GIS课程教案(第五章空间数据处理)课件.ppt

1、地理信息系统原理GIS第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理 5-15-1 坐标变换坐标变换5-25-2 图形编辑图形编辑5-5-3 3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立5-5-4 4 图形的裁剪、合并图形的裁剪、合并 与图幅接边与图幅接边5-55-5 空间插值空间插值5-65-6 数据压缩与光滑数据压缩与光滑5-75-7 空间数据格式转换空间数据格式转换 一、编辑操作一、编辑操作二、关键算法二、关键算法一、点线拓扑关系自动建立一、点线拓扑关系自动建立二、多边形拓扑关系自动建立二、多边形拓扑关系自动建立一、图形的裁剪一、图形的裁剪二、图形的合并二、图形的合并三、图幅接边三、图幅接边一、

2、边界内插一、边界内插二、趋势面分析二、趋势面分析三、局部内插三、局部内插四、移动平均法四、移动平均法一、一、数据压缩数据压缩二、二、曲线光滑曲线光滑二二、几何纠正、几何纠正 一、图幅数据的坐标变换一、图幅数据的坐标变换三、地图投影变换三、地图投影变换 一、一、矢量向栅格矢量向栅格二、二、栅格向矢量栅格向矢量地理信息系统原理GIS5-05-0空间数据的地理参照系和控制基础空间数据的地理参照系和控制基础一、地理空间（一、地理空间（Geographic SpaceGeographic Space）的定义）的定义 指物质、能量、信息的指物质、能量、信息的存在形式存在形式在形态、结构过程、功能关系上的在

3、形态、结构过程、功能关系上的分分布方式布方式和和格局格局及其及其在时间上的延续在时间上的延续，具体包括地球上，具体包括地球上大气圈、水圈、生物大气圈、水圈、生物圈、岩石圈圈、岩石圈和和土壤圈土壤圈交互作用的区域。交互作用的区域。地理空间具体被描述为：地理空间具体被描述为：1 1）绝对空间）绝对空间，具有属性描述的空间位置的集合，具有属性描述的空间位置的集合，一系列坐标值一系列坐标值组成。组成。2 2）相对空间相对空间，是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的，是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系空间关系组成。组成。返回返回地理信息系统原理GIS二、地理空间的数学建构

4、二、地理空间的数学建构-如何建立地球表面的几何模型如何建立地球表面的几何模型包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，难以用一个简洁的数学式描述。难以用一个简洁的数学式描述。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础1 1、最自然的面：、最自然的面：2 2、相对抽象的面、相对抽象的面，即，即大地水准面大地水准面 地球表面地球表面72%72%被海水覆盖，被海水覆盖，假设假设一个当海水处于一个当海水处于完全静止完全静止的平衡状态时从的平衡状态时从海平面海平面

5、延伸到延伸到所有大陆下部所有大陆下部，而与地球重力方向，而与地球重力方向处处正交处处正交的一个的一个连续、闭合连续、闭合的水准面。的水准面。可用可用水准仪水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向的重力方向处处不同处处不同，处，处处与重力方向垂直的大地水准面显然处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能不可能是一个十分规则的表面，且是一个十分规则的表面，且不能用不能用简单的简单的数学公式来表达，因此，大地水准面数学公式来表达，因此，大地水准面不能作为不能作为测量成果的测量成果的计算面计算面。为了测量成果计算的需要，选用为了测量成果计算的需要

6、，选用一个同大地体相近的、可以一个同大地体相近的、可以用数用数学方法学方法来表达的来表达的旋转椭球旋转椭球来代替来代替地球地球-三轴椭球体三轴椭球体。3 3、椭球体模型、椭球体模型 ab c返回返回地理信息系统原理GIS三、地理参照系三、地理参照系1 1、经纬度坐标系（地理坐标）、经纬度坐标系（地理坐标）对对空间定位有利空间定位有利，但，但难以难以进行距离、方向、面积量算。进行距离、方向、面积量算。2 2、笛卡儿平面坐标系、笛卡儿平面坐标系 便于便于量算和进一步的空间数量算和进一步的空间数据处理和分析。据处理和分析。3 3、高程系统、高程系统描述空间点在垂直高度上的特描述空间点在垂直高度上的特

