依人們對事物性質(zhì)的認識，建立各種分類系統(tǒng)，并確定各種分類的依椐和標準，從而把事物劃分不同的類型。如進行土地適宜性分析，椐和標準，從而把事物劃分不同的類型。如進行土地適宜性分析，需要考慮土壤層厚度、有機質(zhì)含量等一些土壤性質(zhì)屬性以及地

17、形高需要考慮土壤層厚度、有機質(zhì)含量等一些土壤性質(zhì)屬性以及地形高度、地形坡度等地形條件屬性。度、地形坡度等地形條件屬性。 3 3、時間特征（時間尺度）：、時間特征（時間尺度）：指現(xiàn)象或物體隨時間的變化，指現(xiàn)象或物體隨時間的變化，其變化的周期有超短期的、短期的、中期的、長期的等等。其變化的周期有超短期的、短期的、中期的、長期的等等。 空間性空間性 專題性專題性 （屬性）（屬性）動態(tài)性動態(tài)性 （時間性）（時間性）信息與坐標位置聯(lián)系在一起，信息與坐標位置聯(lián)系在一起， 使信息具有空間維（二維、三維）使信息具有空間維（二維、三維） 隨時間而動態(tài)變化隨時間而動態(tài)變化 （時間維）（時間維）地理信息具有專題屬性

18、地理信息具有專題屬性 （屬性維）（屬性維）空間性是空間數(shù)據(jù)的最主要特性空間性是空間數(shù)據(jù)的最主要特性 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)的基本特性空間數(shù)據(jù)的基本特性Jack Dangermond,1984 圖2-1 空間數(shù)據(jù)的特點 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達四四、空、空間實間實體的幾何特征及其體的幾何特征及其關(guān)關(guān)系系 （一）空間實體的幾何特征（一）空間實體的幾何特征 空間現(xiàn)象十分復(fù)雜，為表達空間實體，可將其抽象成點狀、空間現(xiàn)象十分復(fù)雜，為表達空間實體，可將其抽象成點狀、線狀、面狀、體狀各種空間對象（目標）特征。線狀、面狀、體狀各種空間對象（目標）特征。1 1、點狀實體點狀

19、實體：可用一對（可用一對（x,y)x,y)坐標對表示坐標對表示 點（點（pointpoint）：有特定位置，維數(shù)為）：有特定位置，維數(shù)為0 0的物體的物體, , 如城鎮(zhèn)、企事業(yè)如城鎮(zhèn)、企事業(yè)單位、基地、氣象站、山峰、火山口等。單位、基地、氣象站、山峰、火山口等。（1 1）實體點）實體點：用來代表一個實體；：用來代表一個實體；（2 2）注記點）注記點：用于定位注記；：用于定位注記；（3 3）內(nèi)點）內(nèi)點：用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；：用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；（4 4）結(jié)點）結(jié)點：表示線的終點和起點；：表示線的終點和起點；（5 5）角點）角點：表示線段和弧段的內(nèi)部點。：表示線

20、段和弧段的內(nèi)部點。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達：可用兩個以上有序坐標對來表示。：可用兩個以上有序坐標對來表示。 直線直線(Line)(Line)：起、止點坐標，屬性，顯示符等；：起、止點坐標，屬性，顯示符等； 弧、鏈弧、鏈(Arc)(Arc)：n n個坐標對的集合，屬性，指針系統(tǒng)，顯示個坐標對的集合，屬性，指針系統(tǒng)，顯示符號。如河流、海岸線、鐵路、公路、地下管線，行政邊符號。如河流、海岸線、鐵路、公路、地下管線，行政邊界等。界等。：它可由一條或一條以上首尾相連的：它可由一條或一條以上首尾相連的線組成。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點來表示。包括面積線組成。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點來表

