GIS第四章
地理信息系统第四章数据采集与处理

疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331
阔叶树疏林地 7332
标志编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
分类
1
属性数据的编码——编码方法 2
平原河
3
过渡河
山地河
• 多源分类编码法: 1
2 3
常年河
对于一个特定的分类时目令河标,根据诸多不同的
消失河
分类依据分别进行12 编码,各位数字代码之间并没有隶属通不航通关河 航河系。
地理数据库四种方式: 1.全部采用文件管理 2.文件结合关系数据库管理 3.全部采用关系数据库管理 4.重新设计具有空间数据和属 性数据管理和分析功能的数 据库系统(OO-DBMS)
6.地理数据库建立
第三节 地图数字化
一、手扶跟踪数字化 数字化仪组成、数字化方式、操作步骤
二、扫描矢量化 扫描仪原理、处理流程、操作方式
地图投影变换
正解变换 反解变换 数值变换
根据两种投影在变 换区内若干同名的 坐标点,采用插值 法、有限差分法、 待定系数法等,实 现不同投影之间的 转换
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩的目的
节省存贮空间 节省处理时间
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩途径
压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大 节省存贮空间,缺点是压缩后的文件必须在解 压缩后才能使用
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6
树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河
主〔要河〕流∶一级 支 流∶二级
《地理信息系统原理》第四章空间数据表达

3、弧段坐标文件:
弧段号
坐标系列(串)
a
x1,y1,X2,y2…,x5,y5
b
……
1、弧段文件:弧—面,弧—结点关系
弧段号
起点
终点
左多边形
右多边形
a
1
5
A
-
b
5
8
A
E
4、面文件
面号
弧段号
面积
周长
…
A
a,b,h
…
…
…
…
…
…
…
…
2、节点文件: 结点—链关系
点号
横坐标
02
(一)实体数据结构 只记录空间对象的位置坐标和属性信息,不记录拓扑关系。又称简单数据结构或面条(Spaghetti)结构。 存储: 独立存储:空间对象位置直接跟随空间对象; 点位字典:点坐标独立存储,线、面由点号组成 特征 数据按点、线、面为单元进行组织,数据结构直观简单; 公共边重复存储,存在数据冗余,难以保证数据独立性和一致性; 无拓扑关系,主要用于显示、输出及一般查询; 岛或洞只作为一个简单图形,没有与外界多边形的联系; 多边形分解和合并不易进行,邻域处理较复杂; 适用范围: 制图及一般查询,不适合复杂的空间分析 实例: ArcView的Shape文件 MapInfo的Tab文件
点用一个栅格单元表示;
02
PART 01
栅格数据模型
用离散的量化栅格值表示空间实体;
01
属性明确,位置隐含;
02
栅格边长决定了栅格数据的精度;
03
数据结构简单,易与遥感结合;
04
多层数据叠合操作简单;
05
地理信息系统空间数据库

三、关系模型
用二维表来表达实体和实体之间的联系。使得设 计、操纵较为容易。
四、三种传统数据模型的比较
§4.3 空间数据库概念模型设计 —语义模型和面向对象模型
• 传统数据模型的弱点: (1)以记录为基础的结构不能很好面向用户
传统模型-记录;现实世界-事务、实体。有时不对应。
(2)不能以自然对象(Object):实体的抽象(基本元素),封装了数据和操作集 的实体。
• 消息(Message):请求 对象执行某一操作或回答 某些信息的要求。
• 类:描述一组对象的共同特征。类和实体是抽象与具 体的关系。
3. 对象的性质
• 封装:
• 继承:某类对象可以自然地拥有另一类对象的某些特 征和功能。不必重复实现,减少代码。
2. 概念模型(空间特征,关系描述)
(1)空间特征:点、线、面、体四种基本类型; (2)实体在空间、时间、属性三方面存在联系: • 空间联系:空间位置、分布、关系、运动等; • 时间联系:客体随时间变化,可构成时态数据库; • 属性关系:属性多级分类中的从属关系、聚类关系、相
关关系。
3. 空间数据库的数据模型设计
层次、网状显式地描述关系,但不自然;关系模型联系隐 含,必须检索全部记录才能确定。
(3)语义贫乏
用单一结构描述描述“交互”、“从属”、“构成”等众 多联系,语义上无法区别。
(4)数据类型太少
只提供常用的简单数据类型,不能自定义新的数据类型。
一、语义数据模型
