GIS概论第二讲：空间数据(GI)获取与处理

地理信息系统地理信息系统GIS地理信息系统概论回收进口缴款书地理信息系统概论（复习）RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、地理信息GI（GeographicalInformation)是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形等的总称。2、地理信息系统GIS（GeographicalInformationSystem）是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、存储、管理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。一、基本概念：进口缴款书/xinwen/2013/1013/54.html地理信息----数字、文字、图形、图象二、GIS研究的核心问题GIS的核心问题空间位置信息空间位置上的信息上述两种信息相互之间关系GIS用于回答在哪里?是什么?有什么关系?三、GIS的基本构成RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论GIS用户系统硬件系统软件空间数据应用模型GIS软件GIS的方法GI三、GIS软件所具备的功能RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论GIS功能基本功能应用功能数据采集与编辑数据存储与管理数据处理与变换空间分析与统计产品制作与显示二次开发和编程资源管理区域规划国土监测辅助决策数据变换数据重构数据抽取拓扑叠合缓冲区建立数字地形分析空间集合分析讨论如何理解GISGIS与其他计算机软件系统的本质区别？利用GIS可以为你做什么？第二讲：地理信息(空间数据)获取与处理

----本书二、三章1、地图投影（空间数据定位体系）；2、比例尺（空间数据的表达尺度）；3、地理空间要素的表达；4、空间数据结构5、空间数据特征（图形、属性、拓扑）；6、空间数据获取（数据源、数字化）；7、空间数据处理方法（图形编辑、属性编辑、拓扑建立）；RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论一、地理要素位置描述坐标系统平面坐标系统球面坐标系统RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论一、地理要素位置描述一、空间参照系和地图投影1、空间参照系统（B、L、H）

目的：为地球上每个地理要素（地理信息）分配一个准确的位置，方便用数学或图形方式描述位置。地理空间中的要素要进行定位，必须要嵌入到一个空间参照系中，即在进行位置描述时，需要有一个参照。根据地球椭球体模型建立的地理坐标——经纬度坐标可以作为所有空间要素的参照系统。

RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论一、空间参照系和地图投影2、地图投影

目的：建立地球球面坐标到平面坐标的一一对应关系，方便使用；

投影指的是在两个点集之间建立一一映射关系。因为地球是一个不规则的球体，将地球表面的地理坐标转换为平面坐标的过程称为地图投影。空间信息系统不能仅依靠地理坐标，必须要有平面坐标，地图投影对空间信息系统来说是不可缺少的。地图投影的使用保证了空间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、几个概念：参考椭球体（长轴、短轴、曲率）；大地基准面；大地原点（坐标系起算点）；大地坐标（平面坐标、球面坐标）；高程基准面；2、投影方式：高斯－克吕格投影；中央子午线；3°带投影，6°带投影；我国范围：东经72°--136°，包括11个6°投影带，即13—23度带；包括22个3°投影带，即24—46度带；RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论一、空间参照系和地图投影地球模型地球表面水准面大地水准面参考椭球体垂直投影RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论地图投影的变形示意地图投影的变形一、空间参照系和地图投影RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论高斯－克吕格投影

高斯－克吕格投影是由高斯于19世纪20年代拟定，后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式，其特征包括：中央经线和地球赤道投影成为直线，且为投影的对称轴；等角投影；中央经线上没有长度变形；同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大；在6°带范围内，长度变形线最大不超过0.14%。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论3°带投影，6°带投影投影

我国1:1万至1:50万的地形图全部采用高斯－克吕格投影。1:2.5万至1:50万的地形图，采用6°分带方案，全球共分为60个投影带；我国位于东经72°到136°间，共含11个投影带；1:1万比例尺图采用3°分带方案，全球共120个带。从0度开始，自西向东每6度分为一个投影带。从东经1度30分开始，自西向东每3度分为一个投影带。5、地理信息系统中投影系统配置的一般特征各国家的地理信息系统投影——与该国基本地图系列所用的投影系统一致；各比例尺GIS投影——与相应比例尺的主要信息源地图所用的投影一致；各地区GIS投影——与所在区域适用的投影一致；

各种地理信息系统一般以一种或两种（至多三种）投影系统为其投影坐标系统，以保证地理定位框架的统一；

RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论3、目前国内常见坐标系统1954北京坐标系1980西安坐标系地方独立坐标系WGS全球定位系统坐标系4、目前国内常见高程系黄海高程系珠江高程系独立高程系RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论6、地理信息系统中地图投影配置的一般原则所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致；系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺；所用投影以等角投影为宜；所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论小结：

1、地理坐标（大地坐标）系建立（B、L）；2、平面直角坐标系建立；3、高程基准建立；4、比例尺的产生；RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论二、地图比例尺RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论