21、示。包括面積范圍、周長、獨立性或與其它地物相鄰、內(nèi)島或鋸齒狀外形范圍、周長、獨立性或與其它地物相鄰、內(nèi)島或鋸齒狀外形、重疊性與非重疊性。、重疊性與非重疊性。 如土壤、森林、草原、沙漠、湖泊分如土壤、森林、草原、沙漠、湖泊分布。布。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達4 4、立體狀實體立體狀實體：一般立體狀實體具有以下的一些空間特征一般立體狀實體具有以下的一些空間特征 （1 1）體積，如工程開掘和填充的土方量；體積，如工程開掘和填充的土方量； （2 2）每個二維平面的面積；）每個二維平面的面積； （3 3）周長；）周長； （4 4）內(nèi)島或鋸齒狀外形；）內(nèi)島或鋸齒狀外形； （5 5）含有孤立塊或

22、相鄰塊；）含有孤立塊或相鄰塊； （6 6）斷面圖與剖面圖。）斷面圖與剖面圖。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達（二）（二） 空間實體間的關(guān)系空間實體間的關(guān)系 點、線、面三類基本數(shù)據(jù)之間的點、線、面三類基本數(shù)據(jù)之間的6種關(guān)系：種關(guān)系： 1、點、點-點：點：兩點間的距離，一致性檢驗，點兩點間的距離，一致性檢驗，點-點影射；點影射； 2、點、點-線：線：點、線之間的距離；點、線之間的距離； 3、點、點-面：面：包含，確定區(qū)域的中心位置，在小比例尺上表包含，確定區(qū)域的中心位置，在小比例尺上表示為一點；示為一點； 4、線、線-線：線：二條線的一致性鑒別，線段的連續(xù)性問題，二二條線的一致性鑒別，線段的

23、連續(xù)性問題，二條線是否相交，計算一條線或線段網(wǎng)絡(luò)長度；條線是否相交，計算一條線或線段網(wǎng)絡(luò)長度； 5、線、線-面：面：一條公路是否通過一個區(qū)域，一條河流是否流一條公路是否通過一個區(qū)域，一條河流是否流經(jīng)一個墾區(qū)；線和區(qū)域相交，將原來的區(qū)域劃分，形成新經(jīng)一個墾區(qū)；線和區(qū)域相交，將原來的區(qū)域劃分，形成新的區(qū)域；的區(qū)域； 6、面、面-面面第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達五、五、GIS空間數(shù)據(jù)的測量尺度空間數(shù)據(jù)的測量尺度 對特定現(xiàn)象的測量就是根據(jù)一定的標準對其賦值或打?qū)μ囟ìF(xiàn)象的測量就是根據(jù)一定的標準對其賦值或打分。分。為了描述地理世界，對任何事物都要鑒別、分類為了描述地理世界，對任何事物都要鑒別、

24、分類和命名。這些都是量測的組成部分。它們所使用的參和命名。這些都是量測的組成部分。它們所使用的參考標準或尺度是不同的。測量的尺度大致可以分成四考標準或尺度是不同的。測量的尺度大致可以分成四個層次，由粗略至詳細依次為：命名或類型、次序、個層次，由粗略至詳細依次為：命名或類型、次序、間隔以及比例。間隔以及比例。 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達五、五、GIS空間數(shù)據(jù)的測量尺度空間數(shù)據(jù)的測量尺度 1 1、命名（、命名（NominalNominal）量）量 定性而非定量，不能進行任何算術(shù)運算，如一個城市的定性而非定量，不能進行任何算術(shù)運算，如一個城市的名字。命名式的測量尺度也稱為名字。命名式的測

25、量尺度也稱為類型測量尺度類型測量尺度，只對特，只對特定現(xiàn)象進行標識，賦予一定的數(shù)值或符號而不定量描述定現(xiàn)象進行標識，賦予一定的數(shù)值或符號而不定量描述。對命名數(shù)據(jù)的邏輯運算只有。對命名數(shù)據(jù)的邏輯運算只有“等于等于”或或“不等于不等于”兩兩種形式，而其近似均值只能使用眾數(shù)。種形式，而其近似均值只能使用眾數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達五、五、GIS空間數(shù)據(jù)的測量尺度空間數(shù)據(jù)的測量尺度 2 2、次序（、次序（OrdinalOrdinal）量）量 線性坐標上不按值的大小，而是按順序排列的數(shù)，序數(shù)線性坐標上不按值的大小，而是按順序排列的數(shù)，序數(shù)值相互之間可以比較大小，但不能進行加、減、乘、除值

