地理信息系统(GIS)概论课件

第八讲地理信息系统三维建模概述

三维GIS的要求与二维GIS相似，但在数据采集、系统维护和界面设计等方面比二维GIS要复杂得多，如：1）数据编码2）数据的组织的重构3）变换4）查询5）逻辑运算6）计算7）分析8）建成立体模型9）视觉变换三维数据结构

一、八叉树三维数据结构1、原理2、八叉树的存贮结构（1）

规则八叉树（2）

线性八叉树（3）

一对八式的八叉树三维边界表示法

数字高程模型DEM数字高程模型DEM（DigitalElevationModel）；地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示；广义的DEM可包括等高线，三角网等。这里我们特指由地表矩阵单元构成的高程矩阵。DTM（DigitalTerrainMode）数字地形模型；地表单元上地形参数的集合，通常DTM可由DEM生成。1、

三维DEM的用途

（1）

在数字地形图数据库中存贮高程数据（2）

解决道路设计和军事工程中的一些与高程有关的问题（3）

军事目的三维地形显示及风景设计和规划（4）

剖面视觉分析（5）

道路规划、大坝选址等（6）

不同地形之间的静态分析和比较（7）

产生坡度图、坡向图和生成着色地形图的坡度剖面图，辅助地貌分析或建立侵蚀图（8）

作为专题信息的显示背景或将地形数据与专题数据进行叠合（9）

为景观的图像模拟模型和景观处理提供数据（10）

通过将高程替换为其他连续变化的属性。表示DEM的方法

（1）

数学分片表示法（2）

图像表示法①

线模型②

点模型

a．高程矩阵缺点：在平坦地区出现大量的数据冗余；

·若不改变格网大小，就不能适应不同的地形条件；

·在视线计算中过分依赖格网轴线。b.不规则三角网DEM的生成方法

1）人工网格法将地形图蒙上格网，逐格读取中心或角点的高程值、构成数字高程模型。（2）立体像对分析

通过遥感立体像对，根据视差模型、自动选配左右影像的同名点，可建立数字高程模型。（3）三角网方法（TIN）

对有限个离散点，每三个邻近点联接成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各格网点高程，生成DEM。（4）曲面拟合

根据有限个离散点的高程、采用多项式或样务函数求得拟合公式，再逐一计算各点的高程，可得到拟合的DEM。（5）等值线插值

根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。等值线插值法是比较常用的方法，输入等值线后，可在矢量格式的等值线数据基础上进行，插值效果较好。等高线输入方法与插值算法

等高线的输入原则：

·计曲线作为控制地形的同骨架，必须全部无误地输入。·有选择地输入首曲线，选取原则是：1）

山顶最高处首曲线必须输入。2）

沟底和山脊变化大时，所选的首曲线应该“搭肩”输入。3）

鞍部首曲线一般要求全部输入，但对于首曲线拥挤的鞍部，可以只输入高程改变处那一对首曲线，鞍部首曲线必须对称；4）

地形变化较大部位，如计曲线之间距离较大，相邻计曲线不套合以及山脊、沟底的分又处等等都属于地形变化大的部位。这些地方的首曲线要求合部输入式者至少要求隔一根输入一根。等高线DEM插值算法

采用移动拟合加权平均插值方法。设P点为待内插的点，从P点按45°的方位间隔引出八务搜索射线，八条射互与P点相邻的等高线的交点为C1，C2……Ci，其高程分别为Z1，Z2…Zi，它们到P点的距离设为d1，d2…di则P点的插值高程Zp为数字地面模型DTM

数字地面模型由数字高程模型（地形等高线插值产生）产生，主要包括：（1）

高程分级

等间距或不等间距划分为若干高程等级，如用来区分丘陵、低山、中山、高山等（2）

平均高程

式中n的计算单元内栅格个数；h（Pk）为第k点的高程。（3）相对高程

设参考高程为hm，则各栅格点上相对高程为：

k=1，…，N（4）

极值高程和高差

（5）坡度

切面方程：坡度为该平面法线与水平面法线之间的夹角：将计算结果划分为91级（0-90），为代表水平面的情况。（6）坡向

坡向为上述拟合平面的法线在水平面上投影的方位角：按22.5度的方位角间隔由正北顺时针划分为16个方位，每级取值范围为11.25度。（7）地表粗糙度

反映某一面积单元内地势伏变化的复杂程度，是地表面积与投影面积之比：（8）坡面形态

根据相邻网格点上的坡度和坡向之间的逻辑关系，可以判断坡形的凹凸变化情况，确定沟谷线、山脊和鞍部的位置，划分流域范围。（9）沟谷密度

沟谷密度由单位面积上沟谷线总长度决定：（10）地表辐照度

计算辐照度需考虑日照条件（太阳赤纬、高度角、时角及大气状况）与坡面几何条件的相互关系由下式决定：式中，β大气透过率，与太阳高度和大气状况有关；Sc为太阳常数；Sa为太阳高度角可由球面三角公式求出；t是时角；a、b为坡面方程系数；θ为坡度。

TIN的生成方法

首先取其中任一点P，在其余各点中寻找与此点距离最近的点P2，连接P1P2构成第一边，然后在其余所有点中寻找与这条边最近的点，找到后即构成第一个三角形，再以这个三角形新生成的两边为底边分别寻找距它们最近的点构成第二个、第三个三角形，依此类推，直到把所有的点全部连入三角网中，

双线性插值方法

不规则采样点的插值先将不规则采样点集连接成TIN，然后再求落在各个三角形内的网络点高程值（包含落在三角形边上的点）待求点落在三角形ABC内，先用线性插值的方法，求D，E两点的值。设A，B，C，D，E，P处的值分别为VA、VB、VC、VD、VE，其中VA、VB、VC为已知，在DEM中实质上为高程值，则D、E两点处的插值为则P点的插值为：三维数据的显示

一、平面图二、层三、截面图四、立体图形五、全息图六、表面着色与体积着色三维GIS系统的设计

三维地理实体的几何建模

在提高GIS的建模能力方面，我们以常碰到两个问题：（1）

发展系统的高级几何建模能力，包括提供各种进行模型的生成、转换、有效性检查和几何操作的工具。（2）

发展种数据结构，这种数据结构能存贮不同种类的几何模型之间的拓扑关系，以及与之相联系的属性。最有效地描述这些实体的方法有：

1）

边界表示法

2）

空间实体枚举法八叉树适合矿产管理：1）

它能表示任何不规则的或具有断裂面的地理实体；2）

它能在同一数据结构中存贮几何和基本的地质信息；3）

它同样能对不均质的地理实体的内部进行描述。一个三维GIS的原型

IVM（InteractiveVolumeModeling）系统

以下是在IVM中采用的几种模型1）

具有85000个输入点的数据，其中的Z为深度。2）

带有61000个输入点的速率数据，其中Z为时间，并对三种不同类型的速率文件，分别建模。3）

有100个油井的t地区油井数据，Z为深度。4）

中东石油趋势分析，Z值为1970年到现在的年份或季度。用户须输入x—y—z—p，其中p为属性数据DynamicGraphicsCo.SGM（StratigraphicGeo-cellularModeling）系统

1、

地层模型2、

探井模型3、

属性模型1）

为用户提供了精确定义地质模型和根据序列或层边界分布来内插属性值的能力2）

每个格网要赋予与多达100项属性；3）

具有过滤功能。StratamodelCo.

