地理信息系统集成概述
如何进行地理信息系统的多源数据融合与集成
如何进行地理信息系统的多源数据融合与集成随着科技的不断发展，地理信息系统（GIS）被广泛应用于各个领域，如城市规划、测绘、环境保护等。
然而，在多源数据融合与集成方面，我们面临着许多挑战。
本文将探讨如何进行地理信息系统的多源数据融合与集成，并提出一些解决方案。
一、多源数据融合与集成的意义地理信息系统的多源数据融合与集成意味着将来自不同数据源的地理信息数据进行整合，以提供更全面、准确的地理信息。
多源数据融合与集成有以下几个重要意义：1. 提高数据质量：通过多源数据融合与集成，可以弥补单一数据源的不足，提高数据质量和可信度。
2. 增加数据的时空分辨率：不同数据源的时空分辨率各不相同，通过融合与集成，可以提高数据的时空分辨率，使其更适应各种应用场景。
3. 拓宽数据类型：不同数据源包含的地理信息类型不同，通过融合与集成，可以拓宽数据的类型，为决策提供更多维度的信息。
二、多源数据融合与集成的挑战然而，多源数据融合与集成并不容易，面临着以下几个挑战：1. 数据不一致性：不同数据源之间的数据格式、坐标系统、数据精度等存在差异，导致数据不一致性，给融合与集成带来困难。
2. 数据冲突与重复：多源数据可能包含相同地理信息，但表达方式不同，容易造成数据冲突与重复。
3. 数据量巨大：随着数据源的增加，数据量呈指数级增长，数据处理和存储成为一大挑战。
三、多源数据融合与集成的解决方案为了克服上述挑战，我们可以采取以下解决方案：1. 数据预处理：在进行数据融合与集成之前，需要对数据进行预处理，包括数据格式转换、坐标系统统一、去除数据冲突与重复等。
2. 数据质量评估：对数据进行质量评估，识别数据不一致性、错误和缺失，以及数据的准确性和可信度。
3. 数据集成算法：多源数据集成的核心是设计合适的数据集成算法，包括特征提取、数据匹配和数据融合等。
常用的算法有基于规则的集成、基于机器学习的集成等。
4. 数据存储与管理：由于数据量巨大，需要采用分布式计算和存储技术，如云计算和分布式数据库，以提高数据处理和存储效率。
地理信息系统中的数据融合技术
地理信息系统中的数据融合技术地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与非空间数据进行集成、存储、检索、分析和展示的技术系统。
它在许多领域起到了重要的作用，如城市规划、自然资源管理和应急响应等。
而在GIS的应用过程中，数据融合技术是至关重要的环节。
一、数据融合技术的定义及意义数据融合技术是指将来自不同数据源的数据进行整合和处理的技术方法。
在GIS中，数据源可以包括卫星遥感数据、空间数据库、传感器数据等，而这些数据往往具有不同的格式、分辨率和精度。
通过数据融合技术，可以有效地将这些异构数据整合为统一的数据集，提高数据质量和准确性。
数据融合技术在GIS中的应用具有广泛的意义。
首先，数据融合可以减少数据冗余和重复采集，提高数据利用率。
其次，通过整合不同来源的数据，可以获得更全面、综合的地理信息，进而为决策提供更准确的依据。
此外，数据融合还可以用于监测和分析，帮助发现数据之间的关联性和规律性，为问题的解决提供更深入的洞察。
二、数据融合技术的方法在GIS中，有多种方法可用于数据融合，常见的方法包括：1. 特征级融合：特征级融合是指将不同源数据中的特征进行提取和融合。
通过分析各类数据的特征，并将它们进行统一的表示和处理，可以得到更综合的地理信息。
2. 图像级融合：图像级融合是指将来自不同传感器的图像进行融合，生成更高分辨率和更丰富信息的影像数据。
这种方法常用于卫星遥感数据的处理，可以在细节上提高图像的清晰度和质量。
3. 数据库级融合：数据库级融合是指将来自不同数据库的数据进行整合和管理。
通过建立统一的数据库模型和数据标准，可以实现各个数据库的数据共享和交互，提高数据的一致性和可访问性。
4. 规则级融合：规则级融合是指结合专家知识和规则，通过一定的逻辑和推理方法，对不同数据进行融合和推断。
这种方法常用于模型建立和预测分析等应用中，可以提高数据的解释性和应用价值。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）这三种技术的集成。
这三种技术各具特点，相互补充，为解决众多领域的问题提供了强大的支持。
遥感技术是一种通过非接触方式获取目标物体信息的技术。
它利用传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信号，并对这些信号进行处理和分析，从而获取地表物体的特征和状态信息。
