02空间数据基础

1、1，第2章，地理空间和空间数据基础，地理空间数据模型，空间数据组织和编码，空间质量空间数据的元数据思维实验，2，2.1.1，地理空间，从不同角度看“空间”物理学：三维扩展天文学：时空连续体的一部分，地理学：物质、能量和信息在形式、结构和功能上的存在形式的分布和模式及其意义地理空间的范围：从大气电离层到地幔的莫霍面(即通常所说的地理圈)？绝对地理空间：经度和纬度，平面直角坐标常用于表示相对地理空间：取决于与其他实体的空间关系，2.1空间数据基础，3.2.1.2地理空间的数学构造，地球的自然表面：复杂而难以表示的物理表面：大地水准面(重力等电位面，由于地球内部质量不均匀而起伏)数学表面：椭球模型数

2、学模型，4，地球模型，地球表面数学模型，5，三轴椭球，6，旋转椭球，7， 椭球的三要素：长半径(赤道半径)短半径(极半径)c扁率f=(a-c)/a旋转椭球有很多种：不同的测试者，不同的计算年限，不同的测量方法和不同的测量区域。 椭球体的描述方法不同于我国不同时期采用的方法：1953年以前：海福德椭球体1953-1978年：克拉索夫斯基后1978: 1975国际椭球体，旋转椭球体，8，地理坐标(球坐标)经纬度国家大地坐标系(1954年北京坐标系，1980年Xi坐标系，2000年)不可避免地存在变形；长度、角度和距离)高斯-克鲁格投影(3度分区和6度分区)国家统一坐标(每个带的中心子午线向西移动5

3、00公里作为纵轴，赤道作为横轴)高程系统相对高程绝对高程系统(1956年黄海高程系统，1985年国家高程基准)，2.1.3地理空间坐标系的建立，9。地理坐标示意图，10高斯-克鲁格投影，6度和3度高斯-克鲁格投影分区，12，国家统一坐标，13，地理参考系统，m，x，y，z，z，x，y，m，z，x，d，q，笛卡尔坐标，HAB，15，青岛验潮站示意图，16，两种测距方式：沿真实地表距离测量(大弧长)；欧氏距离笛卡尔坐标系中两点的距离公式；曼哈顿距离(出租车距离)；南北方向两点之间的距离加上东西方向的距离；时间距离；时间(从一点到另一点所需的时间)衡量字典或其他文本中的字典距离。2.1.4地理空间中

4、的距离测量，17，地球旋转椭球面上的不同距离测量方法，18，2.1.5地理空间中的拓扑关系，拓扑学：原意是“形状的研究”。几何学的一个分支研究在拓扑变换下保持不变的几何属性，即拓扑属性的拓扑变换：拉伸、压缩等。(不扭曲或折叠)欧氏平面上的空间，例如：橡胶拓扑属性：拓扑变换后不变的属性。点位于弧段的末端、区域的边界上、区域内、区域外、环内等。弧段是简单的弧段，一个面是简单的面，一个面是连接的。非拓扑属性：拓扑变换后两个属性发生变化。弧段从一点到另一点的长度，面积的周长，面积的面积，19，欧几里德平面上的拓扑和非拓扑属性，20，三个非常重要的拓扑概念，连通性，21，多边形面积定义，22，邻接，23

5、，拓扑关系的重要性，这对于地理信息系统数据处理和空间分析具有重要意义，无需使用坐标，有利于空间位置的查询。拓扑数据可以用作重建地理实体的工具。便于检查数据错误、编辑空间数据、输入属性数据和实现空间分析功能。24、矢量：以点、线、面等形式描述空间目标对象。通过记录空间坐标对。栅格：用规则排列的像素阵列描述空间目标对象三角网：不规则三角网。用不规则三角形来描述空间对象的网格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种基本方式。三种常用的空间数据模型，2.2空间数据模型，25，2.2.1矢量数据模型，矢量0维：点，无大小，无文字方向；它由二维空间中的坐标对(x，y)和三维空间中的坐标对(x，y，z)表示；一