-实体联系模型(E –R模型)
• 提供三种语义概念:
(1)实体:客观存在的起独立作用的客体。 (2)联系:实体间的相互作用或对应关
系:1:1,1:N,M:N, (3)属性:对实体和联系特征的描述。
地理信息系统下的空间分析——第四章_栅格数据的空间分析方法

被赋予空值的单元有两种处理方式:
(1)如果在一个操作符或局域函数、邻域函数中的邻域 或分区函数的分类区中的输入栅格的任何位置上存在空值, 则为输出单元位置分配空值。
(2)忽略空值单元并用所有的有效值完成计算。
6、关联表
栅格计算器由四部分组成左上部layers选择框为当前arcmap视图中已加载的所有栅格数据层列表双击一个数据层名该数据层便可自动添加到左下部的公式编辑中间部分是常用的算术运算符110小数点关系和逻辑运算符面板单击所需按纽按纽内容便可自动添加到公式编辑器中
第四章 栅格数据的空间分析算法
4.1 栅格数据 栅格数据是GIS的重要数据模型之一,基于栅格 数据的空间分析方法是空间分析算法的重要内容之 一。 栅格数据由于其自身数据结构的特点,在数据处 理与分析中通常使用线性代数的二维数字矩阵分析 法作为数据分析的数学基础。 栅格数据的空间分析方法具有自动分析处理较为 简单,而且分析处理模式化很强的特征。
地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制 约关系外,还表现在空间上存在着一定的制约关联性。
对于栅格数据所描述的某项地学要素,其中的某个栅 格往往会影响其周围栅格属性特征。准确而有效的反映这 种事物空间上联系的特点,是计算机地学分析的重要任务。 窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格 点或全部数据,开辟一个有固定分析半径的分析窗口,并 在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算,或与 其他层面的信息进行必要的复合分析,从而实现栅格数据 有效的水平方向扩展分析。
带面积的点的精度为加减半个单元大小。这是用基于单 元的系统来工作必须付出的代价。
图4.9:点特征的栅格数据表示
GIS软件应用(第四章网络分析1)

软 件 应 用
请拷贝“第7次课”
GIS 软件应用
网络分析1
GIS
软 件 应 用
-最佳路径、最近设施、服务区、
起始-目的地(OD)成本矩阵
网络分析(Network Analyst)简介 网络数据集(Network Dataset)基本概念 道路网络分析的类型
– – – – 最优路径分析(finding the best route) 查找最邻近设施(finding the closest facility) 服务区域分析(Finding service areas) 创建起始-目的地成本矩阵(Creating an OD cost matrix)
GIS
软 件 应 用
网络分析需要解决的问题
• 路径分析:
– 点对点最优路径 多目标点访问,如物流配送 障碍分析
GIS
软 件 应 用
• 服务区域判定:
– 服务范围生成
• 查找最邻近设施 • 导航:
– 导航图生成
交通,医疗, 公共安全,教育 ,公共事业,地 方政府,商业等 等
创建网络数据
GIS 软 件 应 用
GIS
GIS
软 件 应 用
GIS
软 件 应 用
GIS
软 件 应 用
最佳路径分析
• 基于道路网络
• 有多个经停位置, • 在道路网络上找到要达到多个目的地 的最佳路径。 • 合理安排经过停靠点的顺序
GIS 软 件 应 用
GIS
软 件 应 用
GIS
软 件 应 用
路障
GIS
软 件 应 用
路障
道路网络 服务设施 事故点 GIS
软 件 应 用
• 最近服务设施分析:分析选项
《GIS第四章》PPT课件

三、生成拓扑关系
能够自动使矢量数据生成拓扑关系。 建立拓扑关系:根据相应的结点和弧段经过编码由计算机自动组织成线状或面状
地物。 基于拓扑关系,纠正拓扑错误的空间数据的编辑。
四、图形修饰与几何计算
系统应具备线型设置、颜色设置、注记设置和符号选择、创建、修改等功能, 几何计算:长度、面积
第四章 GIS空间数据输入与编辑
第一节 空间数据结构的建立
空间数据结构的建立是指根据确定的数据结构类型,形成与该数据结构相适应的 GIS空间数据,为空间数据库的建立提供物质基础。
一、空间数据结构建立的过程:
二、系统功能与数据间的关系
现代地理信息系统数据模式的一个重要特征是数据与功能之间具有密切的联 系(见下表),因此,在确定数据内容时,首先必须明确系统的功能; ▪ 对开发的GIS系统的功能,是通过用户需求调查来确定的,因此,在开发 GIS系统之前,首先要进行系统分析。
1:测量控制点 11:平面控制点 1101:三角点 11011:一等 11012:二等 11013:三等 11014:四等 1102:导线点 12:高程控制点 13:其他控制点
