5.3-GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用課件

1、 石家莊元南公園平面圖，你能在圖中找出不同的建筑嗎？ 導(dǎo)入新課 What is GIS？第三節(jié) GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織方法GIS數(shù)據(jù)庫(kù)建立的方法之一地圖數(shù)字化GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)：1認(rèn)識(shí)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)、及其建立；2了解GIS數(shù)據(jù)庫(kù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)： 通過學(xué)習(xí)數(shù)字化地圖制作過程，應(yīng)用GIS軟件和數(shù)字化儀制作簡(jiǎn)單地圖，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，了解GIS技術(shù)在社會(huì)生活中的應(yīng)用價(jià)值，知道當(dāng)今社會(huì)信息化快速發(fā)展，國(guó)家發(fā)展和人民生活越來越離不開科技的發(fā)展，科技是第一生產(chǎn)力。重點(diǎn)：難點(diǎn)：1GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的組織方法；2GIS數(shù)據(jù)

2、庫(kù)與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別。應(yīng)用GIS軟件改變地圖的圖層顯示。教學(xué)重點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)在一起的結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)是無有害的或不必要冗余，并為多種應(yīng)用服務(wù)；數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)獨(dú)立于使用它的程序；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)插入新數(shù)據(jù)，修改和檢索原有數(shù)據(jù)均能按一種公用的和可控制的方式進(jìn)行。一、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織方法 在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中，一般采用橫向按圖幅和縱向按圖層數(shù)據(jù)組織方法。數(shù)據(jù)庫(kù)與圖書館的比較數(shù)據(jù)庫(kù)圖書館數(shù)據(jù)圖書數(shù)據(jù)模型書卡編目數(shù)據(jù)的物理組織圖書存放規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖書管理員外存書庫(kù)用戶讀者數(shù)據(jù)存放圖書借閱GIS數(shù)據(jù)庫(kù)與事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)屬性數(shù)據(jù)；以表格形式存儲(chǔ)和管理；無空間概念GIS數(shù)據(jù)庫(kù)定位數(shù)據(jù)

3、和屬性數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)量大；冗余度??；有復(fù)雜結(jié)構(gòu)；應(yīng)用面廣（一）按圖幅的數(shù)據(jù)組織方法 按照要制作的地圖幅畫大小將要建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)域劃分為若干單元，然后將這些單元數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)。 按圖幅的數(shù)據(jù)組織方法建立區(qū)域劃分單元W1W2單元編碼123112233123W1W2按圖幅存儲(chǔ)（二）按圖層的數(shù)據(jù)組織方法 在每個(gè)圖幅存儲(chǔ)單元里，按屬性類別將地理數(shù)據(jù)劃分為不同圖層。圖層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表 圖層（layer）是GIS是地圖上地理表達(dá)的基本單位。每個(gè)圖層表達(dá)的是按照地圖繪制者的規(guī)范繪制出的一系列有關(guān)聯(lián)的地理數(shù)據(jù)。 1圖層地理數(shù)據(jù)按圖層分解實(shí)例1 （Layer 1：背景圖層；Layer 2：流域圖層；Layer 3：

4、河流圖層；Layer 4：電站圖層）地理數(shù)據(jù)按圖層分解實(shí)例2 對(duì)于同一數(shù)據(jù)集，你可以創(chuàng)建多個(gè)圖層。每一個(gè)圖層都可以表現(xiàn)一個(gè)屬性值的情況。 以上這些地圖分別表示南美洲國(guó)家的人口壽命、水質(zhì)和人口增長(zhǎng)率。 2數(shù)據(jù)庫(kù)按圖論理論分為層次結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型以及按關(guān)系理論建立的關(guān)系結(jié)構(gòu)模型。 （1）層次結(jié)構(gòu)模型層次結(jié)構(gòu)模型實(shí)質(zhì)上是一種有根結(jié)點(diǎn)的定向有序樹。 （2）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型 按照網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用數(shù)學(xué)方法可將網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 該地圖是曹妃甸新區(qū)示意圖，試將該圖在GIS軟件中用圖層顯示3數(shù)據(jù)

5、庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(database management system)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的大型軟件，是用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，簡(jiǎn)稱DBMS。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成部分 （1）模式翻譯 （2）應(yīng)用程序的編譯 （3）交互式查詢 （4）數(shù)據(jù)的組織與存取 （5）事務(wù)運(yùn)行管理 （6）數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能 （1）數(shù)據(jù)定義功能； （2）數(shù)據(jù)存取功能； （3）數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理功能 ；（4）數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能；（5）數(shù)據(jù)庫(kù)的傳輸。 地圖數(shù)字化（ map digitizing ）是將地圖圖形或圖像的模擬量轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量的過程。 二、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)建立的方法之一地圖數(shù)字化 其主要種類