全数字摄影测量系统Virtuozo一个全软件化设计、功能齐全、高度智能化的摄影测量解决方案，提供从自动空中三角测量到测绘地形图的整体作业流程VirtuoZoNT全数字摄影测量系统VirtuozoNt是一个全软件化设计、功能齐全、高度智能化的摄影测量解决方案，提供从自动空中三角测量到测绘地形图的整体作业流程。VirtuoZoNT采用国际最先进的超快速匹配臬法确定同名点，匹配速度高达500-1000点/秒，可处理航空影像，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、实用的测图模式及与Microstation接口，实现了采编一体化。线划要素半自动撮功能，大大提高了作业效率。开放的数据交换格式可与其它测图软件，GIS软件和图像处理软件方便地共享数据。生动的三维立体景观可视化，可真实再现三维场景，为虚拟现实和再现现实提供数据。VirtuoZoNt不但能制作中种比例尺的4D测绘产品，也是3S集成，三维景观和城市建模等最强有力的操作平台。因此，VirtuoZoNT系统不但改变了我国传统的测绘模式，提高了生产效率，同时也为测绘部门拓展业务提供了强有力的工具，能广泛应用于国民经济建设各部门。基本模块◆数据输入/输出管理（V-1/O）·可处理航空影像，近景影像及非量测相机等摄取的8bit黑白影像和24bit的彩色影像。·提供录活的图形、图像输出功能，可输出线划图，影像图和三维景观图。·系统的输出可直接与众多的GIS系统连接，如：Arc/into、GeoStar和MAPFIS等。◆自动定向模块（V-Orientation）·全自动相对定向，全自动内定向，半自动绝对定向。·内定向、相对定向和绝对定向都达到子象素（1/2-1/10象素）精度。◆影像匹配模块（V-Matching）·影像匹配预处理·核线重采样·采用国际最先进的影像匹配算法，沿核线进行整体松驰影像匹配确定同名点，匹配速度高达500-1000点/秒。◆自动生成DTM/DEM模块（V-DEM）·精度可达1/4000-1/6000航高以上。 ·提供平坦地区和城区的匹配与编辑模块。·DEM自动拼接。自动绘制等高线模块（V-Contour）·三次样条光滑。·自动高程注记。◆自动生成数字正射影像模块（V-Orhto）·提供正射影像修饰功能，可对由于DEM误差（在精度允许范围内）引起的影像模糊或高架桥等局部变形进行修饰。·正射影像和等高线叠合模块。◆数字化测图模块（V-Mapper）·提供三种测图方式1）

液晶立体眼镜测图模式（可用闪闭式立体眼镜或偏振镜屏），其中又分为测标漫游和影像漫游二种测图方式；2）

反光立体镜双屏测图模式；3）

正射影像测图模式。·提供二种图形测绘功能；1）

IGS人机交互式测图、编辑图形系统；2）

线划要素半自动提取，包括建筑物，·提供不同比例尺的制图符号库。·提供图廊的整饰和输出。三维立体景观显示模块（V-3DImage） ·立体透视图 ·真实景观显示 正射影像的无缝镶嵌模块（V-Mozaix）·分层影像镶嵌全自动影像镶嵌Microstation采编一体化建设模块（V-Microstation）·利用Microstation提供的MDL语方所开发的接口，使图形窗口和影像窗口的数据能进行实时交换，充分发挥Microstation强大的编辑功能，开成采编一体化的系统。·提供从1：500至1：25万的各种比例尺图形符号库，并可根据用户需求自定义制图符号。近景摄影测量模块（V-VloseR）·可处理量测相机或非量测相机的近景摄影影像。·制作特大比例尺（1：100）的线划图或影像图·可用于工程进展监测，土石方计算等。·可用于重建三维近景实物模型。SPOT卫星影像处理模块（V-SPOT）·可处理SPOT1A和1B级的卫星影像·建立DTM/DEM·制作SPOT正射影像。·进行土地变化监测。·进行地图更新和修测。自动空中三角测量模块（V-AATM）·自动进行内定向·自动化“空三量测”（包括自动相对定向、选点、转点和量测）。·模型自动连接与构网。·人机交互后处理（删点和相点，剔除相差）。·集成有独立模型法区域网平差软件及GPS辅助光束法平差软件（WuCAPSGPS）。·自动化量测速度一般为2-5分钟/片。·能与区域网平差软件PAT-B，Ablany等进行双向数据转换。城市建模与可视化软件CyberCity·三维几何重建成和纹理提取。·对任何建筑物可在360°范围内进行房顶和墙面纹理的平巾和修饰。·建立真实的城市三维景观动画。·可与Mapinto,AutoCAD和3DStudio数据进行交换，可供规划、设计人员进行二次开发。生成DEM软件DEMaker·自动内定向。·自动相对定向、半自动绝对定向。·生成核线影像。·匹配（包括匹配预处理及对匹配结果的显示和编辑）·DTM/DEM生成。·自动/半自动量测离散点建立DEM。·DEM拼接。·自动绘制等高线。·三维立体景观显示。生成正射影像软件OrthoKit·自动内定向。·DEM输入（USGS格式）·矢量等高线（DXF格式）生成DEM。·DEM拼接。·单像空间后交。·正射影像生成（包括正射影像+等高线）。·正射影像镶嵌。·正射影像修复（Orthofix）·三维立体景观显示。

多影像无缝镶嵌软件Mozaix·用于任意影像的无缝镶嵌，特别适用于城市影像的镶嵌。·可处理黑白或彩色影像。·分层影像镶嵌。·全自动影像镶嵌。

矢量等高线生成DEM软件DEMix·可读取Arc/Info数据GeoScan/Geostar数据，并以相同格式的数据输出。·自动检查等高线和高程注记点赋值的错误。·建立TM，并自动消除平三角形。·由TIN内插DEM，并由DEM跟踪新等高线。·新、老等高线套合，人机交互消除残余平三角形。·28个点高程精度检查。

数字化测图软件MapEngine·自动内定向。·自动相对定向，半自动绝对定向。·生成核线影像。·数字化测图和图形编辑。·线划要素的半自动提取。·图廊的整饰和输出。VirtuoZoTN系统硬件配置

基本配置·Pentiumii300/128MBRAM/9GBHD/20×CDOM·DiamondFire1000Pro(8MVRAM)·17寸彩色显示器刷新频率>100Hz10/100-BaseT网卡WindowsNT4.0以上VirtuoZoNT立体测图装置

