空间数据的空间性时间性
地理信息系统考试复习要点
GIS－地理信息系统考试复习要点1.数据是客观事物（包括概念）的数量、时空位置及相互关系的抽象表示，是未加工的原始材料信息是有用和有意义的数据，是数据的内容和解释，是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。
信息的特点:客观性，适用性，传输性，共享性。
二者关系：①数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵②数据经过加工才能变成有效的信息，同样的数据经过不同的处理过程，可变成不同的信息。
③由于数据和信息之间的紧密联系，通常并不严格区分数据和信息。
地理信息的概念：表征地理系统诸要素的数量、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。
地理信息的特点、意义：①属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。
②具有多维结构的特征，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。
③时序特征十分明显，因此可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。
这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。
认识地理信息的区域性、多层次性和动态变化的特征对建立地理信息系统，实现人口、资源、环境等的综合分析、管理、规划和决策具有重要意义。
2.地理信息系统简称为GIS，Geographical Information System。
是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为资源环境研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。
地理信息系统复习总结资料
地理信息系统：用于采集、存储、查询、分析和显示地理空间数据的计算机系统2、地空间分析的三大基本要素是：空间位置、空间属性，时间数据4、GIS基本功能：数据采集与输入、空间数据分析与处理、地图制图与数据输出应用功能：空间数据的可视化、统计与量算、规划与管理、预测与监测、辅助决策GIS主要应用领域：测绘与地图制图、资源管理、灾害监测、环境保护、城市与区域规划、宏观决策、国防1、地理实体的几何抽象：点（point）：零维、线（line）：一维、面（polygon）：二维、体（volume）：三维2、地理空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征3、GIS中的地理空间数据=空间特征数据+属性特征数据空间特征数据=定位数据+空间关系数据属性特征数据=专题属性数据+时间数据4、地理空间数据的来源：地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据5、GIS三个抽象层次：概念模型、逻辑数据模型、物理数据模型7、地理空间数据的空间关系：现实生活中的实体大多都不是孤立存在的。
GIS中的空间数据是用点、线、面、体来描述现实世界中的地理实体或现象，它不仅要表示地理实体的空间位置、形态，而且还要表示地理实体的属性及实体间的空间关系（要用自己话描述）8、空间关系三种基本类型：拓扑关系、方向关系、度量关系10、拓扑空间关系：邻接关系：指空间图形中同类元素之间呈邻接的关系关联关系：指空间图形中不同元素之间呈关联的关系包含关系：指空间图形中同类但不同级元素之间的包含关系12、空间数据拓扑关系的意义：确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离，比几何关系具有更大稳定性，不随地图投影而变化、确保数据质量和完整性、有利于空间要素的查询，多边形和多边形的叠合，如某县与哪些县邻接，某条铁路通过哪些地区，强化GIS分析、可根据拓扑关系重建地理实体13、方向关系：地理事物在空间中的相互方位和排列顺序（基准方向通常有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵线方向三种）16、矢量数据结构：使用点及其x、y坐标来表示具有清晰空间位置和边界的具体要素特点：定位明显，属性隐含•点：空间的一个坐标点•线：多个点组成的弧段•面：多个弧段组成的封闭多边形17、简单矢量数据结构：只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。
空间数据的分析
立数据恢复机制，以便于在必要时进行数据恢复。