2、制定编码必须遵守以下原则:
唯一性: 简单性: 可扩充性: 易识别性: 完整性: 标准化和通用性:有国家或行业标准的要按标准进行,没
不正规的多边形是由于输入线时,点的次序倒置或者位置不准确引起的。 在进行拓扑生成时,同样会产生“碎屑”多边形。
(a)正常多边形
(b)不正规多边形
基于拓扑的GIS软件包能发现和显示拓扑错误, 并能有轻松消除拓扑错误的功能。基于拓扑 的GIS软件包有:ARCINFO、AutoCAD Map、 MGE、SPANS等
GIS三版总复习答案

第一章绪论1、信息(Information):是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识,作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
2、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性3、数据:数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号,用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
4、数据处理:即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算,以及分析、模拟和预测等操作。
5、数据与信息关系:信息与数据是不可分离的,即信息是数据的内涵,而数据是信息的表达。
也就是说数据是信息的载体。
6、地理信息:是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
7、地理信息的特点:1)空间分布性2)具有多维结构的特征3)时序特征十分明显8、地理数据:是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
9、地理信息系统:是由计算机硬、软件和不同方法组成的系统,该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。
10、简述GIS的构成。
它的的基本功能有哪些?硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功:数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。
11、GIS与其它系统的区别 GIS有别于DBMS(数据库管理系统),GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力,而不是简单的数据管理,这种能力使用户能得到关于数据的知识,因此,GIS是能对空间数据进行分析的DBMS,GIS必须包含DBMS。
GIS有别于MIS(管理信息系统),GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用,GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强;MIS则只有属性数据库的管理,即使存贮了图形,也是以文件形式管理,图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。
利用GIS软件进行地理空间分析的教程

利用GIS软件进行地理空间分析的教程GIS(地理信息系统)软件是一款强大的工具,可用于进行地理空间分析。
地理空间分析是利用地理信息和位置数据进行研究、可视化和预测的过程。
在本教程中,我们将介绍一些常见的地理空间分析技术和如何使用GIS软件进行这些分析。
第一章:GIS软件简介首先我们将介绍GIS软件的基本概念和功能。
GIS软件可以处理、存储、分析和可视化地理数据,它可以帮助人们更好地理解地理现象和问题。
常见的GIS软件包括ArcGIS、QGIS和Google Earth等。
第二章:地图投影和坐标系统在进行地理空间分析之前,我们需要了解地图投影和地理坐标系统。
地图投影是将地球的曲面投影到平面上的过程,而地理坐标系统则是在地图上标识位置的方式。
不同的地图投影和坐标系统对地理空间分析有重要的影响。
第三章:地图数据采集与处理地理空间分析的第一步是采集和处理地图数据。
通过使用GPS设备、航空遥感和卫星图像等工具,可以收集到各种类型的地理数据,包括地形、建筑物、道路和土地利用等。
然后,可以使用GIS软件对这些数据进行处理和清洗,以便进行进一步的分析。
第四章:空间查询和数据查询地理空间分析的核心是空间查询和数据查询。
空间查询是通过在地图上绘制特定范围的区域来找到符合特定条件的要素,例如,在一个城市中找到所有的公园。
数据查询是通过指定特定的属性条件来查找符合要求的数据记录,例如,查找特定类型的建筑物或土地利用。
