2023/12/311空間數(shù)據(jù)的獲取2023/12/312學(xué)習(xí)目標(biāo)

·數(shù)字表達(dá)的類型

·掌握空間數(shù)據(jù)獲取方式

·理解空間數(shù)據(jù)及其特征

·掌握空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

·掌握空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制重點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制難點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換教學(xué)課時(shí):2個(gè)教學(xué)方法:多媒體講授、啟發(fā)示例教學(xué)內(nèi)容和步驟:2023/12/313空間數(shù)據(jù)：是指用來表示空間實(shí)體的位置、形狀、大小、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等諸多方面信息數(shù)據(jù)的總稱。2023/12/3143.1GIS數(shù)據(jù)的內(nèi)容1、數(shù)字線化數(shù)據(jù)地形測圖思想：點(diǎn)、線、面2、影像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源豐富生產(chǎn)效率高直觀詳細(xì)記錄地表自然現(xiàn)象3、數(shù)字高程模型4、屬性數(shù)據(jù)是什么，判讀和考察詳細(xì)描述信息2023/12/315起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:線:1、數(shù)字線劃數(shù)據(jù)2023/12/316點(diǎn)實(shí)體

有位置，無寬度和長度；抽象的點(diǎn)美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置2023/12/317線實(shí)體

有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體度量實(shí)體距離香港城市道路網(wǎng)分布2023/12/318面實(shí)體

具有長和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）2023/12/319空間對象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。2023/12/3110點(diǎn)：位置：（x，y）

線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)

2023/12/3111遙感傳感器平臺傳感器2、影像數(shù)據(jù)2023/12/3112數(shù)字?jǐn)z影測量方法野外測量掃描數(shù)字化3、數(shù)字高程模型2023/12/3113它是什么，具有什么特性，劃分為地物的哪一類？實(shí)體的詳細(xì)描述，如一棟房子的建造年限、住戶、房主等。4、屬性數(shù)據(jù)2023/12/31143.2空間數(shù)據(jù)及其特征2023/12/3115空間數(shù)據(jù)的類型屬性數(shù)據(jù)：描述空間對象屬性特征的數(shù)據(jù)，又稱非幾何數(shù)據(jù)，如類型、名稱、性質(zhì)等，一般通過代碼給予表達(dá)；幾何數(shù)據(jù)：描述空間對象空間特征的數(shù)據(jù)，也稱位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)，一般用經(jīng)緯度、坐標(biāo)表達(dá)；關(guān)系數(shù)據(jù)：描述空間對象的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)，如鄰接、包含、關(guān)聯(lián)重合、相交等，一般通過拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)。2023/12/3116鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線2023/12/3117二、地理數(shù)據(jù)的基本特征1、位置特征(location)

位置特征又稱空間特征，描述了事物所處的位置。通常以坐標(biāo)數(shù)據(jù)形式來表示空間位置，以拓?fù)潢P(guān)系來表示空間位置關(guān)系。

2023/12/31182、屬性特征（attibution)

反應(yīng)了空間事物的質(zhì)量特征或數(shù)量特征。屬性數(shù)據(jù)本身屬于非空間數(shù)據(jù)，但它是空間數(shù)據(jù)中的重要數(shù)據(jù)成分。2023/12/31193、時(shí)間特征（temporal)

反映了地理現(xiàn)象發(fā)生或存在的時(shí)刻或時(shí)段。實(shí)體隨時(shí)間的變化具有周期性，其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的、長期的和超長期的。

2023/12/3120

這三個(gè)方面的基本特征及其組合可以形成千變?nèi)f化的地理關(guān)系，從而得到豐富的空間地理信息。如：L1—L2L1(A1,A2,A3…）A1(L1,L2,L3…)A1A2A3(L1,L2,L3…)2023/12/31213.3空間數(shù)據(jù)的采集以數(shù)據(jù)為處理線索硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7汽油數(shù)據(jù)2023/12/31221、