1）

反光立体镜（VirtuoZo-G）2）

N型液晶立体眼镜（Nuvision）3）

C型液晶立体眼镜（Crystaleyes）4）

偏振光镜屏（Z-Screen）5）

手轮和脚盘（VirtuoZo-H/F）6）

三维鼠标（3DMouse）地理信息系统的空间特性空间实体及其描述空间问题论述空间处理方法一、空间实体及其描述

一、空间实体目标：实体的物理表示实体类型：点、线、面、体等。实体属性：对实体特征的描述，属性有属性值的概念并有等级之分。实体要素：实体是点、线、面、体多种要素的复杂组合。空间实体及其描述二、空间实体的描述对空间实体的描述有5种内容：即识别码、位置、实体特征、实体的角色、行为或功能以及实体的空间特性。识别码：用于区别同类而又不同的实体。位置：可用坐标描述也可用其它形式。空间特征：也是位置信息的一种，如维数、类型及实体的组合等。实体的行为和功能：是指在数据采集过程中不仅要重视实体的静态描述，还要收集那些动态的变化，如岛屿的侵蚀、水体污染的扩散、建筑的变形等。实体的衍生信息：如一个实体有许多个名称。续

信息分类实例空间实体及其描述三、空间实体的空间特征实体根据空间特性可以进行分类，所以实体常常被认为由一些基本的空间单元（指那些基本的、实际的、不可再分的元素）来组合并生成的编码数可用空间维数、类型。组合方式说明空间实体的空间特征（见下图）空间单元的类型空间实体的空间特征可有零维、一维、二维、三维之分。实体的二维和三维情况表示如下图：点状实体有如下几种类型：Point：有特定位置，维数为0的物体；■实体点Entitypoint：用来代表一个实体；注记点Textpoint：用于定位注记；□内点Testpoint：用于负载多边形的属性，存在于多边形内；●结点Node：表示线的终点和起点；○角点Vertex：表示线段和弧段的内部点。实体的类型（1）线状实体由一列有序坐标表示如下特性：实体长度：从起点到终点的总长；弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度；方向性：长流方向是从上游到下游，公路则有单向与双向之分。线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等，如下图所示：实体的类型（2）线状实体类型面状实体面状实体也称为多边形，是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。面状实体有如下空间特性：面积范围；周长；独立性或与其它的地物相邻，如中国及其周边国家；内岛或锯齿状外形；重叠性与非重叠性；

如下图所示：实体的类型（3）面状实体类型立体状实体立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性。体积，如工程开掘和填充的土方量；每个二维平面的面积；周长内岛或锯齿状外形；含有孤立块或相邻块；●断面图与剖面图。实体的类型（4）实体类型组合

现实世界的各种现象比较复群众观点，往往由不同的空间单元组合而成，例如：1）根据某些空间单元，可以将空间问题表达出来一个特殊任务有时需要几种空间单元来描述；2）复杂实体有可能由不同维数和类型的空间单元组合而成；3）某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合实例；4）某一类型的空间实体或以转换为另一类型；5）某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组合而成。

下图是不同空间单元组合的现象：

实体类型组合空间实体的时间维

（亦称空间实体的时间特征）的处理对空间实体或者组合事件的时间维的描述可用以下方式：1）作为记录事件或属性的基本成份；2）作为没有空间特性发生改变的实体的一个属性；3）作为观察空间实体变化的参考；

下图是空间实体的时间维处理实例：不同时间的处理方法空间实体在地理信息系统中的表示（1）1、单一特征在地理信息系统中，点特征用一组x、y坐标表示，线特征用一维有序的x、y坐标表示，面用一组首尾相同的坐标表示。

如下图所示：空间实体在GIS中的单一特征表示注：（3，3）可用于表示一个点的位置。（1，7），

（3，5），

（5，5），

（5，3），

（6，1），可用于表示一条线。（3，10），

（6，9），

（7，10），

（10，7），

（9，5），

（4，6），（3，8），

（3，10）可用于表示一个多边形。注意第一个坐标和最后一个坐标相同，因为多边形总是封闭的。2、多种特征的表示如果具有多种特征，就需要对每一特征给定一个序号。每一特征的坐标可以用与每一特征的坐标列表有关的序号来描述。

见下图空间实体在地理信息系统中的表示（2）空间实体在GIS中的多种特征表示3、带有属性的空间特征的表示

表示道路的一组线特征的属性包括：道路类型：1=分隔行驶的公路

2=干线公路

3=主要公路

4=住宅区街道

5=未铺完的公路路面材料：混凝土、柏油、砾石路面宽度：以米计量道路名称：计数

在GIS系统中可有如下的描述：道路类型

长度

路面材料

宽度

行人道路

道路名称

22715.5混凝土

524八一路空间实体在地理信息系统中的表示（3）

坐标表示和属性表示之间共享和属性表示之间共的是同一识别码二、空间问题论述1、空间问题人类开发和利用地理信息系统是因为它能处理与空间实体之间的各类空间问题。空间问题的一些形式测量与空间关系的一些形式欲解决的空间问题有以下几类：1、条件定位：即根据一定的条件与规则确定物体的位置或者路径。例如；路径进取：路程最短，时间最省，经费最少定位选取：根据属性查询空间位置资源分配开销安排2、间接推理：即通过建立模型进行的空间决策和预测如：项目选址灾害预测与预报环境分析长度、体积、面积、坡度等量算3、空间参考；特定的笛卡尔坐标或极坐标。邻接性识别，也就是说，线状实体或面状实体与某特定实体相接触。线性定位物。最小尺寸的封闭矩形。地名或数字代码。地块、分区及其它外形规则或不规则的空间块。见下图2、空间特性

一般空间特性长度：河流长度、湖泊边界、公路长度。表面积；湖泊、岛屿、某区域面积。体积：土方量、库容量规则外表：圆形、方形不规则外形：锯齿形海岸线、湖泊水涯线。方向：山丘的坡向坡度空间问题论述空间问题论述统计特性相同属性的实体，可根据统计特性进行区分最大值和最小值的范围平均值以及变化值复杂特性不相连地物的分布模式居宅建筑发展的安排方式，或农场划分土地或地块的路径布局交通信号灯的距离，以及从不同位置到达城市中心的总计开销时间。各个地区的相邻地区数。航空交通系统的网络穿越某区域的候鸟主要走向现象的连续性。3、空间关系

空间关系在GIS中，表示空间关系的方法主要有5种：1、区域定义；多边形可用一组封闭的线来定义2、邻接性：称为多边形——弧段拓扑3、连通性4、方向性5、包含性空间问题论述空间关系示意图空间关系示意图空间关系示意图4、空间概念及组织1）流的移动。2）网络。3）节点。4）等级或名次。5）领域或表面。如果考虑到时间因素，还包括第（6）点6）疾病、思想的散布、传播。

