地理信息系統(tǒng)(GIS)概論課件

第八講地理信息系統(tǒng)三維建模概述

三維GIS的要求與二維GIS相似，但在數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面比二維GIS要復(fù)雜得多，如：1）數(shù)據(jù)編碼2）數(shù)據(jù)的組織的重構(gòu)3）變換4）查詢(xún)5）邏輯運(yùn)算6）計(jì)算7）分析8）建成立體模型9）視覺(jué)變換三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、八叉樹(shù)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、原理2、八叉樹(shù)的存貯結(jié)構(gòu)（1）

規(guī)則八叉樹(shù)（2）

線(xiàn)性八叉樹(shù)（3）

一對(duì)八式的八叉樹(shù)三維邊界表示法

數(shù)字高程模型DEM數(shù)字高程模型DEM（DigitalElevationModel）；地表單元上高程的集合,通常用矩陣表示；廣義的DEM可包括等高線(xiàn)，三角網(wǎng)等。這里我們特指由地表矩陣單元構(gòu)成的高程矩陣。DTM（DigitalTerrainMode）數(shù)字地形模型；地表單元上地形參數(shù)的集合，通常DTM可由DEM生成。1、

三維DEM的用途

（1）

在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)中存貯高程數(shù)據(jù)（2）

解決道路設(shè)計(jì)和軍事工程中的一些與高程有關(guān)的問(wèn)題（3）

軍事目的三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計(jì)和規(guī)劃（4）

剖面視覺(jué)分析（5）

道路規(guī)劃、大壩選址等（6）

不同地形之間的靜態(tài)分析和比較（7）

產(chǎn)生坡度圖、坡向圖和生成著色地形圖的坡度剖面圖，輔助地貌分析或建立侵蝕圖（8）

作為專(zhuān)題信息的顯示背景或?qū)⒌匦螖?shù)據(jù)與專(zhuān)題數(shù)據(jù)進(jìn)行疊合（9）

為景觀(guān)的圖像模擬模型和景觀(guān)處理提供數(shù)據(jù)（10）

通過(guò)將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性。表示DEM的方法

（1）

數(shù)學(xué)分片表示法（2）

圖像表示法①

線(xiàn)模型②

點(diǎn)模型

a．高程矩陣缺點(diǎn)：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)冗余；

·若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；

·在視線(xiàn)計(jì)算中過(guò)分依賴(lài)格網(wǎng)軸線(xiàn)。b.不規(guī)則三角網(wǎng)DEM的生成方法

1）人工網(wǎng)格法將地形圖蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心或角點(diǎn)的高程值、構(gòu)成數(shù)字高程模型。（2）立體像對(duì)分析

通過(guò)遙感立體像對(duì)，根據(jù)視差模型、自動(dòng)選配左右影像的同名點(diǎn)，可建立數(shù)字高程模型。（3）三角網(wǎng)方法（TIN）

對(duì)有限個(gè)離散點(diǎn)，每三個(gè)鄰近點(diǎn)聯(lián)接成三角形，每個(gè)三角形代表一個(gè)局部平面，再根據(jù)每個(gè)平面方程，可計(jì)算各格網(wǎng)點(diǎn)高程，生成DEM。（4）曲面擬合

根據(jù)有限個(gè)離散點(diǎn)的高程、采用多項(xiàng)式或樣務(wù)函數(shù)求得擬合公式，再逐一計(jì)算各點(diǎn)的高程，可得到擬合的DEM。（5）等值線(xiàn)插值

根據(jù)各局部等值線(xiàn)上的高程點(diǎn)，通過(guò)插值公式計(jì)算各點(diǎn)的高程，得到DEM。等值線(xiàn)插值法是比較常用的方法，輸入等值線(xiàn)后，可在矢量格式的等值線(xiàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行，插值效果較好。等高線(xiàn)輸入方法與插值算法

等高線(xiàn)的輸入原則：

·計(jì)曲線(xiàn)作為控制地形的同骨架，必須全部無(wú)誤地輸入?！び羞x擇地輸入首曲線(xiàn)，選取原則是：1）

山頂最高處首曲線(xiàn)必須輸入。2）

溝底和山脊變化大時(shí)，所選的首曲線(xiàn)應(yīng)該“搭肩”輸入。3）

鞍部首曲線(xiàn)一般要求全部輸入，但對(duì)于首曲線(xiàn)擁擠的鞍部，可以只輸入高程改變處那一對(duì)首曲線(xiàn)，鞍部首曲線(xiàn)必須對(duì)稱(chēng)；4）

地形變化較大部位，如計(jì)曲線(xiàn)之間距離較大，相鄰計(jì)曲線(xiàn)不套合以及山脊、溝底的分又處等等都屬于地形變化大的部位。這些地方的首曲線(xiàn)要求合部輸入式者至少要求隔一根輸入一根。等高線(xiàn)DEM插值算法

采用移動(dòng)擬合加權(quán)平均插值方法。設(shè)P點(diǎn)為待內(nèi)插的點(diǎn)，從P點(diǎn)按45°的方位間隔引出八務(wù)搜索射線(xiàn)，八條射互與P點(diǎn)相鄰的等高線(xiàn)的交點(diǎn)為C1，C2……Ci，其高程分別為Z1，Z2…Zi，它們到P點(diǎn)的距離設(shè)為d1，d2…di則P點(diǎn)的插值高程Zp為數(shù)字地面模型DTM

數(shù)字地面模型由數(shù)字高程模型（地形等高線(xiàn)插值產(chǎn)生）產(chǎn)生，主要包括：（1）

高程分級(jí)

等間距或不等間距劃分為若干高程等級(jí)，如用來(lái)區(qū)分丘陵、低山、中山、高山等（2）

平均高程

式中n的計(jì)算單元內(nèi)柵格個(gè)數(shù)；h（Pk）為第k點(diǎn)的高程。（3）相對(duì)高程

設(shè)參考高程為hm，則各柵格點(diǎn)上相對(duì)高程為：

k=1，…，N（4）

極值高程和高差

（5）坡度

切面方程：坡度為該平面法線(xiàn)與水平面法線(xiàn)之間的夾角：將計(jì)算結(jié)果劃分為91級(jí)（0-90），為代表水平面的情況。（6）坡向

坡向?yàn)樯鲜鰯M合平面的法線(xiàn)在水平面上投影的方位角：按22.5度的方位角間隔由正北順時(shí)針劃分為16個(gè)方位，每級(jí)取值范圍為11.25度。（7）地表粗糙度

反映某一面積單元內(nèi)地勢(shì)伏變化的復(fù)雜程度，是地表面積與投影面積之比：（8）坡面形態(tài)

根據(jù)相鄰網(wǎng)格點(diǎn)上的坡度和坡向之間的邏輯關(guān)系，可以判斷坡形的凹凸變化情況，確定溝谷線(xiàn)、山脊和鞍部的位置，劃分流域范圍。（9）溝谷密度

溝谷密度由單位面積上溝谷線(xiàn)總長(zhǎng)度決定：（10）地表輻照度

計(jì)算輻照度需考慮日照條件（太陽(yáng)赤緯、高度角、時(shí)角及大氣狀況）與坡面幾何條件的相互關(guān)系由下式?jīng)Q定：式中，β大氣透過(guò)率，與太陽(yáng)高度和大氣狀況有關(guān)；Sc為太陽(yáng)常數(shù)；Sa為太陽(yáng)高度角可由球面三角公式求出；t是時(shí)角；a、b為坡面方程系數(shù)；θ為坡度。

TIN的生成方法

首先取其中任一點(diǎn)P，在其余各點(diǎn)中尋找與此點(diǎn)距離最近的點(diǎn)P2，連接P1P2構(gòu)成第一邊，然后在其余所有點(diǎn)中尋找與這條邊最近的點(diǎn)，找到后即構(gòu)成第一個(gè)三角形，再以這個(gè)三角形新生成的兩邊為底邊分別尋找距它們最近的點(diǎn)構(gòu)成第二個(gè)、第三個(gè)三角形，依此類(lèi)推，直到把所有的點(diǎn)全部連入三角網(wǎng)中，

雙線(xiàn)性插值方法

不規(guī)則采樣點(diǎn)的插值先將不規(guī)則采樣點(diǎn)集連接成TIN，然后再求落在各個(gè)三角形內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)高程值（包含落在三角形邊上的點(diǎn)）待求點(diǎn)落在三角形ABC內(nèi)，先用線(xiàn)性插值的方法，求D，E兩點(diǎn)的值。設(shè)A，B，C，D，E，P處的值分別為VA、VB、VC、VD、VE，其中VA、VB、VC為已知，在DEM中實(shí)質(zhì)上為高程值，則D、E兩點(diǎn)處的插值為則P點(diǎn)的插值為：三維數(shù)據(jù)的顯示

一、平面圖二、層三、截面圖四、立體圖形五、全息圖六、表面著色與體積著色三維GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

三維地理實(shí)體的幾何建模

在提高GIS的建模能力方面，我們以常碰到兩個(gè)問(wèn)題：（1）

發(fā)展系統(tǒng)的高級(jí)幾何建模能力，包括提供各種進(jìn)行模型的生成、轉(zhuǎn)換、有效性檢查和幾何操作的工具。（2）

發(fā)展種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能存貯不同種類(lèi)的幾何模型之間的拓?fù)潢P(guān)系，以及與之相聯(lián)系的屬性。最有效地描述這些實(shí)體的方法有：

1）

邊界表示法

2）

空間實(shí)體枚舉法八叉樹(shù)適合礦產(chǎn)管理：1）

它能表示任何不規(guī)則的或具有斷裂面的地理實(shí)體；2）

它能在同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存貯幾何和基本的地質(zhì)信息；3）

它同樣能對(duì)不均質(zhì)的地理實(shí)體的內(nèi)部進(jìn)行描述。一個(gè)三維GIS的原型

IVM（InteractiveVolumeModeling）系統(tǒng)

以下是在IVM中采用的幾種模型1）

具有85000個(gè)輸入點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其中的Z為深度。2）

帶有61000個(gè)輸入點(diǎn)的速率數(shù)據(jù)，其中Z為時(shí)間，并對(duì)三種不同類(lèi)型的速率文件，分別建模。3）

有100個(gè)油井的t地區(qū)油井?dāng)?shù)據(jù)，Z為深度。4）

中東石油趨勢(shì)分析，Z值為1970年到現(xiàn)在的年份或季度。用戶(hù)須輸入x—y—z—p，其中p為屬性數(shù)據(jù)DynamicGraphicsCo.SGM（StratigraphicGeo-cellularModeling）系統(tǒng)

1、

地層模型2、

探井模型3、

屬性模型1）

為用戶(hù)提供了精確定義地質(zhì)模型和根據(jù)序列或?qū)舆吔绶植紒?lái)內(nèi)插屬性值的能力2）

每個(gè)格網(wǎng)要賦予與多達(dá)100項(xiàng)屬性；3）

具有過(guò)濾功能。StratamodelCo.