6、维：直线、弧段、链等。有方向(有起点和终点)和长度；表示(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)，(x4，y4，z4)二维：平面，用多边形表示三维：空间实体，26，表示零维矢量1维矢量3维矢量的矢量数据模型，27，矢量数据模型的特点是定位明显，属性隐含，图像直观。它特别适用于模拟高精度的离散(不连续变化)空间数据。矢量数据可以通过硬拷贝数据和间接转换获得。28、定位明显，属性隐含，图像直观，29、适用于模拟离散数据，30、数据精度与点的数量和质量有关，31、2.2.2栅格数据模型，栅格数据模型的概念是使用规则排列的像素阵列来描述空间目标对象的数据模型，主要用于描述空间实

7、体的层次分布特征和位置。网格数据模型32、网格33、网格34的表达，网格数据模型的特征属性明显，定位隐含在网格结构中，其精度与网格数据的分辨率有关，对数据精度有其他影响。位置移动形状的失真属性偏差，35，位置移动，形状失真，属性偏差，36，分辨率总结，随着分辨率的提高，数据的信息损失更小。随着分辨率的提高，对存储空间的要求将呈几何级数增长。随着分辨率的提高，数据处理的时间要求越来越高。分辨率选择原则：在考虑数据精度要求的同时，还必须考虑数据存储空间和处理时间的开销(精度与存储空间和处理时间之间的权衡)。37、通过遥感影像数据、规则采样、不规则采样和插值获取栅格数据，通过扫描仪、相机等设备获取矢

8、量数据；38、获取栅格数据的遥感图像，39、获取栅格数据的规则采样，40、获取栅格数据的不规则采样点和插值，41、通过扫描仪和相机获取栅格数据，42、获取栅格数据的间接转换模式，43、栅格单元属性的决策模式，主要类型方法，中心点方法，44、重要性方法，ABC长度主导方法，45、比例分割方法，46、地图的矢量和栅格表示，47、 矢量数据模型和栅格数据模型的比较48，2.2.3不规则三角网模型不规则三角网模型使用一系列相连的三角形来拟合地面或其他不规则表面，常用于构建数字地面模型(DTM)和数字高程模型(数字高程模型)。三角网生成方法，49，由等高线和高程点生成的不规则三角形模型，50，2.3.1

9、空间数据组织，根据地理实体的不同特征、相似特征和组合特征对其进行分类，并使用标记建立空间数据(空间特征和属性特征)之间的联系。不同特征：例如，道路和铁路由于其不同的施工方法，可被视为不同类型的相似特征；例如，道路和铁路因其运输能力而被视为一种组合特征：例如，机场跑道、停机坪和航站楼被组合成一个机场，2.3.1空间数据组织和编码，51，空间数据组织案例道路分类，道路类型1:高速公路2:主干道3:住宅街道材料成分1:水泥2:沥青3:砾石道路宽度、车道号、道路名称，52，空间数据的组织标识符，用于识别空间元素的标识符的唯一代码功能：1。确保数据库中空间元素的唯一性；2.确保空间特征属性和属性数据之间

10、的一一对应；3.促进数据的搜索、关联和分析；53.通过标识符连接空间特征和属性特征；54.2.3.2空间数据编码。其概念是根据地理要素在数据分类和分级中的隶属关系和属性对其进行数字化编码主代码：实体要素类别子代码：实体要素标识(标识码)、实体要素描述(描述码)、55、空间数据编码示例道路，例如：1160083123、56、空间数据编码示例土地利用规划图编码、57、土地利用数据库要素分类和编码方案、土地利用数据库的一些要素代码和名称、58、1/100000空间数据编码示例的地貌编码、 59，1/100000地貌编码空间数据编码示例，60，2.4.1空间数据质量的概念和内容，2.4空间数据质量，6

11、1，空间数据质量指标和内容，62，空间数据质量问题的来源，63，64，逻辑错误示意图，64 2.4.4空间数据质量控制方法，传统手工方法地图符号化方法，地图符号化质量控制方法示意图，66，元数据跟踪方法空间分析方法地理相关方法，地理相关质量控制方法示意图， 67，2.5.1元数据空间数据元数据，元数据和空间数据元数据概念空间数据元数据概念空间数据元数据标准，空间数据元数据的几种现有标准，2.5空间数据元数据，68，2.5.2空间数据元数据的功能，查询空间信息组织和管理空间信息，挖掘空间信息资源，组织和维护组织的数据投资，提供数据转换信息，建立数据目录和数据交换中心，实现信息共享，69，2.5.