7、性性-高程高程由由高程基准面高程基准面起起算的地面点的高度。算的地面点的高度。地地图图投投影影“19561956年黄海高程系年黄海高程系”“19851985年国家高程基准年国家高程基准”第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础椭椭球球体体模模型型返回返回地理信息系统原理GIS四、四、GISGIS的地理基础的地理基础-控制基础控制基础各种各种GISGIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但但均有均有自身统一自身统一的地理基础。的地理基础。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空

8、间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础3 3、统一的地图投影系统统一的地图投影系统的意义的意义：为地理信息系统选择和设计为地理信息系统选择和设计一种或几种一种或几种适用的适用的地图投影系地图投影系统统和和网格坐标系统网格坐标系统，为各种地理信息的，为各种地理信息的输入输入、输出输出及及匹配处理匹配处理提供一个提供一个统一的定位框架统一的定位框架，使，使各种各种来源的地理信息和数据能够来源的地理信息和数据能够具有具有共同的共同的地理基础，并在这个基础上地理基础，并在这个基础上反映反映出它们的出它们的地理位置地理位置和和地理关系地理关系特征。特征。地理基础地

9、理基础是地理信息是地理信息数据表示格式数据表示格式与与规范的规范的重要重要组成部分组成部分统一的地图投影系统统一的地图投影系统统一的地理格网坐标系统（地理参照系）统一的地理格网坐标系统（地理参照系）统一的地理编码系统统一的地理编码系统2 2、投影与坐标系、投影与坐标系：每一种每一种投影都与投影都与一个一个坐坐标系统标系统相联系相联系。坐标系。坐标系统是一套说明某一物体统是一套说明某一物体地理坐标的地理坐标的参数参数，参数，参数之一之一为投影。投影关系为投影。投影关系着着如何如何将图形物体显示将图形物体显示于平面上，而坐标系统于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在则显示出地形地物所在的的相对位

10、置相对位置。1 1、地理基础的内容、地理基础的内容返回返回地理信息系统原理GIS五、地图投影五、地图投影 1 1、GISGIS与地图投影关系与地图投影关系 第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础 地理基础地理基础(地图投影地图投影)数据输出数据输出（具有相应投影的地图）（具有相应投影的地图）数据获取数据获取（不同投影的地图）（不同投影的地图）数据标准化预处理数据标准化预处理（按某一参照系数字化）（按某一参照系数字化）数据存储数据存储（统一的坐标基础）（统一的坐标基础）数据处理数据处理（投影转换）（投影转换）数据应用

11、数据应用（检索查询、覆盖分析等）（检索查询、覆盖分析等）地理信息系统原理GIS 2 2、GISGIS中地图投影设计与配置的一般原则中地图投影设计与配置的一般原则1 1）所配置的投影系统应与相应比例尺的所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图国家基本图（基本比例尺地形图，（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。2 2）系统一般只考虑系统一般只考虑至多采用两种至多采用两种投影系统，一种应用于投影系统，一种应用于大比例尺大比例尺的数据的数据处理与输出、输入，另一种服务于处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺小比例尺。3 3）所用投影以所用

12、投影以等角投影等角投影为宜。为宜。4 4）所用投影应能与所用投影应能与网格坐标系统网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是相适应，即所采用的网格系统（特别是一级网格）在投影带中一级网格）在投影带中应保持完整应保持完整。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础地理信息系统原理GIS3 3、我国、我国GISGIS常用的地图投影配置常用的地图投影配置采用与采用与我国基本图系列我国基本图系列一致一致的地图投影系统：的地图投影系统：我国我国常用的地图投影的情况常用的地图投影的情况为：为：1)1)、我国、我国基本比例尺地形

13、图基本比例尺地形图(1(1：100100万、万、1 1：5050万、万、1 1：2525万、万、1 1：1010万、万、1 1：5 5万、万、1 1：2.52.5、1 1：1 1万、万、1 1：5000),5000),除除1 1：100100万万外外均采用高斯均采用高斯克吕格投影克吕格投影为地理基础；为地理基础；2)2)、我国、我国1 1：100100万地形图万地形图采用了采用了LambertLambert投影，其投影，其分幅原则分幅原则与国际地理学与国际地理学会会规定的规定的全球统一使用全球统一使用的国际的国际百万分之一百万分之一地图投影保持一致。地图投影保持一致。3)3)、我国大部分、我国