資料準(zhǔn)備，區(qū)域標(biāo)定1）基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)的確定2）數(shù)據(jù)分類項(xiàng)目的確定3）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性的確定2、進(jìn)行三個(gè)統(tǒng)一：（地理基礎(chǔ)統(tǒng)一，即確定投影、比例尺、分類分級編碼）3、所用軟件的檢查、試用菜單準(zhǔn)備及其它輔助工作。4、硬件檢查5、精度試驗(yàn)6、試驗(yàn)，樣區(qū)、單項(xiàng)試驗(yàn)一、準(zhǔn)備工作2023/12/3123二、數(shù)據(jù)采集任務(wù)1、將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖片數(shù)據(jù)、文本資料等轉(zhuǎn)換成GIS可以接受的數(shù)字形式。2、數(shù)據(jù)庫入庫之前進(jìn)行驗(yàn)證、修改、編輯等處理，保證數(shù)據(jù)在內(nèi)容和邏輯上的一致性。3、不同的數(shù)據(jù)來源要用到不同的設(shè)備和方法。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換裝載。4、數(shù)據(jù)處理：幾何糾正、圖幅拼接、拓?fù)渖傻取?023/12/3124三、數(shù)據(jù)源種類

圖形圖像數(shù)據(jù)：地圖工程圖規(guī)劃圖照片航空與遙感影像等文字?jǐn)?shù)據(jù)：調(diào)查報(bào)告文件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)野外調(diào)查的原始記錄等第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)全站儀、GPS數(shù)據(jù)地球物理、地球化學(xué)遙感數(shù)據(jù)地圖專題地圖統(tǒng)計(jì)圖表平板測量數(shù)據(jù)工程測量數(shù)據(jù)筆記航空、遙感相片人口普查社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查各種統(tǒng)計(jì)資料已建各種數(shù)據(jù)庫GIS數(shù)據(jù)2023/12/3125數(shù)據(jù)源與相應(yīng)設(shè)備地圖地面測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料航空、遙感文字?jǐn)?shù)據(jù)多媒體數(shù)字化儀掃描儀攝影測量系統(tǒng)鍵盤空間數(shù)據(jù)庫編輯處理數(shù)據(jù)交換2023/12/3126四、空間數(shù)據(jù)的采集：1、屬性數(shù)據(jù)的采集2、幾何數(shù)據(jù)的采集3、圖形數(shù)據(jù)的采集2023/12/31271、空間數(shù)據(jù)采集——屬性數(shù)據(jù)的采集國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)規(guī)范在“專業(yè)數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)項(xiàng)目建議總表”中，將數(shù)據(jù)分為社會環(huán)境、自然環(huán)境和資源與能源三大類共14小項(xiàng)，并規(guī)定了每項(xiàng)數(shù)據(jù)的內(nèi)容及基本數(shù)據(jù)來源。2023/12/31282、空間數(shù)據(jù)采集——幾何數(shù)據(jù)的采集采集基本模式有兩種：

①將地理信息實(shí)體以x,y坐標(biāo)的形式，以順時(shí)針或逆時(shí)針方法依次輸入。

②用點(diǎn)、線、多邊形和格網(wǎng)鄰接的方法表示地理實(shí)體。特征數(shù)碼位置點(diǎn)11x,y（點(diǎn)）線21x1,y1,x2,y2,...,xn,yn(線）面31x1,y1,x2,y2,...,xn,yn（面）2023/12/3129幾何數(shù)據(jù)采集方法：手扶跟蹤數(shù)字化儀采集地圖掃描數(shù)字化2023/12/3130掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊剪裁地圖矢量圖合成、接邊矢量圖編輯紙質(zhì)地圖空間數(shù)據(jù)庫（1）掃描參數(shù)設(shè)置：掃描模式的設(shè)置、分辨率的設(shè)置、掃描范圍的設(shè)置.（2）掃描矢量化處理流程：屏幕跟蹤矢量化2023/12/3131屬性和幾何數(shù)據(jù)的連接1、可手工輸入2、由系統(tǒng)自動生成(如用順序號代表標(biāo)識符)標(biāo)識碼屬性數(shù)據(jù)幾何數(shù)據(jù)2023/12/31323、空間數(shù)據(jù)采集——圖形數(shù)據(jù)的采集數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測量設(shè)備特點(diǎn)：范圍大，速度快使用范圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)字化儀掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測量工作站野外測量：大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統(tǒng)特點(diǎn)：精度高、效率較低適合范圍：小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新2023/12/31333.4空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)交換文件GISAGISAGISBGISB內(nèi)部文件外部文件外部文件內(nèi)部文件

