地理信息系统空间数据结构
第二章地理信息系统空间数据结构
2.1 地理空间数据及其特征
【学时安排】
1 学时
【目的要求】
1、掌握地理信息系统的数据类型；
2、理解地理信息系统的数据来源；
3、掌握空间数据的特点。
【重点难点】
地理信息系统的数据类型与特征。
【教学方法与手段】
示例式教学方法，多媒体教学手段。
一、GIS空间数据的来源与类型
空间数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GIS 的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。
1、地理数据的来源
GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源：
⑴地图数据。来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。
⑵影像数据。主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。
⑶地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型( DEM和其他实
测的地形数据等。
⑷属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。
⑸元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。
2、空间数据的类型
空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-1) ，它们各表示的具体内容
如下：
(1) 类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。
(2) 面域数据。例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。
(3) 网络数据。例如道路交点、街道、街区等。
(4) 样本数据。例如气象站、航线、野外样方分布区等。
(5) 曲面数据。例如高程点、等高线、等值区域等。
(6) 文本数据。例如地名、河流名称、区域名称等。
(7) 符号数据。例如点状符号、线状符号、面状符号(晕线) 等。
所有这些不同类型的数据都可以分为点、线、面三种不同的图形，并可以分别采用
y平面坐标，地理经纬度，或者格网法表示。
二、空间数据的基本特征
要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有空间数据和属性数据。如果要描述空间实体或的变化，则还需记录空间实体或现象在某一个时间的状态。所以，一般认为空间数据具有三个基本特征(图2- 2):
1 、空间特征表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。
图2 —1 空间数据的类型和表示方法(据Jack Dangermond , 1984)
2、属性特征 表示现象的特征，例如 变量、分
类、数量特征和名称等等。
3 、时间特征 指现象或物体随时间的 变化。
位置数据和属性数据相对于时间来说， 常常呈相互独立的变化，即在不同的时间， 空间位置不变，但是属性类型可能已经发生 变化，或者相反。因此，空间数据的管理是 十分复杂的。
有效的空间数据管理要求位置数据和 非位置数据互相作为单独的变量存放， 并分 别采用不同的软件来处理这两类数据。
这种
数据组织方法，对于随时间而变化的数据， 具有更大的灵活性。
2.2空间数据结构的类型
【学时安排】
9学时
【目的要求】
1、 掌握拓扑数据结构；
2、 掌握拓扑关系的类型；
3、 理解拓扑关系的意义；
4、 掌握栅格数据的表示及压缩方法；
5、
理解栅格模型与矢量模型的优缺点。
【重点难点】
栅格数据结构及压缩方法；拓扑数据结构。
【教学方法与手段】
示例式、启发式教学方法，多媒体教学手段。
对现实世界的数据表达可以采用矢量数据模型和栅格数据模型。 那么，一旦数据模型确
定，必须选择和该模型对应的数据结构来组织实体的数据， 最后是选择适合于记录该数据结
构的文件模式。
数据结构一般分为基于矢量模型的数据结构 和基于栅格模型的数据结构
（如图2- 3）。按照传
统的观念，矢量和栅格似乎是两类完全不同性质 的数据结构。矢量数据是面向地物的结构，即对 于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息 以及目标之间的拓扑关系说明。但是矢量数据仅 有一些离数点的坐标，在空间表达方面它没有直 接建立位置与地物的关系，如多边形的中间区域 是“洞”或“岛”，其间的任何一点并没有与某个 地物发生联系。与此相反，栅格数据是面向位置 的结构， 平面空间上的任何一点都直接联系到某一个或某一类地物。 但
对于某一个具体的目 标又没有直接聚集所有信息， 只能通过遍历栅格矩阵逐一寻找， 它也不能完整地建立