12、3 ArcGIS元数据，元数据样式表，70， 元数据管理和编辑元数据输入和输出，FGDC编辑，FGDC编辑，71，空间数据元数据的应用，72，回顾思考问题，1。 谈谈你对“空间”的理解。2.中国大地坐标系是如何定义的？3.矢量数据和栅格数据的特征是什么？比较他们的优缺点？4.什么是拓扑？这有什么意义？5.试着用例子来说明常用的数据编码方法。6.什么是空间数据质量？主要的空间数据质量指标是什么？7.如何理解“空间数据质量问题不可避免，空间数据质量可控”的判断？8.什么是常见的空间数据质量控制方法？9.什么是空间数据的元数据？它的主要内容是什么？空间数据元数据的作用是什么？73，练习2空间数据的表

13、达，目的：熟悉空间数据的向量和网格表达向量(点、线和面积)。实践要求：在ArcGIS中，分别根据分辨率2、4、8、16、32和64将点1、折线1和多边形1转换为网格文件；根据缺陷值将上述生成的网格文件分别转换成点、线、面的矢量文件；将新生成的矢量文件分别与点1、折线1和多边形1进行比较，分析它们之间的差异，总结规则并写一份简短的报告。74，练习3 ArcGIS的基本操作和数据表示，ArcGIS的数据文件矢量：shapefile，coverage grid:grid中的数据浏览，tif，jpg Geodatabase ArcGIS，空间数据浏览属性中的数据浏览，75，练习4不同的编码方法和网格像

14、素的误差比较，实验目的：了解主要类型法、像素中心法和其他网格像素编码方法及其误差特性。实验内容：基于ArcGIS，利用两种不同的网格对土地利用数据ld502323进行编码，比较不同分辨率的相同编码方式和相同分辨率的不同编码方式下不同类型土地的面积误差。实验原理：当矢量数据转换为光栅数据时，需要对光栅像素进行编码。常用的编码方法包括主类型法和像素中心法。实验方法：采用不同的分辨率和不同的编码方法，将矢量数据转换为栅格数据，统计和比较各种数据中各种土地的面积，并分析误差特征。76，练习5:在ArcGIS中显示空间数据。实验的目的是了解空间数据在ArcMap中的显示方法。实验内容：在ArcMap环境

15、下，充分利用各种工具和方法实现空间数据的不同显示。实验原理：在ArcMap目录中，地图按图层、图层组、数据框等进行组织。并且在显示区域中提供了两个地图视图，即数据视图和布局视图。图层中的要素可以用不同的符号显示；通过控制图层的比例范围，您可以在不同的比例下使地图清晰。实验方法：了解ArcMap界面中各功能区的不同功能；对图层、图层组和数据框进行相关操作，了解地图的组织形式和空间数据的显示方式；对图层进行符号化和缩放，以控制空间数据的显示。77，练习6。在ArcGIS中操作空间数据。实验的目的是了解ArcCatalog中空间数据的基本操作。实验内容：在ArcGIS的ArcCatalog环境下，了解ArcGIS支持的不同格式数据的特点，掌握不同类型数据的操作，熟悉建立目录连接和网络服务器连接。实验原理：ArcGIS支持多种不同格式的空间数据，并可以根据需要将这些数据与目录和网络服务器连接起来；ArcCatalog主要用于浏览、组织、分发和记录各种数据。实验方法：在ArcGIS的ArcCatalog环境下，对不同格式的数