03 空间数据分析方法
统计分析法
描述性统计
多元统计分析
对空间数据进行基本的统计描述，如 均值、方差、偏度、峰度等，以了解 数据的分布和特征。
运用多元统计方法，如主成分分析、因 子分析等，对空间数据进行降维和特征 提取，以揭示数据的主要特征和结构。
推论性统计
数据预处理与清洗
针对原始空间数据中存在的噪声、异常值和缺失值 等问题，需要进行有效的预处理和清洗。
数据质量评估与改进
建立数据质量评估体系，对空间数据进行定 期评估和改进，提高数据的可用性和可信度 。
算法复杂性与计算效率问题
算法优化与改进
针对空间数据分析中的复杂算法，研究算法优 化和改进方法，提高计算效率和准确性。
时空大数据分析与挖掘
发展时空大数据分析和挖掘技术，揭示时空数据的内在规律和潜在 价值，为决策提供支持。
跨平台、跨领域应用拓展
推动空间数据分析技术在跨平台、跨领域的应用拓展，促进其在智 慧城市、环境保护、公共安全等领域的广泛应用。
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缺失值处理
对于缺失的空间数据，可 以采用插值、填充等方法 进行处理，以保证数据的 完整性。
异常值处理
对于异常的空间数据，需 要进行识别和处理，以避 免对分析结果产生不良影 响。
数据转换与标准化
坐标转换
将不同坐标系下的空间数 据转换为统一的坐标系， 以便于进行空间分析和可 视化。
数据格式转换
将不同格式的空间数据转 换为统一的格式，以便于 进行数据处理和分析。
发展多源数据协同分析算法，挖掘多 源数据之间的关联和互补信息，提高
空间数据结构
空间数据结构数据结构定义：指数据组织的形式，是指适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构，地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，对数据的一种理解和解释。
空间数据的三大特性：空间，时间，专题属性。
常见的数据结构：矢量结构，栅格结构，数字高程模型，面向对象模型，矢量和栅格的混合数据结构等，网络结构，空间数据编码：1、空间数据结构的实现2将搜集的、经过审核了的地形图、专题地图和遥感影像等资料按特定的数据结构转换为适合于计算机存储和处理的数据的过程3在地理信息系统的空间数据结构中栅格结构的编码方式:直接栅格编码、链码、游程长度编码、块码、四叉树码等矢量结构主要有坐标序列编码、树状索引编码和二元拓扑编码等编码方3.2 栅格数据结构一、概述1、栅格数据结构是基于空间划分或铺盖的空间被划分成大量规则的或不规则的空间单元，称为象素(Cell或Pixel)，依行列构成的单元矩阵叫栅格(Grid)三角形方格六角形2、每个单元通过一定的数值表达方式（如颜色、灰度级）表达诸如环境污染程度、植被覆盖类型等空间地理现象3、对同一现象，也可能有若干不同尺度、不同聚分性的铺盖4、目前常用的是基于正方型分划的栅格，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列每个网格作为一个象元或象素由行、列定义包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针5 、栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比6 、GIS中栅格数据经常是来自卫星遥感、摄影测量、激光雷达和扫描设备中，以及用于数字化文件的设备中二、栅格数据组织1 、以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织2 、每个数据表示地物或现象的非几何属性特征点状地物用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向的一组相邻栅格单元表示面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示3 、遥感影像属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级三、栅格结构的建立（1）栅格数据的获取途径遥感数据图片的扫描矢量数据转换:手工方法获取: 在专题图上均匀划分网格，逐个网格地确定其属性代码的值，最后形成栅格数据文件（2）栅格系统的确定栅格坐标系的确定:坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定由于栅格编码一般用于区域性GIS，原点的选择常具有局部性质为了便于区域的拼接，栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。
空间数据的性质
