地信息系统工程与标准化

1、1第八章 地信息系统工程与标准化n土地信息系统工程n土地信息系统的设计与应用2第一节 土地信息系统工程n硬件n软件n人员3一、硬件计算机各种类型的硬件是土地信息系统硬件配置的基础 , 其主要包括 :(1) 计算机: 工作站、微机、便携式计算机 ;(2) 数据输入设备: 数字化仪、扫描仪等 ;(3) 数据输出设备: 图形终端、绘图仪、打印机、硬拷贝设备等 ;(4) 存贮设备: 磁带机、光盘机等。 4二、软件土地信息系统的软件:n操作系统软件、n数据输入软件、n数据查询和分析软件、n图像处理软件、n网络管理软件n信息输入输出软件51、操作系统软件n操作系统软件是土地信息系统软件开发的基础：n平台主

2、要包括微机DOS操作系统、Windows 操作系统、工作站的 Unix 操作系统等6土地信息系统操作系统应具有的特点 一般来说 , 选择作为土地信息系统软件开发基本平台的操作系统应具有如下特点 : (1) 支持多用户 :(2) 支持多任务、(3) 支持文件管理 ; (4) 支持内存管理 ;(5) 支持安全管理 ;(6) 支持数据库恢复 (Backups);(7) 具有检查错误和纠错能力 ;(8) 具有系统诊断能力 ;(9) 具有抗病毒能力 ;(10) 具有收发电子邮件能力。72. 数据输入软件n软件包括两种 : 1.基于矢量的地图数字化和编辑软件, 2.基于栅格的地图/影像扫描软件, n数据输

3、入软件常见功能如下:(1) 交互式图形编辑:(2) 属性编辑:(3) 质量控制、误差检测;(4) 数据边界匹配。83、数据查询和分析软件n数据查询软件：图形数据查询和属性数据查询n数据处理分析软件： 1.数据预处理软件, 包括地理坐标变换、数据格式转换、数据配准与纠正、内插等功能。2.信息分析软件, 包括缓冲区分析、多边形叠加分析、线性网络分析、空间统计分析等空间信息基本分析软件以及基于地学领域各专业问题解决方案的预测模型、规划模型、决策模型等空间信息高级分析软件。9104、图像处理软件主要包括影像影像增强、影像分类、影像识别影像分析软件。 115、网络管理软件n 用于实现土地信息系统网络数据

4、和设备的管理, 常用功能如下:(1) 多用户数据库的管理 ;(2) 网络活动的监视 ;(3) 网络问题的诊断 ; (4) 打印和绘图管理。126、信息输出软件主要包括如下功能 :(1) 图形显示 ;(2) 表格显示 ;(3) 栅格影像的生成和显示 ;(4) 生成硬拷贝的地图和报表 ;(5) 按照比例尺输出和显示地图 ;(6) 曲线和图表的生成。13三、人员配置14第三节 土地信息的标准化n为了推动土地信息系统技术的社会化, 推动网络信息系统的发展，需要对有关土地信息的标准化问题进行深入研究。n1983年, 在原国家科委的主持下, 我国编制了第一部地理信息系统的标准化文件资源与环境信息系统国家规

5、范研究报告。15土地信息系统标准的内容土地信息系统软件工具开发:相关的各种标准化活动, 例如软件工程、软件评测等标准; 土地信息系统数据库建设: 相关的工作, 包括各种操作规程的 制定、文本编写、数据库安全等方面的标准实践; 实现数据共享相关的标准化工作:数据重复使用、数据交换、网络安全等方面的技术标准, 例如数据模型标准、数据质量评定标准、元数据标准等等。16一、土地信息标准化的意义和作用 n土地信息系统的标准体系是土地信息系统技术走向实用化和社会化的保证, 对于促进土地信息共享、实现社会信息化具有巨大的推动作用。n促进空间数据的使用及交换n促进土地信息共享17(一) 空间数据的使用及交换1

6、、数据质量标准：影响来自两个方面: n图形数据生产:生产部门数字化作业人员水平参差不齐, 各种航摄及解析仪器、各种数字化设备的精度不同, 导致最终对土地信息系统数据的精度进行控制的难度; n属性数据录入:土地属性特征的识别质量, 由于没有经过严格校正的属性数据存在误差, 从而导致人们使用数据的错误。182. 数据库设计标准在土地信息系统实践中, 数据库设计是至关重要的一个问题, 它直接关系到数据库应用上的方便性和数据共享。一般地, 数据库设计包括三方面的内容: 数据模型设计、数据库结构和功能设计以及数据建库的工艺流程设计。这三个方面可能出现的一些问题列入表 8-5。 要解决这些问题, 就需要针