图2-2空间数据的基本特征
图2- 3
栅格数据结构与矢量数据结构
地物之间的拓扑关系。因而，从概念上形成了基于矢量和基于栅格两种类型的系统，分别用于不同的目的。目前，为了设计一种系统能用于多种目的，正在研制一种一体化的数据结构，该数据结构具有矢量和栅格两种结构的特性，称为矢量栅格一体化的数据结构。以下分别介绍上述三种不同类型的数据结构。
一、矢量数据结构
基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。矢量也叫向量，数学上称“具有大小和方向的量” 为向量。在计算机图形中，相邻两结点间的弧段长度表示大小，弧段两端点的顺序表示方向，因此弧段也是一个直观的矢量。
矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式定位明显，属性隐含，能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。矢量数据结构分为以下几种主要类型:
一）简单数据结构
在简单数据结构中，空间数据按照以基本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（Spaghetti）结构。
这种数据结构的主要特点是:
（1）数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。
（2）每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致。
（3）点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联。
（4）岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。
二）拓扑数据结构
1、拓扑的基本概念
拓扑数据结构包括DIME（对偶独立地图编码法）、POLYVRT多边形转换器）、TICER（地理编码和参照系统的拓扑集成）等。它们共同的特点是:点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线始于起始结点（FN），止于终止结点（TN），并与左右多边形（LP和RP）相邻接。构成多边形的线又称为链段或弧段，两条以上的弧段相交的点称为结点，由一条弧段组成的多边形称为岛，多边形图中不含岛的多边形称为简单多边形，表示单连通区域；含岛区的多边形称为复合多边形，表示复连通区域。在复连通区域中，包括有外边界和内边界，岛区多边形看作是复连通区域的内边界，复连通区域的内边界多边形对应的区域含有平面上的无穷远点。
一幅地图要传输地理要素的有关区域信息，包括位置信息、属性信息和空间信息。表示要素之间的临接关系和包含关系，在地图上借助图形来识别和解释，在计算机中按拓扑结构加以定义。拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法；在GIS 中，用于空间数据
的组织、分析和应用在GIS 中。为了真实反映地物，不仅包括实体的大小、形状及属性，而且要反映出实体之间的相互关系。例如：自然与行政的分区，各种空间类型的分布及交通
网等，都存在结点、弧段和多边形之间的拓扑关系。该数据结构的基本元素如图2-4 所示:N1，
N2, N3, N4, N5为结点；a i, a2, a s, a4, a s, a6, a?为弧段（链段）;P i, R, P s, F4 为面（多边形）。
在这种数据结构中，弧段或链段是数据组织的基本对象。弧段文件由弧段记录组成，每
个弧段记录包括弧段标识码、FN TN LF和RF结点文件由结点记录组成，包括每个结点
的结点号、结点坐标及与该结点连接的弧段标识码等。多边形文件由多边形记录组成，包括多边形标识码、组成该多边形的弧段标识码以及相关属性等。
2、空间数据的拓扑关系
空间数据拓扑关系的表示方法主要有下述几种:
⑴拓扑关联性。表示空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。如
结点、弧段及多边形之间的拓扑关系。如图2—4
所示的图形，具有多边形和弧段之间的关联性：P i/a i, a s,
a6 ；P2/ a2, a4, a6等，也有弧段和结点之间的关联性：N i/
a i, a3, a s；N2/ a i, a6, a2等。即从图形的关联性出发，图2 —4可
用表2 —i,表2—2,所示的关联表来表示。
用关联表来表示图的优点是每条弧段所包含的坐标点只需存储一
次，如果不考虑它们之间的关联性而以每个多边形的全部封闭弧段的
坐标点来存储数据，不仅数据量大，还无法反应空间关系。
⑵拓扑邻接性。拓扑邻接性表示图形中同类元素之
间的拓扑关系。如多边形之间的邻接性、弧段之间的邻接性以及结点之间的邻接性（连通
性）。由于弧段的走向是有方向的，因此，通常用弧段的左右多边形来表示并求出多边形的邻接性，如图2 —4用弧段的左右多边形表示时，得到表2 —3a。显然，同一弧段的左右多边形必然邻接，从而得到如表2—3b所示的邻接矩阵表，表中值为i处，所对应多边形邻接。根据表2-3b整