GISAGISB數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)OpenGISInternet2023/12/3134互操作地理信息處理，是指數(shù)字系統(tǒng)的這些能力：1）自由地交換所有關(guān)于地球的信息，即所有關(guān)于地表上的、空中的、地球表面以下的對象的信息。2）通過網(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及協(xié)作運(yùn)行空間信息處理的軟件。互相通信互相協(xié)作實(shí)體1數(shù)據(jù)功能實(shí)體2數(shù)據(jù)功能互操作1、互操作含義

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)的語言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但它們可以互相通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)，這些實(shí)體包括程序、對象、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等。2023/12/31352、GIS互操作類型1）軟件的互操作，強(qiáng)調(diào)軟件功能塊間的相互調(diào)用；2）數(shù)據(jù)的互操作，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問；3）語義的互操作，強(qiáng)調(diào)信息的共享，在一定語義約束下（對地理現(xiàn)象共同的理解下）的互操作。2023/12/31363、GIS互操作問題目前，所建立的GIS均被認(rèn)為是信息孤島，不同系統(tǒng)之間存在互操作問題，因?yàn)椋?）沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各自采用不同的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理方法；2）系統(tǒng)的開發(fā)均建立在具體、相互獨(dú)立和封閉的平臺，且不同應(yīng)用部門對地理現(xiàn)象有不同的理解，導(dǎo)致對地理信息有不同的定義，使得不同應(yīng)用系統(tǒng)之間在共同協(xié)作時(shí)無法進(jìn)行信息交流和數(shù)據(jù)共享。互相通信互相協(xié)作GIS1數(shù)據(jù)功能GIS2數(shù)據(jù)功能互操作？2023/12/31375、GIS互操作現(xiàn)狀目前，主要有兩種方法初步實(shí)現(xiàn)互操作：1）OPENGIS規(guī)范，通過規(guī)定統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)軟件工具的框架，OGC（OpenGISConsortium）協(xié)會為實(shí)現(xiàn)GIS間的互操作制定了OPENGIS規(guī)范。2）構(gòu)件（組件）技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)互操作的可行方法。程序設(shè)計(jì)中的組件技術(shù)，可以在許多不同平臺下使用，受之啟發(fā)，可將GIS某功能包裝成獨(dú)立的組件，使之可以在不同的系統(tǒng)環(huán)境下調(diào)用。這樣可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的相互調(diào)用。4、急需實(shí)現(xiàn)異構(gòu)GIS間的互操作1）解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享問題的需要；2）GIS應(yīng)用趨向多學(xué)科綜合和集成化；3）GIS走向社會化的需要；4）也是InternetGIS發(fā)展的需要。2023/12/3138OpenGIS規(guī)范的作用

通過OpenGIS規(guī)范把商業(yè)部門、集成部門、用戶、研究人員、數(shù)據(jù)提供商等連接到一起，通過必要的軟件工具和通信技術(shù)，為各種用戶提供對地理信息的共享和互操作。2023/12/3139OpenGIS規(guī)范1、

含義：

OPGIS，也叫開放式地理數(shù)據(jù)交換規(guī)程，它是由開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會（OpenGISConsortium）制定的一系列開放標(biāo)準(zhǔn)和接口。OpenGIS規(guī)范是OGC規(guī)范的最高層次，是利用軟件統(tǒng)一地表示地理數(shù)據(jù)和地理處理的規(guī)范系統(tǒng)。2、目的：在傳統(tǒng)GIS軟件與高帶寬的異構(gòu)地學(xué)處理環(huán)境中架起一座橋梁，具體通過信息基礎(chǔ)設(shè)施，把地理空間數(shù)據(jù)和地理處理資源集成到主流的計(jì)算機(jī)技術(shù)中，促使可互操作的商業(yè)地理信息處理軟件的廣泛應(yīng)用。3、特點(diǎn)：1）是一種統(tǒng)一的規(guī)范，使用戶和開發(fā)者能進(jìn)行互操作；2）能克服煩瑣的批處理及導(dǎo)入、導(dǎo)出障礙，在分布操作系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫環(huán)境下獲取數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理功能資源；3）由于OpenGIS獨(dú)立于具體平臺，它只能是抽象層的概念描述，而不是具體的實(shí)現(xiàn)。2023/12/31404、多數(shù)據(jù)格式是多源空間數(shù)據(jù)集成的瓶頸，是OpenGIS出現(xiàn)的基礎(chǔ)1)多語義性由于地理系統(tǒng)的研究對象的多種類特點(diǎn)決定了地理信息的多語義性。一個(gè)GIS研究的決不會是一個(gè)孤立的地理語義，但不同系統(tǒng)解決問題的側(cè)重點(diǎn)也有所不同，因而會存在語義分異問題。2)多時(shí)空性和多尺度一個(gè)GIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源既有同一時(shí)間不同空間的數(shù)據(jù)系列；也有同一空間不同時(shí)間序列的數(shù)據(jù)。還會根據(jù)系統(tǒng)需要而采用不同尺度對地理空間進(jìn)行表達(dá)，不同的觀察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。3)獲取手段多源性