1 空间数据的基本特性
• 2．专题特征 专题特征亦指空间现象或空间目标的属性特征，它是指 专题特征亦指空间现象或空间目标的属性特征， 除了时间和空间特征以外的空间现象的其他特征， 除了时间和空间特征以外的空间现象的其他特征 ，如地形坡 度、波向 波向、 、某地的年降雨量 某地的年降雨量、 、土地酸碱度、 土地酸碱度、土地覆盖类型 土地覆盖类型、 、 人口密度、 人口密度 、交通流量、 交通流量、空气污染程度等 空气污染程度等。 。 这些属性数据可能为一个地理信息系统派专人采集，也 这些属性数据可能为一个地理信息系统派专人采集， 可能从其它信息系统中收集， 可能从其它信息系统中收集 ，因为这类特征在其他信息系统 中都可能存储和处理。 中都可能存储和处理 。
2 地理世界的表示：场模型
大气三维扩散剖分图
2 地理世界的表示：场模型
大气环境影响模拟预测GIS应用：等值线显示
2 地理世界的表示：场模型
• 各向同性和各向异性
– 空间场内部的各种性质是否随方向的变化而发生变化， 空间场内部的各种性质是否随方向的变化而发生变化 ， 是空间场的 是空间场的一个重要特征 是空间场的一个重要特征。 个重要特征。 – 如果 如果一个场中的所有性质都与方向无关 如果一个场中的所有性质都与方向无关， 个场中的所有性质都与方向无关 ， 则称之为各 向同性场（ 向同性场 （Isotropic Field）。 – 若与方向有关 若与方向有关， ，则称之为各向异性场 则称之为各向异性场。 。
1 空间数据的基本特性
• 地理世界各种现象具有三个基本特征：空间 地理世界各种现象具有三个基本特征：空间、 、时间和专题 时间和专题。 。
•
• 1．空间特征 空间特征
– 空间特征是 GIS 或者空间信息系统所独有的 或者空间信息系统所独有的。 。 空间特征指地物的 位置、 位置 、形状和大小等几何特征 形状和大小等几何特征， ，以及与相邻地物的空间关系 以及与相邻地物的空间关系。 。 – 人们对空间目标的定位不是通过记忆其空间坐标， 人们对空间目标的定位不是通过记忆其空间坐标，而是确定某一 目标与其他更熟悉的目标间的空间位置关系。 目标与其他更熟悉的目标间的空间位置关系 。如一个学校是在哪 如 个学校是在哪 两条路之间， 两条路之间 ，或是靠近哪个道路叉口；一块农田离哪户农家或哪 条路较近等等。 条路较近等等 。通过这种空间关系的描述， 通过这种空间关系的描述 ，可在很大程度上确定 某一目标的位置， 某 目标的位置，而一串纯粹的地理坐标对人的认识来说几乎没 某一目标的位置 而 串纯粹的地理坐标对人的认识来说几乎没 有意义。 有意义 。 – 但在 GIS 中 ， 直接存储的是空间目标的空间坐标 直接存储的是空间目标的空间坐标。 。 对于空间关系 对于空间关系， ， 有些 GIS 软件存储部分空间关系 软件存储部分空间关系， ， 如相邻、 如相邻 、 连接等关系。 连接等关系 。 而大部 分空间关系则是通过空间坐标进行运算得到， 分空间关系则是通过空间坐标进行运算得到 ，如包含关系 如包含关系、 、穿过 关系等。 关系等 等。实际上 实 实际上， ，空间目标的空间位置就隐含了各种空间关系。 空间目标的空间位置就隐含了各种空间关系 标 。
空间信息学重点总结
数据：是指那些未经加工的事实，或对一种特定现象的客观描述。
人们为了反映客观世界而记录下来的可以鉴别的符号，它是客观事物的性质、属性、位置，以及相互关系的抽象表示。
构成信息和知识的原始材料。
形式有字母、数字或其他符号，图像、图表、声音等信息信息是认识主体所感知的或所表述的客观事物运动的状态和状态改变方式。
以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知识或消息数字工程：借鉴传统的工程化思想，运用数字工程技术对环境、人文、社会、经济等各类信息进行数字化处理，并提供定性、定量分析，使空间概念延伸到国民经济建设的各个领域，是一种综合的新技术、新方法。
1.数据的自然和社会属性包括哪些方面？数据属性：具有自然属性和社会属性自然属性：可感知、可存储、可加工、可传输、可再生、可压缩等。
社会属性：是社会各行各业不可缺少的资源，具有商业性、资源性、公用性、私密性等。
2.人类对数据的管理分几个阶段？各阶段的特征是什么？数据的管理阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、高级数据库技术阶段。
2.空间信息基本特征包括哪3方面？空间性：表示了空间实体的地理位置、几何特性、实体间的拓扑关系时间性：又称时序性，空间实体的空间特征和属性特征随时间变化的动态特性。
非语义性：人们往往将表示实体位置信息的数据称为空间数据。
将表示实体性质、特征等的数据独立出来，单独作为属性数据保存。