表2 —1多边形与弧段的拓扑关联表表2 —2弧段与结点的拓扑关联表
图2 — 4
拓扑数据结构
表2-3多边形之间的邻接性
同理，从图2 — 4可以得到如表2 — 4所示的弧段和结点之间的关系表。 由于同一弧段上
两个结点必相通，同一结点上的各弧段必相邻，所以分别得弧段之间邻接矩阵和结点之间连 通性矩阵如表2
— 5,表2 — 6所示。
表2 — 4 弧段和结点之间的关系表
弧段
起点
终占 八、、
a 1 N 2 N 1 a 2 N 3 N 2 a 3 N 1 N 3 a 4 N 4 N 3 a 5
N 4 N 2 a 6
N 1
N 4
N 2
a i
a 5 P 2 a 2
N i
a 6
a 4
N 3
P 3
a 3 a 7
P i
P 2 P 3 P 4 P i —
1
1 0 P
2 1 —
1
0 P 3 1 1 —
1
P 4
1
—
邻接多边形
P 1 P 2 P 3 P 2 P 1 P 3 P 3
P 1 P 2 P 4 P 4
P 3
弧段号
左多边形
右多边形
a 1 — P 1 a 2 — P 2 a 3 —
P 3 a 4
P 3 P 2 a 5 P 2 P 1 a 6
P 3 P 1 a 7
P 4
P 3
表2—6结点之间的连通性
结点N i N2N3N4N5
N i一i i i0
N2i一i i0
N3i i一i0
N4i i i一0
N50000一
(3)拓扑包含性。拓扑包含性是表示空间图形中，面状实体所包含的其他面状实体或线状、点状实体的关系。面
状实体中包含面状实体的情况又分三种，即：简单包含、多层包含和等
图2—5面状实体之间的包含关系
图2 —5a中多边形P i包含多边形P2；图2—5b中多边形P3包含在多边形P2中，而多边形巳、P3又
包含在多边形P i中；图2 —5c中多边形P2、P3都包含在多边形P i中，多边形P2、P3对P i而言是等价包含。
3、拓扑关系的意义
空间数据的拓扑关系，对地理信息系统的数据处理和空间分析，具有重要的意义，因为:
(1) 根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实
体的空间位置关系。因为拓扑数据已经清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系，而且这
种拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化。
(2) 利用拓扑数据有利于空间要素的查询。例如应答像某区域与哪些区域邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源；与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些；特别是野生生物学家可能想确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区，用于对生物栖息环境作出评价等等，都需要利用拓扑数据。
(3) 可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。例如建立封闭多边形，实现道路的选取，
进行最佳路径的计算等等。
弧段a i a2a3a4a5a6a7
a i一i i0i i0
a2i一i i i00
a3i i一i0i0
a40i i一i i0
a5i i0i一i0
a6i0i i i一0
a7000000一表2 —5 弧段之间的邻接性
结点弧段
N i a i, a3, a6
N2a i, a2, a5
N3a2, a3, a4
N4a4, a5, a6
N5a
a7 N5 N5
GIS空间分析的功能和广泛应用
一、GIS空间分析的功能 前面已经介绍过GIS，大家已经知道空间分析就是对分析空间数据有关技术的统称。所以我们根据作用的数据性质不同，可以经空间分析分为： 1、空间图形数据的拓扑运算； 2、非空间属性数据运算； 3、空间和非空间数据的联合运算。 空间分析赖以进行的基础是仰仗于地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。 GIS中可以实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，叠加分析、缓冲区分析、网络分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。 1、叠加分析 叠加分析至少要使用到同一区域，具有相同坐标系统的两个图层。所谓叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。该图层综合了原来多层实体要素所具有的属性特征。叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系。多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变换等特征。 根据GIS数据结构的不同，将GIS叠加分析分为基于矢量数据的叠加分析和基于栅格数据的叠加分析。 在GIS的矢量数据结构中，地理孔吉对象由点、线、面等要素来表示，所以基于矢量数据的叠加分析又可以分为点与多边形的叠加分析、线与多边形的叠加分析和多边形间的叠加分析三大类。
