地理信息系统基础与实验教程02空间数据基础共80页
地理信息系统(GIS)-空间数据处理与转换
空
与 转 换
间 数 据 处
理
1 空间数据的坐标变换 2 空间数据模型的变换 3 多源空间数据的融合 4 空间数据的压缩与综合
5 空间数据的内插
为什么要进行坐标变换？ • GIS的地图资料来源很广，所采用的地图投影各异，因此需
要进行投影的相互转换； • 空间物体的位置由于测量途径不一样，所使用的坐标系可
X2 X1 11.5 2.5 3
0
3. 计算每行的终止列:
2
11.5, 3.5
x
全路径栅格化
3. 计算终止列号： ① i=1时，Ja=1
② i=2时，Ja=4，
y 0'(2,8) J
I
2.5, 6.5
1
2
11.5, 3.5
③ a=7，Je=10
0
x
4. 当前列Je=10，为线段端点终止列，栅格化过程结束。
面状栅格数据矢量化
• 边界线搜索与拓扑信息生成
边界搜索由一个结点开始，选定与之相邻的任意一个边界 点或结点进行搜索。首先记录边界点两个多边形编号作为 被搜索边界的左右多边形，搜索的方向由当前点的进入方 向和下一步走向来确定：
aa
如图，若该边界点由下方搜索到的，则进
入点为下方，搜索方向则只能为右方，其
0
y x
由矢量向栅格的转换 • 线段的栅格化
矢量数据中，曲线由小直线段组成，因此一小直线段 的栅格化过程即可说明整条线段的栅格化过程。
直线段栅格化方法
1. 八方向栅格化
2. 全路径栅格化
八方向栅格化步骤
1. 按点的栅格化方法，确 定直线两端点所在的行 列号(I1,J1)和(I2,J2)，并 将它们标识
地理信息系统基础-PPT精选文档
§3-2 数据的尺度
关于尺度，我们指出以下三点： 1．数据尺度的差别往往不是事物本质 的差异，而只是人们对事物考察的角度 的差异，或者说是人们兴趣点的差异。 2．尺度可以转化。 3．比率尺度数据和间隔尺度数据亦统 称为定量数据，名义尺度数据和有序尺 度数据亦统称为定性数据。
§3-3空间数据的基本特性
第三章 空间数据获取
作业题 1.GIS 数据源的类型有哪些 ? 在 GIS 中 有哪些主要的数据输入方法?数据输入过 程中可能产生的误差有哪些形式 ?引起这 些误差的主要因素有哪些?（2019武大)
地理信息系统基础
第三章 空间数据获取
思考题
1.
2. 3. 4.
数字化（99同济）
DEM（99同济） 试分析GIS中数据的误差来源? （2000武大） 地理信息系统的主要数据源及其特征。（2019中科 院遥感所博士）
间隔尺度可以比较事物的异同，可以在事 物之间排定次序或等级。此外，间隔尺度还可 以定量地描述事物间的差异大小。 间隔尺度反映了事物之间的相对关系，而 不是绝对关系。 在间隔尺度系统中，数值的零点的设置具 有随意性，人们关心的是事物间的间隔即距离， 而不是绝对数值。
§3-2 数据的尺度
四、比率尺度
比率尺度比间隔尺度更进一步，它除了具 有间隔尺度描述事物差异的一切能力外，还可 以明确描述事物间的比率关系。 在比率尺度系统中，比率尺度的零点不是 随意设定的，它具有重要的物理意义，亦即 “无”，因此在比率尺度系统中，有“有”与 “无”的概念。 比率尺度数据具有一个独特性质，那就是 可加性。
§3-2 数据的尺度
二、有序尺度 1)有序尺度表示事物的等级和次序 概念，这种等级或次序比名义尺度稍具 “量”的色彩。 2)与名义尺度相同的是，有序尺度 亦可以反映事物的异同性。 3)此外，有序尺度可以将事物以一 定的次序排列起来，这种次序具有反对 称性和传递性。
地理信息系统教程1共55页
第一节 GIS基本概念
4 地理信息与GIS
地理数据 是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特
征及时域特征三部分。
地理信息 是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，
它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
第一节 GIS基本概念
二、 地理信息系统定义
第一节 GIS基本概念
2、数据库观 来自于计算机学派，强调数据库理论和技术方法对GIS设计、操作的重要
性。 3、空间分析观
来自于地理学派，强调空间分析和模拟的重要性。实际上，GIS空间分析 功能是它与CAD、MIS系统的主要区别之一，也是GIS理论和计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的
第一章 导论
本章内容
第一节 GIS的基本概念 第二节 GIS的基本构成 第三节 GIS的功能 第四节 GIS研究内容 第五节 GIS与相关学科 第六节 GIS发展透视
本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。