第五章:空间分析和空间统计使用GIS软件进行地理空间分析还包括空间分析和空间统计。
空间分析是通过对地理数据的空间关系进行计算和分析,以研究地理现象和模式。
常见的空间分析技术包括缓冲区分析、交互分析和网络分析等。
空间统计是利用统计方法来研究地理现象的空间分布和相关性。
第六章:地理可视化和地图制图地理空间分析的结果通常需要以地图或其他可视化形式进行展示和传达。
使用GIS软件可以创建各种类型的地图,包括点线面地图、等值线地图和热力图等。
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二、需求分析
GIS软件工程的需求分析
用户对系统的功能和系统性能的需求,主要目的是确定系统的目标和总 体功能。 必须分析用户的组织机构、有关部门的职责和业务流程等,特别注意 地理信息系统在用户的业务流程中的作用,以及因为应用地理信息系 统所引起的组织机构变化。 方式: 同用户进行交流的方式有多种,包括面谈、电话采访、参观等。可采 用专题报告或建成系统对用户进行激励。
(4)文件(数据存储):文件用两条平行线段表示。
数据A和B同时输入才能变换成数据C
数据A变换成B与C
数据A或B,或A和B同时输入变成C
A变成B与C,或B和C
只有A或B(不能同时)输入变成C
A变成B或C,但不能变成B和C
数据流图具体步骤如下:
1)确定系统边界,画出顶层数据流图。 2)自上向下,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分解层次的均匀性问题
四、系统分析工具
由于软件总是对数据进行加工,因此从原则上讲,可以用数据流 方法来分析任意一种应用问题,GIS 系统也不例外。
GIS分析员能够使用数据流图(Data Flow Diagram,简称DFD)描 绘数据在系统中流动和处理的情况,从中概括地表达出他对新系 统的设想。通常为了把新系统描绘得更清晰准确,还应该有一个 初步的数据字典,定义系统中使用的数据。数据流图和数据字典 共同定义了新系统的逻辑模型,以后可以从这个逻辑模型出发设 计新系统。
• •
数据流条目中的名称应该以数据流图中出现的数据流名称一致。 数据流组成是数据条目的主要部分,其构成如下: 〈数据流名称〉=数据项[〈逻辑操作符〉数据项] 例:学生成绩单
=课程编码+课程名+[任课教师︱指导教师]+{学号+姓名+成绩(+备注)} • = + [|] () {} 描述数据流组成常用符号有:=,+,[|],{},() 表示“定义为(等价于)” 表示“与” 括号内用“|”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
输出数据流
加工的功能简述 加工逻辑描述(结构化语言/表格/图形); [附加说明]
1) 利用结构化语言对“加工”进行描述的规范
• 结构化语言要求加工中处理操作语句之间的联系,使用类似于结 构化的控制语句进行描述。例如: IF〈条件〉THEN 〈语句块1〉 ELSE 〈语句块2〉 CASE〈选择表达式〉OF CASE〈语句块1〉 …… CASE〈语句块n〉 ELSE 〈语句块n+1〉 END
数据流图编制实例
数据字典的概念
数据字典(Data Dictionary ,简称DD)是关于数据信息的集合。 它是数据流图中所有要素严格定义的场所,这些要素包括数据流、 数据流的组成、文件、加工小说明及其它应进入字典的一切数据, 其中,每个要素对应数据字典中的一个条目。
数据字典的用途
数据字典最重要的用途是作为分析阶段的工具。在数据字典中 建立严格一致的定义有助于增进分析员和用户之间的交流,从而 避免许多误解的发生。数据字典也有助于增进不同开发人员或不 同开发小组之间的交流。同样,将数据流图和对数据流图中的每 个要素的精确定义放在一起,就构成了系统的、完整的系统规格 说明。数据字典和数据流图一起构成信息系统的逻辑模型。没有 数据字典,数据流图就不严格;没有数据流图,数据字典也没有 作用。
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位字符串
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
• 数据流图中,每个加工或称数据处理与变换,要求在数据字典中 有一个准确简明的形式化或半简明形式化描述,其结构如下: • 加工:加工编号+加工名或[别名] 输入数据流;
机关的批文;b.项目开发计划;c.文档所引用的资料、标准和规范。 列出这些资料的作者、标题、编号、发表日期、出版单位或资料来 源)
GIS数据字典
GIS数据字典的任务是对GIS数据流图中出现的所有被命名的图形 要素在数据字典中作为一个词条加以定义,使得每一个图形要素 的名字都有一个确切的解释 GIS数据字典中所有的定义必须是严密的、精确的,不可有半点含 糊,不可有二义性
GIS数据字典的主要内容包括数据流图中每个图形要素的名字、别 名或编号、分类、描述、定义、位置等