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)Virtuozo一個(gè)全軟件化設(shè)計(jì)、功能齊全、高度智能化的攝影測(cè)量解決方案，提供從自動(dòng)空中三角測(cè)量到測(cè)繪地形圖的整體作業(yè)流程VirtuoZoNT全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuozoNt是一個(gè)全軟件化設(shè)計(jì)、功能齊全、高度智能化的攝影測(cè)量解決方案，提供從自動(dòng)空中三角測(cè)量到測(cè)繪地形圖的整體作業(yè)流程。VirtuoZoNT采用國(guó)際最先進(jìn)的超快速匹配臬法確定同名點(diǎn)，匹配速度高達(dá)500-1000點(diǎn)/秒，可處理航空影像，SPOT影像和近景影像，包括8bit黑白影像和24bit彩色影像。多咱高效、實(shí)用的測(cè)圖模式及與Microstation接口，實(shí)現(xiàn)了采編一體化。線(xiàn)劃要素半自動(dòng)撮功能，大大提高了作業(yè)效率。開(kāi)放的數(shù)據(jù)交換格式可與其它測(cè)圖軟件，GIS軟件和圖像處理軟件方便地共享數(shù)據(jù)。生動(dòng)的三維立體景觀(guān)可視化，可真實(shí)再現(xiàn)三維場(chǎng)景，為虛擬現(xiàn)實(shí)和再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)提供數(shù)據(jù)。VirtuoZoNt不但能制作中種比例尺的4D測(cè)繪產(chǎn)品，也是3S集成，三維景觀(guān)和城市建模等最強(qiáng)有力的操作平臺(tái)。因此，VirtuoZoNT系統(tǒng)不但改變了我國(guó)傳統(tǒng)的測(cè)繪模式，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也為測(cè)繪部門(mén)拓展業(yè)務(wù)提供了強(qiáng)有力的工具，能廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各部門(mén)?；灸K◆數(shù)據(jù)輸入/輸出管理（V-1/O）·可處理航空影像，近景影像及非量測(cè)相機(jī)等攝取的8bit黑白影像和24bit的彩色影像。·提供錄活的圖形、圖像輸出功能，可輸出線(xiàn)劃圖，影像圖和三維景觀(guān)圖?！は到y(tǒng)的輸出可直接與眾多的GIS系統(tǒng)連接，如：Arc/into、GeoStar和MAPFIS等?！糇詣?dòng)定向模塊（V-Orientation）·全自動(dòng)相對(duì)定向，全自動(dòng)內(nèi)定向，半自動(dòng)絕對(duì)定向?！?nèi)定向、相對(duì)定向和絕對(duì)定向都達(dá)到子象素（1/2-1/10象素）精度?！粲跋衿ヅ淠K（V-Matching）·影像匹配預(yù)處理·核線(xiàn)重采樣·采用國(guó)際最先進(jìn)的影像匹配算法，沿核線(xiàn)進(jìn)行整體松馳影像匹配確定同名點(diǎn)，匹配速度高達(dá)500-1000點(diǎn)/秒?！糇詣?dòng)生成DTM/DEM模塊（V-DEM）·精度可達(dá)1/4000-1/6000航高以上。 ·提供平坦地區(qū)和城區(qū)的匹配與編輯模塊?！EM自動(dòng)拼接。自動(dòng)繪制等高線(xiàn)模塊（V-Contour）·三次樣條光滑。·自動(dòng)高程注記。◆自動(dòng)生成數(shù)字正射影像模塊（V-Orhto）·提供正射影像修飾功能，可對(duì)由于DEM誤差（在精度允許范圍內(nèi)）引起的影像模糊或高架橋等局部變形進(jìn)行修飾。·正射影像和等高線(xiàn)疊合模塊?！魯?shù)字化測(cè)圖模塊（V-Mapper）·提供三種測(cè)圖方式1）

液晶立體眼鏡測(cè)圖模式（可用閃閉式立體眼鏡或偏振鏡屏），其中又分為測(cè)標(biāo)漫游和影像漫游二種測(cè)圖方式；2）

反光立體鏡雙屏測(cè)圖模式；3）

正射影像測(cè)圖模式。·提供二種圖形測(cè)繪功能；1）

IGS人機(jī)交互式測(cè)圖、編輯圖形系統(tǒng)；2）

線(xiàn)劃要素半自動(dòng)提取，包括建筑物，·提供不同比例尺的制圖符號(hào)庫(kù)。·提供圖廊的整飾和輸出。三維立體景觀(guān)顯示模塊（V-3DImage） ·立體透視圖 ·真實(shí)景觀(guān)顯示 正射影像的無(wú)縫鑲嵌模塊（V-Mozaix）·分層影像鑲嵌全自動(dòng)影像鑲嵌Microstation采編一體化建設(shè)模塊（V-Microstation）·利用Microstation提供的MDL語(yǔ)方所開(kāi)發(fā)的接口，使圖形窗口和影像窗口的數(shù)據(jù)能進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，充分發(fā)揮Microstation強(qiáng)大的編輯功能，開(kāi)成采編一體化的系統(tǒng)?！ぬ峁?：500至1：25萬(wàn)的各種比例尺圖形符號(hào)庫(kù)，并可根據(jù)用戶(hù)需求自定義制圖符號(hào)。近景攝影測(cè)量模塊（V-VloseR）·可處理量測(cè)相機(jī)或非量測(cè)相機(jī)的近景攝影影像?！ぶ谱魈卮蟊壤撸?：100）的線(xiàn)劃圖或影像圖·可用于工程進(jìn)展監(jiān)測(cè)，土石方計(jì)算等。·可用于重建三維近景實(shí)物模型。SPOT衛(wèi)星影像處理模塊（V-SPOT）·可處理SPOT1A和1B級(jí)的衛(wèi)星影像·建立DTM/DEM·制作SPOT正射影像?！みM(jìn)行土地變化監(jiān)測(cè)。·進(jìn)行地圖更新和修測(cè)。自動(dòng)空中三角測(cè)量模塊（V-AATM）·自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)定向·自動(dòng)化“空三量測(cè)”（包括自動(dòng)相對(duì)定向、選點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)和量測(cè)）?！つＰ妥詣?dòng)連接與構(gòu)網(wǎng)?！と藱C(jī)交互后處理（刪點(diǎn)和相點(diǎn)，剔除相差）。·集成有獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)平差軟件及GPS輔助光束法平差軟件（WuCAPSGPS）?！ぷ詣?dòng)化量測(cè)速度一般為2-5分鐘/片?！つ芘c區(qū)域網(wǎng)平差軟件PAT-B，Ablany等進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。城市建模與可視化軟件CyberCity·三維幾何重建成和紋理提取?！?duì)任何建筑物可在360°范圍內(nèi)進(jìn)行房頂和墻面紋理的平巾和修飾。·建立真實(shí)的城市三維景觀(guān)動(dòng)畫(huà)?！た膳cMapinto,AutoCAD和3DStudio數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，可供規(guī)劃、設(shè)計(jì)人員進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。生成DEM軟件DEMaker·自動(dòng)內(nèi)定向。·自動(dòng)相對(duì)定向、半自動(dòng)絕對(duì)定向?！ど珊司€(xiàn)影像?！てヅ洌òㄆヅ漕A(yù)處理及對(duì)匹配結(jié)果的顯示和編輯）·DTM/DEM生成。·自動(dòng)/半自動(dòng)量測(cè)離散點(diǎn)建立DEM?！EM拼接?！ぷ詣?dòng)繪制等高線(xiàn)?！とS立體景觀(guān)顯示。生成正射影像軟件OrthoKit·自動(dòng)內(nèi)定向。·DEM輸入（USGS格式）·矢量等高線(xiàn)（DXF格式）生成DEM?！EM拼接?！蜗窨臻g后交?！ふ溆跋裆桑òㄕ溆跋?等高線(xiàn)）?！ふ溆跋耔偳丁！ふ溆跋裥迯?fù)（Orthofix）·三維立體景觀(guān)顯示。

多影像無(wú)縫鑲嵌軟件Mozaix·用于任意影像的無(wú)縫鑲嵌，特別適用于城市影像的鑲嵌?！た商幚砗诎谆虿噬跋?。·分層影像鑲嵌?！と詣?dòng)影像鑲嵌。

矢量等高線(xiàn)生成DEM軟件DEMix·可讀取Arc/Info數(shù)據(jù)GeoScan/Geostar數(shù)據(jù)，并以相同格式的數(shù)據(jù)輸出。·自動(dòng)檢查等高線(xiàn)和高程注記點(diǎn)賦值的錯(cuò)誤?！そM，并自動(dòng)消除平三角形。·由TIN內(nèi)插DEM，并由DEM跟蹤新等高線(xiàn)。·新、老等高線(xiàn)套合，人機(jī)交互消除殘余平三角形。·28個(gè)點(diǎn)高程精度檢查。

數(shù)字化測(cè)圖軟件MapEngine·自動(dòng)內(nèi)定向。·自動(dòng)相對(duì)定向，半自動(dòng)絕對(duì)定向?！ど珊司€(xiàn)影像。·數(shù)字化測(cè)圖和圖形編輯?！ぞ€(xiàn)劃要素的半自動(dòng)提取?！D廊的整飾和輸出。VirtuoZoTN系統(tǒng)硬件配置

基本配置·Pentiumii300/128MBRAM/9GBHD/20×CDOM·DiamondFire1000Pro(8MVRAM)·17寸彩色顯示器刷新頻率>100Hz10/100-BaseT網(wǎng)卡WindowsNT4.0以上VirtuoZoNT立體測(cè)圖裝置

1）

反光立體鏡（VirtuoZo-G）2）

N型液晶立體眼鏡（Nuvision）3）

C型液晶立體眼鏡（Crystaleyes）4）

偏振光鏡屏（Z-Screen）5）

手輪和腳盤(pán)（VirtuoZo-H/F）6）

三維鼠標(biāo)（3DMouse）地理信息系統(tǒng)的空間特性空間實(shí)體及其描述空間問(wèn)題論述空間處理方法一、空間實(shí)體及其描述