下图列举了一些常见的问题及其类型，可以作为对空间问题的一个总结。空间问题论述空间活动分类我们常会遇到一些只有空间概念的实例：

1、环境物质流

2、矿产资源埋藏地点的预测

3、工程网络模拟三、空间处理方法三类基本数据之间可能的6种关系；1、点——点关系2、点——线关系3、点——区域关系4、线——线关系5、线——区域关系6、区域——区域关系内插法和外插法内插法有：1）最近值内插：从最接近的数据点取值。2）使用基于两点的简单直线内插。3）基于三点或更多点的曲线内插：可以采用样条函数。4）随机内插：基于一定数目的已知点、参数和随机点来内插。5）模型内插：建立一定的模型来内插。如果是讨论数据点范围外的情形，称外插法，也有5种。

下两图分别显示各自的5种方式——

对于复杂的模型有时根据情况选择：1、两个或三个坐标维；2、多种方法选择数据点；3、用内插还是外插，或者同时使用；4、用何种处理模型，如线型、样条、模型等。一般来说，要遵循以下几个原则：1、确定一定数目的数据点来表示每个格网位置；2、确定偏离格网位置的距离；3、确定出偏离格网但在其方向范围内的位置；4、使用的内插法或外插法过程。在几何推理过程中，有两点应注意：1、采样点数目可能不能完整表示空间分区；2、空间自相关情形。例图：线和点的基本操作1、线交叉2、线段交叉1）线性方程2）终点坐标3）两端点间的路径计算两条线交叉的同时，还须注意验证以下两点：

A、算出交叉点后，应检测该点是否落在两条线段内；

B、用参量方程，看参量t和s是否属于0到1的范围内。3、点在多边形内的处理4、质心的确定5、基于点数据的某些空间统计多边形操作——线与多边形交叉多边形操作——多边形的合并与交叉多边形操作——面积计算面积内插的条件：1、均匀面积，即假设其密度均匀；2、或者数据相关联3、对某一属性的连续表面描述。多边形操作——多边形的外形量测及多边形分割多边形操作——缓冲区生成

7多边形操作——多边形覆盖处理1）识别线段，最好是已有拓扑结构的线段；2）建立多边形最小的外围矩形；3）根据点在多边形内的处理来判断某多边形的线段是否在覆盖图形的某多边形内；4）寻找表示边界的线段的交叉点；5）为新线段建立记录，并生成相应的拓扑；6）从可能的线段中，重新组合生成新多边形，这需要根据线段的连通性来判断。7）如果有新多边形生成，需要重新标识，并重新分配属性。附例图空间数据转换1）物体维数2）空间实体的表达方式3）实体的记录位置4）所使用的地图空间及参考系统5）符号表示（符号化过程）6）数据结构7）属性量测的比例8）分配属性给分离空间单元或聚集的空间单元9）表示与描述的类型10）从地理几何中获得拓扑关系的方式维数的改变位置改变合并拓扑改变1）寻找线的交叉点；2）

将线分裂为线段，并标识之；3）

识别连接点，并标识所有节点；4）

如果有必要，需要进行节点匹配处理；5）

捕捉节点成为线段6）

对节点进行线段集成，并进行节点周围编辑；7）

对线段进行集成，并生成封闭多边形；8）

对不可分多边表进行边界集成，并进行多边形一链编辑；9）

设计多边形识别码，并测试质心；10）

生成多边形最小边界矩形。地理信息系统信息共享网络GIS技术构成计算机网络技术数据共享技术Web-GIS技术空间信息共享的原因及重要性

为什么说空间信息共享有意义，最简单的原因就是：我们共有一个地球。空间信息共享主要涉及空间信息的获取、空间信息框架、空间信息的集成、融合以及互操作等。地理信息系统互操作及OpenGIS规范

GIS互操作的定义：

“互操作地理信息处理”（Interoperablegeoprocessing）：（1）自由地交换有关地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象和现象的信息；（2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交换地理空间信息以及协作运行地理空间信息处理的软件。所谓互操作，就是指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们可以相互通信和协作，以完成某一特定任务。这些实体包括应用程序、对象、系统运行环境等。地理信息的认知表示空间区域框架只有一个，但其上的各种自然、社会、经济和人类思维信息是无穷的。思维模式是无穷的，建模方式也是无穷的。GIS系统间的互操作可以概括为

4种情况：（1）

相同领域采用相同的GIS软件，但是对地理信息的数据定义用不同句法，不同的分类等级，包括不同的数据项及其编码。可以通过制定行业内的标准加以解决。（2）

相同领域采用不同的GIS软件。采用的不同的空间数据结构，需要制定空间数据转换标准。（3）

不同领域采用相同的GIS软件。通过建立基础空间信息框架，对各领域共用的基础信息的给予永久标识代码，在此基础上建立各专业领域信息，在集成中语义上的互操作。（4）

不同的领域要用不同的GIS软件，需要数据转换和语义上的转换。目前，OGC协会正在制定OpenGIS规范，以实现不同的GIS软件间的互操作。如果成功，则以上的第二种和第四种情况中的互操作问题将部分地得到解决，但仍然存在学科数据标准、共享的空间信息框架和语义上的互操作等问题。OpenGIS规范

OpenGIS是指开放的地学数据互操作规范（OpenGeo-dataInteroperabilitySpecificationOGIS）的最高层次，一般称为OpenGIS规范。OpenGIS规范是由开放地理信息系统协会（OpenGISConsortium，简称OGC），OGC由商业部门、政府机构、用户以及数据提供商组成。OGC是根据以下需要建立的

（1）

用户需要把不同存储环境中的地理信息集成在一起，然而它们的格式和数据结构的不兼容性阻碍了互操作的发展。（2）

大型机构需要在不改变其数据模式的情况下，改善访问私有和公有地理数据源方式。（3）

销售商和代理机构需要一种统一的标准化方法，以规范信息获取系统中的地理处理需求。（4）

产业部门希望将地理数据和地理处理资源纳入国家和企业信息基础设施之中，以便它们能够和其他网络数据和处理资源一样很容易地被使用。（5）

用户希望在集成其他新的地理处理功能和地理数据资源时，能够保护其原有数据和地理处理系统。OGC的任务

（1）

无障碍地访问地理信息资源；（2）

无障碍地访问地理信息处理资源；（3）

把先进的信息技术结合到地理信息科学中；（4）

通过技术协作，支持国家或全球空间数据基础设施的建立；（5）

进行地理数据、地理信息处理功能的市场开发。OpenGIS项目开始于1993年，OGC于1994年8月便宜宣告成立，以作为一个专门发展该规范的机构。OGC用“OpenGIS”作为其产品的商标，100多个机构的代表组成。GOC属于免税机构。开放地理数据模型（OGM）OpenGIS规范的开放地理数据模型（OGM）包含一个众所周知的类型和结构集合，这些类型和结构被确定为接口的方式。OGM提供了一种描述几何特征和属性的唯一可行的统一的方法，该方法是实现不同系统间通信接口的关键。