14、大部分省区图省区图以及大多数以及大多数这一比例尺这一比例尺的地图也多采用的地图也多采用LambertLambert投投影和属于同一投影系统的影和属于同一投影系统的AlbersAlbers投影投影(正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影)；4)4)、LambertLambert投影中，地球表面上两点间的投影中，地球表面上两点间的最短距离最短距离(即大圆航线即大圆航线)表现表现为近于直线，这为近于直线，这有利于有利于地理信息系统中地理信息系统中空间分析量度空间分析量度的正确实施。的正确实施。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 地理参照系和控制基础地理参照

15、系和控制基础地理信息系统原理GIS5-01 5-01 空间数据的分类和编空间数据的分类和编码码第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制分层分层区域分块区域分块空间数据库空间数据库GISGIS应用应用大范围大范围 地理区域地理区域合理组织合理组织面向对面向对象组织象组织矩形分块矩形分块经纬度分块经纬度分块一、空间数据的组织一、空间数据的组织返回返回地理信息系统原理GIS二、地理数据的分层二、地理数据的分层 空间数据可空间数据可按某种属性特征按某种属性特征形成一个形成一个数据层数据层，通常称为，通常称为图层图层（CoverageCoverage）。）。1、空间数据分层方法：、

16、空间数据分层方法：1 1）专题分层）专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。层、居民地层等。2 2）时间序列分层）时间序列分层即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。3 3）地面垂直高度分层）地面垂直高度分层把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制专题分层专题分层时间序列时间序列Z Z4-3 4-3 空间数据的分类和编码空

17、间数据的分类和编码地理信息系统原理GIS2 2、空间数据分层的目的、空间数据分层的目的便于空间数据的便于空间数据的管理、查询、显示、分析管理、查询、显示、分析等。等。1 1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为简化为对对各各数据层数据层的管理，而的管理，而一个一个数据层的数据层的数据结构数据结构往往比较往往比较单一单一，数据量，数据量也也相对较小相对较小，管理起来就相对，管理起来就相对简单简单；2 2）对分层的空间数据进行）对分层的空间数据进行查询查询时，时，不需要不需要对所有空间数据进行查询，对所有空间数据进行查询，只需只需

18、要对要对某一层某一层空间数据进行查询即可，因而空间数据进行查询即可，因而可加快可加快查询速度；查询速度；3 3）分层后的空间数据，由于便于）分层后的空间数据，由于便于任意选择任意选择需要显示的图层，因而增需要显示的图层，因而增加了加了图形显示图形显示的的灵活性灵活性；4 4）对）对不同数据层不同数据层进行叠加，可进行进行叠加，可进行各种目的各种目的的空间分析。的空间分析。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码返回返回地理信息系统原理GIS三、三、空间数据的分类与编码空间数据的分类与编码第四章第四章 空间数据的采集和

19、质量控制空间数据的采集和质量控制分类、编码分类、编码点、线、面点、线、面特征码特征码、坐标、坐标信息世界信息世界4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码地理信息系统原理GIS1 1、属性数据编码、属性数据编码第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关密切有关的。的。例如，道路的例如，道路的等级、类型等级、类型等，等，决定着决定着道路道路符号符号的形状、色彩、尺寸等。的形状、色彩、尺寸等。在在GISGIS中，通常把中

20、，通常把这部分属性数据这部分属性数据用用编码编码的形式表示，并与几何数据的形式表示，并与几何数据一起管理一起管理起来。起来。编码：编码：是指确定是指确定属性数据属性数据的的代码代码的的方法方法和和过程过程。代码：代码：是一个或一组是一个或一组有序有序的的易于易于被计算机或人被计算机或人识别与处理识别与处理的的符号符号，是计，是计算机算机鉴别和查找信息鉴别和查找信息的主要依据和手段。的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。地理信息系统原理GIS2 2、分类编码的原则、分类编码的原则 分类是将分类是将具有共同具有共同的属

21、性或特征的事物或现象的属性或特征的事物或现象归并在一起归并在一起，而把，而把不同不同属属性或特征的事物或现象性或特征的事物或现象分开分开的过程。的过程。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。分类的分类的基本原则基本原则是：是：科学性、系统性、可扩性、实用性、科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性稳定性、不受比例尺限制、灵活性第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码地理信息系统原理GIS3 3、分类码和标识码分