遥感技术具有大面积同步观测、时效性强、数据综合性和可比性等优点，能够快速提供大面积的地表信息。
地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它可以将地理空间数据与属性数据相结合，进行空间分析和建模，为决策提供支持。
GIS 具有强大的空间分析能力、数据管理能力和可视化表达能力，能够对复杂的地理现象进行深入分析和研究。
全球定位系统是一种基于卫星的导航定位系统，能够为用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
GPS 具有高精度、全天候、全球覆盖等优点，广泛应用于导航、测绘、地质勘探等领域。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成不是简单的叠加，而是通过数据融合、系统集成和功能互补等方式，实现更强大的功能和更广泛的应用。
数据融合是 3S 技术集成的基础。
通过将遥感获取的图像数据、GPS 测量的位置数据和 GIS 中的地理空间数据进行融合，可以获得更全面、更准确的地理信息。
例如，将遥感图像与GPS 定位数据相结合，可以实现对遥感图像的精确定位和校正；将遥感数据和GIS 数据融合，可以进行土地利用变化监测、森林资源调查等。
系统集成是将 3S 技术的硬件和软件进行集成，形成一个统一的系统平台。
例如，将遥感传感器、GPS 接收机与 GIS 软件集成在一起，可以实现数据的实时采集、处理和分析，提高工作效率和数据质量。
地理信息技术
根据遥感平台高度，可分为地面遥感、 航空遥感和航天遥感；根据传感器类型， 可分为光学遥感、微波遥感和激光雷达 遥感等。
遥感数据获取与处理
数据获取
通过卫星、飞机等遥感平台搭载传感器，对地物进行周期性或 实时观测，获取多光谱、高分辨率的遥感影像数据。
数据处理
包括辐射定标、大气校正、几何校正、图像增强等步骤，以消 除数据获取过程中产生的误差和噪声，提高数据质量和可用性。
发展历程
地理信息技术经历了从传统的地图制作和测量，到数字化地图和地理信息系统 （GIS）的发展，再到如今大数据、云计算、人工智能等技术的融合应用。
应用领域及意义
应用领域
城市规划、环境保护、资源管理、 灾害监测与预警、农业、交通、旅 游等众多领域。
意义
地理信息技术对于提高决策的科学 性、促进可持续发展、加强国际交 流与合作等方面具有重要意义。
数字地球
以地球为对象，以地理坐标 为依据，具有多分辨率、海 量数据和多种数据的融合， 可用多媒体和虚拟技术进行 多维表达，具有空间化、数 字化、网络化、智能化和可 视化特征的技术系统。
02
地理信息系统（GIS）
GIS基本原理与功能
01
02
03
空间数据模型
基于点、线、面等地理要 素构建空间数据模型，实 现地理现象的空间表达。
数据存储
采用文件或数据库方式存 储空间数据和属性数据， 支持高效的数据访问和共 享。
空间分析与应用实例
城市规划与管理
利用GIS进行城市用地规划、交 通规划、环境规划等，提高城市
规划的科学性和有效性。
自然资源管理
GIS在林业、农业、水利等领域 的应用，实现自然资源的动态监 测和可持续利用。
GIS(地理信息系统)概述.讲义
GIS系统综述-科学定义
地理信息系统既是管理和分析 空间数据的应用工程技术，又是跨 越地球科学、信息科学和空间科学 的应用基础学科。其技术系统由计 算机硬件、软件和相关的方法过程 所组成，用以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。
GIS系统的相关学科
此观点多为具有计算机科学背景的用户所接纳，强调数据库系统在GIS 中的重要地位，认为一个完整的数据库管理系统是任何一个成功的GIS不可 缺少的部分。 空间分析工具观点 此观点强调GIS的空间分析与模型分析功能，认为GIS是一门空间或地理 信息科学。该种观点普遍地为地理信息系统界所接受，并认为这是区分GIS 与其它地理数据自动化处理系统的唯一特征。
矢量绘图机
喷墨打印机
高分辨彩显 屏幕像元点阵 行式打印机 胶片拷贝机 字符点阵 光栅
软 件 名 称 空 间 分 析
各软件的空间分析功能比较
ARC/ INFO ARC VIEW
MGE
Map Info
Map GIS
Geo Star
Super Map
空间查询与 量算
缓冲区分析
叠加分析
网络分析
GIS地理信息系统综述
LOGO
目录
1 2 3 4
GIS系统综述 GIS技术发展及特性
GIS技术特性