一、空間實(shí)體目標(biāo)：實(shí)體的物理表示實(shí)體類(lèi)型：點(diǎn)、線(xiàn)、面、體等。實(shí)體屬性：對(duì)實(shí)體特征的描述，屬性有屬性值的概念并有等級(jí)之分。實(shí)體要素：實(shí)體是點(diǎn)、線(xiàn)、面、體多種要素的復(fù)雜組合?？臻g實(shí)體及其描述二、空間實(shí)體的描述對(duì)空間實(shí)體的描述有5種內(nèi)容：即識(shí)別碼、位置、實(shí)體特征、實(shí)體的角色、行為或功能以及實(shí)體的空間特性。識(shí)別碼：用于區(qū)別同類(lèi)而又不同的實(shí)體。位置：可用坐標(biāo)描述也可用其它形式。空間特征：也是位置信息的一種，如維數(shù)、類(lèi)型及實(shí)體的組合等。實(shí)體的行為和功能：是指在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中不僅要重視實(shí)體的靜態(tài)描述，還要收集那些動(dòng)態(tài)的變化，如島嶼的侵蝕、水體污染的擴(kuò)散、建筑的變形等。實(shí)體的衍生信息：如一個(gè)實(shí)體有許多個(gè)名稱(chēng)。續(xù)

信息分類(lèi)實(shí)例空間實(shí)體及其描述三、空間實(shí)體的空間特征實(shí)體根據(jù)空間特性可以進(jìn)行分類(lèi)，所以實(shí)體常常被認(rèn)為由一些基本的空間單元（指那些基本的、實(shí)際的、不可再分的元素）來(lái)組合并生成的編碼數(shù)可用空間維數(shù)、類(lèi)型。組合方式說(shuō)明空間實(shí)體的空間特征（見(jiàn)下圖）空間單元的類(lèi)型空間實(shí)體的空間特征可有零維、一維、二維、三維之分。實(shí)體的二維和三維情況表示如下圖：點(diǎn)狀實(shí)體有如下幾種類(lèi)型：Point：有特定位置，維數(shù)為0的物體；■實(shí)體點(diǎn)Entitypoint：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體；注記點(diǎn)Textpoint：用于定位注記；□內(nèi)點(diǎn)Testpoint：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；●結(jié)點(diǎn)Node：表示線(xiàn)的終點(diǎn)和起點(diǎn)；○角點(diǎn)Vertex：表示線(xiàn)段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。實(shí)體的類(lèi)型（1）線(xiàn)狀實(shí)體由一列有序坐標(biāo)表示如下特性：實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；方向性：長(zhǎng)流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分。線(xiàn)狀實(shí)體包括線(xiàn)段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等，如下圖所示：實(shí)體的類(lèi)型（2）線(xiàn)狀實(shí)體類(lèi)型面狀實(shí)體面狀實(shí)體也稱(chēng)為多邊形，是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類(lèi)現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫(kù)中由一封閉曲線(xiàn)加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。面狀實(shí)體有如下空間特性：面積范圍；周長(zhǎng)；獨(dú)立性或與其它的地物相鄰，如中國(guó)及其周邊國(guó)家；內(nèi)島或鋸齒狀外形；重疊性與非重疊性；

如下圖所示：實(shí)體的類(lèi)型（3）面狀實(shí)體類(lèi)型立體狀實(shí)體立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長(zhǎng)度、寬度及高度等屬性。體積，如工程開(kāi)掘和填充的土方量；每個(gè)二維平面的面積；周長(zhǎng)內(nèi)島或鋸齒狀外形；含有孤立塊或相鄰塊；●斷面圖與剖面圖。實(shí)體的類(lèi)型（4）實(shí)體類(lèi)型組合

現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)群眾觀(guān)點(diǎn)，往往由不同的空間單元組合而成，例如：1）根據(jù)某些空間單元，可以將空間問(wèn)題表達(dá)出來(lái)一個(gè)特殊任務(wù)有時(shí)需要幾種空間單元來(lái)描述；2）復(fù)雜實(shí)體有可能由不同維數(shù)和類(lèi)型的空間單元組合而成；3）某一類(lèi)型的空間單元組合形成一個(gè)新的類(lèi)型或一個(gè)復(fù)合實(shí)例；4）某一類(lèi)型的空間實(shí)體或以轉(zhuǎn)換為另一類(lèi)型；5）某些空間實(shí)體具有二重性，也就是說(shuō)，由不同的維數(shù)組合而成。

下圖是不同空間單元組合的現(xiàn)象：

實(shí)體類(lèi)型組合空間實(shí)體的時(shí)間維

（亦稱(chēng)空間實(shí)體的時(shí)間特征）的處理對(duì)空間實(shí)體或者組合事件的時(shí)間維的描述可用以下方式：1）作為記錄事件或?qū)傩缘幕境煞荩?）作為沒(méi)有空間特性發(fā)生改變的實(shí)體的一個(gè)屬性；3）作為觀(guān)察空間實(shí)體變化的參考；

下圖是空間實(shí)體的時(shí)間維處理實(shí)例：不同時(shí)間的處理方法空間實(shí)體在地理信息系統(tǒng)中的表示（1）1、單一特征在地理信息系統(tǒng)中，點(diǎn)特征用一組x、y坐標(biāo)表示，線(xiàn)特征用一維有序的x、y坐標(biāo)表示，面用一組首尾相同的坐標(biāo)表示。

如下圖所示：空間實(shí)體在GIS中的單一特征表示注：（3，3）可用于表示一個(gè)點(diǎn)的位置。（1，7），

（3，5），

（5，5），

（5，3），

（6，1），可用于表示一條線(xiàn)。（3，10），

（6，9），

（7，10），

（10，7），

（9，5），

（4，6），（3，8），

（3，10）可用于表示一個(gè)多邊形。注意第一個(gè)坐標(biāo)和最后一個(gè)坐標(biāo)相同，因?yàn)槎噙呅慰偸欠忾]的。2、多種特征的表示如果具有多種特征，就需要對(duì)每一特征給定一個(gè)序號(hào)。每一特征的坐標(biāo)可以用與每一特征的坐標(biāo)列表有關(guān)的序號(hào)來(lái)描述。

見(jiàn)下圖空間實(shí)體在地理信息系統(tǒng)中的表示（2）空間實(shí)體在GIS中的多種特征表示3、帶有屬性的空間特征的表示

表示道路的一組線(xiàn)特征的屬性包括：道路類(lèi)型：1=分隔行駛的公路

2=干線(xiàn)公路

3=主要公路

4=住宅區(qū)街道

5=未鋪完的公路路面材料：混凝土、柏油、礫石路面寬度：以米計(jì)量道路名稱(chēng)：計(jì)數(shù)

在GIS系統(tǒng)中可有如下的描述：道路類(lèi)型

長(zhǎng)度

路面材料

寬度

行人道路

道路名稱(chēng)

22715.5混凝土

524八一路空間實(shí)體在地理信息系統(tǒng)中的表示（3）

坐標(biāo)表示和屬性表示之間共享和屬性表示之間共的是同一識(shí)別碼二、空間問(wèn)題論述1、空間問(wèn)題人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用地理信息系統(tǒng)是因?yàn)樗芴幚砼c空間實(shí)體之間的各類(lèi)空間問(wèn)題?？臻g問(wèn)題的一些形式測(cè)量與空間關(guān)系的一些形式欲解決的空間問(wèn)題有以下幾類(lèi)：1、條件定位：即根據(jù)一定的條件與規(guī)則確定物體的位置或者路徑。例如；路徑進(jìn)?。郝烦套疃?，時(shí)間最省，經(jīng)費(fèi)最少定位選?。焊鶕?jù)屬性查詢(xún)空間位置資源分配開(kāi)銷(xiāo)安排2、間接推理：即通過(guò)建立模型進(jìn)行的空間決策和預(yù)測(cè)如：項(xiàng)目選址災(zāi)害預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)環(huán)境分析長(zhǎng)度、體積、面積、坡度等量算3、空間參考；特定的笛卡爾坐標(biāo)或極坐標(biāo)。鄰接性識(shí)別，也就是說(shuō)，線(xiàn)狀實(shí)體或面狀實(shí)體與某特定實(shí)體相接觸。線(xiàn)性定位物。最小尺寸的封閉矩形。地名或數(shù)字代碼。地塊、分區(qū)及其它外形規(guī)則或不規(guī)則的空間塊。見(jiàn)下圖2、空間特性

一般空間特性長(zhǎng)度：河流長(zhǎng)度、湖泊邊界、公路長(zhǎng)度。表面積；湖泊、島嶼、某區(qū)域面積。體積：土方量、庫(kù)容量規(guī)則外表：圓形、方形不規(guī)則外形：鋸齒形海岸線(xiàn)、湖泊水涯線(xiàn)。方向：山丘的坡向坡度空間問(wèn)題論述空間問(wèn)題論述統(tǒng)計(jì)特性相同屬性的實(shí)體，可根據(jù)統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行區(qū)分最大值和最小值的范圍平均值以及變化值復(fù)雜特性不相連地物的分布模式居宅建筑發(fā)展的安排方式，或農(nóng)場(chǎng)劃分土地或地塊的路徑布局交通信號(hào)燈的距離，以及從不同位置到達(dá)城市中心的總計(jì)開(kāi)銷(xiāo)時(shí)間。各個(gè)地區(qū)的相鄰地區(qū)數(shù)。航空交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)穿越某區(qū)域的候鳥(niǎo)主要走向現(xiàn)象的連續(xù)性。3、空間關(guān)系

空間關(guān)系在GIS中，表示空間關(guān)系的方法主要有5種：1、區(qū)域定義；多邊形可用一組封閉的線(xiàn)來(lái)定義2、鄰接性：稱(chēng)為多邊形——弧段拓?fù)?、連通性4、方向性5、包含性空間問(wèn)題論述空間關(guān)系示意圖空間關(guān)系示意圖空間關(guān)系示意圖4、空間概念及組織1）流的移動(dòng)。2）網(wǎng)絡(luò)。3）節(jié)點(diǎn)。4）等級(jí)或名次。5）領(lǐng)域或表面。如果考慮到時(shí)間因素，還包括第（6）點(diǎn)6）疾病、思想的散布、傳播。