6、有跟蹤數(shù)字化和掃描數(shù)字化。 前者使用跟蹤數(shù)字化儀（手扶或自動(dòng)）將地圖圖形要素（點(diǎn)、線、面）進(jìn)行定位跟蹤，并量測(cè)和記錄運(yùn)動(dòng)軌跡的X，Y坐標(biāo)值，獲取矢量式地圖數(shù)據(jù)。 后者使用掃描數(shù)字化儀對(duì)地圖沿X或Y方向進(jìn)行連續(xù)掃描，獲取二維矩陣的象元要素，形成柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 地圖數(shù)字化步驟（一）安裝、連接與設(shè)置數(shù)字化儀 如左圖所示，數(shù)字化儀是一種專業(yè)的矢量數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。（二）準(zhǔn)備要數(shù)字化的地圖 在將要數(shù)字化的地圖上選擇已知精確坐標(biāo)的點(diǎn)位作為控制點(diǎn)，把地圖貼在數(shù)字化儀平臺(tái)上。（三）設(shè)置數(shù)字化參數(shù)（四）數(shù)字化圖幅控制點(diǎn)的坐標(biāo) 設(shè)置數(shù)字化地圖的比例尺和控制點(diǎn)的理論坐標(biāo)值。 鼠標(biāo)十字絲中心對(duì)準(zhǔn)控制點(diǎn)，按鍵輸入該控制點(diǎn)的

7、實(shí)際坐標(biāo)數(shù)據(jù)。（五）數(shù)字化一個(gè)圖層的圖形（六）坐標(biāo)數(shù)據(jù)的編輯處理（七）繼續(xù)數(shù)字化其他圖層的圖形 在軟件中檢查和改正數(shù)字化的錯(cuò)誤，建立閉合多邊形，針對(duì)圖形內(nèi)容輸入屬性數(shù)據(jù)。 常見的數(shù)字化錯(cuò)誤三、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用 主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源(如土地、森林、草場(chǎng))分布、分級(jí)、統(tǒng)計(jì)、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。 1資源管理 (Resource Management) 我國(guó)草原植被分布在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國(guó)范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)等到機(jī)構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益

8、。 2資源配置 (Resource Configuration) 糧食總產(chǎn)量分布圖 空間規(guī)劃是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如，在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、公共設(shè)施、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。 3城市規(guī)劃和管理 (Urban Planning and Management)土地規(guī)劃圖城市規(guī)劃土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。4土地信息系統(tǒng)和地籍管理 (Land Information System

9、and Cadastral Applicaiton) 土地利用區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。 5生態(tài)、環(huán)境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling) 解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭(zhēng)、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時(shí)，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。 6應(yīng)急響應(yīng) (Emergency Response) 地形分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟(jì)地理研究、空間決策支持、空間統(tǒng)計(jì)分析、制圖等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。7地學(xué)研究與應(yīng)用 (

10、Application in GeoScience) 中國(guó)山脈分布城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、 電力設(shè)施等)廣泛分布于城市的各個(gè)角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統(tǒng)計(jì)、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 8基礎(chǔ)設(shè)施管理 (Facilities Management) 北京地鐵營(yíng)運(yùn)路圖9科學(xué)研究和國(guó)防應(yīng)用 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)在科學(xué)研究和國(guó)防建設(shè)上也有廣泛應(yīng)用。GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用地圖數(shù)字化方法數(shù)據(jù)組織方法GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用按圖幅的數(shù)據(jù)組織按圖層的數(shù)據(jù)組織課堂小結(jié) （2003上海）下列課題中，主要是應(yīng)用GIS進(jìn)行研究的有（多

11、項(xiàng)選擇）（ ） A近50年來，世界糧食總產(chǎn)量與人均產(chǎn)量變化趨勢(shì)分析 B近10年來，上海市區(qū)人口分布變化特征與城市建設(shè)相關(guān)性分析 C浙江省西部地區(qū)土地利用狀況與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變化特征分析 D上海市浦東新區(qū)內(nèi)環(huán)線內(nèi)主要道路交叉點(diǎn)交通流量狀況通報(bào)及優(yōu)化公交線網(wǎng)、站點(diǎn)分布的方案設(shè)計(jì)BCD高考鏈接一、選擇： 1數(shù)據(jù)庫(kù)特征中的_是數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵性要求。A冗余度小 B數(shù)據(jù)獨(dú)立C數(shù)據(jù)保護(hù) D數(shù)據(jù)集中控制B課堂練習(xí)二、填空： 1GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中一般采用_和_的數(shù)據(jù)組織方法。橫向按圖幅縱向按圖層 2GIS數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的主要是地理事物和現(xiàn)象的_數(shù)據(jù)和_數(shù)據(jù)。定位屬性三、問答題：1簡(jiǎn)述地圖數(shù)字化的步驟。 答案：（一）安裝、連接與設(shè)置數(shù)字化儀； （二）準(zhǔn)備要數(shù)字化的地圖； （三）設(shè)置數(shù)字化參數(shù)； （四）數(shù)字化圖幅控制點(diǎn)的坐標(biāo)； （五）數(shù)字化一個(gè)圖層的圖形； （六）坐標(biāo)數(shù)據(jù)的編輯處理； （七）繼續(xù)數(shù)字化其他圖層的圖形。2簡(jiǎn)述