从这个角度讲，空间数据是非语义的。
4.空间数据来源哪8个方面？1.地图数字化：直接数字化、扫描数字化优点：快捷有效，缺点：有数据不确定性，误差控制和质量控制2.实测数据：全站仪等野外实测优点：精度高，确定性好；缺点：外业劳动强度大。
3.试验数据：模拟地理实体或过程特征产生的数据。
表示在特定条件下的实际情况。
与实测数据结合使用。
4.遥感和GPS数据：将成为地球空间数据的主要信息源。
优点：快速解决：自动化和数据质量问题。
智能系统的应用和地学知识规则数据库的建立。
空间数据的概述
空间数据的概述
空间数据是指地球表面和大气层上的各种地理、环境、气候和地球物理等数据。
它包括地理信息系统（GIS）数据、卫星遥感数据、地球观测数据、地质勘探数据等。
空间数据通常通过卫星、飞机、无人机等遥感技术获取。
这些数据可以提供高分辨率的地理信息和图像，用于地理空间分析、环境监测、资源管理、城市规划等领域。
通过分析空间数据，人们可以更好地了解和管理地球上的自然和人类活动。
空间数据具有以下特点：
1. 大量性：空间数据通常包含大量的地理信息和图像，可以提供全球范围的数据覆盖。
2. 多样性：空间数据涵盖了地球表面的各种地理、气候和地球物理特征，可以提供多种类型的数据分析。
3. 高精度：空间数据通常采用高分辨率的遥感技术获取，具有较高的空间和时间精度。
4. 实时性：随着技术的发展，空间数据的获取和更新速度越来越快，可以提供实时的地理信息和图像。
5. 开放性：许多空间数据是公开可用的，可以被各种应用程序和软件使用。
空间数据在许多领域有广泛的应用，如地理信息系统、气象学、环境科学、城市规划、交通管理等。
它们可以帮助决策者做出更准确
的决策，提高资源利用效率，保护环境，改善人类生活质量。
报告中的时间维度和空间维度分析
报告中的时间维度和空间维度分析一、时间维度对报告分析的重要性报告作为一种重要的信息传递工具，在企业决策、学术研究以及社会调查等领域发挥着重要的作用。
时间维度作为报告分析的一个重要维度，对于深入了解和准确判断报告所涉及的问题具有重要意义。
时间维度分析可以通过对报告中时间序列数据的梳理和观察，揭示出报告所反映的现象的发展趋势、周期变化以及不同时间点的差异。
通过对时间维度的分析，可以更好地理解问题产生的原因和影响，并为制定对策和决策提供科学依据。
二、时间维度分析的方法和手段1.层次分析法层次分析法是一种定性与定量相结合的多准则决策方法。
在报告分析中，可以通过将报告中的问题按照其重要性进行划分和归类，进而建立问题之间的层次结构，然后通过专家评分等方式，对各个问题的影响程度进行量化，最终得出相对重要性的排序结果。
层次分析法在时间维度分析中的应用可以帮助分析者清晰地认识到报告中不同时间点的重要性和影响程度，为深入探究现象背后的原因提供支持。
2.趋势分析法趋势分析法是通过分析时间序列数据中的规律和趋势，揭示问题的发展变化和周期性现象。
在报告分析中，可以通过建立趋势方程、拟合曲线等手段，对报告中现象的长期变化趋势进行研究。
趋势分析法的应用可以帮助分析者发现报告中存在的潜在问题和可能的发展趋势，为制定未来的战略和决策提供依据。
三、空间维度对报告分析的重要性除了时间维度外，空间维度也是报告分析中的重要内容之一。
在报告中，空间维度可以是地理空间，也可以是组织空间、部门空间等。
空间维度的分析可以通过对不同地区、不同组织或不同部门之间的差异进行比较和观察，揭示报告所涉及问题的地域特点和差异，为问题的解决提供参考。
四、空间维度分析的方法和手段1.地理信息系统（GIS）地理信息系统是一种将地理空间数据和属性数据进行有效整合、管理和分析的技术。
在报告中，可以通过GIS技术将报告中的地理相关数据进行可视化呈现和分析，帮助分析者更好地了解不同地区间的差异和特点。
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1、空间性
空间性是空间数据的最主要特性，它 是指空间物体的位置、形态、分布以及由此 产生的系列特性，如空间相互关系。
空间性不但导致空间物体的位置和形态 的分析处理，同时还会导致空间相互关系的 分析处理 。
空间数据的空间、时间特点及其 对比分析
王晓云 林经理 马爱功 2006年10月
提纲
空间数据的概念 空间数据的特点 空间数据的空间性 空间数据的时间性 空间性和时间性的对比分析
空间问题
人类开发和利用地理信息系统是因为 它能处理与地理实体之间的各类空间问题。
空间问题的 一些形式
spatial heterogeneity (异质性)
There is a second important characteristic of spatial data which is usually called heterogeneity.
