数字城市第三章

地理信息公共平台
地理信息公共平台
依托地理信息数据，通过在线方式满足政府部门、 企事业单位和社会公众对地理信息和空间定位、分 析的基本需求，具备个性化应用的二次开发接口和 可扩展空间，是实现地理空间框架应用服务功能的 数据、软件及其支撑环境的总称。
地理信息公共平台由数据集、交换管理系统、在线服务 系统和支撑环境组成。 数据集是地理信息公共平台的核心内容，主要包括地 理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据、 三维景观数据和其他部门或单位的专题数据，以及目 录与元数据； 交换管理系统与在线服务系统是地理信息公共平台应 用接口和运行维护工具； 支撑环境是地理信息公共平台提供服务的保障条件。
4）三维模型数据 采用不同方式生成的三维模型数据。利用二 维数据或影像数据和三维建模软件生成的 城市要素模型数据，主要是三维建筑物模 型、三维道路模型和三维植被模型。 5）多媒体数据 录音、图片、录像等 6）表格与文本数据 表格与文本等方式表达城市空间基础数据
3.1.4 数字城市空间基础数据的基本 特征
4）房产及管理数据（房产管理） 房屋位置、面积、结构和产权等信息 5）勘界资料（民政部门） 城市的行政边界、地名数据 6）统计数据 各相关统计部门的统计数据，如平均温度、年均 降水量等
数据的提供方负责数据的获取和更新
3.1.2 基于不同技术方法的城市空间 基础数据来源
1）地面测量数据 用测距仪、全站仪、GPS、地面遥感等测量设备 到实地测量，获取的地物位置和属性信息 2）纸质图纸的数字化
3.2.2数字城市空间基础数据的尺度的应用
一般地说，研究宏观的、大范围的对象，所需要地理 数据的范围尺度就大、细节层次就粗，所需要的图 形比例尺就小、影像的分辨率就低，反之依然。 1）比例尺
城市建设和管理不同的任务需要不同比例尺的地形图。 区域规划：1:5万—1:10万地形图， 城市总体规划：1:1万 — 1: 5万地形图， 城市建设项目选址’’：1:2000 — 1:1万地形图 建筑方案设计、地籍调查、地下管线管理：1:500地形图。
同一范围不同比例尺地形图表达
2）分辨率 空间分辨率：传感器瞬时视场内所观察到的地面的
大小。TM影像分辨率为30 X 30m，SPOT5卫星多 光谱图像为10m X 10m，全色为2.5 X 2.5m;
时间分辨率：对同一地区重复获取图像所需的时间间隔 光谱分辨率：遥感器接受目标辐射时能分辨的最小波长间
建立高性能的服务器系统，能够支持海量信息存 储，支持高密集的信息计算，支持100个用户以 上的并发访问，运行稳定、安全可靠；有条件的 可建立服务器集群。
2 存储系统
存储系统应具有空间数据的安全高效存储备份能 力，并预留扩展空间；有条件可建立异地存贮备 份机制。
3 网络 严格按照国家有关保密政策的要求部署运行网络 ，确保涉密的数据只能在涉密网中提供服务，非 涉密的数据才可在非涉密网中运行，满足政府部 门对地理信息和专题信息空间定位、统计分析的 需要，以及社会公众基于位置服务的需要。运行 网络内部须采用硬件防火墙技术、身份认证技术 和加密数据传输技术，须具备漏洞扫描、入侵检 测、数据包过滤、防病毒、身份认证、数据加密 和主机监控等能力。
正方形格网的细分
正方形格网细分后的尺度变化
层之间的逻辑关系
应用：城市网格化管理应用系统，如上海市以1 万平方米网格(万米网格)为管理单元 4）详尽程度 不同比例尺、不同分辨率、不同的尺度范围， 都反映了详尽程度的不同，以及上述尺度标准 无法反映的细节程度。 如：道路的人行道、斑马线，三维模型、房屋 的内部结构等。
城市基础地质数据：地貌数据、地层数据、地质构造 数据、水文地质数据、地震地质数据、地质资源数 据 2）国土资源与管理数据（国土资源管理部门） 城镇地籍管理数据、农村土地登记数据、土地利用 现状数据、土地利用规划数据、矿产资源管理数据 3）城市规划及管理数据（城市规划部门） 城市总体规划、分区规划、控制性详细规划、建设 工程审批以及拆迁等数据
交换管理系统
1. 数据交换管理 2. 运行维护：提供用户注册、角色管理、权限设置 、系统监控、服务配置、事件管理等功能，保障 地理信息公共平台的高效运行 3. 安全管理 ：提供地理信息公共平台设备与策略 的安全管理，实现安全策略的统一配置、分发和 管理，包括身份验证、日志管理、事务管理和数 据备份等功能。
第3章 数字城市空间基础数据 数据源研究
3.1 数字城市空间基础数据的来源与 特征
3.1.1基于行业的城市空间基础数据的来源 1）勘测数据（勘察、测绘部门） 城市基础测绘数据：城市比例尺地形图、航空影像 和卫星遥感影像、地下管线、高精度DEM 省级基础测绘数据：1:1万、1:5000国家基本比例 尺地形图、影像图和中等精度DEM 国家级基础测绘数据：全国1:100万至1:2.5万国家 基本比例尺地形图、影像图和低精度的DEM
5 10 DEM的格网分辨率： 2.5m × 2.5m、m × 5m、 m ×10m