第一节 GIS基本概念
一、 数据与信息
1、信息 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的
第一节 GIS基本概念
2、数据
数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料。包括数字、文字、 符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
数据的特点： 数据格式依赖计算机系统，可以进行转换，是用以载荷信息的物
理符号，本身并无意义。
第一节 GIS基本概念
3. 信息与数据的联系与区别
(1)信息与数据是不可分离的； (2)信息是内涵，数据是载体。信息由与物理介质有关的数据表达，数据 中所包含的意义就信息； (3)数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可 以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。 (4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成 和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它 的物理设备的形式而改变； (5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果； (6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。
空间数据案例式实验教程
空间数据案例式实验教程
本教程将通过一系列案例式实验，帮助读者快速掌握基于地理信息系统和遥感技术的空间数据处理和分析。
第一章：基础知识
介绍地理信息系统和遥感技术的基本概念和原理，包括常用的空间数据格式和处理软件。
第二章：数据获取
介绍如何获取遥感影像数据和地理信息数据，包括数据下载、数据格式转换和数据预处理。
第三章：数据可视化
介绍如何使用地图和图表等方式对空间数据进行可视化展示，包括数据绘制、标注和渲染。
第四章：数据处理
介绍如何使用空间分析工具对数据进行处理和分析，包括空间叠加、缓冲区分析和空间插值。
第五章：应用案例
以城市规划、农业生产和环境监测等领域为例，演示如何使用空间数据分析技术解决实际问题。
第六章：实验总结
总结本教程所涉及的空间数据处理和分析技术，为读者提供实际应用的参考。
本教程旨在为读者提供一个系统的空间数据处理和分析实验平
台，帮助读者快速掌握空间数据处理和分析的方法和技巧。
GIS地理信息系统空间数据结构ppt课件
数据库
独立编码
点: ( x ,y )
线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
标识码 属性码 存储方法
点位字典
空间对象编码; 唯一; 连接空间和属性数据
点: 点号文件 线: 点号串 面: 点号串
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3、拓扑关系的表达 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面--链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链--结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点--链关系： 结点 通过该结点的链\ （4） 链—面关系： 链 左面 右面
4、拓扑关系的意义：
对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为： 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳 定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接 县，--面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要 查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。 3）根据拓扑关系可重建地理实体。
距离（大地线）（沿地球大圆经过两个城市中心的距离）。
（二）拓扑关系
11
（二）拓扑关系
1、定义 2、种类 3、拓扑关系的表达 4、意义
1、定义： 指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。
拓扑变换 （橡皮变换）
非拓扑属性（几何） 两点间距离
一点指向另一点的方向
第三章 空间数据结构
§3-1空间实体及其描述 §3-2矢量数据结构 §3-3栅格数据结构
;.