26、相互之間可以比較大小，但不能進行加、減、乘、除等算術(shù)運算。次序測量尺度是基于對現(xiàn)象進行排序來標等算術(shù)運算。次序測量尺度是基于對現(xiàn)象進行排序來標識的識的如如: :可以把山峰按高度分級為極高山、高山、中山、低山和丘陵等可以把山峰按高度分級為極高山、高山、中山、低山和丘陵等將坡度分為陡、中、緩等。將坡度分為陡、中、緩等。對次序數(shù)據(jù)邏輯運算除對次序數(shù)據(jù)邏輯運算除“等于等于”與與“不等于不等于”外，還可以比較外，還可以比較它們大小，即它們大小，即“大于大于”或或“小于小于”。 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達3、間隔（、間隔（Interval）量）量 不參照某個固定點，而是按間隔表示相對位置的數(shù)不

27、參照某個固定點，而是按間隔表示相對位置的數(shù)。按間隔。按間隔量測的值相互之間可以比較大小，并且它們之間的差值大小量測的值相互之間可以比較大小，并且它們之間的差值大小是有意義的。間隔測量尺度與比例測量尺度相似，但是間隔是有意義的。間隔測量尺度與比例測量尺度相似，但是間隔尺度的測量值無真的零值。比例數(shù)據(jù)和間隔數(shù)據(jù)可用于加、尺度的測量值無真的零值。比例數(shù)據(jù)和間隔數(shù)據(jù)可用于加、減、乘、除等運算，而且可以求算術(shù)平均。減、乘、除等運算，而且可以求算術(shù)平均。 五、五、GIS空間數(shù)據(jù)的測量尺度空間數(shù)據(jù)的測量尺度 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達4、比率（、比率（Ratio）量）量 比例測量尺度的測量值指那

28、些有真零值而且測量單位的間隔比例測量尺度的測量值指那些有真零值而且測量單位的間隔是相等的數(shù)據(jù)，比例測量尺度與使用的測量單位無關(guān)是相等的數(shù)據(jù)，比例測量尺度與使用的測量單位無關(guān)。與某。與某一固定點的比值計算，支持多種算術(shù)操作，如加、減、乘、一固定點的比值計算，支持多種算術(shù)操作，如加、減、乘、除等。有關(guān)該類型屬性域的例子很多，如年降雨量、海拔高除等。有關(guān)該類型屬性域的例子很多，如年降雨量、海拔高度、人口密度、發(fā)病率等。度、人口密度、發(fā)病率等。五、五、GIS空間數(shù)據(jù)的測量尺度空間數(shù)據(jù)的測量尺度 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達總的來說，比例數(shù)據(jù)或間隔總的來說，比例數(shù)據(jù)或間隔數(shù)據(jù)可以比較容易地被轉(zhuǎn)

29、變數(shù)據(jù)可以比較容易地被轉(zhuǎn)變成次序或命名數(shù)據(jù)。而命名成次序或命名數(shù)據(jù)。而命名數(shù)據(jù)則很難被轉(zhuǎn)化成次序、數(shù)據(jù)則很難被轉(zhuǎn)化成次序、間隔數(shù)據(jù)或比例數(shù)據(jù)。由此間隔數(shù)據(jù)或比例數(shù)據(jù)。由此可見，盡管命名數(shù)據(jù)或次序可見，盡管命名數(shù)據(jù)或次序數(shù)據(jù)便于使用，易于理解，數(shù)據(jù)便于使用，易于理解，但有時不夠精確，不能用于但有時不夠精確，不能用于較高級的算術(shù)運算。而比例較高級的算術(shù)運算。而比例數(shù)據(jù)或間隔數(shù)據(jù)比較精確，數(shù)據(jù)或間隔數(shù)據(jù)比較精確，便于計算機處理，但是在較便于計算機處理，但是在較復(fù)雜的復(fù)雜的GIS應(yīng)用中，往往上應(yīng)用中，往往上述幾種測量尺度的數(shù)據(jù)均需述幾種測量尺度的數(shù)據(jù)均需用到。用到。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表