下圖列舉了一些常見(jiàn)的問(wèn)題及其類(lèi)型，可以作為對(duì)空間問(wèn)題的一個(gè)總結(jié)?？臻g問(wèn)題論述空間活動(dòng)分類(lèi)我們常會(huì)遇到一些只有空間概念的實(shí)例：

1、環(huán)境物質(zhì)流

2、礦產(chǎn)資源埋藏地點(diǎn)的預(yù)測(cè)

3、工程網(wǎng)絡(luò)模擬三、空間處理方法三類(lèi)基本數(shù)據(jù)之間可能的6種關(guān)系；1、點(diǎn)——點(diǎn)關(guān)系2、點(diǎn)——線(xiàn)關(guān)系3、點(diǎn)——區(qū)域關(guān)系4、線(xiàn)——線(xiàn)關(guān)系5、線(xiàn)——區(qū)域關(guān)系6、區(qū)域——區(qū)域關(guān)系內(nèi)插法和外插法內(nèi)插法有：1）最近值內(nèi)插：從最接近的數(shù)據(jù)點(diǎn)取值。2）使用基于兩點(diǎn)的簡(jiǎn)單直線(xiàn)內(nèi)插。3）基于三點(diǎn)或更多點(diǎn)的曲線(xiàn)內(nèi)插：可以采用樣條函數(shù)。4）隨機(jī)內(nèi)插：基于一定數(shù)目的已知點(diǎn)、參數(shù)和隨機(jī)點(diǎn)來(lái)內(nèi)插。5）模型內(nèi)插：建立一定的模型來(lái)內(nèi)插。如果是討論數(shù)據(jù)點(diǎn)范圍外的情形，稱(chēng)外插法，也有5種。

下兩圖分別顯示各自的5種方式——

對(duì)于復(fù)雜的模型有時(shí)根據(jù)情況選擇：1、兩個(gè)或三個(gè)坐標(biāo)維；2、多種方法選擇數(shù)據(jù)點(diǎn)；3、用內(nèi)插還是外插，或者同時(shí)使用；4、用何種處理模型，如線(xiàn)型、樣條、模型等。一般來(lái)說(shuō)，要遵循以下幾個(gè)原則：1、確定一定數(shù)目的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)表示每個(gè)格網(wǎng)位置；2、確定偏離格網(wǎng)位置的距離；3、確定出偏離格網(wǎng)但在其方向范圍內(nèi)的位置；4、使用的內(nèi)插法或外插法過(guò)程。在幾何推理過(guò)程中，有兩點(diǎn)應(yīng)注意：1、采樣點(diǎn)數(shù)目可能不能完整表示空間分區(qū)；2、空間自相關(guān)情形。例圖：線(xiàn)和點(diǎn)的基本操作1、線(xiàn)交叉2、線(xiàn)段交叉1）線(xiàn)性方程2）終點(diǎn)坐標(biāo)3）兩端點(diǎn)間的路徑計(jì)算兩條線(xiàn)交叉的同時(shí)，還須注意驗(yàn)證以下兩點(diǎn)：

A、算出交叉點(diǎn)后，應(yīng)檢測(cè)該點(diǎn)是否落在兩條線(xiàn)段內(nèi)；

B、用參量方程，看參量t和s是否屬于0到1的范圍內(nèi)。3、點(diǎn)在多邊形內(nèi)的處理4、質(zhì)心的確定5、基于點(diǎn)數(shù)據(jù)的某些空間統(tǒng)計(jì)多邊形操作——線(xiàn)與多邊形交叉多邊形操作——多邊形的合并與交叉多邊形操作——面積計(jì)算面積內(nèi)插的條件：1、均勻面積，即假設(shè)其密度均勻；2、或者數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)3、對(duì)某一屬性的連續(xù)表面描述。多邊形操作——多邊形的外形量測(cè)及多邊形分割多邊形操作——緩沖區(qū)生成

7多邊形操作——多邊形覆蓋處理1）識(shí)別線(xiàn)段，最好是已有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的線(xiàn)段；2）建立多邊形最小的外圍矩形；3）根據(jù)點(diǎn)在多邊形內(nèi)的處理來(lái)判斷某多邊形的線(xiàn)段是否在覆蓋圖形的某多邊形內(nèi)；4）尋找表示邊界的線(xiàn)段的交叉點(diǎn)；5）為新線(xiàn)段建立記錄，并生成相應(yīng)的拓?fù)洌?）從可能的線(xiàn)段中，重新組合生成新多邊形，這需要根據(jù)線(xiàn)段的連通性來(lái)判斷。7）如果有新多邊形生成，需要重新標(biāo)識(shí)，并重新分配屬性。附例圖空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1）物體維數(shù)2）空間實(shí)體的表達(dá)方式3）實(shí)體的記錄位置4）所使用的地圖空間及參考系統(tǒng)5）符號(hào)表示（符號(hào)化過(guò)程）6）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7）屬性量測(cè)的比例8）分配屬性給分離空間單元或聚集的空間單元9）表示與描述的類(lèi)型10）從地理幾何中獲得拓?fù)潢P(guān)系的方式維數(shù)的改變位置改變合并拓?fù)涓淖?）尋找線(xiàn)的交叉點(diǎn)；2）

將線(xiàn)分裂為線(xiàn)段，并標(biāo)識(shí)之；3）

識(shí)別連接點(diǎn)，并標(biāo)識(shí)所有節(jié)點(diǎn)；4）

如果有必要，需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)匹配處理；5）

捕捉節(jié)點(diǎn)成為線(xiàn)段6）

對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)段集成，并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)周?chē)庉嫞?）

對(duì)線(xiàn)段進(jìn)行集成，并生成封閉多邊形；8）

對(duì)不可分多邊表進(jìn)行邊界集成，并進(jìn)行多邊形一鏈編輯；9）

設(shè)計(jì)多邊形識(shí)別碼，并測(cè)試質(zhì)心；10）

生成多邊形最小邊界矩形。地理信息系統(tǒng)信息共享網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)共享技術(shù)Web-GIS技術(shù)空間信息共享的原因及重要性

為什么說(shuō)空間信息共享有意義，最簡(jiǎn)單的原因就是：我們共有一個(gè)地球?？臻g信息共享主要涉及空間信息的獲取、空間信息框架、空間信息的集成、融合以及互操作等。地理信息系統(tǒng)互操作及OpenGIS規(guī)范

GIS互操作的定義：

“互操作地理信息處理”（Interoperablegeoprocessing）：（1）自由地交換有關(guān)地球的信息，即所有關(guān)于地表上的、空中的、地球表面以下的對(duì)象和現(xiàn)象的信息；（2）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作運(yùn)行能夠操作這些信息的軟件。概括為自由交換地理空間信息以及協(xié)作運(yùn)行地理空間信息處理的軟件。所謂互操作，就是指異構(gòu)環(huán)境下兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體，盡管它們實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但它們可以相互通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)。這些實(shí)體包括應(yīng)用程序、對(duì)象、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等。地理信息的認(rèn)知表示空間區(qū)域框架只有一個(gè)，但其上的各種自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)思維信息是無(wú)窮的。思維模式是無(wú)窮的，建模方式也是無(wú)窮的。GIS系統(tǒng)間的互操作可以概括為

4種情況：（1）

相同領(lǐng)域采用相同的GIS軟件，但是對(duì)地理信息的數(shù)據(jù)定義用不同句法，不同的分類(lèi)等級(jí)，包括不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)及其編碼?？梢酝ㄟ^(guò)制定行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)加以解決。（2）

相同領(lǐng)域采用不同的GIS軟件。采用的不同的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，需要制定空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。（3）

不同領(lǐng)域采用相同的GIS軟件。通過(guò)建立基礎(chǔ)空間信息框架，對(duì)各領(lǐng)域共用的基礎(chǔ)信息的給予永久標(biāo)識(shí)代碼，在此基礎(chǔ)上建立各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域信息，在集成中語(yǔ)義上的互操作。（4）

不同的領(lǐng)域要用不同的GIS軟件，需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和語(yǔ)義上的轉(zhuǎn)換。目前，OGC協(xié)會(huì)正在制定OpenGIS規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)不同的GIS軟件間的互操作。如果成功，則以上的第二種和第四種情況中的互操作問(wèn)題將部分地得到解決，但仍然存在學(xué)科數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、共享的空間信息框架和語(yǔ)義上的互操作等問(wèn)題。OpenGIS規(guī)范

OpenGIS是指開(kāi)放的地學(xué)數(shù)據(jù)互操作規(guī)范（OpenGeo-dataInteroperabilitySpecificationOGIS）的最高層次，一般稱(chēng)為OpenGIS規(guī)范。OpenGIS規(guī)范是由開(kāi)放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)（OpenGISConsortium，簡(jiǎn)稱(chēng)OGC），OGC由商業(yè)部門(mén)、政府機(jī)構(gòu)、用戶(hù)以及數(shù)據(jù)提供商組成。OGC是根據(jù)以下需要建立的

（1）

用戶(hù)需要把不同存儲(chǔ)環(huán)境中的地理信息集成在一起，然而它們的格式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不兼容性阻礙了互操作的發(fā)展。（2）

大型機(jī)構(gòu)需要在不改變其數(shù)據(jù)模式的情況下，改善訪(fǎng)問(wèn)私有和公有地理數(shù)據(jù)源方式。（3）

銷(xiāo)售商和代理機(jī)構(gòu)需要一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方法，以規(guī)范信息獲取系統(tǒng)中的地理處理需求。（4）

產(chǎn)業(yè)部門(mén)希望將地理數(shù)據(jù)和地理處理資源納入國(guó)家和企業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施之中，以便它們能夠和其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和處理資源一樣很容易地被使用。（5）

用戶(hù)希望在集成其他新的地理處理功能和地理數(shù)據(jù)資源時(shí)，能夠保護(hù)其原有數(shù)據(jù)和地理處理系統(tǒng)。OGC的任務(wù)

（1）

無(wú)障礙地訪(fǎng)問(wèn)地理信息資源；（2）

無(wú)障礙地訪(fǎng)問(wèn)地理信息處理資源；（3）

把先進(jìn)的信息技術(shù)結(jié)合到地理信息科學(xué)中；（4）

通過(guò)技術(shù)協(xié)作，支持國(guó)家或全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建立；（5）