点与多边形的叠加，就是研究某一矢量数据层中的点要素位于另外一个矢量数据层中的哪个多边形内，这呀就可以根据点与多边形的空间关系，确定给点要素添加哪些属性特征。 线与多边形叠加，就是研究矢量数据层中的线要素与其他数据层中的多边形要素之间的关系，进而判定线要素与多边形的相离、相交、包含等空间关心。 多边形的叠加，就是要研究两个或多个多边形矢量数据层的叠加操作，生成一个新的多边形数据层。 栅格数据的叠加分析可以表达为地图代数的元算的过程。所谓地图代数，就是指在GIS中将数据层作为方程变量的函数运算，通常情况下都是指栅格数据层运算。栅格数据中，地理实体都是通过规则网格单元来表示的，层与层之间的叠加操作是通过逐个网格单元之间的运算来实现的。在栅格数据叠加分析中，地图代数运算又分为代数运算与逻辑运算。 栅格叠加分析与多边形叠加分析一样，是求两组或两组以上空间图形的交集，但是多边形叠加分析得到的是合成多边形，而栅格叠加分析得到的是合成数据串，这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依据。 类型叠加：将两组或两组以上的地理编码数据，求它们的交集，以建立新的数据文件，根据分析任务，设置命令，得到最后的类型叠加结果。 统计叠加：将区域界线(政区、自然区域或经济区域等)，与专题数字地图叠加，建立的合成数据串，作出各区专门内容的数量统计。动态分析：将同一种要素在不同时期的两组属性数据叠加，建立合成数据串，它们之差就是该要素在该时段内的变化，在土地利用动态监测中，常要使用这种分析方法。 2、缓冲区分析 缓冲区是根据点、线、面地理实体，建立起周围一定宽度范围内的扩展距离图，缓冲区的作用是用来限定所需处理的专题数据的空间范围。一般认为缓冲区以内的信息均是与构成缓冲区的核心实体相关的，及邻接或关联关系，而缓冲区以外的数据与分析无关。
《GIS空间分析原理与方法》考试复习资料
《GIS空间分析原理与方法》期末复习资料 第一章地理空间数据分析与GIS 1、什么是地理空间数据分析？ 它是通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术，探索、证明地理要素之间的关系，揭示地理特征和过程的内在规律和机理，实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。 2、什么是地理系统数学模拟？其模拟的一般过程是？ 建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟（简称地理模型）。 地理系统数学模拟的一般过程是：①从实际的地理系统或其要素出发，对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析，建立地理系统或要素的数学模型；②经验检查，若与实际情况不符，则要重新分析，修改模型；若大致相符，则选择计算方法，进行程序设计、程序调试和上机运算，从而输出模型解；③分析模型解，若模型解出错，则修改模型；若模型解正确，则对成果进行地理解释，提出切实可行的方案。 3、地理空间数据挖掘的体系结构？ 地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支，其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。 地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成： （1）图形用户界面（交互式挖掘）； （2）挖掘模块集合； （3）数据库和知识库（空间、非空间数据库和相关概念）； （4）空间数据库服务器（如ESRI/Oracle SDE，ArcGIS以及其他空间数据库引擎）。 4、什么是地理空间数据立方体？ 地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。 5、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？ 地理空间统计模型大致可分为三类：地统计、格网空间模型和空间点分布形态。 （1）地统计：是以区域化变量理论为基础，以变差函数为主要工具，研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。它可以根据离散数据生成连续表面，通过空间自相关进行空间预测。 （2）格网空间模型：用以描述分布于有限（或无穷离散）空间点（或区域）上数据的空间关系。 （3）空间点分布形态：在自然科学研究中，许多资料是由点（或小区域）所构成的集合，比如，地震发生地点分布、树木在森林中的分布、某种鸟类鸟巢的分布、生物组织中细胞核的分布，太空中星球的分布等，称之为空间点分布形态，其中点的位置为事件。 