獲取地理空間的數(shù)據(jù)的方法有多種多樣，包括來自現(xiàn)有系統(tǒng)、圖表、遙感手段、GPS手段、統(tǒng)計(jì)調(diào)查、實(shí)地勘測等。4)存儲格式多源性圖形數(shù)據(jù)又可以分為柵格格式和矢量格式兩類。傳統(tǒng)的GIS一般將屬性數(shù)據(jù)放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，而將圖形數(shù)據(jù)存放在專門的圖形文件中。不同的GIS軟件采取不同的文件存儲格式。2023/12/31415、互操作地理信息的工作方式（OGIS框架）

如何實(shí)現(xiàn)OpenGIS規(guī)范，OpenGIS規(guī)范并沒有提出具體的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施模式，其框架主要由三部分組成1）開放的地理數(shù)據(jù)模型（OpenGeodata

Model,OGM）

包含認(rèn)可的類型和結(jié)構(gòu)集合（將地理現(xiàn)實(shí)抽象為實(shí)體（特征）和現(xiàn)象（層）），通過這一集合，可表示任何地理模型。2）OGIS服務(wù)模型（OpenServiceModel，OSM）

定義地學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)的對象模型，由一組相互可操作的軟件構(gòu)件集組成，為對特征的訪問提供對象管理、獲取、操作、交換等服務(wù)設(shè)施。3）信息群模型（InformationCommunitiesModel）信息群指共享數(shù)據(jù)的用戶群，可以是數(shù)據(jù)提供者、使用者。不同用戶對數(shù)據(jù)理解不同，引起語義上交流障礙。

信息群模型，主要任務(wù)是解決具有統(tǒng)一的OGM（開放地理數(shù)據(jù)模型）及語義描述機(jī)制的一個(gè)信息部門內(nèi)部以及不同OGM及語義描述的信息部門之間的數(shù)據(jù)共享問題。采用的主要方法是語義轉(zhuǎn)換，使具有不同特征類定義以及語義模式的信息用戶群之間實(shí)現(xiàn)語義的互操作。2023/12/31423.5空間數(shù)據(jù)模型3.6空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制3.7空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2023/12/3143現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象信息世界概念模型機(jī)器世界數(shù)據(jù)模型

地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用需要經(jīng)歷一個(gè)由現(xiàn)實(shí)世界到概念世界，再到計(jì)算機(jī)信息世界的轉(zhuǎn)化過程。2023/12/3144一、空間數(shù)據(jù)模型

1、定義數(shù)據(jù)模型：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示，是對現(xiàn)實(shí)世界部分現(xiàn)象的抽象，它描述了數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)及其相互之間的聯(lián)系和在數(shù)據(jù)上的各種操作。

2023/12/31452、數(shù)據(jù)模型的常用概念：(1)實(shí)體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。(2)屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。(3)碼（Key）唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。2023/12/3146(5)實(shí)體型（EntityType）用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。(6)實(shí)體集（EntitySet）

同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。(7)聯(lián)系（Relationship）現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。2023/12/31473、數(shù)據(jù)的組織方式

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：

①數(shù)據(jù)項(xiàng)：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項(xiàng)、字段等。數(shù)據(jù)項(xiàng)有一定的取值范圍，稱為域。

②記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。③文件：文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合。④數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合，這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。

2023/12/3148數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系

實(shí)體之間的聯(lián)系有兩類，一是實(shí)體內(nèi)部屬性間的聯(lián)系；另一是實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。1、一對一的聯(lián)系(1：1)

2、一對多的聯(lián)系(1：N)