30、達六、空間數(shù)據(jù)表達的兩種格式六、空間數(shù)據(jù)表達的兩種格式 (一）空間數(shù)據(jù)表達主要有兩種數(shù)據(jù)格式：一）空間數(shù)據(jù)表達主要有兩種數(shù)據(jù)格式： 1、網(wǎng)格格式：又稱柵格格式、網(wǎng)格格式：又稱柵格格式 假想用一個細密的網(wǎng)格蒙在一張圖件上，每一格點都屬于圖件假想用一個細密的網(wǎng)格蒙在一張圖件上，每一格點都屬于圖件的一個區(qū)域，顯然，網(wǎng)格越致密，圖件就表現(xiàn)得越精細，越逼近原的一個區(qū)域，顯然，網(wǎng)格越致密，圖件就表現(xiàn)得越精細，越逼近原圖件。它表達圖件空間數(shù)據(jù)的方法可以表現(xiàn)點、線、面。若某位置圖件。它表達圖件空間數(shù)據(jù)的方法可以表現(xiàn)點、線、面。若某位置有一點有一點E，那么該點所在網(wǎng)格標為，那么該點所在網(wǎng)格標為E即可。線即可。線

31、F，則在線所途經(jīng)的所，則在線所途經(jīng)的所有網(wǎng)格全部標為有網(wǎng)格全部標為F即可。即可。 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達六、空間數(shù)據(jù)表達的兩種格式六、空間數(shù)據(jù)表達的兩種格式 (一）空間數(shù)據(jù)表達主要有兩種數(shù)據(jù)格式：一）空間數(shù)據(jù)表達主要有兩種數(shù)據(jù)格式： 2、矢量格式、矢量格式 在圖件設(shè)置一個在圖件設(shè)置一個X-Y平面坐標系，圖件上任意一點都有（平面坐標系，圖件上任意一點都有（X,Y）坐標值，當然，此時坐標值，當然，此時X,Y是實數(shù)。對于點狀地物，就用該點所在的是實數(shù)。對于點狀地物，就用該點所在的坐標（坐標（X,Y）表示它的空間位置。對于線狀地物，就用該線上經(jīng)采）表示它的空間位置。對于線狀地物，就用該

32、線上經(jīng)采點采出的一連串坐標點的連線來表達，這些點的連線是一條折線，點采出的一連串坐標點的連線來表達，這些點的連線是一條折線，而用這條折線逼近原線狀地物的曲線。而用這條折線逼近原線狀地物的曲線。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達3、兩種數(shù)據(jù)格式的比較、兩種數(shù)據(jù)格式的比較 無論是網(wǎng)格格式，還是矢量格式，都是用數(shù)字，無論是網(wǎng)格格式，還是矢量格式，都是用數(shù)字，更準確講是數(shù)字集合來表達圖件，此時用數(shù)字集表更準確講是數(shù)字集合來表達圖件，此時用數(shù)字集表達的圖件稱作數(shù)字化圖件，簡稱數(shù)字圖件。這兩種達的圖件稱作數(shù)字化圖件，簡稱數(shù)字圖件。這兩種數(shù)據(jù)格式都可被計算機接受。數(shù)