進(jìn)行地理數(shù)據(jù)、地理信息處理功能的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。OpenGIS項(xiàng)目開(kāi)始于1993年，OGC于1994年8月便宜宣告成立，以作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)發(fā)展該規(guī)范的機(jī)構(gòu)。OGC用“OpenGIS”作為其產(chǎn)品的商標(biāo)，100多個(gè)機(jī)構(gòu)的代表組成。GOC屬于免稅機(jī)構(gòu)。開(kāi)放地理數(shù)據(jù)模型（OGM）OpenGIS規(guī)范的開(kāi)放地理數(shù)據(jù)模型（OGM）包含一個(gè)眾所周知的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)集合，這些類(lèi)型和結(jié)構(gòu)被確定為接口的方式。OGM提供了一種描述幾何特征和屬性的唯一可行的統(tǒng)一的方法，該方法是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間通信接口的關(guān)鍵。

開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)模型(如圖示)，是“通用的”地理數(shù)據(jù)模型，支持互操作接口定義。它提供了一個(gè)公共空間語(yǔ)言，是一個(gè)數(shù)學(xué)地、概念地以數(shù)字化形式表現(xiàn)地物和地球現(xiàn)象的公共的手段。OpenGIS規(guī)范的混合語(yǔ)，是建立在公共地理數(shù)據(jù)類(lèi)型詞典的基礎(chǔ)上的，依照所有編程語(yǔ)言中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)定義。如果沒(méi)有公共類(lèi)型的詞典，我們將無(wú)法解決互操作問(wèn)題。在OGC中，“開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)模型”指的是這個(gè)公共地理數(shù)據(jù)類(lèi)型的詞典。OGC的技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程

最早的非常有效的接口是不同GIS系統(tǒng)間基本的“簡(jiǎn)單對(duì)象”模式的接口系統(tǒng)，請(qǐng)求一旦被批準(zhǔn)，該成員擁有的技術(shù)規(guī)范便成為標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，OGC的一致性測(cè)試項(xiàng)目將為該產(chǎn)品發(fā)放“OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽”，以確保該軟件與其他擁有該標(biāo)簽的軟件可以共享，上述工作被稱(chēng)為“核心技術(shù)”。GIS互操作的實(shí)現(xiàn)構(gòu)件技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)互操作，用新的互操作構(gòu)件代替部分傳統(tǒng)的GIS。新的構(gòu)件能逐漸替代舊的孤立的系統(tǒng)，并改進(jìn)新的客戶(hù)端、新的服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和新的服務(wù)器功能。經(jīng)過(guò)一步一步統(tǒng)一的過(guò)程，OpenGIS規(guī)范將被實(shí)現(xiàn)。1997年GIS/LIS展覽會(huì)（美國(guó)）上首次展出了基于OpenGIS規(guī)范的產(chǎn)品，這個(gè)示范產(chǎn)品能在Inetrnet/Intranet環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)來(lái)自BENTLEY、ESRI（美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所）、INTEGRAPH、ORACLE等不同地學(xué)處理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)獲取的互操作。OpenGISSimpleFeaturesSpecificationForSQL/ODBC

OpenGISSimpleFeaturesSpecificationForSQL/ODBC（Revision1.0）發(fā)布于1998年3月13日。規(guī)程在OpenGIS抽象規(guī)范的OGM基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套標(biāo)準(zhǔn)SQL體系，通過(guò)調(diào)用ODBCAPI以支持對(duì)簡(jiǎn)單地物空間幾何特征集的存貯，獲取，查詢(xún)和更新。

規(guī)程建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)上。在概念設(shè)計(jì)階段，SQL規(guī)程設(shè)想利用帶有空間幾何特征的字段來(lái)存貯簡(jiǎn)單地物空間幾何特征集，每一個(gè)地物對(duì)應(yīng)表中的一行(Row)。而地物的非空間幾何屬性則與標(biāo)準(zhǔn)ODBC/SQL為研究對(duì)象。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，簡(jiǎn)單地物空間幾何特征集概念化地存貯在帶有空間幾何(geometric)值字段的表中。每個(gè)特征將作為表中的一行(row)。特征的非空間幾何屬性利用標(biāo)準(zhǔn)ODBC/SQL92所定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型相匹配。我們把含有空間幾何特征字段(geometriccolumn)的表叫做特征表(Featuretable)。特征表可以包含多個(gè)空間幾何特征字段。特征表的實(shí)現(xiàn)可以采用兩種SQL環(huán)境，包括SQL92環(huán)境和支持空間幾何類(lèi)型擴(kuò)展字段的SQL92環(huán)境。GeometryObjectModel

GeometryObjectModel(GOM)是OpenGISSimpleFeaturesSpecification的數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)，它是OpenGIS抽象規(guī)范的OGM的具體實(shí)現(xiàn)。1、

INTERGRAPH與SICADCeomaties的互操作

OGC的兩個(gè)主要成員INTERGRAPH-Eurpoe和SICAD-Geomatics首次通過(guò)OGIS接口實(shí)現(xiàn)了在Intranet上的互操作，基于OGIS，不同的前端GIS客戶(hù)、GeoMedia（INTERGRAPH）和SpatialDesktop（SICAD）可以通過(guò)Internet在線(xiàn)地訪(fǎng)問(wèn)存放在新版SICADGeoDataServer上可互操作的地學(xué)數(shù)據(jù)資源，這一訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程不需要傳統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。1、

ESRI及其合作伙伴

ESRI的開(kāi)放式軟件體系結(jié)構(gòu)支持以下幾方面：（1）

基于SDE/CAD客戶(hù)端的CAD和GIS數(shù)據(jù)的集成；（2）

GPS、圖像處理和多媒體技術(shù)的集成；（3）

開(kāi)放式軟件開(kāi)發(fā)，如RDBMS、擴(kuò)充的關(guān)系DBMS、OODBMS和通用服務(wù)器。表的上半部分是OpenGIS規(guī)范在各種平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的軟件廠(chǎng)商，這些平臺(tái)包括SQL、OLE/COM，CORBA，Internet，下半部分是ESRI在SQL，OLE/COM，CORBA，Internet平臺(tái)上的具體產(chǎn)品）3、

SMALLWORLD

SMALLWORLD也是OGC的成員之一，它主要致力于面向?qū)ο蟮腉IS開(kāi)發(fā)，如SpatialObjectController（SOC）和VirtualDatabaseInterface（VDB）。4、

AUTODESKAUTODESKCAD/GIS產(chǎn)品家族已實(shí)現(xiàn)了AutoCAD-MAP（CAD和GIS數(shù)據(jù)的集成）、Autodesk-World（GIS功能和Windows環(huán)境的集成環(huán)境），以及Autodesk-MapGuide（地理數(shù)據(jù)在Intranet/Internet上的發(fā)布系統(tǒng)）。5、

DISGIS項(xiàng)目：分布式GIS模型方法和框架

由挪威測(cè)會(huì)局等單位完成，時(shí)間從1996年5月到1997年5月。主要為分布式系統(tǒng)，特別是開(kāi)放式分布GIS提供模型、工具和框架，并將這些模型、工具和框架應(yīng)用到具體的事例中，來(lái)證明其有效性和實(shí)用性?；贠penGIS的開(kāi)放式GIS軟件完全開(kāi)發(fā)出適用于商業(yè)GIS的開(kāi)放式GIS軟件還需進(jìn)一步努力。OGC制定了未來(lái)幾年的工作計(jì)劃。完成最基本的構(gòu)件定義后，將著重考慮如在線(xiàn)地理數(shù)據(jù)的檢索服務(wù)等更復(fù)雜的面向21世紀(jì)信息社會(huì)的服務(wù)功能。其中包括：（1）

地理空間特征的抽象和概括；（2）

地理空間信息的獲取、注釋和抽?。唬?）

地理空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；（4）

地理空間分析、注冊(cè)、形式化表達(dá)；（5）

影像理解、綜合、制圖等。地球空間數(shù)據(jù)的Metadata

Metadata被戈?duì)柫袨閿?shù)字地球六大技術(shù)之一，美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)（FGDC）1992年開(kāi)展地理信息Metadata標(biāo)準(zhǔn)的討論，F(xiàn)GDC、歐洲地理信息標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN/TC287）、全球最大的地理空間信息產(chǎn)業(yè)組織OpenGIS協(xié)會(huì)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織地理信息/地球信息業(yè)委員會(huì)（ISO/TC211）等單位均已成立了各自的Metadata工作組。Metadata的理解美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)（FGDC）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）地球信息委員會(huì)（ISO/TC2110認(rèn)為：“Metadata是關(guān)于數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、條件以及其他特征的數(shù)據(jù)。Meta是希臘語(yǔ)，意思是“改變”，Metadata定義為數(shù)據(jù)本身及其變化的描述。Metadata是關(guān)于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集的說(shuō)明或描述。臺(tái)灣將Metadata譯作詮釋數(shù)據(jù)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)為：CEN/TC287）認(rèn)為：“Metadata是描述地理數(shù)據(jù)集內(nèi)容、表示、空間參考系、質(zhì)量以及管理的數(shù)據(jù)”。與Metadata相關(guān)的概念

（1）

數(shù)據(jù)字典（datadictionary）（2）

數(shù)據(jù)百科全書(shū)（dataencyclepedia）（3）

Metadatabase（4）

Metadata信息管理系統(tǒng)（5）

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（datawarehousing）Metadata的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

FGDC的Metadata體系

FGDC是美聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)的縮寫(xiě)，它由農(nóng)業(yè)部、商業(yè)部、能源部、內(nèi)務(wù)部、眾議院、交通部、環(huán)保局、國(guó)會(huì)圖書(shū)館、宇航局、檔案局等多個(gè)部門(mén)組成，并由內(nèi)務(wù)部負(fù)責(zé)，其主要功能是負(fù)責(zé)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)發(fā)展、使用、共享和宣傳。1994年6月8日批準(zhǔn)了Metadata標(biāo)準(zhǔn)。FGDC于1997年4月又發(fā)布了Metadata的修改版，即Metadata2.0版本。ISO/TC211的Metadata體系

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO作為全球標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，對(duì)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題一直比較重視。成立了地理信息/地理信息業(yè)技術(shù)委員會(huì)，即ISO/TC211，編號(hào)為15046，該委員會(huì)框架和參考模型（WG1）、地理空間數(shù)據(jù)模型和算法（WG2）、地理空間數(shù)據(jù)管理（WG3）、地理空間服務(wù)（WG4）、以及行業(yè)及功能標(biāo)準(zhǔn)（WG5）5個(gè)工作組組成。Metadata標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展在第三工作組總第15工作小組中進(jìn)行，即ISO15046-15，地理信息-Metadata工作組。ISO15046-15的目的是想通過(guò)建立一個(gè)Metadata術(shù)語(yǔ)、定義及擴(kuò)展的公用集合，使地理數(shù)據(jù)的管理、檢索和使用更加有效。CEN/TC287的Metadata體系