22、类码和标识码第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS4 4、分类码示例分类码示例第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS5 5、标识码示例标识码示例第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控

23、制4-3 4-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码C1492资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS5-025-02空间数据标准目录空间数据标准目录第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制5-025-02 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 5-5-02 02 空间数据标准空间数据标准一、概述一、概述二、二、空间数据分类标准空间数据分类标准 三、三、空间数据交换标准空间数据交换标准 四、我国空间数据交换格式四、我国空间数据交换格式五、五、GIS空间元数据空间元数据六、空间数据的互

24、操作六、空间数据的互操作七、七、Open GISOpen GIS规范规范地理信息系统原理GIS5-025-02 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 一、概述一、概述1、目前影响数据共享的因素、目前影响数据共享的因素体制上体制上：行业数据保密政策。：行业数据保密政策。技术上技术上：不同系统对空间数据采用的数据结构和数据格式不同。：不同系统对空间数据采用的数据结构和数据格式不同。网络化程度网络化程度：资源共享是网络主要功能之一，用户可共享网络分散在不同地点的各：资源共享是网络主要功能之一，用户可共享网络分散在不同地点的各种软硬件。种软硬件。第五章第五章 空间数据处理空间数据处理3 3、空间

25、数据标准的状况：、空间数据标准的状况：如果只针对如果只针对某一某一地理信息系统设计空间数据标准，地理信息系统设计空间数据标准，并不困难并不困难；如果所建立的空间数；如果所建立的空间数据标准据标准能为大家所承认能为大家所承认，为大多数系统所接受和使用，就，为大多数系统所接受和使用，就比较复杂和困难比较复杂和困难。目前，我国目前，我国已有一些与已有一些与GISGIS有关的国家标准有关的国家标准，内容涉及数据编码、数据，内容涉及数据编码、数据格式、地理格网、数据采集技术规范、数据记录格式等。格式、地理格网、数据采集技术规范、数据记录格式等。2 2、空间数据标准：、空间数据标准：是指空间数据的名称、代

26、码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标标准形式准形式。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。返回返回地理信息系统原理GIS二、空间数据分类标准二、空间数据分类标准 1 1、原则：、原则：1 1）遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。）遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。2 2）遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。）遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。3 3）遵循各领域中普遍使用和认同的数据标准。）遵循各领域中普遍使用和认同的数

27、据标准。4 4）当各种数据标准相互矛盾时，应遵循由上而下的原则进行处理。）当各种数据标准相互矛盾时，应遵循由上而下的原则进行处理。5 5）制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。）制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 2 2、目前我国已有的与目前我国已有的与GISGIS有关的关于空间数据分类的国家标准有关的关于空间数据分类的国家标准：GB2260-95 GB2260-95 中华人民共和国行政区划代码中华人民共和国行政区划代码GB13923-92 GB13923-92 国土

28、基础信息数据分类与代码国土基础信息数据分类与代码GB11708-89 GB11708-89 公路桥梁命名和编码规则公路桥梁命名和编码规则GB14804-93 GB14804-93 1 1：500500、1 1：10001000、1 1：20002000地形要素分类与代码地形要素分类与代码等等。等等。返回返回地理信息系统原理GIS三、空间数据交换标准三、空间数据交换标准 1 1、外部数据交换标准、外部数据交换标准第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 特点特点：自动化程度不高自动化程度不高，速度较慢速度较慢等，但它等，

29、但它可解决可解决不同不同GISGIS之间的数据转换问题。之间的数据转换问题。它仍然是实现数据共享的它仍然是实现数据共享的主流方式主流方式。GIS 1GIS 1数据格式数据格式 外部数据交换外部数据交换格式标准格式标准数据转换数据转换数据转换数据转换GIS 2GIS 2数据格式数据格式 地理信息系统原理GIS2 2、空间数据互操作协议、空间数据互操作协议特点特点：比外部数据交换标准：比外部数据交换标准方便方便，但由于各种软件存储和处理空间数据的方式不同，但由于各种软件存储和处理空间数据的方式不同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不能往往不能解决