1
GIS的空间数据
12
§2 地理空间数据
1 描述地理实体的数据类型
2 元数据 3 空间数据计算机表示
13
1描述地理实体的数据类型
按是否表示空间位置分：
1.属性数据：描述空间对象属性特征的数据，又称非几何数据， 如类型、名称、性质等，一般通过代码给予表达 2.空间数据
– –
几何数据：描述空间对象空间特征的数据，也称位置数据、 定位数据，一般用经纬度、坐标表达 拓扑数据：描述空间对象的空间关系的数据，如邻接、包含、 关联等，一般通过拓扑关系表达。
场模型: – 是把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如大气 污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气 和水域的流速和方向等。 – 规则分布的点、等值线 是两种场模型。
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逻辑模型
4.逻辑模型：根据概念模型确定的空间信息内容，以计算机能理解 和处理的形式具体地表达空间实体及其关系。 对象模型和场模型的其逻辑模型：矢量数据模型、栅格数据模 型、矢量－栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型、面向对象数 据模型等。 空间数据概念模型与逻辑模型不是一一对应的，而是存在着一 定的交叉关系。
− − − − −
关联：不同拓扑元素之间的关系 邻接：相同拓扑元素之间的关系 连通性：弧段连接 方向性： 区域定义：多边形由一组封闭的线来定义 包含：面与其他元素之间的关系 层次：相同拓扑元素之间的层次关系
−
−
40
1)关联性
关联性： 不同类要素 之间关系
结点与弧段 如V9与L5,L6,L3
–
多边形与弧段 如P2与L3,L5,L2
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空间数据依据数据来源的分类
依据数据来源的分为 – A）地图数据
地理空间信息基础
地理空间信息基础地理空间信息基础是指对地理空间数据和相关信息进行收集、组织、处理和分析的基本能力。
地理空间信息的基础包括地理空间数据、地理参考框架、地理坐标系统、地理数据模型和地理信息系统等方面。
地理空间数据是地理空间信息的基础数据，是描述地球表面上各种地理现象和要素的数字化表示。
地理空间数据分为两种类型：矢量数据和栅格数据。
矢量数据是由点、线、面等几何实体以及其属性信息所组成的数据，常用于表示地物的位置和形状。
栅格数据则是由像元组成的二维数据，常用于描述地物的属性和空间分布。
地理参考框架是一种描述地理空间位置和关系的框架，用于确定地理数据的位置、坐标和尺度。
地理参考框架包括地理坐标系统和地理投影系统。
地理坐标系统是一种以经纬度、高程等坐标来描述地点位置的系统，常用于地图的制作和位置的定位。
地理投影系统则是一种将地球表面上的三维空间映射到二维平面上的方式，用于地图的投影和显示。
地理数据模型是地理空间数据在计算机中的组织和表示方式，用于描述地理现象和要素之间的空间关系。
常见的地理数据模型包括矢量模型和栅格模型。
矢量模型基于点、线、面等几何实体来描述地物的位置和形状，适用于描述复杂空间对象和拓扑关系。
栅格模型则是将地物分割成等大的像元，并将属性值赋予每个像元，适用于描述连续和离散型的地理现象。
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种利用计算机科学和地理学原理来处理、组织、分析和展示地理数据和空间信息的系统。
它可以将各种地理空间数据进行管理、查询、分析和可视化，帮助用户更好地理解和利用地理空间信息。
地理信息系统的应用领域包括地理学、城市规划、环境保护、农业、交通等各个领域。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT第章矢量数据的空间分析
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT第章矢量数据的空间分析矢量数据与空间分析在地理信息系统中，矢量数据是一种常用的表示地理空间信息的形式。
矢量数据由一系列构成要素的点、线和面构成，每个要素都具有一组坐标和属性信息。
矢量数据可以用来表示地图上的各种要素，如建筑、道路、河流等。
空间分析是地理信息系统中非常重要的一个分支，它是利用矢量数据进行空间分析、空间统计和空间建模的过程。
空间分析可以用来分析各种地理问题，如地理环境、交通运输、城市规划等。
空间分析主要包括以下几个方面：•空间查询和筛选•空间测量和量算•空间统计分析•空间模型分析矢量数据的基本操作在进行空间分析之前，我们需要对矢量数据进行一些基本的操作，如创建新的图层、编辑要素、选择要素等。