6、地理空间分类与聚类算法的差别是什么？ （1）地理空间数据聚类是按照某种距离度量准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。地理空间分类与预测是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。（2）分类是将数据库中的对象根据一定的意义划分为若干个子集。它和聚类算法的差别在于：聚类算法是根据一定要求将对象聚为一个集合，最后得到的分布模式是聚类之前未确知的；分类算法则是根据已知分布模式的属性要求，将数据库对象归入相应的分类中。在机器学习中，数据分类一般称为监督学习，而数据聚类则称为非监督学习。分类目的是通过学习确定一个分类模型（或分类器），该模型能把数据库中的数据项映射到给定类别中。 7、什么是空间分析？ 空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术方法，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题。 8、空间分析的本质特征是什么？ （1）探测空间数据中的模式（2）研究空间数据间的关系并建立相应的空间数据模型（3）提高适合于所
Arcgis空间分析和网络分析基本方法
1.建立网络数据集，设置网络连接方法（Connectivity Policy）： Connectivity Policy的种类：1.End Point 2.Any Vertex(任意节点) 3.Honor 4.Override 2.配置网络属性： Hierarchy:等级体系 Restriction:约束，限制 Pedestrian:步行的 Constant:常数,常量 3.配置方向（Directions） 4.路径分析：accumulation：积累 5.服务区分析：facility：机构 6．查找最近设施：New Closest Facility→Facilities→Load Locations Incidents：发生事故地点（注意设置图层属性） 7.创建OD成本矩阵（origins->Destinations）：Junction汇合处 8.位置分配分析（Location-Allocation） 9.运输路由分析 10.基于DEM（Digital Elevation Model）的水文分析 Spatial:空间的 Hydrology:水文的 Flow Direction:水流方向
1.洼地填充： 1.利用DEM计算水流方向,Sink(计算洼地),Fill(填充洼 地)—>Fill_Dem,再根据Fill_Dem验证是否还有洼地存在 （重复执行上述步骤） 2.计算径流量（Flow Accumulation） 1.计算水流方向：Flow Direction 2.计算径流量：Flow Accumulation 3.水系分析： 根据径流量提取水系栅格数据：Spatial analyst Tools→Conditional→con→StreamNet 提取水系矢量数据：Stream To Feature 水系分段：Stream Link 水系分级（Stream Order）：(水系的分级显示，显示级别数) Method of stream Ordering:1.Shreve 2.Strahler 4.流域分析： Snap pour point:点对齐 Watershed:分水岭，分界线 Basin:盆地 1.加载汇流点数据：PourPoints 2.将汇流点捕捉到正确的位置：Snap pour point:（根据水流方向和径流量）
GIS空间分析复习提纲及答案
空间分析复习提纲 一、基本概念(要求:基本掌握其原理及含义,能做名词解释) 1、空间分析:就是基于地理对象得位置与形态得空间数据得分析技术,其目得在于提取与传输空间信息。 2、空间数据模型:以计算机能够接受与处理得数据形式,为了反映空间实体得某些结构特性与行为功能,按一定得方案建立起来得数据逻辑组织方式,就是对现实世界得抽象表达。分为概念模型、逻辑模型、物理模型。 3、叠置分析:就是指在同一地区、同一比例尺、同一数学基础、不同信息表达得两组或多组专题要素得图形或数据文件进行叠加,根据各类要素与多边形边界得交点或多边形属性建立多重属性组合得新图层,并对那些结构与属性上既互相重叠,又互相联系得多种现象要素进行综合分析与评价;或者对反映不同时期同一地理现象得多边形图形进行多时相系列分析,从而深入揭示各种现象要素得内在联系及其发展规律得一种 空间分析方法。 4、网络分析:网络分析就是通过研究网络得状态以及模拟与分析资源在网络上得流动与分配情况,对网络结构及其资源等得优化问题进行研究得一种空间分析方法。 5、缓冲区分析:即根据分析对象得点、线、面实体,自动建立它们周围一定距离得带状区,用以识别这些实体或主体对邻近对象得辐射范围或影响度,以便为某项分析或决策提供依据。