零件=零件号+零件名称+规格+(备注)
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
• 文件作为数据静态存储池,是记录的有序集合,其说 明结构与数据流条目类似。区别在于文件条目中通常 要求说明文件组织方式。 文件名[别名]
记录定义 [文件组织] [存储介质描述]
• 例: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|限选|任选]}
GIS软件需求规格说明的主要内容
1.引言 1.1 编写目的(阐明编写需求说明的目的,指明用户对象) 1.2 GIS项目背景(应包括:a.GIS项目的委托单位、开发单位和主 管部门;b.该GIS软件系统与其它系统的关系) 1.3 定义(列出文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原文) 1.4 参考资料(可包括:a.项目经核准的计划任务书、合同或上级
• 例某仓库管理系统的出、入库事务定义为:
数据流:仓储事务 别名:入出库请求 仓储事务=[入库|出库]+零件+数量+时间+经办人
每天发生次数<100次,高峰为9:00-11:00
由仓库管理员通过终端发出,应该确认事务口令 对于有效事务应该记录出入库流入帐
2、数据项条目
• 数据项组成数据流的成分,分为基本数据项和结构数据项,基本 数据项如整数、小数、字符串、日期、逻辑值等,结构型数据项 由若干数据项组成,其说明结构与数据流条目结构类似。 • 例 数据流“仓储事务”中的数据项“零件”可以定义为 (结构)数据项 (基本)数据项 零件号=Pxxxxxxx 零件 零件号
• WHILE〈条件〉DO 〈循环体〉 • REPAET 〈循环体〉 UNTIL〈条件〉
• FOR〈循环初值;循环终止描述〉DO
〈循环体〉
• 上述语句块中的操作性语句通常是动词+宾语结构,其中的数据 对象必须在数据词典中已定义。
例如:“加工”计算课程冲突率
BEGIN 接收合法选课记录或者重修课程; REPEAT CASE课程类别OF 重修课程: //必修课程必须优先安排// BEGIN查开课清单,写该生个人课表 合法选课记录; BEGIN 根据课程号在开课清单中查当前所选课程时间表; 检查当前所选课程与该生已选课程是否冲突 IF不产生冲突THEN填写该生个人课表; ELSE BEGIN 计算冲突率; IF冲突率<30%THEN填写学生个人课表//当前课程可选 ELSE BEGIN 根据课程类别优选序删除冲突课程; //优先序:重修,必修, 限选,任选 重新计算课程冲突率 END END END END 接收合法选课记录或者重修课程; UNTIL合法选课记录或者重修课程不存在; 输出已选课程 END
输入功能
地理数据管理
地理数据查询
地理信息的输出
系统的性能
三、可行性分析
GIS软件工程的可行性分析
开发一个地理信息系统软件的可行性主要取决于经济条件和技术条件。 1)可行性分析的主要步骤: a)分析现有地理信息系统软件的优缺点; b)分析所开发地理信息系统软件使用对象的要求; c)选择需要开发的所有模块,并分析已有算法的实用性; d)地理空间数据管理模式的选择; e)估计开发成本和时间; f)提交可行性分析报告。 2)可行性分析需考虑的因素和内容
第四章 系统定义
主要内容
一、目标 二、需求分析 三、可行性分析 四、系统分析工具 五、软件需求规格说明
一、目标
分析、识别用户的要求 评价系统建立的可行性 对开发过程进行经济分析和技术分析 分解功能模块,可以分配给硬件、软件、人、数据库和其它系统元素 成本预算和进度安排 建立系统规格说明书,为后续工程奠定基础
五Байду номын сангаас软件需求规格说明
GIS的软件需求规格说明是在GIS结构化分析的基础上建立的自顶 向下的任务分析模型。规格说明描述了系统的需求,是联系GIS 需求分析与GIS设计的重要桥梁。同时,GIS软件需求规格说明书 作为系统分析阶段的技术文档,是提交审议的一份必要的工作文 件。需求规格说明书一旦审议通过,则成为有约束力的指导性文 件,成为用户与技术人员之间的技术合同,成为下一阶段GIS设 计的依据。
GIS数据字典中词条的定义及其内容
描述
数据流 是GIS数据结构 在系统内传播的 途径 构成数据流图的 数据结构,是数 据处理的最小单 位 保存数据结构
词条内容
注释
数据流名;说明;数据流来源; “说明”用来简要介绍数据流 数据流去向;数据流组成;每 产生的原因和结果;“数据 个数据流的流通量 流组成”是介绍数据结构 数据要素名;类型;长度;取 值范围;相关的数据要素及数 据结构 “类型”可以分为数字(离散 值,连续值),文字(编码 类型)等
2)使用判定树说明复合条件嵌套的加工逻辑。
如果加工逻辑是复合条件嵌套,也可以使用判定树描述,例如