目的：建立其实物（地理要素）与图形（图纸或图形数据）之间的缩放比例，被综合的程度。地图是以平面的方式记录地理空间中的要素信息，包括位置及其上的特征。由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所谓地图比例尺，指的是地图上的距离于地面上相应距离之比。

RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、概念：地图比例尺---比例尺表明了地图数据的详细（精确）程度，因此不同比例尺地图往往需要采用不同的地图投影方式。2、几种表示方法：数字比例尺：1：100000文字比例尺：地图上1mm等于实地1km图解比例尺或直线比例尺：面积比例尺：图上面积与实际面积之比图上距离、实地距离；各种比例尺地图RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1：25万市区1：1万郊区1：5万1：20002、GIS工程中常见比例尺：1：400万、1：100万；1：50万、1：25万、1：5万、1：1万；1：5000、1：2000、1：1000、1：500；1：1万---1：1000万比例尺地图又称为国家基本比例尺地形图1:500—1:5000大比例尺地图3、同一地图要素在不同比例尺地图上有不同的表达方式RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、图形（点、线、面、体）2、属性（文字、表格、数字）3、关系（拓扑关系：包含、相交、相临、连通等

属性关系：关联、连接等）4、图像RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论三、地理信息计算机表达矢量数据栅格数据地理空间要素表达（以矢量数据结构）1、按地理信息的不同类别分类表达如基础地理要素分10大类表达（按国家测绘局规范）：控制点类居民地及附属设施类工矿建筑物及其它设施类交通及附属设施类管线及附属设施类水系及附属设施类境界类地貌与土质类植被类注记类RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论地理信息表达（以矢量数据结构）2、地理信息按图形特征分图层表达：点（Point/Lab）线（Arc/Line）面（Polygon）曲面（Surface）体（Volume）RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论地理空间要素表达现实世界植被类点层面层线层抽象出地理信息图层属性分类名称、物种名称、面积名称、长度拓扑建筑类点层面层线层名称、类型名称、面积名称、长度交通类点层面层线层名称、类型名称、面积名称、长度点拓扑线拓扑面拓扑地理空间要素表达（以矢量数据结构）3、同一图层地理信息的性质特征用同一个属性表表达RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论3、属性要素：字符型、数字型、日期型、货币型、4、空间关系（拓扑）要素：层次结构拓扑结构相交、相临、包含。。。。。。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论属性特征现实世界道路线建筑物面植物点层面层抽象出地理信息图形属性分层名称、物种名称、面积名称、长度地理信息的计算机表达形式四、空间数据结构RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、地理位置特征坐标系（平面、高程）RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论3、图形特征

数据源（矢量、栅格）图形单元要素分类（分层）要素分层2、尺度特征比例尺五、GIS数据特征4、属性特征属性特征是用于对图形数据的解译（说明）。点：位置、分类、编码、名称、数值。。。。。。线：起结点、终结点、长度、分类、编码、宽度、名称。。。。。。面：结点、左多边形、右多边形、面积、分类、编码、名称。。。。。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论5、空间关系特征空间层次叠加（不同地理要素之间）

1）要素(分类）2）图层（分层）3）高程RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论拓扑关系：所谓拓扑关系是指明确定义物体之间的空间关系的一种数学方法.在地理信息系统中,表示空间关系的方法主要有以下5种:

1）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义

2）临接性:用多边形--弧段结构来确定多边形相互之间的邻接关系

3）连通性：以弧段—节点结构来确定弧段与弧段之间的连通性,多用于路径分析、最佳路径计算、网络流程分析等

4）方向性：由起点至终点即确定了一个方向

5）包含性：指面状物体包含哪些线状物体和点状物体.

如一个省内有多少个城市，城区内分布哪些小学、一个居住小区内配套设施如何等等RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论拓扑关系:空间地物的相互位置关系RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论点--线线--线点--面线--面面--面邻接性的表示RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论12345967810243651连通性的表示RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论145633包含性的表示RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论线段A多边形B点A多边形A6、数据规范特征元数据