30、所有问题。解决所有问题。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 GIS 1GIS 1操纵空间数据操纵空间数据的的API直接调用直接调用 直接调用直接调用 GIS 2GIS 23 3、空间数据共享平台、空间数据共享平台 服务器存放空间数据采用服务器存放空间数据采用客户机客户机/服务器体系结构服务器体系结构，各种，各种GISGIS通过一个通过一个公共的平台公共的平台在在服务器服务器存取所有数据，以存取所有数据，以避免避免数据的不一致性。数据的不一致性。特点：特点：思路较好，但现有的思路较好，但现有的GISGIS软件软件各

31、有自己的底层各有自己的底层，要，要统一平台统一平台目前目前难以难以实现。实现。GIS 1GIS 1服务器存放空服务器存放空间数据间数据 C/SC/S平台平台 C/SC/S平台平台 GIS 2GIS 2操纵操纵操纵操纵地理信息系统原理GIS4 4、统一数据库接口、统一数据库接口特点：特点：这种方式的这种方式的前提前提，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这不易实现不易实现的。的。目前：目前：外部数据交换标准仍是实现数据共享的外部数据交换标准仍是实现数据共享的主流方式主流方式。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量

32、控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 GIS 1GIS 1空间数据库空间数据库接口接口 转换程序转换程序 转换程序转换程序 GIS 2GIS 2 在对空间数据模型有在对空间数据模型有共同理解共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口统一数据库的接口。我国我国已发布了已发布了GISGIS的的外部数据交换格式外部数据交换格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式标准。格式和数字高程模型交换格式标准。四

33、、我国空间数据交换格式四、我国空间数据交换格式返回返回地理信息系统原理GIS五、五、GIS空间元数据（空间元数据（Geospatial MetadataGeospatial Metadata）1 1、空间元数据的定义和作用、空间元数据的定义和作用1 1）定义：）定义：地理的数据和信息资源的地理的数据和信息资源的描述性信息描述性信息。它通过对地理空间数据的内容、质量、条件。它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行和其他特征进行描述与说明描述与说明，以便人们有效地，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用定位、评价、比较、获取和使用与地理与地理相关的数据。相关的数据。2）作用：）作用

34、：（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。（b b）帮助数据使用者查询所需空间信息。）帮助数据使用者查询所需空间信息。（c c）组织和维护一个机构对数据的投资。）组织和维护一个机构对数据的投资。（d d）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。（e）提供数据转换方面的信息。）提供数据转换方面的信息。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 地理信息系统原理GIS2 2、空间元数据的分类、空间元数据的分类1 1）高层元数

35、据（数据集系列）高层元数据（数据集系列MetadataMetadata），描述，描述整个数据集整个数据集的元数据，包括数据集区域的元数据，包括数据集区域采样原则，数据库的有效期，数据的时间跨度、分辨率以及方法等。是用户用于采样原则，数据库的有效期，数据的时间跨度、分辨率以及方法等。是用户用于概括性概括性查询数据集的主要内容。查询数据集的主要内容。2 2）中层元数据（数据集）中层元数据（数据集MetadataMetadata），既可以作为数据集系列，既可以作为数据集系列MetadataMetadata的组成部分，也的组成部分，也可以作为后面数据集属性以及要素等内容的父可以作为后面数据集属性以及要

36、素等内容的父MetadataMetadata数据集系列。全面反映数据集系列。全面反映数据集数据集的的内容内容 。3 3）底层元数据（要素、属性的类型和实例）底层元数据（要素、属性的类型和实例MetadataMetadata），），包括最近更新日期，位置纲量，包括最近更新日期，位置纲量，存在问题标识（如数据的丢失原因），数据处理过程等。是元数据体系中存在问题标识（如数据的丢失原因），数据处理过程等。是元数据体系中详细描述详细描述现实现实世界的重要部分。世界的重要部分。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 地理信息系统

37、原理GIS3、空间元数据的内容、空间元数据的内容 对空间元数据所要描述的一般内容进行对空间元数据所要描述的一般内容进行层次化和范式化层次化和范式化，指定出可供参考与遵循的，指定出可供参考与遵循的空间元数据标准的内容框架。空间元数据标准的内容框架。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 第一层是目录层第一层是目录层，主要用于对数据集信息进行，主要用于对数据集信息进行宏观描述宏观描述，适合在适合在数字地球的国家级空间信数字地球的国家级空间信息交换中心或区域以及全球范围内管理和查询空间信息时使用。息交换中心或区域以及全球范