歐洲地理信息標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN/TC287），從1992年，就開(kāi)始了有關(guān)數(shù)字地理信息標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作，并成立了4個(gè)工作組，從地理信息標(biāo)準(zhǔn)化框架（WGI）、地理信息模型和應(yīng)用（WG2）、地理信息傳輸（WG3）以及地理信息定位參考系統(tǒng)（WG4）CEN/TC287的Metadata以實(shí)用為主，因此它簡(jiǎn)潔的內(nèi)容體系受到了國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。目前，它正在與ISO/TC211進(jìn)行有力地合作，以使自己的內(nèi)容體系能最大程度地被國(guó)際社會(huì)采納。OpenGIS協(xié)會(huì)的Metadata體系

OpenGIS協(xié)會(huì)是目前全球最大的地理信息產(chǎn)業(yè)化組織，OpenGIS是1993年首先由美國(guó)的幾個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織召開(kāi)的有關(guān)“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下訪(fǎng)問(wèn)異質(zhì)地理數(shù)據(jù)和地理處理資源”的會(huì)議上提出的概念體系。目前它們已取得了一致，即由ISO/TC211負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)，而OpenGIS協(xié)會(huì)以該標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，Metadata的理論基礎(chǔ)

地理信息的模型建立理論地理對(duì)象的抽象過(guò)程通常有9個(gè)層次，在這9個(gè)層次之間通過(guò)8個(gè)接口相互連接來(lái)實(shí)現(xiàn)了由現(xiàn)實(shí)世界到地理要素集合世界的轉(zhuǎn)換。這9個(gè)層次依次為現(xiàn)實(shí)世界、概念世界、地理空間世界、尺度世界、項(xiàng)目世界、點(diǎn)世界、幾何世界、地理要素世界以及要素集合世界，連接它們的8個(gè)接口分別為認(rèn)識(shí)接口、GIS學(xué)科拉口、局域幾何接口、空間參照系接口、幾何結(jié)構(gòu)接口、要素結(jié)構(gòu)接口及項(xiàng)目結(jié)構(gòu)連接。地理信息的表示方法

1、

幾何要素的表示在使用時(shí)，通常通過(guò)空間幾何接口實(shí)現(xiàn)。2、

地理信息的存儲(chǔ)方式GIS其實(shí)是一種模型地理空間信息3、

地理信息的圖層表示用Metadata全面記錄下數(shù)據(jù)的整個(gè)傳遞過(guò)程，使數(shù)據(jù)集的形成和使用更加容易理解。4、

圖層的幾何匹配Metadata描述時(shí)，需要記錄影像的匹配相對(duì)、數(shù)據(jù)集圖層范圍以及所對(duì)應(yīng)的屬性等相關(guān)元素，同時(shí)對(duì)描述它們各自的參數(shù)、單位以及數(shù)學(xué)模型等也要作一定的闡述。地理信息的空間坐標(biāo)系模型

1、

地球模型2、

地球的坐標(biāo)表示3、

空間參照系的轉(zhuǎn)換接口坐標(biāo)參照系模型也是Metadata的主要理論之一。地理信息的質(zhì)量體系

1、

質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程Metadata標(biāo)準(zhǔn)中，質(zhì)量信息主要在標(biāo)識(shí)信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息以及數(shù)據(jù)繼承關(guān)系等，元素有數(shù)據(jù)集的完備性、邏輯一致性、位置精度、時(shí)間精度、專(zhuān)題精度等。2、

多尺度評(píng)判依據(jù)質(zhì)量評(píng)定過(guò)程中，一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的精度或準(zhǔn)確度越高越好，但在實(shí)際應(yīng)用中卻不能不分對(duì)象一概而論。地球是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，不少物體具有不確定性或模糊性特征。3、

數(shù)據(jù)的時(shí)效性與唯一性4、

數(shù)據(jù)精度的測(cè)試與報(bào)告Metadata標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容組織方式Metadata內(nèi)容按照元素的方式進(jìn)行組織，具體分為部分、復(fù)合元素以及數(shù)據(jù)元素3個(gè)層次。

1、

部分Metadata部分是定義具有相互關(guān)聯(lián)的Metadata數(shù)據(jù)元素以及復(fù)合元素集合的一個(gè)Metadata子集。2、

復(fù)合元素復(fù)合元素由一組數(shù)據(jù)元素和其他復(fù)合元素組成，它是代表高層次的不能用單個(gè)數(shù)據(jù)元素描述的概念。3、

數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的最小組成單位，即圖元Metadata，它由數(shù)據(jù)元素的名稱(chēng)、定義、約束條件、最大次數(shù)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、域值等組成。元素屬性

Metadata元素是用于確定和存儲(chǔ)描述地理空間數(shù)據(jù)信息的獨(dú)立單元，它由9個(gè)屬性來(lái)定義，分別為編號(hào)、名稱(chēng)、英文名稱(chēng)、定義、約束條件、最大次數(shù)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、域值以及標(biāo)識(shí)碼。產(chǎn)生規(guī)則

產(chǎn)生規(guī)則用于表示復(fù)合元素與數(shù)據(jù)元素以及較低層次的復(fù)合元素之間的關(guān)系，它在Metadata中起著很重要的銜接作用。第一產(chǎn)生規(guī)則由左邊（元素名稱(chēng)）和右邊（規(guī)則表達(dá)式）組成，中間用等號(hào)連接，表示左邊的術(shù)語(yǔ)可以用右邊的內(nèi)容代替或以產(chǎn)生右邊的術(shù)語(yǔ)。Metadata元素概述

Metadata標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容部分：1、

標(biāo)識(shí)信息2、

數(shù)據(jù)質(zhì)量信息3、

數(shù)據(jù)集繼承信息4、

空間數(shù)據(jù)表示信息5、

空間參照系信息實(shí)體6、

實(shí)體和屬性信息7、

發(fā)行信息8、

Metadata參考信息引用內(nèi)容部分9、

引用信息10、時(shí)間范圍信息11、聯(lián)系信息12、地址信息Metadata的實(shí)現(xiàn)

Metadata層次結(jié)構(gòu)1、

Metadata軟件需求2、

Metadata軟件層次結(jié)構(gòu)Metadata軟件邏輯模型1、

Metadata邏輯組成2、

Metadata的存儲(chǔ)、編碼和鏈接Metadata軟件功能模塊

1、登錄功能2、

查詢(xún)功能3、

數(shù)據(jù)交換功能4、安全保護(hù)功能5、統(tǒng)計(jì)功能6、數(shù)據(jù)發(fā)布功能Metadata軟件實(shí)現(xiàn)方法

諸如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及Web瀏覽器等技術(shù)，通過(guò)這些技術(shù)以及前面所提的一些協(xié)議，軟件人員便可以利用面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)描述管理Metadata體系，利用Web等技術(shù)設(shè)計(jì)Metadata的查詢(xún)和返回頁(yè)面，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)客戶(hù)/服務(wù)器之間的通信等?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換問(wèn)題

空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和相互轉(zhuǎn)換，是真正意義上實(shí)現(xiàn)空間共享的重要前提。GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的封閉性，長(zhǎng)期以來(lái)一直是GIS的瓶頸，每個(gè)GIS軟件系統(tǒng)必須耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，在尚未有統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，這個(gè)問(wèn)題對(duì)WebGIS來(lái)說(shuō)較為突出。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是要制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，利用第三方開(kāi)發(fā)的一個(gè)高效轉(zhuǎn)換中間界。在國(guó)內(nèi)，盡管不少有識(shí)之士較早就開(kāi)呼吁建立統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，由于各方面的原因，這項(xiàng)工作進(jìn)展緩慢。在國(guó)外，這方面較好的標(biāo)準(zhǔn)和工具有：

（1）數(shù)字地理信息交換標(biāo)準(zhǔn)（DIGEST），它是數(shù)字地理信息工作組（DGIWG）的產(chǎn)品。DGIEG由來(lái)自北美和歐洲電力總部（SHAPE）組成。DIGEST可以處理柵格、矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。（2）開(kāi)放的地理數(shù)據(jù)互操作性規(guī)范（OGIS）是由開(kāi)放的地理信息系統(tǒng)聯(lián)合體（OpenGISConsortium）制定的，它主要是提供了一個(gè)開(kāi)發(fā)軟件的框架，支持?jǐn)?shù)據(jù)模型和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，所開(kāi)發(fā)的軟件允許用戶(hù)讀取和處理多種地理數(shù)據(jù)。

（3）空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)（SDTS）是由美國(guó)地質(zhì)測(cè)量協(xié)會(huì)（USGS）制定的空間數(shù)據(jù)在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。它的轉(zhuǎn)換過(guò)程是先將數(shù)據(jù)編碼成SDTS文件，再由該SDTS文件轉(zhuǎn)成與SDTS標(biāo)準(zhǔn)兼容的數(shù)據(jù)格式文件，最后，對(duì)文件進(jìn)行解碼便可使用。（4）空間檔案和交換格式（SAIF）是由theGovernmentofBritishColumbiaofCanana制定的，它使用一種叫“SAIF/ZIP”的文件格式形成一個(gè)通用的轉(zhuǎn)換器，使不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)能方便地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。（5）開(kāi)放的地理空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口（OGDI）是一種新的地理空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化讀取和轉(zhuǎn)換的技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是一種應(yīng)用程序接口（API），它可以將不同數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，但是目前只能支持單項(xiàng)轉(zhuǎn)入。通用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器

第六講地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理GIS數(shù)據(jù)庫(kù)

一般來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)的集合存放有下面幾個(gè)要求：1）最小冗余度原則；數(shù)據(jù)盡可能不重復(fù)。2）應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享原則：以最優(yōu)的方式服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序。3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性原則：數(shù)據(jù)的存放盡可能地獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序。統(tǒng)一管理原則：能夠用一個(gè)軟件統(tǒng)一管理這些數(shù)據(jù)。

分享式數(shù)據(jù)庫(kù)分享式數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)概括：1）靈活性增強(qiáng)。2）用戶(hù)應(yīng)用程序的共同開(kāi)發(fā)。3）維護(hù)的分享。4）減少數(shù)據(jù)的冗余度。GIS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的概念