3. 范围：区(县）、街道（乡镇）、社区（村）、 街坊（组、人口普查单元）、宗地直至单栋的 房屋 4. 详尽程度 研究对象的详细程度 道路：单线、双线（面） 地下管线：管线的空间位置、闸门、接头、材 料、流速、流向等
2）栅格数据
格网的形式表示地理数据，通过格网划分将研究区域划分为 离散的格网单元，每个单元赋予一个属性，表示该单元属 于哪个地理要素。规则格网、不规则格网
3）DEM数据
DEM是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是表示 区域D上的三维向量的有限系列，用函数表示为
zi = f ( xi , yi )
在线服务系统
满足用户在线获取与应用地理信息，以及快速分布式构建其 专题系统的需求。 1. 认证服务 2. 目录服务 3. 元数据服务 4. 地图应用服务 5. 6. 7. 8. 9. 10. 地理编码服务 数据接口服务 定制服务 数据发布服务 服务注册管理服务 二次开发服务
支撑环境 1 服务器系统
6）集成数据 将已有的地理空间数据经过合并、提取、 布尔运算、过滤等操作获取的数据
3.1.3 基于数据形式的城市空间基础 数据的来源
1）矢量数据
以物体的边界或表面为基础定义和描述要素。如河 流、绿地、房屋等边界描述要素。 点：点状要素用单个坐标表示 线：线状要素用一系列点坐标表示，起止点为节点， 其他点为内点 面：由首尾相连的线组成，表示封闭区域的边界 体：由一系列面根据一定的空间关系和顺序封闭而 成
4. 5. 6. 7. 8.
3.2数字城市空间基础数据的尺度
尺度 《辞海》中：尺寸的定制 制图学：比例尺（距离的比例——抽象程度） 地理学：研究对象的相对大小，即研究范围和细节 1、比例尺：图上距离和实际距离的比率。 基础地形图：1:500 、1:1000 、1:2000 、1:5000 、1:1万 非常规比例尺地形图：1:3000、1:7000 、1:8000 2、分辨率：能详细区分的最小单元的尺寸和大小。 卫星遥感影像的分辨率： 0.61m、1m、2.5m 航空摄影影像分辨率：航摄比例尺1:7000、1:8000 1:1万、1:2万，扫描分辨率 12.5µm、 µm、 µm 25 50
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( xi , yi ) ∈ D
z ( f为描述高程的函数，xi , yi )为平面坐标，i 为对应的高程值。 当平面位置程规则格网排列时，平面坐标可以省略，此时 DEM数据就简化为一维向量序列。
DEM的表达方法 1、等高线模型：地面上高程相等的相邻各点连成
的闭合曲线。 2、规则格网模型：把数字高程模型的覆盖区域按一 定的单元大小划分成规则排列的正方形格网，根 据该区域的原点坐标和格网间距，任意各网点的 平面位置可以根据行列号计算获得。
原点
正方形格网的DEM数据一般包括三个部分：
元数据：描述DEM的一般特性的数据，如名称、边 界、测量单位、投影参数等 数据头：定义DEM数据的起点坐标、坐标类型、格 网间隔、行列数等 数据体：沿行列分布的高程数字阵列
原点
优点：正方形格网DEM的存储量很小，结构简单、操 作方便、适合于大规模的使用和管理
公共平台分级
地理信息公共平台分为国家、省区和市（县）三级， 每级由若干节点组成，各节点技术结构基本相同，通 过网络相对独立地提供服务，横向实现相邻地域的衔 接，纵向建立垂直关联。其中， • 国家级地理信息公共平台数据尺度为1:1 000 000、 1:250 000 和1:50 000，分辨率包括30m、15m、5m 和2.5m； • 省区级地理信息公共平台数据尺度为1:10 000 或1:5 000，分辨率包括1m 或0.5m； • 市（县）级地理信息公共平台数据尺度为1:2 000、 1:1 000 和1:500，分辨率包括0.5m 和0.2m。
a）某一行政区范围
b）某一行政区细分到街道
某一行政区到街道尺度的变化
2）以地理格网为基础的范围
最新的对城市研究范围的划分是按地理格网逐级划分，即按 照一定的规则将城市范围划分成若干小的区域，这种划分可 以逐级划分，直至满足所关注目的的需要。分级格网是在一 级或多级模型面上将空间填充进行循环细分而成的，最常见 的分级格网是正方形格网，它每一级的分辨率比上一级扩大 了2倍，网格数量是4倍的关系。
隔
几何分辨率： 辐射分辨率：
同一范围不同分辨率的影像
0.61m分辨率（QuickBird）
2.5m分辨率（SPOT5）
同一分辨率影像（QuickBird）在不同比例尺下的状况
1：5000
1：10000
3）范围
1）以行政管理单位为基础的范围。区(县)、街(乡
镇)、社区(村)、街坊(组、人口普查单元)、宗地 直至每一栋房屋。应用：人口普查、经济普查
– 数字化板直接数字化地图 – 扫描屏幕后再矢量化
3）航测与卫星遥感数据 航空摄影得到的数据（在飞机上安装数字航空摄 影机得到高分辨率的影像0.2cm,无人机 ）卫星遥 感数据（民用QuickBird 0.61m）