3、多對多的聯(lián)系(M：N)

A

BAB2023/12/31494、數(shù)據(jù)模型的分類①傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型②其他數(shù)據(jù)模型A.層次數(shù)據(jù)模型B.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型C.關(guān)系數(shù)據(jù)模型E.語義數(shù)據(jù)模型D.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型2023/12/3150A.層次數(shù)據(jù)庫模型

它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成一對多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于文獻(xiàn)目錄、土壤分類、部門機(jī)構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。

2023/12/3151優(yōu)點(diǎn)：存取方便且速度快結(jié)構(gòu)清晰，容易理解數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)檢索關(guān)鍵屬性十分方便缺陷：結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織2023/12/3152B.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關(guān)系，是具有多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式。系名化學(xué)系教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生系名地質(zhì)系教師數(shù)49學(xué)生數(shù)257研究生71學(xué)校名稱西北大學(xué)系名城資系教師數(shù)52學(xué)生數(shù)300研究生70系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)學(xué)號002312姓名張三年級3籍貫廣東系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)教師號66姓名謝元禮年齡30職稱教授系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)課程號A01課程名GIS周學(xué)時(shí)4學(xué)分5系名教師數(shù)系名學(xué)號002312課程號A012023/12/3153優(yōu)點(diǎn)：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)冗余小缺陷：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位的困難。需要存儲數(shù)據(jù)間聯(lián)系的指針，使得數(shù)據(jù)量增大數(shù)據(jù)的修改不方便（指針必須修改）2023/12/3154C.關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型是以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種地理實(shí)體與屬性之間的關(guān)系進(jìn)行存儲和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。點(diǎn)2023/12/3155笛卡爾積實(shí)例2023/12/31561、基本概念：①關(guān)系：是一個(gè)二維表格，表的行對應(yīng)一個(gè)元組，表的列對應(yīng)一個(gè)域，為了區(qū)分域，要對每一列起一個(gè)名字，稱為屬性。一個(gè)實(shí)體由若干個(gè)關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成關(guān)系模型。②關(guān)鍵字：關(guān)系中的某一屬性組，若它的值惟一地標(biāo)識了一個(gè)元組，則稱該屬性組為候選關(guān)鍵字，如有多個(gè)候選關(guān)鍵字，則選定一個(gè)為主關(guān)鍵字，該關(guān)鍵字的諸屬性稱為主屬性。③關(guān)系模式：關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，它包括關(guān)系名、屬性名、屬性域的映射及屬性間的依賴關(guān)系。④關(guān)系數(shù)據(jù)庫：一系列關(guān)系的集合就構(gòu)成一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。⑤關(guān)系完整性：指關(guān)系的正確性、相容性和有效性。2023/12/3157優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成的查詢要求能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺陷：數(shù)據(jù)庫大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)費(fèi)時(shí)對空間關(guān)系無法滿足2023/12/3158小結(jié)：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的局限性①以記錄為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)不能很好的面向用戶和應(yīng)用。②不能以自然的方式表示客體之間的關(guān)系。③語義貧乏。④數(shù)據(jù)類型太少，難以滿足需要。2023/12/3159D、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο螅╫bject-oriented，oo）的概念起源于程序設(shè)計(jì)語言——面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(簡稱OOPL)，強(qiáng)調(diào)對象概念的統(tǒng)—，引入對象、對象類、方法、實(shí)例等概念和術(shù)語。它以O(shè)OPL為核心，集各種軟件開發(fā)工具為一體，建立OO的計(jì)算環(huán)境，配有很強(qiáng)的圖形功能和多窗口用戶界面。基本出發(fā)點(diǎn)就是以對象作為最基本的元素，盡可能按照人類認(rèn)識世界的方法和思維方式來分析和解決問題。2023/12/3160背景

國外在研制一些大型軟件系統(tǒng)時(shí)，遇到了許多困難，最著名的例子是IBM公司的OS／360系統(tǒng)和美國空軍某后勤系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)都花費(fèi)了數(shù)千人幾年的努力，歷盡艱辛，但結(jié)果卻令人失望。OS／360系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人Brooks生動地描述了研制過程中的困難和混亂：“……像巨獸在泥潭中作垂死地掙扎，掙扎得越猛，就陷得越深，最后沒有一個(gè)野獸能逃脫淹沒的命運(yùn)……程序設(shè)計(jì)就像這樣一個(gè)泥潭……一批批程序員在泥潭中掙扎……沒有料到問題竟會這樣的棘手……”這就是所謂的“軟件危機(jī)”現(xiàn)象。2023/12/3161