38、围内管理和查询空间信息时使用。第二层是空间元数据标准的主体第二层是空间元数据标准的主体，由，由八个基本内容部分八个基本内容部分和和四个引用部分四个引用部分组成。组成。地理信息系统原理GIS4、元数据的获取、元数据的获取 数据收集后数据收集后，根据需要产生的，包括数据处理过程描述、数，根据需要产生的，包括数据处理过程描述、数据的利用情况、数据质量评估、数据集大小、数据存放路径据的利用情况、数据质量评估、数据集大小、数据存放路径等等。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 数据收集前数据收集前，得到的是根据要建设的，得到

39、的是根据要建设的数据库的内容数据库的内容而设计的而设计的元数据，包括数据类型、数据覆盖范围、使用仪器说明、数元数据，包括数据类型、数据覆盖范围、使用仪器说明、数据变量表示、数据收集方法、数据时间、数据潜在利用等。据变量表示、数据收集方法、数据时间、数据潜在利用等。1 1）三阶段：三阶段：数据收集中数据收集中，随数据的形成，随数据的形成同步同步产生的元数据，例如在测量海产生的元数据，例如在测量海洋要素数据时，测点的水平和垂直位置、深度、温度等是同时洋要素数据时，测点的水平和垂直位置、深度、温度等是同时得到的。得到的。2）获取方法：）获取方法：键盘输入键盘输入关联法关联法测量法测量法计算法计算法推

40、理法推理法返回返回地理信息系统原理GIS5 5、现有的空间元数据标准、现有的空间元数据标准元数据标准名称建立标准的组织GSDGM地理空间数据元数据内容标准FGDC，美国联邦地理数据委员会 GDDD数据集描述方法 MEGRIN，欧洲地图事务所 CGSB空间数据集描述 CSC，加拿大标准委员会 CEN地学信息数据描述元数据 CEN/TC287 DIF目录交换格式 美国宇航局(NASA)和全球变化数据管理国际工作组(IWGDMGC)ISO地理信息 ISO/TC211 地理信息系统原理GIS六、空间数据的互操作六、空间数据的互操作第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6

41、 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 互操作地理信息处理，是指数字系统的互操作地理信息处理，是指数字系统的这些能力这些能力：1）自由地交换所有关于地球的信息）自由地交换所有关于地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象的信息。象的信息。2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为概括为自由交换地理空间信息自由交换地理空间信息及及协作运行空间信息处理协作运行空间信息处理的软件。的软件。互相通信互相通信互相协作互相协作实体实体 1数据数据功能功能实体实体 2数据数据功能功能互操作互操

42、作1、互操作含义、互操作含义 指指异构环境异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们可以但它们可以互相通信和协作互相通信和协作，以完成某一特定任，以完成某一特定任务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。2 2、GISGIS互操作类型互操作类型1 1）软件的互操作）软件的互操作，强调软件功能块间的相互调用；，强调软件功能块间的相互调用；2 2）数据的互操作）数据的互操作，强调数据集之间相互透明的访问；，强调数据集之间相互透明的访问；3

43、 3）语义湖操作）语义湖操作，强调信息的共享，在一定语义约束下（对地理现象共同的理解下），强调信息的共享，在一定语义约束下（对地理现象共同的理解下）的互操作。的互操作。地理信息系统原理GIS3 3、GIS 互操作问题互操作问题第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 目前，所建立的目前，所建立的GISGIS均被认为是均被认为是信息孤岛信息孤岛，不同系统之间存在互操作问题，不同系统之间存在互操作问题，因为：因为：1 1）没有统一的标准）没有统一的标准，各自采用，各自采用不同不同的数据格式、数据存储和数据处理方的数据格式、

44、数据存储和数据处理方法；法；2 2）系统的开发均建立在具体、相互独立和封闭的平台）系统的开发均建立在具体、相互独立和封闭的平台，且不同应用部门，且不同应用部门对地理现象有对地理现象有不同的理解不同的理解，导致对地理信息有，导致对地理信息有不同的定义不同的定义，使得不同应用，使得不同应用系统之间在共同协作时系统之间在共同协作时无法无法进行进行信息交流信息交流和和数据共享数据共享。互相通信互相通信互相协作互相协作GIS 1数据数据功能功能GIS 2数据数据功能功能互操作互操作地理信息系统原理GIS5、GISGIS互操作现状互操作现状目前，主要有两种方法目前，主要有两种方法初步实现初步实现互操作：互