33、據(jù)格式都可被計算機接受。 目前目前GIS軟件以矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為主流，但在涉及軟件以矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為主流，但在涉及RS圖像處理及數(shù)字地形模型的應(yīng)用中，以柵格為主；圖像處理及數(shù)字地形模型的應(yīng)用中，以柵格為主；在交通、公共設(shè)施、市場等領(lǐng)域的在交通、公共設(shè)施、市場等領(lǐng)域的GIS中，矢量占優(yōu)中，矢量占優(yōu)勢；而在資源和環(huán)境管理領(lǐng)域中常常同時采用柵格勢；而在資源和環(huán)境管理領(lǐng)域中常常同時采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達3、兩種數(shù)據(jù)格式的比較、兩種數(shù)據(jù)格式的比較 需要指出，遙感數(shù)字圖像或數(shù)碼相機攝取的圖像需要指出，遙感數(shù)字圖像或數(shù)碼相機攝取的圖像都是網(wǎng)格格式數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)格不但要賦

34、于顏色，而都是網(wǎng)格格式數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)格不但要賦于顏色，而且同時還要賦于亮度。矢量格式數(shù)字化圖件對此不且同時還要賦于亮度。矢量格式數(shù)字化圖件對此不能表現(xiàn)，它只能將邊界圍成一個區(qū)域作為一個均質(zhì)能表現(xiàn)，它只能將邊界圍成一個區(qū)域作為一個均質(zhì)區(qū)域籠統(tǒng)地賦于一種顏色，加以處理，這正是遙感區(qū)域籠統(tǒng)地賦于一種顏色，加以處理，這正是遙感圖象處理的復(fù)雜之處。圖象處理的復(fù)雜之處。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達兩種數(shù)據(jù)格式的優(yōu)缺點兩種數(shù)據(jù)格式的優(yōu)缺點第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)表達空間數(shù)據(jù)表達4、矢柵數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)、矢柵數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)矢柵數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)是同時具有矢量和柵格特征矢柵數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)是同時具有矢量和柵格特征

35、的數(shù)據(jù)表達格式，實質(zhì)是將矢量方法表示的線性實體，的數(shù)據(jù)表達格式，實質(zhì)是將矢量方法表示的線性實體，除記錄原始取樣點之外，還記錄中間包含的柵格，使除記錄原始取樣點之外，還記錄中間包含的柵格，使其既保存矢量特性，又具有柵格性質(zhì)，本質(zhì)上是一種其既保存矢量特性，又具有柵格性質(zhì)，本質(zhì)上是一種以柵格為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度以柵格為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度低，通常用細分格網(wǎng)的方法，來提高點、線、面狀目低，通常用細分格網(wǎng)的方法，來提高點、線、面狀目標邊界線數(shù)據(jù)的表達精度。標邊界線數(shù)據(jù)的表達精度。第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 1、地圖數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù) 2、遙感數(shù)據(jù)、遙感數(shù)

36、據(jù) 3、測量數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù) 4、野外采集數(shù)據(jù)、野外采集數(shù)據(jù) 5、調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)、調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù) 6、法律文檔數(shù)據(jù)、法律文檔數(shù)據(jù) 7、已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)等等、已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)等等第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 數(shù)據(jù)獲取是建立應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的瓶頸，人們希數(shù)據(jù)獲取是建立應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的瓶頸，人們希望實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的快速采集望實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的快速采集, ,實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)快速采集實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)快速采集的解決方案的解決方案 v圖形圖像識別的自動化圖形圖像識別的自動化 v多種信息源采集的技術(shù)集成多種信息源采集的技術(shù)集成 v數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)共享 其中第一個問題難度最大。其中第一個問題難度最大。第三節(jié)

37、第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 1、地圖數(shù)據(jù)的獲取、地圖數(shù)據(jù)的獲取 地圖數(shù)字化是獲取地圖數(shù)據(jù)最基本方法，這是指地圖數(shù)字化是獲取地圖數(shù)據(jù)最基本方法，這是指將傳統(tǒng)的紙質(zhì)或其它材料上的地圖（模擬信號）將傳統(tǒng)的紙質(zhì)或其它材料上的地圖（模擬信號）轉(zhuǎn)換成計算機可識別的圖形數(shù)據(jù)，并將數(shù)字化數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機可識別的圖形數(shù)據(jù)，并將數(shù)字化數(shù)據(jù)在計算機中進行存儲，以便分析和輸出。據(jù)在計算機中進行存儲，以便分析和輸出。 通常有兩種方法實現(xiàn)地圖數(shù)字化，即通常有兩種方法實現(xiàn)地圖數(shù)字化，即： 直接數(shù)字化（數(shù)字化儀）輸入；直接數(shù)字化（數(shù)字化儀）輸入； 掃描（掃描儀）輸入掃描（掃描儀）輸入。 值得注意，兩者在輸入時都存在投