造成這種危機(jī)的根本原因是我們?nèi)涨安捎玫鸟T·諾依曼機(jī)類型計(jì)算機(jī)的求解問題的方法空間結(jié)構(gòu)與人們認(rèn)識問題的問題空間結(jié)構(gòu)很不一致。馮·諾依曼機(jī)的基本特征是順序地執(zhí)行指令，按地址訪問線性的存儲空間。在這種機(jī)器上所能直接接受的是面向過程的語言，這是一種比較難以理解的、與人們的自然語言相距甚遠(yuǎn)的語言。近20年來，人們?yōu)榱丝朔浖C(jī)、控制軟件的開發(fā)質(zhì)量和提高軟件的生產(chǎn)效率，對軟件開發(fā)的方法進(jìn)行了大量深入的研究，提出了用管理工程項(xiàng)目的方法開發(fā)軟件工程的方法。到目前為止，最典型的傳統(tǒng)方法是結(jié)構(gòu)化的需求分析、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這種方法從本質(zhì)上看，仍具有馮·諾依曼機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，是軟件開發(fā)人員從開發(fā)軟件的立場出發(fā)而確定的，并不是從人們認(rèn)識客觀世界的過程和方法出發(fā)的。2023/12/3162一、基本概念1、對象：含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨(dú)立模塊，可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。如一個(gè)城市、一棵樹均可作為地理對象。注：①具有一個(gè)唯一的標(biāo)識，以表明其存在的獨(dú)立性；

②具有一組描述特征的屬性，以表明其在某一時(shí)刻的狀態(tài)——靜態(tài)屬性—數(shù)據(jù)；

③具有一組表示行為的操作方法，用以改變對象的狀態(tài)。--作用、功能—函數(shù)、方法。

劃分原則：找共同點(diǎn)，所有具有共性的系統(tǒng)成份就可為一種對象。地理對象屬性—數(shù)據(jù)行為—方法2023/12/31632、類

共享同一屬性和方法集的所有對象的集合構(gòu)成類。如河流均具有共性，如名稱、長度、流域面積等，以及相同的操作方法，如查詢、計(jì)算長度、求流域面積等，因而可抽象為河流類。3、實(shí)例

被抽象的對象，類的一個(gè)具體對象，稱為實(shí)例，如長江、黃河等。真正抽象的河流不存在，只存在河流的例子。類是抽象的對象，是實(shí)例的組合，類、實(shí)例是相對的，類和實(shí)例的關(guān)系為上下層關(guān)系。4、消息

對象之間的請求和協(xié)作（并不獨(dú)立存在）。對象之間的關(guān)系，如鼠標(biāo)點(diǎn)，就是消息，點(diǎn)某按紐，就是對按紐提出請求。類實(shí)例1實(shí)例2對象1對象2請求和協(xié)作消息2023/12/31645、多態(tài)性（OverloadingandPolymorphism）

多態(tài)：是指同一消息被不同對象接收時(shí)，可解釋為不同的含義。同一消息，對不同對象，功能不同。在面向?qū)ο笳Z言中，它的意思是同一個(gè)消息可以根據(jù)發(fā)送消息對象的不同，采用多種不同的行為方式。多態(tài)性允許每個(gè)對象以適合自身的方式去響應(yīng)共同的消息。這樣就增強(qiáng)了操作的透明性、可理解性和可維護(hù)性。2023/12/3165二、四種核心技術(shù)1、分類分類是把一組具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對象歸納或映射為一個(gè)公共類的過程。如城鎮(zhèn)建筑可分為行政區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、文化區(qū)等若干個(gè)類。2、概括將相同特征和操作的類再抽象為一個(gè)更高層次、更具一般性的超類的過程。子類是超類的一個(gè)特例。一個(gè)類可能是超類的子類，也可是幾個(gè)子類的超類。所以，概括可能有任意多層次。概括技術(shù)避免了說明和存儲上的大量冗余。這需要一種能自動地從超類的屬性和操作中獲取子類對象的屬性和操作的機(jī)制，即繼承機(jī)制。3、聚集