其中包括点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区等。 6、最佳路径分析:也称最优路径分析,以最短路径分析为主,一直就是计算机科学、运筹学、交通工程学、地理信息科学等学科得研究热点。这里“最佳”包含很多含义,不仅指一般地理意义上得距离最短,还可以就是成本最少、耗费时间最短、资源流量(容量)最大、线路利用率最高等标准。 7、空间插值:空间插值就是指在为采样点估计一个变量值得过程,常用于将离散点得测量数据转换为连续得数据曲面,它包括内插与外推两种算法。,前者就是通过已知点得数据计算同一区域内其她未知点得数据,后者则就是通过已知区域得数据,求未知区域得数据。 8、空间量算:即空间量测与计算,就是指对GIS数据库中各种空间目标得基本参数进行量算与分析,如空间目标得位置、距离、周长、面积、体积、曲率、空间形态以及空间分布等,空间量算就是GIS获取地理空间信息得基本手段,所获得得基本空间参数就是进行复杂空间分析、模拟与决策制定得基础。 9、克里金插值法:克里金插值法就是空间统计分析方法得重要内容之一,它就是建立在半变异函数理论分析基础上,对有限区域内得区域变化量取值进行无偏最优估计得一种方法,不仅考虑了待估点与参估点之 间得空间相关性,还考虑了各参估点间得空间相关性,根据样本空间位置不同、样本间相关程度得不同,对每个参估点赋予不同得权,进行滑动加权平均,以估计待估点得属性值。 二、分析类(要求:重点掌握其原理及含义,能结合本专业研究方向做比较详细得阐述) 1、空间数据模型得分类？ 答:分为三类: ①场模型:用于表述二维或三维空间中被瞧作就是连续变化得现象; ②要素模型:有时也称对象模型,用于描述各种空间地物; ③网络模型:一种某一数据记录可与任意其她多个数据记录建立联系得有向图结构得数据模型,可以 模拟现实世界中得各种网络。
gis空间数据的编辑
实验二空间数据处理（三） ——ArcGIS的数据编辑目的 (1)掌握矢量数据的编辑 内容 (1)掌握矢量数据的编辑方法； (2)几何数据和属性数据两部分内容的编辑； (3)练习数据属性表的基本编辑、表连接等。 基本概念介绍 1.ArcMap中的数据编辑 数据编辑是纠正数据错误的重要手段，包括几何数据和属性数据的 编辑。几何数据的编辑主要是针对图形的操作（图形编辑），包括平行 线复制、缓冲区生成、镜面反射、图层合并、结点操作和拓扑修改等。 属性数据的编辑包括图形要素属性的添加、删除、修改、复制、粘贴、 属性表导出等。 在ArcMap中，编辑操作由编辑器工具条来控制。该工具条有几个重 要的控件： (1)编辑器下拉菜单：菜单中有用于启动、停止和存储编辑对话过程的一些 命令同时还提供了几种编辑操作、捕捉选项以及编辑选项。 (2)编辑工具：这一工具用于选择要编辑的要素。 (3)草图工具：这是编辑空间要素的主要工具。允许数字化新的要素或修改 已有要素的形状。该工具进行的实际操作由编辑草图属性列表所控制。 (4)编辑草图属性列表：从下拉列表中，选择想要进行的编辑操作。所列出 的任务将根据编辑的要素类的改变而变化。 (5)属性对话框：在这个窗口中可以编辑选中要素的属性值。 2. 理解表格结构 表是数据库的结构物，它包括了行和列。行（或称为记录）代表一
个特征，如高速公路、湖等；列（或称为域），描述了特征的属性，例 如长度、深度等。每个表格的基本格式相同，即有行和列组成。一些表 格，诸如要素类的缺省属性表都有预先设置的字段。例如多边形coverage 有四个标准的字段即面积、周长、coverage#和coverage-id。一个线性 shapefile仅有一列名为shape的缺省列，其他字段完全由用户定义。 每个表格必须有唯一字段名，但字段的数据格式可以有多种。一般 来说，可以存储数字、文字、日期。在ArcCatalog还支持特定格式，包括 短整形、长整形、浮点型、双精度型、日期型、object-id和BLOB。 3.图形编辑 （一）、基本步骤 进入ArcMap工作环境，打开已有的地图文档或新建地图文档后，进 行数据编辑一般需要经过下列5个步骤： （1）加载编辑数据 单击文件菜单下的添加数据命令，选择需要加载的数据层。 （2）打开编辑工具 在工具栏的空白处点击右键，选择编辑器，出现编辑器工具条。 （3）进入编辑状态 单击编辑器下的开始编辑命令，使数据层进入编辑状态。 （4）执行数据编辑 在创建要素窗口中选择当前编辑任务的目标数据层，然后选择编辑 构造工具命令，对要素进行编辑。 （5）结束数据编辑 单击编辑器下的停止编辑命令，选择是否保存编辑结果，结束编辑。 （二）、本编辑练习 （1）加载编辑数据 在开始——打开ArcMap10，单击文件菜单下的添加数据命令， 在data2\Basicedit\下：按shift+左键选择需要加载的数据层（,,,）。
GIS空间分析复习提纲及答案