This characteristic is also known as nonstationarity. （不稳定性）
3、专题性
专题特征指的是空间特征以外的空间现象的 非几何属性特征。 如地形的坡度、坡向、某地的年降雨量、 土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、 交通流量、空气污染程度等
4、选择性
数据只是从某一个（些）侧面或角度描述 地理事物的属性特征，而事物的属性特征 是有多个方面的。这反映了地理数据的选 择性特征。
概括性是空间数据处理的一种手段，是对地理物 体的化简和综合以及对物体的取舍。
9、完备性
1、完备性是指数据是否系统，是否有缺失。 不完备的数据往往对分析造成困难。尤其是 数据的数值分析，没有完备的数据是不可能 进行的。
2、完备性包括空间的完备性、时间的完备 性和主题的完备性
ⅰ空间的完备性指统计对象要全面 ⅱ时间的完备性指每一个时间段和时间点上的数据 都要具备 ⅲ主题的完备性指在一组数据中，统计指标要全面 系统
Both spatial and non-spatial (i.e., descriptive, or also alphanumeric, attribute) aspects are associated with this kind of data. For example, a river will have attribute information associated with it (such as its name and length) together with its geometric description (the spatial component)
Heterogeneity results from the unique nature of each place,indicating that spatial data very rarely presents stationary characteristics .
8、详细性与概括性
详细性指数据的分辨率，也就是可描述最细微差 异的程度以及最细小物体的大小。详细性的对偶 是概括性
空间详细性：统计单元的大小、地图比例尺、图像 的分辨率
时间详细性：统计的周期、时间间隔的大小 质量详细性：分类指标体系的详细性 数量详细性：指计量的单位、分级情况、使用的量
7、可靠性
1、如果不是直接获取的第一手资料，那数据 就存在可靠性的问题。 2、有些数据不是通过直接量测统计得到的， 而是分析估算出来的，则更存在可靠性的问 题。 3、即使采用的是精密的 仪器、规范的统计 方法，仍然会有误差，影响数据可靠性。 4、数据在存储、管理、传播过程中发生差错 也会影响其可靠性。
测量与空间关 系的一些形式
空间数据的概念
空间数据(Spatial Data)，是地理信息系 统处理和分析的对象，是描述地球表层一 定范围（地理圈、地理空间）内地理事物 的（空间实体）数量、质量、分布特征、 相互关系和变化规律的数据。
空间数据的特点
1、空间性 2、时间性 3、专题性 4、选择性 5、抽样性 6、多态性 7、可靠性 8、详细性与概括性 9、完备性
spatial dependency
spatial data is characterized by the existence of spatial dependency. This means that values for a particular variable in a specific location are related with the values of that same variable in neighboring locations.
数据的选择性还不仅仅指从这些侧面进行 内容的取舍，同时还有存在方式的选择。 因为存在方式的选择将直接影响侧面的选 择。如用文字和数字描述事物与用图象来 描述事物是存在不同的。
5、抽样性
1、空间物体以连续的方式存在于地理空间，为了 能以数字方式对其进行描述，必须将其离散化，即 以有限的抽样数据表述无限的连续物体。
2、空间物体的抽样不是对空间物体的随机抽取， 而是对物体形态特征的有目的的选取。其抽样方法 根据物体的具体形态的不同而不同。
3、抽样的准则就是要力求准确地描述物体的全局 和局部的形态特征。
6、多态性
空间数据的多态性具有两层含义： 一是同样地物在不同情形下的形态差异；
如城市在不同的地理空间中占据不同的范 围，表现出不同的形态特征 二是不同地物占据同样的空间位置。 这种情况大多表现为社会经济人为要素数据 与自然环境数据在空间位置上的重叠。
The most well-known characteristic of spatial data derives from the 1st law of geography , which states that “everything is related to everything else but near things are more related than distant things”.