45、操作：1 1）OPEN GISOPEN GIS规范规范，通过规定统一的系统设计和开发软件工具的框架，通过规定统一的系统设计和开发软件工具的框架，OGCOGC（Open Open GIS ConsortiumGIS Consortium）OPEN GIS OPEN GIS 协会为实现协会为实现GISGIS间的互操作制定了间的互操作制定了OPEN GISOPEN GIS规范。规范。2 2）构件（组件）技术）构件（组件）技术，构件（组件）技术也是实现互操作的可行方法。程序设计，构件（组件）技术也是实现互操作的可行方法。程序设计中的组件技术，可以在许多不同平台下使用，受之启发，可将中的组件技术，可以在

46、许多不同平台下使用，受之启发，可将GISGIS某功能某功能包装包装成成独独立的组件立的组件，使之可以在，使之可以在不同的系统环境不同的系统环境下调用。这样可实现系统功能的相互调用。下调用。这样可实现系统功能的相互调用。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 4、急需实现异构、急需实现异构GIS间的互操作间的互操作1）解决基础数据的共享问题的需要；）解决基础数据的共享问题的需要；2）GIS应用趋向多学科综合和集成化；应用趋向多学科综合和集成化；3）GIS走向社会化的需要；走向社会化的需要；4）也是）也是Internet

47、 GIS发展的需要。发展的需要。返回返回地理信息系统原理GIS七、七、Open GISOpen GIS规范规范1 1、含义：含义：OGISOGIS，也叫，也叫开放式地理数据交换规程开放式地理数据交换规程，它是由开放地理信息系统协会（它是由开放地理信息系统协会（Open GIS Open GIS ConsortiumConsortium）制定的一系列开放标准和接口。）制定的一系列开放标准和接口。Open GISOpen GIS规范是规范是OGCOGC规范的最高层次，规范的最高层次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。2 2、目的：目

48、的：在在传统传统GISGIS软件软件与与高带宽的异构地学处理环境高带宽的异构地学处理环境中架起中架起一座桥梁一座桥梁，具体通过信息基，具体通过信息基础设施，把础设施，把地理空间数据地理空间数据和和地理处理地理处理资源资源集成到集成到主流的计算机技术中，主流的计算机技术中，促使促使可互操可互操作的商业地理信息处理软件的作的商业地理信息处理软件的广泛应用广泛应用。3 3、特点特点：1 1）是一种）是一种统一的规范统一的规范，使，使用户用户和和开发者开发者能进行互操作；能进行互操作；2 2）能）能克服克服烦琐的批处理及导入、导出障碍，在分布操作系统异构数据库环境下获烦琐的批处理及导入、导出障碍，在分

49、布操作系统异构数据库环境下获取数据及数据处理功能资源；取数据及数据处理功能资源；3 3）由于）由于Open GISOpen GIS独立于独立于具体平台，它只能是具体平台，它只能是抽象层的概念描述抽象层的概念描述，而，而不是具体的实不是具体的实现现。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4 4.6 空间数据标准空间数据标准-数据共享数据共享 地理信息系统原理GIS4、多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是OpenGIS出现的基础出现的基础1)1)多语义性多语义性 由于地理系统的研究对象的由于地理系统的研究对象的多种类特点多种类特点决定

50、了地理信息的决定了地理信息的多语义性多语义性。一个。一个GISGIS研研究的决不会是一个孤立的地理语义，但不同系统解决问题的究的决不会是一个孤立的地理语义，但不同系统解决问题的侧重点侧重点也有所不同，因也有所不同，因而会存在而会存在语义分异语义分异问题。问题。2)2)多时空性和多尺度多时空性和多尺度一个一个GISGIS系统中的数据源既有系统中的数据源既有同一时间同一时间不同空间不同空间的数据系列；也有的数据系列；也有同一空间同一空间不同时不同时间序列间序列的数据。的数据。还还会根据系统需要而采用会根据系统需要而采用不同尺度不同尺度对地理空间进行表达，不同的观对地理空间进行表达，不同的观察尺度具