38、影變換和坐值得注意，兩者在輸入時都存在投影變換和坐標變換問題標變換問題第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 兩種數(shù)字化方式的比較兩種數(shù)字化方式的比較 直接數(shù)字化直接數(shù)字化 掃描數(shù)據(jù)矢量化掃描數(shù)據(jù)矢量化數(shù)據(jù)量小；數(shù)據(jù)量小；數(shù)據(jù)量大；數(shù)據(jù)量大； 勞動強度大，技術(shù)要求低；勞動強度大，技術(shù)要求低；涉及技術(shù)多；涉及技術(shù)多；適合線條少，多余信息多的圖適合線條少，多余信息多的圖適合線條清晰地形圖適合線條清晰地形圖第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 2 2、遙感數(shù)據(jù)的獲取、遙感數(shù)據(jù)的獲取 航空和航天數(shù)據(jù)是航空和航天數(shù)據(jù)是GIS的重要數(shù)據(jù)源，用于獲取影像數(shù)的重要數(shù)據(jù)源，用于獲取影像數(shù)據(jù)。據(jù)。 1）

39、目視法獲取遙感影像數(shù)據(jù)）目視法獲取遙感影像數(shù)據(jù) 該法的實質(zhì)是用該法的實質(zhì)是用RS獲取專題圖作為獲取專題圖作為GIS的數(shù)據(jù)源。即將航空，的數(shù)據(jù)源。即將航空，航天影像經(jīng)目視判讀，編出各種專題圖，進數(shù)字化進入航天影像經(jīng)目視判讀，編出各種專題圖，進數(shù)字化進入GIS系統(tǒng)。系統(tǒng)。 2）將）將RS影像作為基礎(chǔ)層輸入到影像作為基礎(chǔ)層輸入到GIS中中，實現(xiàn)柵格影象和，實現(xiàn)柵格影象和GIS線劃圖的疊置，從中提取信息。疊置前必需進行幾何校正。線劃圖的疊置，從中提取信息。疊置前必需進行幾何校正。 3）將）將RS直接進入直接進入GIS系統(tǒng)系統(tǒng)，利用，利用RS實現(xiàn)對實現(xiàn)對GIS空間數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的更新。屬性數(shù)據(jù)

40、的更新。第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 RS信息信息地形信息地形信息專業(yè)信息專業(yè)信息初步解釋初步解釋詳細解釋詳細解釋專題圖專題圖不不滿滿意意再解釋再解釋調(diào)查調(diào)查滿意滿意第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 地形圖地形圖專題圖專題圖掃描儀輸入掃描儀輸入數(shù)字化影象圖數(shù)字化影象圖航片航片衛(wèi)片衛(wèi)片數(shù)字影象圖數(shù)字影象圖計算計算機圖機圖象處象處理識理識別系別系統(tǒng)統(tǒng)輸出輸出影像匹配影像匹配影像識別影像識別影像分類影像分類地圖識別地圖識別第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)的獲取 3 3、攝影測量數(shù)據(jù)的獲取、攝影測量數(shù)據(jù)的獲取 1） 地面攝影測量和航空攝影測量地面攝影測量和航空攝影測量 攝影測量包括垂直的航空攝影測量和傾斜的地面攝影測量。攝影測量包括垂直的航空攝影測量和傾斜的地面攝影測量。攝影測量中較有效的方式是立體攝影測量。通過對同一地區(qū)同攝影測量中較有效的方式是立體攝影測量。通過對同一地區(qū)同時攝影兩張或多張重疊的像片，最后通過數(shù)字攝影測量工