GIS应用及现状
GIS系统综述
定义 总体构架
GIS系统
硬件构架
软件构架
人员构架
GIS系统综述---三种不同视角定义
地图观点 强调GIS作为信息载体与传播媒介的地图功能，认为GIS是一种地图数据 处理与显示系统；每个地理数据集都可看成是一张地图，通过地图代数实 现数据的操作与运算，其结果仍然表现为一张具有新内容的地图。测绘及 各类专题地图部门非常重视GIS的快速与高质量的地图制作与表达能力。 数据库观点
地理信息系统概论(2012)
地理信息系统概论（2012）地理信息系统（GIS）是一种集成了地理学、计算机科学、遥感技术和统计学等多学科技术的综合性系统。
它主要用于采集、存储、管理、分析和展示与地理空间位置相关的数据。
自20世纪60年代诞生以来，GIS技术不断发展，如今已成为我国国民经济和社会发展的重要支撑。
一、地理信息系统的基本概念1. 地理信息：地理信息是指与地球表面位置相关的自然、人文现象的信息。
它包括地形、地貌、气候、水文、土壤、植被、人口、交通、建筑等各种类型的数据。
2. 空间数据：空间数据是描述地理现象位置、形状、大小及其分布特征的数据。
它包括矢量数据和栅格数据两种类型。
3. 属性数据：属性数据是与空间数据相对应的，用于描述地理现象特征的文字、数字和符号等信息。
4. 空间分析：空间分析是地理信息系统的核心功能，通过对空间数据进行处理和分析，揭示地理现象的分布规律、时空变化和相互关系。
二、地理信息系统的组成1. 空间数据采集与输入：空间数据采集是GIS的基础，主要包括野外调查、地图数字化、遥感影像处理等方法。
2. 数据存储与管理：GIS数据存储与管理采用数据库技术，实现对空间数据和属性数据的统一管理。
3. 数据处理与分析：数据处理与分析是GIS的核心，包括空间查询、叠加分析、缓冲区分析、网络分析等功能。
4. 地图制作与输出：地图制作是GIS的重要应用，通过地图展示地理信息的空间分布特征。
5. 软件与硬件平台：GIS软件是系统的运行环境，硬件平台包括计算机、服务器、网络设备等。
三、地理信息系统的应用领域1. 国土资源管理：GIS在国土资源调查、评价、规划等方面具有广泛应用，有助于提高国土资源利用效率。
2. 城市规划与管理：GIS为城市规划、建设、管理提供空间数据支持，实现城市可持续发展。
3. 环境保护：GIS在环境监测、污染源分析、生态保护等方面发挥重要作用。
4. 交通规划与管理：GIS为交通规划、道路设计、交通管理提供技术支持。
如何进行地理信息系统多源数据融合和集成
如何进行地理信息系统多源数据融合和集成地理信息系统（Geographic Information System, GIS）已经成为现代社会中不可或缺的工具之一。
其通过整合空间数据，为决策者提供了全面、准确的地理信息，有助于更好地理解和分析地理现象。
然而，随着信息时代的到来，多源数据的融合和集成成为GIS领域中的一项重要课题。
本文将探讨如何进行地理信息系统多源数据融合和集成，并介绍其中的困难和挑战。
一、融合和集成的概念融合是指将来自不同数据源的地理信息进行整合，以形成一个更全面、准确的地理信息数据库。
这些数据源可以来自卫星遥感、航空摄影、地面测量、社交媒体等不同渠道。
融合的目的是将这些数据进行无缝结合，使其能够相互关联，提供更全面的信息，为终端用户提供更好的决策支持。
集成是指将不同数据源的地理信息进行统一管理和处理，使其能够共同工作，并形成一个整体。
集成的目的是解决多样化数据格式、数据结构和数据质量的问题，提高数据的可用性和准确性。
通过数据集成，可以实现数据的快速检索、共享和更新，以提高数据管理的效率和便捷性。
二、多源数据融合和集成的挑战在进行多源数据融合和集成时，面临着一系列的困难和挑战。
首先，不同数据源之间存在着格式和结构上的差异。
不同的数据源使用不同的数据格式和结构，导致数据集成过程中需要进行数据格式和结构的转换，增加了工作的复杂性。
其次，多源数据的质量不一致也是一个问题。
不同数据源采集数据的方法不同，数据质量也存在差异。
一些数据源可能受到噪声、误差或不确定性的影响，这就需要进行数据质量的评估和处理，以确保融合和集成后的数据质量可靠。
此外，数据融合和集成还面临着数据隐私和安全性的挑战。
在多源数据融合和集成过程中，需要对数据进行共享和存储，这可能涉及到个人隐私和商业机密。
如何保护数据的隐私和安全成为一个重要的问题。
三、多源数据融合和集成的方法为了克服上述挑战，可以采用一些方法来进行地理信息系统多源数据的融合和集成。
《地理信息系统》课件