开放式地理数据模型(如图示)，是“通用的”地理数据模型，支持互操作接口定义。它提供了一个公共空间语言，是一个数学地、概念地以数字化形式表现地物和地球现象的公共的手段。OpenGIS规范的混合语，是建立在公共地理数据类型词典的基础上的，依照所有编程语言中的基础数据类型来定义。如果没有公共类型的词典，我们将无法解决互操作问题。在OGC中，“开放式地理数据模型”指的是这个公共地理数据类型的词典。OGC的技术开发过程

最早的非常有效的接口是不同GIS系统间基本的“简单对象”模式的接口系统，请求一旦被批准，该成员拥有的技术规范便成为标准，与此同时，OGC的一致性测试项目将为该产品发放“OpenGIS标准标签”，以确保该软件与其他拥有该标签的软件可以共享，上述工作被称为“核心技术”。GIS互操作的实现构件技术用于实现互操作，用新的互操作构件代替部分传统的GIS。新的构件能逐渐替代旧的孤立的系统，并改进新的客户端、新的服务体系结构和新的服务器功能。经过一步一步统一的过程，OpenGIS规范将被实现。1997年GIS/LIS展览会（美国）上首次展出了基于OpenGIS规范的产品，这个示范产品能在Inetrnet/Intranet环境下，实现来自BENTLEY、ESRI（美国环境系统研究所）、INTEGRAPH、ORACLE等不同地学处理系统之间数据获取的互操作。OpenGISSimpleFeaturesSpecificationForSQL/ODBC

OpenGISSimpleFeaturesSpecificationForSQL/ODBC（Revision1.0）发布于1998年3月13日。规程在OpenGIS抽象规范的OGM基础上，设计了一套标准SQL体系，通过调用ODBCAPI以支持对简单地物空间几何特征集的存贮，获取，查询和更新。

规程建立在关系数据库技术基础上。在概念设计阶段，SQL规程设想利用带有空间几何特征的字段来存贮简单地物空间几何特征集，每一个地物对应表中的一行(Row)。而地物的非空间几何属性则与标准ODBC/SQL为研究对象。在关系数据库中，简单地物空间几何特征集概念化地存贮在带有空间几何(geometric)值字段的表中。每个特征将作为表中的一行(row)。特征的非空间几何属性利用标准ODBC/SQL92所定义的数据类型相匹配。我们把含有空间几何特征字段(geometriccolumn)的表叫做特征表(Featuretable)。特征表可以包含多个空间几何特征字段。特征表的实现可以采用两种SQL环境，包括SQL92环境和支持空间几何类型扩展字段的SQL92环境。GeometryObjectModel

GeometryObjectModel(GOM)是OpenGISSimpleFeaturesSpecification的数据模型基础，它是OpenGIS抽象规范的OGM的具体实现。1、

INTERGRAPH与SICADCeomaties的互操作

OGC的两个主要成员INTERGRAPH-Eurpoe和SICAD-Geomatics首次通过OGIS接口实现了在Intranet上的互操作，基于OGIS，不同的前端GIS客户、GeoMedia（INTERGRAPH）和SpatialDesktop（SICAD）可以通过Internet在线地访问存放在新版SICADGeoDataServer上可互操作的地学数据资源，这一访问过程不需要传统的地理数据转换器。1、

ESRI及其合作伙伴

ESRI的开放式软件体系结构支持以下几方面：（1）

基于SDE/CAD客户端的CAD和GIS数据的集成；（2）

GPS、图像处理和多媒体技术的集成；（3）

开放式软件开发，如RDBMS、扩充的关系DBMS、OODBMS和通用服务器。表的上半部分是OpenGIS规范在各种平台上实现的软件厂商，这些平台包括SQL、OLE/COM，CORBA，Internet，下半部分是ESRI在SQL，OLE/COM，CORBA，Internet平台上的具体产品）3、

SMALLWORLD

SMALLWORLD也是OGC的成员之一，它主要致力于面向对象的GIS开发，如SpatialObjectController（SOC）和VirtualDatabaseInterface（VDB）。4、

AUTODESKAUTODESKCAD/GIS产品家族已实现了AutoCAD-MAP（CAD和GIS数据的集成）、Autodesk-World（GIS功能和Windows环境的集成环境），以及Autodesk-MapGuide（地理数据在Intranet/Internet上的发布系统）。5、

DISGIS项目：分布式GIS模型方法和框架

由挪威测会局等单位完成，时间从1996年5月到1997年5月。主要为分布式系统，特别是开放式分布GIS提供模型、工具和框架，并将这些模型、工具和框架应用到具体的事例中，来证明其有效性和实用性。基于OpenGIS的开放式GIS软件完全开发出适用于商业GIS的开放式GIS软件还需进一步努力。OGC制定了未来几年的工作计划。完成最基本的构件定义后，将着重考虑如在线地理数据的检索服务等更复杂的面向21世纪信息社会的服务功能。其中包括：（1）

地理空间特征的抽象和概括；（2）

地理空间信息的获取、注释和抽取；（3）

地理空间坐标转换；（4）

地理空间分析、注册、形式化表达；（5）

影像理解、综合、制图等。地球空间数据的Metadata

Metadata被戈尔列为数字地球六大技术之一，美国联邦地理数据委员会（FGDC）1992年开展地理信息Metadata标准的讨论，FGDC、欧洲地理信息标准化委员会（CEN/TC287）、全球最大的地理空间信息产业组织OpenGIS协会以及国际标准化组织地理信息/地球信息业委员会（ISO/TC211）等单位均已成立了各自的Metadata工作组。Metadata的理解美国联邦地理数据委员会（FGDC）和国际标准化组织（ISO）地球信息委员会（ISO/TC2110认为：“Metadata是关于数据内容、质量、条件以及其他特征的数据。Meta是希腊语，意思是“改变”，Metadata定义为数据本身及其变化的描述。Metadata是关于数据，数据集的说明或描述。台湾将Metadata译作诠释数据。欧洲标准化委员会（简称为：CEN/TC287）认为：“Metadata是描述地理数据集内容、表示、空间参考系、质量以及管理的数据”。与Metadata相关的概念

（1）

数据字典（datadictionary）（2）

数据百科全书（dataencyclepedia）（3）

Metadatabase（4）

Metadata信息管理系统（5）

数据仓库（datawarehousing）Metadata的标准现状

FGDC的Metadata体系

FGDC是美联邦地理数据委员会的缩写，它由农业部、商业部、能源部、内务部、众议院、交通部、环保局、国会图书馆、宇航局、档案局等多个部门组成，并由内务部负责，其主要功能是负责联邦地理数据的协调发展、使用、共享和宣传。1994年6月8日批准了Metadata标准。FGDC于1997年4月又发布了Metadata的修改版，即Metadata2.0版本。ISO/TC211的Metadata体系