聚集是把幾個(gè)不同性質(zhì)類的對象組合成一個(gè)更高級的復(fù)合對象的過程。

4、聯(lián)合

相似對象抽象組合為集合對象。其操作是成員對象的操作集合。

2023/12/3166三、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型從概念上將人們對GIS的理解提高到了一個(gè)新的高度。一方面，它巧妙地容納了GIS中拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能有效地表達(dá)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。另一方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在表達(dá)和處理屬性數(shù)據(jù)時(shí)，又具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性。目前，采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：①擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言(OOPL)，在OOPL中增加

DBMS的特性；②擴(kuò)充RDBMS，在RDBMS中增加面向?qū)ο蟮奶匦裕虎劢⑷碌闹С置嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS

。2023/12/3167四、面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型的特點(diǎn)a)可充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)。b)具有可擴(kuò)充性。由于對象是相對獨(dú)立的，因此可以很自然和容易地增加新的對象，并且對不同類型的對象具有統(tǒng)一的管理機(jī)制。c)

可以模擬和操縱復(fù)雜對象。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型是面向簡單對象的，無法直接模擬和操縱復(fù)雜實(shí)體，而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型具備對復(fù)雜對象進(jìn)行模擬和操縱的能力。

在GIS中建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型時(shí)，對象的確定還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是，對象的建立應(yīng)符合人們對客觀世界的理解，并且要完整地表達(dá)各種地理對象，及它們之間的相互關(guān)系。2023/12/3168E.語義數(shù)據(jù)模型E-R模型

（entity-relationshipmodel

）

GIS中的地物可根據(jù)國家分類標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶋H情況劃分類型。如一個(gè)大學(xué)GIS的對象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類，地物類型的每一大類又可以進(jìn)一步分類，如建筑物可再分成教學(xué)樓、科研實(shí)驗(yàn)樓、行政辦公樓、教工住宅、學(xué)生宿舍、后勤服務(wù)建筑、體育樓等子類，管線可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供熱管道、供氣管道等，另一方面，幾種具有相同屬性和操作的類型可綜合成一個(gè)超類。

2023/12/3169一、主要的語義概念1、實(shí)體：實(shí)體是對客觀存在的起獨(dú)立作用的客體的一種象。在E-R模型中，用矩形符號表示實(shí)體，實(shí)體的命名標(biāo)注于矩形符號之內(nèi)。2、聯(lián)系：聯(lián)系是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。一般可分為（1:1）、（1:N）、（M:N）三種類型。聯(lián)系在E-R模型中用菱形符號表示，聯(lián)系的名稱同樣標(biāo)注于菱形之中。實(shí)體和聯(lián)系之間用線段連接，并在線上注明連接的類型。3、屬性：屬性是對實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。每個(gè)屬性都關(guān)聯(lián)一個(gè)域（值的集合）。屬性用一個(gè)橢圓形表示，橢圓中放置屬性的名稱，屬性同實(shí)體和聯(lián)系之間也用線段連接。2023/12/3170二、采用E-R模型進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)，可以分為以下三個(gè)步驟：設(shè)計(jì)局部的E-R模型設(shè)計(jì)全局的E-R模型全局E-R模型的優(yōu)化2023/12/31714、數(shù)據(jù)模型的分類①傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型②其他數(shù)據(jù)模型A.層次數(shù)據(jù)模型B.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型C.關(guān)系數(shù)據(jù)模型E.語義數(shù)據(jù)模型D.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型2023/12/3172

數(shù)據(jù)建模是指把現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)組織為有用且能反映真實(shí)信息的數(shù)據(jù)集的程。分為三步：①選擇一種數(shù)據(jù)模型來對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；②選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；③選擇一種適合于記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。５、數(shù)據(jù)建模的步驟2023/12/31736、GIS空間數(shù)據(jù)模型的層次組成：概念數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型2023/12/31743.5空間數(shù)據(jù)模型3.6空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制3.7空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2023/12/3175計(jì)劃調(diào)查編輯處理評價(jià)準(zhǔn)備收集數(shù)字化2023/12/3176一、數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本概念