20世纪70年代，GIS开始广泛应用于资源调查和环境 监测等领域。
成熟阶段
20世纪80年代至今，GIS技术不断成熟，应用领域不 断扩大，成为多学科交叉的重要领域。
02
GIS的组成与功能
GIS的硬件设备
计算机主机
用于处理GIS数据和执行GIS应用程序。
输入设备
如鼠标、键盘、触摸屏等，用于输入数据和 指令。
显示器
显示GIS地图和相关信息给用户。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于输出地图和报告 。
GIS的软件系统
GIS软件
用于创建、编辑、分析和显示地理信息。
数据库软件
用于存储、管理和查询地理数据。
办公软件
用于编辑和展示GIS相关的文档和报告。
编程软件
用于开发GIS应用程序和插件。
GIS的数据
地图数据
包括地形图、交通图、水系图等基础 地图数据。
原型化
快速构建GIS的原型，通过迭代方式完善系 统功能。
模块化
将GIS划分为多个模块，独立进行设计和开 发。
敏捷开发
采用敏捷开发方法，快速响应需求变化，提 高开发效率。
GIS的开发流程与工具
1 2
开发流程
需求分析、设计、编码、测试、部署、维护
需求分析
深入了解用户需求，明确系统的功能和性能要求 。
3
可扩展性
确保系统能够适应未来需求的变化和发展。
GIS的设计原则与方法
易用性
提供直观的用户界面和操作 方式，降低用户的学习成本 。
数据安全性
采取有效的数据加密和备份 措施，确保数据的安全与完 整性。
设计方法
面向对象、原型化、模块化 、敏捷开发
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第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
地
用户1
用户2
···· ··
用户N
理
信
分析处理器
息
系
空间数据库
元数据库
属性数据库
统
集
数据转换器
成
概 述
文件格式1 数据源1
文件格式2 数据源2
···· ··
文件格式N 数据源N
多源数据集成
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
地
理
信
息
间上
系
信海 息城
统
系市
集
息
系
统
1+1>2
集
成
概
述
第
§第一节 集成基本概念
一
章
地
理
地理信息系统
信息系统
信
系统
息
系 一、信息系统集成基本概念
统 集
基本定义
成
根据一个复杂的信息系统或子系统的要求，对多种产品
概 和技术进行验证后，把他们组织成一个完整的解决方案的过
述 程（美国信息技术协会）
第
第一节 集成基本概念
一
章
智
能
地
建
理
地理信息系统集成 原理与方法
铜陵学院
课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
地理信息系统集成概述 空间数据与属性数据的集成 多源空间数据的集成 基于空间元数据的地理信息系统集成 地理信息系统与应用分析模型的集成 地理信息系统与知识规则库集成 超媒体系统与地理信息系统集成 基于分布式计算的集成 地理信息系统应用平台的集成
第
一
章分
布
式
地
机 理
理
过 程
信
模 型
息和
GIS
系及
数
统
据 难
集
以 集
成
成 的
概
原 因
述
第二节 地理信息系统集成及其模式
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
外集成模式
地 理
内集成：将GPS、RS和GIS数据集成在一个系统之内，构
信
成一个以GIS为基础的3S系统
息
外集成：将多个内集成系统集成在一起，构成一个具有
信 息
基于元数据的数据集成平台、基于关系数据库管理系统
系 的模型集成平台
统
集
成
概
述
第 一 章
地
当 前
GIS
理
信
集 成
中
息
需 要
系
解 决
统
的 问
集题
成
概
述
第二节 地理信息系统集成及其模式
1，地理信息采集和应用的分布性特点决定了GIS的分布性， 决定了在集成过程中分布式空间数据管理和分析模型的相 互通信机制。
第 一 章
地
理
计算机技术和软件
信
技术的发展
息
横向集成
地理信
纵向集成 实现内部
系 统
实现数据 共享和无
缝访问
息系统 集成
功能优化、 功能重用、 功能位置
透明
集
实现信息共享，提
成
高运行效率
概
述
第 一 章
地
集成：将基于信息技术的资源及应用
理
集聚成一个协同工作的整体，集成包
信
括功能交互、信息共享及数据通信。
系
统一界面的系统
统
集
外 ➢ 基于数据变换模型 集