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程第一步 需求分析第二步 原型概念化設(shè)計(jì)第三步 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)第四步 自動(dòng)化方案制定第五步 試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施第六步 數(shù)據(jù)庫(kù)總體實(shí)施用戶(hù)需求分析

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)應(yīng)該主要了解下面的內(nèi)容：1）明白即將開(kāi)發(fā)的GIS所支持的各種功能；2）了解系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)內(nèi)容和行為；3）了解數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和優(yōu)先次序；這些信息有利于制定數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)實(shí)施計(jì)劃。4）了解數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS的整體要求和藍(lán)圖?，F(xiàn)狀調(diào)查

1）在訪(fǎng)談以前將各種問(wèn)題以表格、問(wèn)卷或其他書(shū)面形式寫(xiě)出來(lái)。2）避免不必要的細(xì)節(jié)，著重了解預(yù)定的內(nèi)容。3）整個(gè)訪(fǎng)談應(yīng)由GIS專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員掌握，控制進(jìn)度，保持良好的訪(fǎng)談氣氛。4）盡可能在對(duì)方工作的地方進(jìn)行，以便對(duì)方可以隨時(shí)提供必要的資料和過(guò)程。5）讓對(duì)方告知輕重次序，以便于在實(shí)施過(guò)程中決定執(zhí)行次序。6）注意負(fù)面意見(jiàn)，但不要急于作答。7）對(duì)于自己不熟悉的領(lǐng)域可以使用錄音機(jī)、錄相、照相等。需要了解的內(nèi)容通?？梢苑殖蓹C(jī)構(gòu)的模式、日常操作、數(shù)據(jù)、專(zhuān)業(yè)人員、軟件和硬件這六大類(lèi)。調(diào)查內(nèi)容的組織的分析

（1）現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)圖；1）現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的功能示意圖；2）現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的人員組織及功能示意圖；3）現(xiàn)有數(shù)據(jù)內(nèi)容及來(lái)源清單；4）現(xiàn)有數(shù)據(jù)及其功能參照表；5）現(xiàn)有軟硬設(shè)備關(guān)系圖。除了以上6種內(nèi)容以外，還應(yīng)當(dāng)包括下面三種；6）人員培訓(xùn)計(jì)劃；7）GIS的輸出產(chǎn)品；8）實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃。分析結(jié)果報(bào)告分析結(jié)果報(bào)告通常要包括以下幾個(gè)部分：1）機(jī)構(gòu)運(yùn)作的邏輯數(shù)據(jù)流程圖；2）對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)流程的每步過(guò)程，數(shù)據(jù)的輸入是如何轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的輸出；3）各主要處理均應(yīng)當(dāng)以任務(wù)的形式出現(xiàn)；4）各主要處理的步驟應(yīng)簡(jiǎn)單明地注明。（2）建立GIS系統(tǒng)獲得的各種產(chǎn)品

各類(lèi)GIS產(chǎn)品通?？梢园ǖ貓D、報(bào)表、文件、應(yīng)用軟件包、屏幕查詢(xún)或是更新的數(shù)據(jù)庫(kù)等。（3）硬件資源表

包括：硬件名稱(chēng)、操作系統(tǒng)、主要功能、所屬部門(mén)、運(yùn)行狀況等。

（4）軟件資源表

包括：軟件名稱(chēng)、所屬單位、操作平臺(tái)、主要功能、參與的應(yīng)用、運(yùn)行狀況等。（5）專(zhuān)業(yè)人員清單

主要包括：人員名稱(chēng)、所屬部門(mén)職務(wù)、主要職責(zé)范圍、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)驗(yàn)層次、目前工資等。（6）數(shù)據(jù)功能參照表

I:InputO:Output（7）數(shù)據(jù)來(lái)源清單

數(shù)據(jù)功能參照表（8）部門(mén)功能清單

概念化設(shè)計(jì)

1）數(shù)據(jù)庫(kù)的宏觀(guān)地理定義：主要指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。2）數(shù)據(jù)庫(kù)的地理特征設(shè)計(jì)；對(duì)于各種地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)中以什么幾何形式表達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3）數(shù)據(jù)庫(kù)表格及其關(guān)系的設(shè)計(jì)表達(dá)：對(duì)與地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)方式的設(shè)計(jì)。4）數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)的評(píng)定；根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用目的和數(shù)據(jù)內(nèi)容及使用方式來(lái)評(píng)價(jià)前面三步的設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)籌的考量。5）數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型的起草；將GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)起草成正式的文件，作為后面詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)參考。數(shù)據(jù)庫(kù)的宏觀(guān)地理定義

宏觀(guān)地理定義通常包括以下三個(gè)內(nèi)容：比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)。1）比例尺比例尺是指地圖和地表上長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它是地圖或數(shù)據(jù)精度和詳細(xì)程度的標(biāo)志。2）地圖投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可以有以下幾種選擇1）將所有數(shù)據(jù)放入一個(gè)帶。2）將各帶分別存放。3）選擇不同的地圖投影。4）選擇使用地理坐標(biāo)系統(tǒng)。地圖投影選擇的幾個(gè)原則：

1）任何地圖投影均有變形。2）等形投影保持小區(qū)域內(nèi)不變，但任何一種投影不能保證大范圍內(nèi)的不變。3）等面積投影保持同比例的情況下面積不變。4）等距離投影保持某種距離上下不變，但任何一種投影均不可能保持一幅地圖上任何兩點(diǎn)的距離均是不變的。等方向投影保持地圖上的方位角與真實(shí)方位角相同。

投影和坐標(biāo)系統(tǒng)選擇的一般原則：

1）在經(jīng)常需要投影變換而且覆蓋面積較大的情況下，應(yīng)該使用地理坐標(biāo)系統(tǒng)。2）笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)于小面積和一個(gè)固定的坐標(biāo)系最為適合。3）根據(jù)研究區(qū)的形狀來(lái)選擇變形最小的投影。4）如果有地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)，應(yīng)該使用地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。5）如果研究區(qū)的面積很重要時(shí)，可以考慮使用一種等面積的投影進(jìn)行面積計(jì)算，而數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)可以使用另外一種投影。數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型的確定1）數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的組織

GIS中數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的分析主要包括：①數(shù)據(jù)分層；②數(shù)據(jù)在各層次上表達(dá)的形式及其格式；③數(shù)據(jù)屬性信息的內(nèi)容。數(shù)據(jù)分層的考慮因素①具有同樣的特性，即數(shù)據(jù)有相同的屬性信息。②比例尺的一致性。③該層數(shù)據(jù)會(huì)有同樣的使用目的和方式。④不同部門(mén)的數(shù)據(jù)通常應(yīng)該放入不同的層，便于維護(hù)。⑤數(shù)據(jù)庫(kù)中需要不同級(jí)別安全處理的數(shù)據(jù)。⑥數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類(lèi)數(shù)據(jù)的更新可能使用各種不同的數(shù)據(jù)源，在分層中，使用不同數(shù)據(jù)源更新的數(shù)據(jù)也應(yīng)分層進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于更新。⑦即使是同一類(lèi)型的數(shù)據(jù)，有時(shí)其屬性特征也不相同，所以也應(yīng)該分層存儲(chǔ)。2）空間數(shù)據(jù)庫(kù)屬性表與屬性關(guān)系設(shè)計(jì)

步驟：①設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)的表格；②對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行規(guī)范化；③定義主關(guān)鍵項(xiàng)和外部關(guān)鍵項(xiàng)；④使用實(shí)體關(guān)系模型來(lái)定義關(guān)系；⑤關(guān)系表的再規(guī)范化。(1)設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)的表格

●唯一性：在每個(gè)表中，每個(gè)記錄的關(guān)鍵項(xiàng)均必須是唯一的；●不變性：不含有其他方面的信息；●純粹性：不含有其他方面的信息；●不重復(fù)性：不會(huì)被重復(fù)使用，即某一個(gè)值被刪除后，不會(huì)再被使用；●可獲得性：需要時(shí)便可以拿來(lái)到此信息。(2)空間數(shù)據(jù)的均衡化

將數(shù)據(jù)庫(kù)中各關(guān)系表進(jìn)行分解，使其變成更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定的一套關(guān)系表的過(guò)程叫數(shù)據(jù)庫(kù)的均衡化。(3)使用實(shí)體—關(guān)系模型來(lái)幫助關(guān)系表的規(guī)范化①首先要識(shí)別實(shí)體。②決定實(shí)體間的關(guān)系。③決定各實(shí)體的關(guān)鍵項(xiàng)。④將其匯成連通的圖表。(4)邏輯數(shù)據(jù)圖

(5)概念化設(shè)計(jì)的書(shū)面報(bào)告

文件內(nèi)容應(yīng)該將所有的數(shù)據(jù)內(nèi)容加以詳細(xì)的概述。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型和內(nèi)容加以描述，即分層和表格關(guān)系。在能夠使用圖表的情況下盡量使用圖表。很多詳細(xì)的內(nèi)容可以放入附錄之中，以保持文本主體的清晰。假若時(shí)間允許，可以提供一個(gè)原型以更清楚地表示整個(gè)設(shè)計(jì)的概念。

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)主要包括五個(gè)方面的內(nèi)容：●數(shù)據(jù)源的選擇；●各種數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)；●各數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)；●數(shù)據(jù)字典的產(chǎn)生；●數(shù)據(jù)庫(kù)具體存儲(chǔ)和管理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)源的選擇

來(lái)源：①地圖；②航空象片；③GPS接收的數(shù)據(jù)；④衛(wèi)星象片；⑥現(xiàn)有的各種電子數(shù)據(jù)文件；⑥照片；⑦各種記錄性文件等。1）國(guó)家各機(jī)構(gòu)生產(chǎn)和維護(hù)的數(shù)據(jù)2）省級(jí)政府生產(chǎn)和維護(hù)的數(shù)據(jù)3）各級(jí)地方政府生產(chǎn)和維護(hù)的數(shù)據(jù)4）商業(yè)團(tuán)體的數(shù)據(jù)5）非贏利性機(jī)構(gòu)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)各種數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)

1）數(shù)據(jù)一般狀況評(píng)價(jià)