国际标准化组织ISO作为全球标准的权威机构，对地理数据标准化问题一直比较重视。成立了地理信息/地理信息业技术委员会，即ISO/TC211，编号为15046，该委员会框架和参考模型（WG1）、地理空间数据模型和算法（WG2）、地理空间数据管理（WG3）、地理空间服务（WG4）、以及行业及功能标准（WG5）5个工作组组成。Metadata标准的发展在第三工作组总第15工作小组中进行，即ISO15046-15，地理信息-Metadata工作组。ISO15046-15的目的是想通过建立一个Metadata术语、定义及扩展的公用集合，使地理数据的管理、检索和使用更加有效。CEN/TC287的Metadata体系

欧洲地理信息标准化委员会（CEN/TC287），从1992年，就开始了有关数字地理信息标准化方面的工作，并成立了4个工作组，从地理信息标准化框架（WGI）、地理信息模型和应用（WG2）、地理信息传输（WG3）以及地理信息定位参考系统（WG4）CEN/TC287的Metadata以实用为主，因此它简洁的内容体系受到了国际社会的普遍关注。目前，它正在与ISO/TC211进行有力地合作，以使自己的内容体系能最大程度地被国际社会采纳。OpenGIS协会的Metadata体系

OpenGIS协会是目前全球最大的地理信息产业化组织，OpenGIS是1993年首先由美国的几个联邦机构和商业组织召开的有关“网络环境下访问异质地理数据和地理处理资源”的会议上提出的概念体系。目前它们已取得了一致，即由ISO/TC211负责制定标准，而OpenGIS协会以该标准为蓝本进行软件实现，Metadata的理论基础

地理信息的模型建立理论地理对象的抽象过程通常有9个层次，在这9个层次之间通过8个接口相互连接来实现了由现实世界到地理要素集合世界的转换。这9个层次依次为现实世界、概念世界、地理空间世界、尺度世界、项目世界、点世界、几何世界、地理要素世界以及要素集合世界，连接它们的8个接口分别为认识接口、GIS学科拉口、局域几何接口、空间参照系接口、几何结构接口、要素结构接口及项目结构连接。地理信息的表示方法

1、

几何要素的表示在使用时，通常通过空间几何接口实现。2、

地理信息的存储方式GIS其实是一种模型地理空间信息3、

地理信息的图层表示用Metadata全面记录下数据的整个传递过程，使数据集的形成和使用更加容易理解。4、

图层的几何匹配Metadata描述时，需要记录影像的匹配相对、数据集图层范围以及所对应的属性等相关元素，同时对描述它们各自的参数、单位以及数学模型等也要作一定的阐述。地理信息的空间坐标系模型

1、

地球模型2、

地球的坐标表示3、

空间参照系的转换接口坐标参照系模型也是Metadata的主要理论之一。地理信息的质量体系

1、

质量评价过程Metadata标准中，质量信息主要在标识信息、数据质量信息以及数据继承关系等，元素有数据集的完备性、逻辑一致性、位置精度、时间精度、专题精度等。2、

多尺度评判依据质量评定过程中，一般来说，数据的精度或准确度越高越好，但在实际应用中却不能不分对象一概而论。地球是一个复杂系统，不少物体具有不确定性或模糊性特征。3、

数据的时效性与唯一性4、

数据精度的测试与报告Metadata标准的内容组织方式Metadata内容按照元素的方式进行组织，具体分为部分、复合元素以及数据元素3个层次。

1、

部分Metadata部分是定义具有相互关联的Metadata数据元素以及复合元素集合的一个Metadata子集。2、

复合元素复合元素由一组数据元素和其他复合元素组成，它是代表高层次的不能用单个数据元素描述的概念。3、

数据元素数据元素是数据的最小组成单位，即图元Metadata，它由数据元素的名称、定义、约束条件、最大次数、数据类型、域值等组成。元素属性

Metadata元素是用于确定和存储描述地理空间数据信息的独立单元，它由9个属性来定义，分别为编号、名称、英文名称、定义、约束条件、最大次数、数据类型、域值以及标识码。产生规则

产生规则用于表示复合元素与数据元素以及较低层次的复合元素之间的关系，它在Metadata中起着很重要的衔接作用。第一产生规则由左边（元素名称）和右边（规则表达式）组成，中间用等号连接，表示左边的术语可以用右边的内容代替或以产生右边的术语。Metadata元素概述

Metadata标准内容部分：1、

标识信息2、

数据质量信息3、

数据集继承信息4、

空间数据表示信息5、

空间参照系信息实体6、

实体和属性信息7、

发行信息8、

Metadata参考信息引用内容部分9、

引用信息10、时间范围信息11、联系信息12、地址信息Metadata的实现

Metadata层次结构1、

Metadata软件需求2、

Metadata软件层次结构Metadata软件逻辑模型1、

Metadata逻辑组成2、

Metadata的存储、编码和链接Metadata软件功能模块

1、登录功能2、

查询功能3、

数据交换功能4、安全保护功能5、统计功能6、数据发布功能Metadata软件实现方法

诸如数据库系统、网络以及Web浏览器等技术，通过这些技术以及前面所提的一些协议，软件人员便可以利用面向对象等技术描述管理Metadata体系，利用Web等技术设计Metadata的查询和返回页面，利用网络技术实现客户/服务器之间的通信等。空间数据结构的转换问题

空间数据标准化和相互转换，是真正意义上实现空间共享的重要前提。GIS空间数据结构的封闭性，长期以来一直是GIS的瓶颈，每个GIS软件系统必须耗费大量的时间进行数据转换工作，在尚未有统一的空间数据结构标准的前提下，这个问题对WebGIS来说较为突出。解决这个问题的关键是要制定统一的数据结构标准，利用第三方开发的一个高效转换中间界。在国内，尽管不少有识之士较早就开呼吁建立统一的空间数据标准，由于各方面的原因，这项工作进展缓慢。在国外，这方面较好的标准和工具有：

（1）数字地理信息交换标准（DIGEST），它是数字地理信息工作组（DGIWG）的产品。DGIEG由来自北美和欧洲电力总部（SHAPE）组成。DIGEST可以处理栅格、矢量数据的转换（包括拓扑结构）。（2）开放的地理数据互操作性规范（OGIS）是由开放的地理信息系统联合体（OpenGISConsortium）制定的，它主要是提供了一个开发软件的框架，支持数据模型和应用开发，所开发的软件允许用户读取和处理多种地理数据。

（3）空间数据转换标准（SDTS）是由美国地质测量协会（USGS）制定的空间数据在不同计算机系统上的转换标准。它的转换过程是先将数据编码成SDTS文件，再由该SDTS文件转成与SDTS标准兼容的数据格式文件，最后，对文件进行解码便可使用。（4）空间档案和交换格式（SAIF）是由theGovernmentofBritishColumbiaofCanana制定的，它使用一种叫“SAIF/ZIP”的文件格式形成一个通用的转换器，使不同数据格式的数据能方便地转入和转出。（5）开放的地理空间数据存储接口（OGDI）是一种新的地理空间数据的标准化读取和转换的技术，实质上是一种应用程序接口（API），它可以将不同数据格式转换成一个统一的数据模型，但是目前只能支持单项转入。通用数据格式转换器