7、对数据库的设计问题, 建立相应的标准, 如数据语义标准、数据库功能结构标准、数据库设计工艺流程标准。 19表 8-5 不规范的数据库设计可能带来的问题不规范的数据库设计种类 由此带来的问题数据模型设计数据库结构和功能设计数据建库的工艺流程设计 术语不一致, 数据语义不稳定, 数据类型不一致, 数据结构不统一结构不合理, 术语不一致, 功能不符合用户要求整个工艺流程不统一, 术语不一致, 用户调查方式不统一, 设计文本不统一203. 数据档案标准n对数据档案的整理及其规范化, 例如土地信息系统元数据的研究及其标准的制定。明确的元数据定义以及对元数据方便地访问, 是安全地使用和交换数据的最基本要求

8、。一个系统中如果不存在元数据说明, 很难想像它能被除系统开发者之外的第二个人所正确地应用。n因此, 除了空间信息和属性信息以外, 元数据信息也被作为地理信息的一个重要组成部分。214. 数据格式标准n在土地信息系统发展初期, 土地信息系统的数据格式被当作一种商业秘密, 因此对土地信息系统数据的交换使用几乎是不可能的。为了解决这一问题, 通用数据交换格式的概念被提了出来, 并且, 有关空间数据交换标准的研究发展很快。n在土地信息系统软件开发中, 输入功能及输出功能的实现必须满足多种标准的数据模式。225. 数据的可视化标准n空间数据的可视化表达, 是土地信息系统区别于一般商业化管理信息系统的重要

9、标志。n在土地信息系统技术发展早期, 空间数据的显示基本上直接采用了传统地图的方法及其标准。n由于土地信息系统的面向空间分析功能的要求, 空间数据的土地信息可视化表达与地图的表达方法具有很大的区别。传统的制图标准并不适合空间数据的可视化要求, 例如利用已有的地图符号 无法表达三维土地信息数据。解决土地信息可视化表达的一般策略是: 与标准的地图符号体系相类似, 制定一套标准用于显示土地数据的符号系统。包括图形符号、文字符号、 图片符号、声音符号等。23（二） 促进土地信息共享n土地信息的共享, 是指土地信息的社会化应用, 就是土地信息开发部门、土地信息用户和土地信息经销部门之间以一种规范化、稳定

10、、合理的关系共同使用土地信息及相关服务机制。n土地信息共享有三个基本要求: 1.要正确的向用户提供信息; 2.用户无歧义、无错误地接收井正确使用信息;3.要保障数据供需双方的权力不受侵害。24二、土地信息标准化的内容1. 土地信息的内容和层次土地信息是对土地实体特征的描述, 土地实体特征一般分为四类 :空间特征, 描述土地实体空间位置、空间分布及空间相对位置关系 ; 属性特征, 描述土地实体的土地属性和土地意义; 关系特征 , 描述土地实体之间所有的土地关系, 包括对空间关系、分类关系、隶属关系等基本关系的描述:动态特征, 描述土地实体的动态变化特征。土地信息对这些特征的描述, 是以一定信息结

11、构为基础的。一个合理的信息结构中的各个信息项应当具有明确的数据类型定义, 它不但能全面反映上述土地实体的四类特征, 而且还能够很容易地被影射到一定的数据模型之中。25n由于对土地信息的描述是以数据为基础的, 因此关 于数据本身的一些描述信息, 例如关于数据质量、数据获取日期、数据获取的机构等, 由于它们也间接地描述了地理实体, 也成为土地信息的组成之一。这一类信息在土地信息系统领域一般称为元数据信息, 图8-28表示了在土地信息系统领域中土地信息的组成。空间信息关系信息属性信息数据质量信息机构信息获取时间土地实体的描述信息元数据信息土地信息262. 土地信息的记录格式与转换n不同的土地信息系统

12、软件工具, 记录和处理同一土地信息的方式是具有差别的, 这往往导致早期不同土地信息系统软件平台上的数据不能共享。记录格式的不同加上格式对用户是隐蔽的, 导致了数据使用上的困难。27(1) 数据交换格式n在数据转换中, 数据记录格式的转换要考虑相关的数据内容及所采用的数据结构。如果纯粹为转换空间数据而设立的标准, 那么重点考虑的将是: n不同空间数据模型下空间目标的记录完整性及转换完整性, 例如由不同简单空间目标之间的逻辑关系形成的复杂空间目标, 在转换后其逻辑关系不应被改变; n各种参考信息的记录及转换格式, 例如坐标信息、投影信息、数据保密信息、高程系统等; n数据显示信息, 包括标准的符号

13、系统、颜色系统显示等。28n对于土地信息, 除了考虑上述数据的转换格式外, 还应该多考虑下列内容: 属性数据的标准定义及值域的记录及转换 ; 土地实体的定义及转换; 元数据 (Metadata)的记录格式及转换等。n 由于在转换过程中, 土地数据是一个整体, 各类数据的转换一般以单独转换模块为基础进行转换, 因此, 还要具有不同种类数据转换模块之间关系的说明及数据整体信息的说明, 例如利用一定的机制说明不同转换模块的记录位置信息、转换信息的统计等。29n在所有数据标准中, 数据交换格式的发展是最快的, 地理信息系统软件开发商在其中做了不少工作, 例如DXF、 TIFF等可以用于空间数据的记录与交换; n不但注重于空间