概念：元数据一般认为是“关于数据的数据”,在地理空间数据中,元数据是说明数据内容﹑质量﹑状况和其他有关特征的背景信息.作用：元数据的作用可以归纳为:★帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据,建立数据文档★提供有关数据生产单位数据存储﹑数据分类﹑数据内容﹑数据质量﹑数据交换网络及数据销售方面的信息,便于用户查询检索地理空间数据.★提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径.★帮助用户了解数据,以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断.RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论元数据标准国际上用于科学数据库的元数据标准已有很多.国际标准化组织正在制定ISO15046-15《地理信息—元数据标准》.“中国可持续发展信息共享元数据标准”的主要内容:(1)元数据层次结构:元数据子集﹑元数据实体﹑元数据元素(2)元数据分级:一级主节点和二级分节点(3)元数据性质:必选﹑条件必选和可选(4)元数据特征:名称﹑标识码﹑定义﹑性质﹑条件﹑最大出现次数﹑数据类型和值域.(5)元数据内容:一级元数据内容包含70个元数据实体和元素;二级元数据内容涉及339个实体和元素.(6)元数据扩展:按照本标准规定的原则,用户可以扩展二级元数据.RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论数据字典概念：对GIS数据的分层、图形、属性、拓扑的详细描述；作用：★指导数据采集★指导数据编辑★数据质量检查的依据★数据的详细说明书★数据使用的帮助工具RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论国家标准、行业规范☆图式☆作业规范☆技术规程☆要素分类与编码RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论标准体系国家标准行业标准GIS数据演示实习课1、实习内容：1)、认识各种空间数据源；2)、学会各种比例尺地图的图形识别；3)、学会各种分辨率遥感图像的目视判读；4)、学会为各种数据源设计统一的空间参照系统；4)、尝试为各种空间数据设计分类、分层；5)、尝试为各种空间数据表达设计图形要素、属性要素；

RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论实习课2、实习资料：1)、数据资料1：500、1：10000、1：50000三种比例尺地形图1米、10米卫星影像标准GIS数据

2)、应用软件ArcView3.2aArcGis8.0RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论实习课3、目的：

1)、通过上机实践，认识空间数据获取的地理基础与空间要素表达方式；2）、初步认识GIS数据的基本特征；3）、学习使用一种GIS平台软件；4）、学习建立正确的坐标系、地图投影。RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论思考讨论RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、GIS数据具有何显著特征？2、建立一个GIS应用系统的首要任务是什麽？3、尝试选定一种GIS的应用目标，并为你的应用选定数据源；4、根据你的系统应用，参照国家相关标准，尝试为选定的数据源编写数据字典。5、浅谈你对空间数据的理解与认识，浅析GIS空间数据获取的设计基础。综合实践课题RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、以自由组合的方式组建综合实践课题小组。2、根据课题组的兴趣或实际应用需求，选定一个GIS应用\开发项目，编写开题报告。测绘仪器测量软件其他数据图纸扫描已有地图扫描

矢量化空间数据库数据格式转换遥感数据GPS接收机遥感分类提取直接通信GIS系统六、空间数据获取-----获取的手段数字化过程属性表--------------------实景情况地图数据属性数据数字化计算机系统几何要素和属性记录：数字化过程六、空间数据获取---获取方法与步骤RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1.选择数据源、确定数据的表现形式2、确定数据有关技术指标3、选择数据获取的软件平台4、数据采集5、数据编辑6、数据拼接7、数据入库8、数据动态更新与维护1.选择数据源：RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论(1)基础制图数据:包括地形数据和人文景观数据(2)自然资源数据:土地利用数据、矿产资源数据(3)统计调查数据:人口普查数据、各行政区域经济发展数据(4)数字高程数据:数字地形模型(DigitalTerrainModels,DTM)数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)(5)文档数据:各种与GIS应用相关的文档，表格，图片等属性数据(6)已有的系统数据:已建成的应用地理信息系统的数据2、确定数据表现形式RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论(1)、栅格数据(2)、矢量数据(3)、文本数据3、确定数据有关技术指标RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论编写元数据文件确定数据分类与编码体系编写数据字典数据分层及拓扑数据属性项设计4、选择数据获取的软件平台RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论ArcInfo（ArcGIS）MapInfoSupperMapMapGISCadMap5、数据采集RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论扫描栅格地图在ArcView中加入栅格数据建立地图投影栅格数据定向依据数据字典建立相应的图层依据数据字典建立各图层的属性项图形数字化属性录入、赋值6、数据编辑RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论图形编辑属性编辑拓扑编辑7、数据拼接RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论图形接边属性接边拓扑接边8、数据入库RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论9、数据动态更新与维护七、空间数据处理RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论1、空间数据的坐标变换-----平面

空间数据坐标转换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换。（1）几何纠正：数字化数据的坐标系转换和图纸变形的误差改正。☆仿射变换------x、y方向不等比例变换，可以纠正变形通常使用不少于4对点进行纠正求解原理------最小二乘法 ☆相似变换------等比例变换 ☆二次变换------x、y、z方向不等比例变换，可以纠正扭曲变形

(2)、投影变换RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论

当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。 ☆正解投影-----平面直接变平面如换带投影。 ☆反解投影-----平面—球面—球面—平面如54系与80系变换。 ☆数值变换------坐标对之间变换，如独立坐标与54、80、84等之间的变换。2、数字化数据处理RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统地理信息系统概论

（1）线状要素处理☆节点处理伪节点、悬挂点、增加、删除☆连通性处理相通、相交、相重叠☆方向性处理(2)、