第六讲地理信息系统数据库设计与管理GIS数据库

一般来说数据库的集合存放有下面几个要求：1）最小冗余度原则；数据尽可能不重复。2）应用程序对数据资源的共享原则：以最优的方式服务于一个或多个应用程序。3）数据独立性原则：数据的存放尽可能地独立于使用它的应用程序。统一管理原则：能够用一个软件统一管理这些数据。

分享式数据库分享式数据库的优点可以从以下几个方面来概括：1）灵活性增强。2）用户应用程序的共同开发。3）维护的分享。4）减少数据的冗余度。GIS数据库设计的概念

GIS数据库设计过程第一步 需求分析第二步 原型概念化设计第三步 GIS数据库的详细设计第四步 自动化方案制定第五步 试点项目实施第六步 数据库总体实施用户需求分析

GIS数据库开发应该主要了解下面的内容：1）明白即将开发的GIS所支持的各种功能；2）了解系统要求的数据内容和行为；3）了解数据之间的关系和优先次序；这些信息有利于制定数据库的开发实施计划。4）了解数据库和GIS的整体要求和蓝图。现状调查

1）在访谈以前将各种问题以表格、问卷或其他书面形式写出来。2）避免不必要的细节，着重了解预定的内容。3）整个访谈应由GIS专业技术人员掌握，控制进度，保持良好的访谈气氛。4）尽可能在对方工作的地方进行，以便对方可以随时提供必要的资料和过程。5）让对方告知轻重次序，以便于在实施过程中决定执行次序。6）注意负面意见，但不要急于作答。7）对于自己不熟悉的领域可以使用录音机、录相、照相等。需要了解的内容通常可以分成机构的模式、日常操作、数据、专业人员、软件和硬件这六大类。调查内容的组织的分析

（1）现有机构的组织结构图；1）现有机构的功能示意图；2）现有机构的人员组织及功能示意图；3）现有数据内容及来源清单；4）现有数据及其功能参照表；5）现有软硬设备关系图。除了以上6种内容以外，还应当包括下面三种；6）人员培训计划；7）GIS的输出产品；8）实施的进度计划。分析结果报告分析结果报告通常要包括以下几个部分：1）机构运作的逻辑数据流程图；2）对于整个数据流程的每步过程，数据的输入是如何转换成数据的输出；3）各主要处理均应当以任务的形式出现；4）各主要处理的步骤应简单明地注明。（2）建立GIS系统获得的各种产品

各类GIS产品通常可以包括地图、报表、文件、应用软件包、屏幕查询或是更新的数据库等。（3）硬件资源表

包括：硬件名称、操作系统、主要功能、所属部门、运行状况等。

（4）软件资源表

包括：软件名称、所属单位、操作平台、主要功能、参与的应用、运行状况等。（5）专业人员清单

主要包括：人员名称、所属部门职务、主要职责范围、技术优势、经验层次、目前工资等。（6）数据功能参照表

I:InputO:Output（7）数据来源清单

数据功能参照表（8）部门功能清单

概念化设计

1）数据库的宏观地理定义：主要指对数据库比例尺、地图投影和坐标系统的定义。2）数据库的地理特征设计；对于各种地理特征有关的属性数据中以什么几何形式表达进行设计。3）数据库表格及其关系的设计表达：对与地理特征有关的属性数据在数据库中表达方式的设计。4）数据库总体设计的评定；根据数据库的应用目的和数据内容及使用方式来评价前面三步的设计结果，进行统筹的考量。5）数据库概念模型的起草；将GIS数据库的概念设计起草成正式的文件，作为后面详细设计时参考。数据库的宏观地理定义

宏观地理定义通常包括以下三个内容：比例尺、地图投影和坐标系统。1）比例尺比例尺是指地图和地表上长度的对应关系，它是地图或数据精度和详细程度的标志。2）地图投影和地理坐标系统设计数据库时可以有以下几种选择1）将所有数据放入一个带。2）将各带分别存放。3）选择不同的地图投影。4）选择使用地理坐标系统。地图投影选择的几个原则：

1）任何地图投影均有变形。2）等形投影保持小区域内不变，但任何一种投影不能保证大范围内的不变。3）等面积投影保持同比例的情况下面积不变。4）等距离投影保持某种距离上下不变，但任何一种投影均不可能保持一幅地图上任何两点的距离均是不变的。等方向投影保持地图上的方位角与真实方位角相同。

投影和坐标系统选择的一般原则：

1）在经常需要投影变换而且覆盖面积较大的情况下，应该使用地理坐标系统。2）笛卡儿坐标系统对于小面积和一个固定的坐标系最为适合。3）根据研究区的形状来选择变形最小的投影。4）如果有地区标准的话，应该使用地区标准。5）如果研究区的面积很重要时，可以考虑使用一种等面积的投影进行面积计算，而数据在存储时可以使用另外一种投影。数据库数据模型的确定1）数据库数据的组织

GIS中数据组织结构的分析主要包括：①数据分层；②数据在各层次上表达的形式及其格式；③数据属性信息的内容。数据分层的考虑因素①具有同样的特性，即数据有相同的属性信息。②比例尺的一致性。③该层数据会有同样的使用目的和方式。④不同部门的数据通常应该放入不同的层，便于维护。⑤数据库中需要不同级别安全处理的数据。⑥数据库中的各类数据的更新可能使用各种不同的数据源，在分层中，使用不同数据源更新的数据也应分层进行存储，以便于更新。⑦即使是同一类型的数据，有时其属性特征也不相同，所以也应该分层存储。2）空间数据库属性表与属性关系设计

步骤：①设计相互关联的表格；②对数据表进行规范化；③定义主关键项和外部关键项；④使用实体关系模型来定义关系；⑤关系表的再规范化。(1)设计相互关联的表格

●唯一性：在每个表中，每个记录的关键项均必须是唯一的；●不变性：不含有其他方面的信息；●纯粹性：不含有其他方面的信息；●不重复性：不会被重复使用，即某一个值被删除后，不会再被使用；●可获得性：需要时便可以拿来到此信息。(2)空间数据的均衡化

将数据库中各关系表进行分解，使其变成更简单、更稳定的一套关系表的过程叫数据库的均衡化。(3)使用实体—关系模型来帮助关系表的规范化①首先要识别实体。②决定实体间的关系。③决定各实体的关键项。④将其汇成连通的图表。(4)逻辑数据图

(5)概念化设计的书面报告

文件内容应该将所有的数据内容加以详细的概述。对数据库的数据模型和内容加以描述，即分层和表格关系。在能够使用图表的情况下尽量使用图表。很多详细的内容可以放入附录之中，以保持文本主体的清晰。假若时间允许，可以提供一个原型以更清楚地表示整个设计的概念。