下面是一些常用的矢量数据操作：创建新的图层在 ArcMap 中创建新的图层非常简单，只需要选择 File -> New -> Map Document，然后在新建的地图文档中创建新的图层即可。
可以通过右键单击图层名字来选择图层的类型，如点、线、面等。
编辑要素在 ArcMap 中编辑要素可以手动编辑，也可以通过导入数据进行编辑。
在编辑模式下，可以添加新的要素、删除现有的要素、移动要素等。
选择要素在进行空间分析之前，我们需要选择要素并进行操作。
ArcMap 中提供了多种选择方式，如框选、属性筛选等。
可以通过右键单击图层选择 Selection -> Select By Attributes 或 Selection -> Select By Location 进行要素选择。
矢量数据的空间分析ArcMap 提供了多种空间分析工具，如缓冲区分析、点密度分析、热点分析等。
下面我们将介绍一些常用的空间分析操作。
缓冲区分析缓冲区分析是指从某个要素对象生成一个缓冲区，即在该要素周围生成一段距离范围内的区域。
缓冲区分析可以用来分析道路的周围环境、城市的规划等。
空间数据案例式实验教程
空间数据案例式实验教程实验教程：基于空间数据的案例式实验引言：空间数据是指地理空间信息的数字化形式，通过使用空间数据，我们可以分析和理解地理空间的相关特征和现象。
本实验教程将介绍如何使用空间数据进行案例分析，以帮助学生理解和应用地理信息系统（GIS）的基本概念和技巧。
实验目的：本实验旨在帮助学生更好地理解和应用空间数据，并通过实例分析掌握GIS技术的基本方法和操作过程。
实验材料：本实验需要使用GIS软件（如ArcGIS、QGIS等），并且需要准备地理空间数据和相关属性数据。
地理空间数据可以是栅格数据（如卫星影像）、矢量数据（如地图、矢量要素）或点线面要素数据。
实验步骤：1.理解案例要求在开始实验之前，阅读案例要求并理解所需完成的任务。
案例可以是关于地理空间的任何问题，例如城市规划、资源管理、环境保护等。
2.收集和准备数据根据案例要求收集和准备相关的地理空间数据和属性数据。
确保数据的完整性和准确性，可以进行数据清洗和预处理，使数据适用于后续分析。
3.导入数据打开GIS软件，在工作空间中导入所需的空间数据和属性数据。
根据需要可以将数据以栅格或矢量数据格式导入。
4.数据预处理根据案例要求，对数据进行预处理。
例如，可以进行空间数据的投影、裁剪或重分类等操作，以符合分析的需求。
5.空间分析使用GIS软件的空间分析功能对数据进行分析。
例如，可以进行空间查询、缓冲区分析、路径分析等操作，以探索地理空间数据的特征和关系。
6.属性分析利用GIS软件的属性分析功能对属性数据进行统计和分析。
例如，可以计算平均值、求和、最大值、最小值等统计指标，并进行数据可视化和呈现。
7.结果展示将分析结果以图表、地图或报告等形式进行展示。
使用GIS软件的可视化功能可以制作地理空间图，并添加相关的图例、文字说明等。
8.实验总结总结实验过程和结果，评估实验的可行性和有效性。
分析实验中的问题和不足，并提出改进建议和思考。
注意事项：-在实验过程中，遵守数据保护和知识产权的原则，确保数据的合法获取和使用。
完整的【ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程】（包括光盘数据）
完整的【ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程】（包括光盘
数据）
简介：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》由南京师范⼤学汤国安教授和杨昕合作编写的。
本书是作者在总结多年教学与研究经验的基础上编写完成的，主要介绍了ArcGIS的使⽤基础、ArcGIS空间分析⼯具及地学分析实例。
具体内容包括：ArcGIS简介、ArcMAP基础操作、数据的创建与编辑、数据的变换、⽮量数据的空间分析、栅格数据的空间分析、空间系统分析、⽔⽂分析以及空间分析建模等。
此外，该书还配有具典型性意义的实例分析及⼤量的随书练习材料，并在光盘中辅以相应数据，以便学⽣课后练习和复习。
本书的主要特点是强调科学性、系统性、实⽤性与易读性的结合，既可作为⾼等院校地理信息系统、地理学、测绘学等相关学科学⽣的教材，也可为科学研究、⼯程设计、规划管理等部门的科技⼈员提供参考。
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1.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程【第四次更新，内容和以前⼀样，请勿重复下载】
2.实例和练习指导书【第四次更新，内容和以前⼀样，请勿重复下载】
3.实例和练习数据（即光盘数据）【第四次更新，内容和以前⼀样，请勿重复下载】
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