成
成 ➢ 基于标准数据格式变换
概 述
主
要 ➢ 基于OLE技术
模 型
➢ 基于C/S
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
三级集成模式
地
集成系统的各组成部分用三级模式进行描述
理
信
外模式：主要描述一个组成部分对另一个组成部分的服务，
息 这些服务包含指令语言
统空
成
概
述
功能模块集成
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
宏观
综合
地
性
性
理
信
动态 性
区域 性
息
地理信息的特点
系
统
层次
集
分布
性
成
性
概
述
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
地
参考定义
理 信
地理信息系统集成是建立在异种硬件、异种软件、异种
息 网络环境、异种开发平台、异种组织和部门基础之上的模型
系 和数据的集成，是空间数据处理与管理系统（MIS）、办公
统 自动化（OA）、通讯指挥系统等集成的大型信息系统（张健 集 成 挺1998）
概
述
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
集成必要性
地
① 社会和个人对地理信息需求大大提高增加
息
② 数字地球的实现离不开“3S”技术及其集成
系
统
③ 实现信息共享，提高运行效率
成
概 述
维护阶段
协调故障的派出和对 系统的改进和优化
第 一 章
地 理 信 息 应用系统 系 设计阶段 统 集 成 概 述
第 一 章
地 理 信 息 支撑环境 系 设计阶段 统 集 成 概 述
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一 章
一、地理信息系统集成基本概念
地
理
信
息
系
统
集
成
多系统集成
概
述
多系统集成
➢不同类别
集
技术集成
成
➢ ➢ ➢ ➢
概
网智多虚
述
络能媒拟 通技体现
讯术技实
技
术技
术
术
功能集成
➢决策支持系统 ➢辅助管理 ➢辅助工程 ➢辅助设计
第
第一节 集成基本概念
一
章 集成分类
广义集成
应用系统
地
设计阶段
理
设计阶段
信
息
系 信息系统
统
集成
集
实施阶段
支撑环境 设计阶段
狭义集成
各产品厂商和开发 商合作，对系统进 行整合和测试验收
统
要
集
表 ➢ 多目标统一数据库的建立 现
成 概 述
方 式
➢ 统一的多用户界面、无缝数据库、嵌入式的分
析机制、面向专业领域应用
第 一 章
地
数
理
据 的
信
集 成
息
应 考
系
虑 的
统
问 题
集
成
概
述
第二节 地理信息系统集成及其模式
第 一 章
地 当
理前
GIS
信软
息
件 存
系
在 的
统
不 足
集
成
概
述
第二节 地理信息系统集成及其模式
系 统
概念模式：描述组成部分中关于目标存储和处理的结构、
集
基本操作和目标－目标、目标－操作的关系和依赖性
成
内模式：主要描述利用特殊的硬件和软件环境完成概念模
概
式的所有特征，与文件结构、数据结构以及操作实施有关
述
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章
集成平台框架模式
地
理
集成思路：基于C/S服务器机制的GIS集成总体结构、
集
④ 地理信息系统自身的发展——GIS和应用模型的集成
成
概
以及GIS智能化是拓宽GIS应用领域的关键
述
第
第二节 地理信息系统集成及其模式
一
章 二、地理信息系统集成模式
地
模型集成模式
理
GIS系统集成实际上是以数据为中心的，把应用模型
信
和GIS软件系统协调统一的信息工程
息
系
主 ➢ 多种数据集的融合与集中管理
筑
信
信
息
息
系 统
系 统 集
集
成
成
概
集成核心
述
组成系统各部分之间的有机结合，将分散的系统集成形
成一个统一的整体，以取得系统的协同效益。
第
第一节 集成基本概念
一 章
二、信息系统集成内容与分类
➢硬件设备
地 理 信
➢操作系统
环境集成 ➢网络系统
息
➢数据库管理系统 ➢不同专业
系
信息集成 ➢不同层次
统
集成内容
教材及参考书（资料）
闾国年等.地理信息系统集成原理与方法.北 京：科学出版社，2003
倪金生等.空间信息技术集成应用与实践.北 京：电子工业出版社，2010
第一章 地理信息系统集成概述
§1-1 集成基本概念 §1-2 地理信息系统集成及其模式 §1-3 地理信息系统集成框架 §1-4 地理信息系统集成发展趋势