GIS数据库的详细设计主要包括五个方面的内容：●数据源的选择；●各种数据集的评价；●各数据集的设计；●数据字典的产生；●数据库具体存储和管理结构的设计。数据源的选择

来源：①地图；②航空象片；③GPS接收的数据；④卫星象片；⑥现有的各种电子数据文件；⑥照片；⑦各种记录性文件等。1）国家各机构生产和维护的数据2）省级政府生产和维护的数据3）各级地方政府生产和维护的数据4）商业团体的数据5）非赢利性机构生产的数据各种数据的评价

1）数据一般状况评价

①数据的目前状态：包括数据是否已有电子版，工是否有机构正在生产数据电子版。②数据是否是一种标准形式：主要指该类数据是否在各政府机构式或商业团体生产的数据的标准化之列。③数据是否可以直接GIS使用：常常某些数据需要经过一定的处理以后才能与数据库中定义的数据相符合。④数据的原始性；有些数据是由其他更原始的数据推导、综合而来。⑤数据的可替代性：常常对一种所需要的数据来说，会有多种来源，有些容易获得，有些则较难在决定使用哪一种时，应该将各种可能来源的数据均加以收集并仔细比较，再做定论。⑥数据与其他数据一致性：覆盖的地区是否一致比例尺是否相同，数据的地理控制点是否符合数据库的要求，在整个地区是否一致，投影是否与要求符合等

已存在的电子版数据的评价原则1）数据格式：数据格式是一个很重要的因素，如果不与数据库设计的要求相吻合，势必要进行数据转换。2）拓扑关系：GIS数据要求数据的特征之间保持应有的拓扑关系。3）数据分辩率：对于栅格数据，数据的分辩率是指象元的大小。4）数据覆盖面及一致性：该数据是否能够覆盖整个的工作地区。5）数据的可获得性：包括数据存储的媒介，适用的计算机平台和是否可以购买及免费提供。6）样本数据：在数据评判过程，如果能够有机会获得该数据的样本将会对数据的感性认识大大地提高。7）自动化过程实施的考虑：通常现有的数字化数据并不完全符合某一数据库设计的要求，可能需要做不同程度的加工才能入库。8）数据的元数据信息是否完全：元数据是不关数的重要信息，它的顾在与否及质量直接影响到该数据的价值。2、数据空间特征的评价

1）空间特征的表达方式。2）空间特征的连续性和闭合性。3）表示规则的比较。4）空间数据地理控制信息的比较。5）空间地理数据的系列性。6）分类方法的比较和评价。7）地理参考系统的一致性。3、数据属性特征的评价

1）属性的存在性。2）属性数据与空间位置的匹配。3）属性数据的编码系统。4）属性数据的现适性。空间数据层的设计

1）属性数据类型的设计2）编码标准的设计数据字典

1）数据字典的内容2）数据文件的命名方法3）数据字典的元数据内容。数据字典

1）数据字典的内容①

数据库的总体组织结构；②

数据库总体设计的框架；③

数据层的详细内容定义及结构；④

数据命名的定义；⑤

元数据内容等。数据字典中各数据层的详细内容定义及结构：●标题类信息：名称、类型、数据质量；●各层的有关文件、表、各表的项及各项的定义、有效值范围等；●地理参考方面要求满足的情况；●其它有便于说明和理解的文字或图表等；●各层空间及属性的质量控制规范；●各层编号系统与其它各标准编号系统的关系；●各层数据的使用与各应用类型的关系等。数据流图

1、数据源点和数据终点2、加工（数据处理/变换）3、数据流4、文件（数据存储）具体步骤如下：

1）确定系统边界，画出顶层数据流图。2）自项向下，对每个加工进行内部分解，画出分层数据流图。3）对数据流图进行复查求精。在分层数据流图求精过程中应该注意以下问题：①

检查流入、流出加工的数据流的连续性。②

控制单张数据流图的复杂性③

父图与子图的数据平衡④

终止加工分解的条件⑤

局部文件⑥

分解层次的均匀性问题数据词典

1、

数据流条目

数据流名称 [别名列表]

数据流组成

[来源][去向] [处理特点（使用频率，数据量等）] [其他注释（格式、位置等）]〈数据流名称〉=数据项[〈逻辑操作符〉数据项]例1：学生成绩单=课程编码+课程名+[任课教师1指导教师]+｛学号+姓名+成绩（+备注）｝在描述数据流组成时，常用符号有：=，+，[1]，｛｝，（）= 表示“定义为（等价于）”+ 表示“与”[1] 括号内用“1”分割的各项目选择出现一项（） 括号内部分可以不出现｛｝ 括号内部部分重复出现2．数据项条目

例 数据流“仓储事务”中的数据项“零件”可以定义为数据项 零件零件=零件号+零件名称+规格+（备注）数据项 零件号零件号=Pxxxxxxx说明：零件号由字母P开头的8个字符组成，后7个字符可以是字母或者数字3、

文件条目

文件名[别名]记录定义[文件组织][存储介质描述]文件“学生成绩库”定义如下：文件 学生成绩库 学生成绩=学号+姓名+｛课程代码+成绩+[必修1限选1任选]

学号：由8位数字组成 姓名：2~4个汉字 课程代码：字母C开关的8位字任串 成绩：1~3位十进制整数课程类别：1位标识符，定义为：B——必修 X——限选 R——任选文件组织：以学号为关键字递增排列4）

加工说明

结构化语言描述判定树描述判定表描述存储管理结构的设计

1）数据的精度考虑

①一个数据库的精度不会因为采用自动化的数据采集过程而使其增高。②经数字化过的地理数据特征，其精度不会高于其原始地图。③数据库总体精度是最低精度部分的数据的精度

2）美国国家地图精度标准介绍

3）RDBMS对属性信息存储软件的选择

①单独对属性信息的存储，可以使整个数据库的独立性提高，属性数据库可以单独地进行使用、维护和管理。②可以充分利用DBMS系统的各种高级功能。③属性数据库部分可以与其它GIS软件的空间数据部分相结合使用，不受开发时软件的限制。4）空间数据库的管理

①

数据使用权限的设置②

数据库更新过程中的质量控制和安全性考虑③

数据库的恢复能力④

合理管理单元的设定⑤

数据库系统的网络考虑实施规划

建立数据自动化处理方法；2）实施质量控制的原则标准。3）将整个实施规划与整个地理信息系统的实现相结合起来。自动化过程在数据库实施过程中需要实现的自动化过程可能是以下几种：●数据原始资料的采集：例如GPS数据的采集和摄影测量数据的采集。●数据的数字化过程：图形数据的数字化和属性数据的输入等。●数据的转换过程：现存的数据格式转换成数据库所需要的格式和定义。数据采集设计

1、直接的数据采集方法

1）GPS方法2）摄影测量方法考虑以下几点：●控制点：如果该地区没有很好的大地控制点，则必须要先将一种控制点网络建立后再行使用。●比例尺：