①數(shù)據(jù)的目前狀態(tài)：包括數(shù)據(jù)是否已有電子版，工是否有機(jī)構(gòu)正在生產(chǎn)數(shù)據(jù)電子版。②數(shù)據(jù)是否是一種標(biāo)準(zhǔn)形式：主要指該類(lèi)數(shù)據(jù)是否在各政府機(jī)構(gòu)式或商業(yè)團(tuán)體生產(chǎn)的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化之列。③數(shù)據(jù)是否可以直接GIS使用：常常某些數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)一定的處理以后才能與數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)相符合。④數(shù)據(jù)的原始性；有些數(shù)據(jù)是由其他更原始的數(shù)據(jù)推導(dǎo)、綜合而來(lái)。⑤數(shù)據(jù)的可替代性：常常對(duì)一種所需要的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，會(huì)有多種來(lái)源，有些容易獲得，有些則較難在決定使用哪一種時(shí)，應(yīng)該將各種可能來(lái)源的數(shù)據(jù)均加以收集并仔細(xì)比較，再做定論。⑥數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)一致性：覆蓋的地區(qū)是否一致比例尺是否相同，數(shù)據(jù)的地理控制點(diǎn)是否符合數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，在整個(gè)地區(qū)是否一致，投影是否與要求符合等

已存在的電子版數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)原則1）數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)格式是一個(gè)很重要的因素，如果不與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的要求相吻合，勢(shì)必要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。2）拓?fù)潢P(guān)系：GIS數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)的特征之間保持應(yīng)有的拓?fù)潢P(guān)系。3）數(shù)據(jù)分辯率：對(duì)于柵格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的分辯率是指象元的大小。4）數(shù)據(jù)覆蓋面及一致性：該數(shù)據(jù)是否能夠覆蓋整個(gè)的工作地區(qū)。5）數(shù)據(jù)的可獲得性：包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的媒介，適用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)和是否可以購(gòu)買(mǎi)及免費(fèi)提供。6）樣本數(shù)據(jù)：在數(shù)據(jù)評(píng)判過(guò)程，如果能夠有機(jī)會(huì)獲得該數(shù)據(jù)的樣本將會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的感性認(rèn)識(shí)大大地提高。7）自動(dòng)化過(guò)程實(shí)施的考慮：通?，F(xiàn)有的數(shù)字化數(shù)據(jù)并不完全符合某一數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的要求，可能需要做不同程度的加工才能入庫(kù)。8）數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息是否完全：元數(shù)據(jù)是不關(guān)數(shù)的重要信息，它的顧在與否及質(zhì)量直接影響到該數(shù)據(jù)的價(jià)值。2、數(shù)據(jù)空間特征的評(píng)價(jià)

1）空間特征的表達(dá)方式。2）空間特征的連續(xù)性和閉合性。3）表示規(guī)則的比較。4）空間數(shù)據(jù)地理控制信息的比較。5）空間地理數(shù)據(jù)的系列性。6）分類(lèi)方法的比較和評(píng)價(jià)。7）地理參考系統(tǒng)的一致性。3、數(shù)據(jù)屬性特征的評(píng)價(jià)

1）屬性的存在性。2）屬性數(shù)據(jù)與空間位置的匹配。3）屬性數(shù)據(jù)的編碼系統(tǒng)。4）屬性數(shù)據(jù)的現(xiàn)適性。空間數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)

1）屬性數(shù)據(jù)類(lèi)型的設(shè)計(jì)2）編碼標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)字典

1）數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容2）數(shù)據(jù)文件的命名方法3）數(shù)據(jù)字典的元數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典

1）數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容①

數(shù)據(jù)庫(kù)的總體組織結(jié)構(gòu)；②

數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)的框架；③

數(shù)據(jù)層的詳細(xì)內(nèi)容定義及結(jié)構(gòu)；④

數(shù)據(jù)命名的定義；⑤

元數(shù)據(jù)內(nèi)容等。數(shù)據(jù)字典中各數(shù)據(jù)層的詳細(xì)內(nèi)容定義及結(jié)構(gòu)：●標(biāo)題類(lèi)信息：名稱(chēng)、類(lèi)型、數(shù)據(jù)質(zhì)量；●各層的有關(guān)文件、表、各表的項(xiàng)及各項(xiàng)的定義、有效值范圍等；●地理參考方面要求滿(mǎn)足的情況；●其它有便于說(shuō)明和理解的文字或圖表等；●各層空間及屬性的質(zhì)量控制規(guī)范；●各層編號(hào)系統(tǒng)與其它各標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)系統(tǒng)的關(guān)系；●各層數(shù)據(jù)的使用與各應(yīng)用類(lèi)型的關(guān)系等。數(shù)據(jù)流圖

1、數(shù)據(jù)源點(diǎn)和數(shù)據(jù)終點(diǎn)2、加工（數(shù)據(jù)處理/變換）3、數(shù)據(jù)流4、文件（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）具體步驟如下：

1）確定系統(tǒng)邊界，畫(huà)出頂層數(shù)據(jù)流圖。2）自項(xiàng)向下，對(duì)每個(gè)加工進(jìn)行內(nèi)部分解，畫(huà)出分層數(shù)據(jù)流圖。3）對(duì)數(shù)據(jù)流圖進(jìn)行復(fù)查求精。在分層數(shù)據(jù)流圖求精過(guò)程中應(yīng)該注意以下問(wèn)題：①

檢查流入、流出加工的數(shù)據(jù)流的連續(xù)性。②

控制單張數(shù)據(jù)流圖的復(fù)雜性③

父圖與子圖的數(shù)據(jù)平衡④

終止加工分解的條件⑤

局部文件⑥

分解層次的均勻性問(wèn)題數(shù)據(jù)詞典

1、

數(shù)據(jù)流條目

數(shù)據(jù)流名稱(chēng) [別名列表]

數(shù)據(jù)流組成

[來(lái)源][去向] [處理特點(diǎn)（使用頻率，數(shù)據(jù)量等）] [其他注釋?zhuān)ǜ袷?、位置等）]〈數(shù)據(jù)流名稱(chēng)〉=數(shù)據(jù)項(xiàng)[〈邏輯操作符〉數(shù)據(jù)項(xiàng)]例1：學(xué)生成績(jī)單=課程編碼+課程名+[任課教師1指導(dǎo)教師]+｛學(xué)號(hào)+姓名+成績(jī)（+備注）｝在描述數(shù)據(jù)流組成時(shí)，常用符號(hào)有：=，+，[1]，｛｝，（）= 表示“定義為（等價(jià)于）”+ 表示“與”[1] 括號(hào)內(nèi)用“1”分割的各項(xiàng)目選擇出現(xiàn)一項(xiàng)（） 括號(hào)內(nèi)部分可以不出現(xiàn)｛｝ 括號(hào)內(nèi)部部分重復(fù)出現(xiàn)2．?dāng)?shù)據(jù)項(xiàng)條目

例 數(shù)據(jù)流“倉(cāng)儲(chǔ)事務(wù)”中的數(shù)據(jù)項(xiàng)“零件”可以定義為數(shù)據(jù)項(xiàng) 零件零件=零件號(hào)+零件名稱(chēng)+規(guī)格+（備注）數(shù)據(jù)項(xiàng) 零件號(hào)零件號(hào)=Pxxxxxxx說(shuō)明：零件號(hào)由字母P開(kāi)頭的8個(gè)字符組成，后7個(gè)字符可以是字母或者數(shù)字3、

文件條目

文件名[別名]記錄定義[文件組織][存儲(chǔ)介質(zhì)描述]文件“學(xué)生成績(jī)庫(kù)”定義如下：文件 學(xué)生成績(jī)庫(kù) 學(xué)生成績(jī)=學(xué)號(hào)+姓名+｛課程代碼+成績(jī)+[必修1限選1任選]

學(xué)號(hào)：由8位數(shù)字組成 姓名：2~4個(gè)漢字 課程代碼：字母C開(kāi)關(guān)的8位字任串 成績(jī)：1~3位十進(jìn)制整數(shù)課程類(lèi)別：1位標(biāo)識(shí)符，定義為：B——必修 X——限選 R——任選文件組織：以學(xué)號(hào)為關(guān)鍵字遞增排列4）

加工說(shuō)明

結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言描述判定樹(shù)描述判定表描述存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1）數(shù)據(jù)的精度考慮

①一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的精度不會(huì)因?yàn)椴捎米詣?dòng)化的數(shù)據(jù)采集過(guò)程而使其增高。②經(jīng)數(shù)字化過(guò)的地理數(shù)據(jù)特征，其精度不會(huì)高于其原始地圖。③數(shù)據(jù)庫(kù)總體精度是最低精度部分的數(shù)據(jù)的精度

2）美國(guó)國(guó)家地圖精度標(biāo)準(zhǔn)介紹

3）RDBMS對(duì)屬性信息存儲(chǔ)軟件的選擇

①單獨(dú)對(duì)屬性信息的存儲(chǔ)，可以使整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)立性提高，屬性數(shù)據(jù)庫(kù)可以單獨(dú)地進(jìn)行使用、維護(hù)和管理。②可以充分利用DBMS系統(tǒng)的各種高級(jí)功能。③屬性數(shù)據(jù)庫(kù)部分可以與其它GIS軟件的空間數(shù)據(jù)部分相結(jié)合使用，不受開(kāi)發(fā)時(shí)軟件的限制。4）空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理

①

數(shù)據(jù)使用權(quán)限的設(shè)置②

數(shù)據(jù)庫(kù)更新過(guò)程中的質(zhì)量控制和安全性考慮③

數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)能力④

合理管理單元的設(shè)定⑤

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)考慮實(shí)施規(guī)劃

建立數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理方法；2）實(shí)施質(zhì)量控制的原則標(biāo)準(zhǔn)。3）將整個(gè)實(shí)施規(guī)劃與整個(gè)地理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)相結(jié)合起來(lái)。自動(dòng)化過(guò)程在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化過(guò)程可能是以下幾種：●數(shù)據(jù)原始資料的采集：例如GPS數(shù)據(jù)的采集和攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的采集?！駭?shù)據(jù)的數(shù)字化過(guò)程：圖形數(shù)據(jù)的數(shù)字化和屬性數(shù)據(jù)的輸入等?！駭?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程：現(xiàn)存的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的格式和定義。數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)

1、直接的數(shù)據(jù)采集方法

1）GPS方法2）攝影測(cè)量方法考慮以下幾點(diǎn)：●控制點(diǎn)：如果該地區(qū)沒(méi)有很好的大地控制點(diǎn)，則必須要先將一種控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建立后再行使用?！癖壤撸?/p>