數(shù)據(jù)質(zhì)量是空間數(shù)據(jù)在表達(dá)空間位置、專題特征以及時(shí)間這三個(gè)基本要素時(shí)，所能夠達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性，以及它們?nèi)咧g統(tǒng)一性的程度。1.準(zhǔn)確性：一個(gè)記錄值（測量或觀察值）與它的真實(shí)值之間的接近程度。2.精度：對現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度。3.空間分辨率：“分辨率”是兩個(gè)可測量數(shù)值之間最小的可辨識的差異。空間分辨率可以看作記錄變化的最小距離。2023/12/31774.比例尺：比例尺是地圖上一個(gè)記錄的距離和他所表現(xiàn)的“真實(shí)世界的”距離之間的一個(gè)比值。圖上距離：實(shí)地距離5.不確定性：地理信息系統(tǒng)的不確定性包括空間位置的不確定性、屬性不確定性、時(shí)域不確定性、邏輯上的不確定性及數(shù)據(jù)的不完整性。6.誤差：定義出一個(gè)所記錄的測量和它的事實(shí)之間的準(zhǔn)確性以后，很明顯對于大多數(shù)目的而言，它的數(shù)值是不準(zhǔn)確的。2023/12/3178誤差產(chǎn)生的主要原因具體分析原因2023/12/3179誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集

實(shí)測誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識別要素）誤差）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)字化過程中操作員和設(shè)備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差

數(shù)據(jù)存貯

數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計(jì)算機(jī)字長引起，單精度、雙精度類型）空間精度不能滿足數(shù)據(jù)操作

類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起）多層數(shù)據(jù)疊加誤差多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形）數(shù)據(jù)輸出比例尺誤差、輸出設(shè)備誤差、媒質(zhì)不穩(wěn)定（如圖紙伸縮）成果使用

用戶錯(cuò)誤理解信息、不正確使用信息2023/12/3180誤差的類型

①源誤差②操作誤差

誤差類型誤差來源誤差特征源誤差數(shù)據(jù)年代；數(shù)據(jù)的空間覆蓋范圍；地圖比例尺；觀測密度數(shù)據(jù)的可訪問性，數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)與用途的一致性；數(shù)據(jù)的采集處理費(fèi)用明顯、易探測由自然變化或原始測量引起的誤差位置誤差；屬性誤差：質(zhì)量和數(shù)量方面的誤差數(shù)據(jù)偏差：輸入輸出錯(cuò)誤，觀測者偏差，自然變化不明顯難測定GIS處理過程引起的誤差計(jì)算機(jī)字長引起的誤差拓?fù)浞治鲆鸬恼`差：邏輯錯(cuò)誤、地圖疊置操作分類與綜合引起的誤差：分類方法、分類間隔、內(nèi)插方法復(fù)雜難探測2023/12/3181①源誤差（與數(shù)據(jù)獲取方法有關(guān)）A.測量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的誤差

控制測量誤差碎部測量誤差空中三角測量誤差測圖誤差B.地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差制圖誤差：控制點(diǎn)展繪誤差、編繪誤差、繪圖誤差、綜合誤差、地圖復(fù)制誤差、分色板套合誤差、繪圖材料的變形誤差數(shù)字化誤差

C.遙感數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)獲取誤差數(shù)據(jù)處理誤差數(shù)據(jù)分析誤差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差人工判斷誤差2023/12/3182②操作誤差由計(jì)算機(jī)字長引起的誤差由拓?fù)浞治鲆鸬恼`差數(shù)據(jù)分類和內(nèi)插引起的誤差2023/12/3183誤差傳播

誤差傳播是指對有誤差的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理生成的GIS產(chǎn)品也存在誤差，誤差傳播在GIS中可分為三類：1）代數(shù)（算術(shù)）關(guān)系下的誤差傳播指對有誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算后，如差、倍數(shù)、線性關(guān)系等所得結(jié)果的誤差，有一套成熟的經(jīng)典測量誤差理論處理。2）邏輯關(guān)系下的誤差傳播指在GIS中對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯交、并等運(yùn)算所引起的誤差傳播。如

疊置分析。邏輯關(guān)系下的誤差傳播正處于研究中，需要借用信息論，模糊數(shù)學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)等學(xué)科有望解決。3)推理關(guān)系下的誤差傳播是指不精確推理關(guān)系造成的誤差.

如專家系統(tǒng)中的不精確推理。

2023/12/3184二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制

1、方法：

①傳統(tǒng)的手工方法