空间分析复习提纲 一、基本概念(要求：基本掌握其原理及含义，能做名词解释) 1、空间分析：是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。 2、空间数据模型：以计算机能够接受和处理的数据形式，为了反映空间实体的某些结构特性和行为功能，按一定的方案建立起来的数据逻辑组织方式，是对现实世界的抽象表达。分为概念模型、逻辑模型、物理模型。 3、叠置分析：是指在同一地区、同一比例尺、同一数学基础、不同信息表达的两组或多组专题要素的图形或数据文件进行叠加，根据各类要素与多边形边界的交点或多边形属性建立多重属性组合的新图层，并对那些结构和属性上既互相重叠，又互相联系的多种现象要素进行综合分析和评价；或者对反映不同时期同一地理现象的多边形图形进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其发展规律的一种空间分析方法。 4、网络分析：网络分析是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源等的优化问题进行研究的一种空间分析方法。 5、缓冲区分析：即根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。其中包括点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区等。 6、最佳路径分析：也称最优路径分析，以最短路径分析为主，一直是计算机科学、运筹学、交通工程学、地理信息科学等学科的研究热点。这里“最佳”包含很多含义，不仅指一般地理意义上的距离最短，还可以是成本最少、耗费时间最短、资源流量（容量）最大、线路利用率最高等标准。 7、空间插值：空间插值是指在为采样点估计一个变量值的过程，常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，它包括内插和外推两种算法。，前者是通过已知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。 8、空间量算：即空间量测与计算，是指对GIS数据库中各种空间目标的基本参数进行量算与分析，如空间目标的位置、距离、周长、面积、体积、曲率、空间形态以及空间分布等，空间量算是GIS获取地理空间信息的基本手段，所获得的基本空间参数是进行复杂空间分析、模拟与决策制定的基础。 9、克里金插值法：克里金插值法是空间统计分析方法的重要内容之一，它是建立在半变异函数理论分析基础上，对有限区域内的区域变化量取值进行无偏最优估计的一种方法，不仅考虑了待估点与参估点之间的空间相关性，还考虑了各参估点间的空间相关性，根据样本空间位置不同、样本间相关程度的不同，对每个参估点赋予不同的权，进行滑动加权平均，以估计待估点的属性值。 二、分析类(要求：重点掌握其原理及含义，能结合本专业研究方向做比较详细的阐述) 1、空间数据模型的分类？ 答：分为三类： ①场模型：用于表述二维或三维空间中被看作是连续变化的现象； ②要素模型：有时也称对象模型，用于描述各种空间地物； ③网络模型：一种某一数据记录可与任意其他多个数据记录建立联系的有向图结构的数据模型，可 以模拟现实世界中的各种网络。
GIS空间数据转换与处理
GIS理论与实践 讲义三 ArcGIS空间数据的转换与处理 目的 z掌握地图投影的定义与转换 z掌握利用build或clean对空间要素建立拓扑 z使用ArcToolbox工具 内容 z介绍地图投影的定义，学习ArcGIS中地图投影转换的方法 z利用build或clean对空间要素建立拓扑 z使用ArcToolbox工具，实现矢量栅格数据的互相转换、数据裁切等操作 一、 地图投影定义与转换 由于数据源的多样性，当数据的空间参考系统（坐标系统，投影方式）与用户需求不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在完成本身有投影信息的数据采集时，为了保证数据的完整性和易交换性，要定义数据投影。 地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面内容显示在平面上，就必须将球面地理坐标系变换到平面坐标系统。因此，运用地图投影方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。地图投影的使用保证了空间信息的地域上的连续性和完整性。 1.在ArcGIS中显示坐标系统 （1） 显示数据组坐标系统 1）在桌面上打开ArcGIS应用程序 2）鼠标右键单击layers打开properties属性对话框，并单击Coordinate System 来查看Data Frame的坐标系统
图5 Data Frame properties （2） 显示数据层坐标 1）在刚打开的地图文档的Layers中加载一个图层 2）鼠标右键单击该图层打开properties属性对话框，并单击Source来查看该图层的坐标系统 2.对没有坐标系统的图像赋予坐标系统 （1） 对新建图层设置其坐标系统 在ArcMap中打开ArcCatalog，在左侧目录树中选择一个存放新建图层的文件并单击，然后在窗口主菜单中单击File命令，选择New选项在其子选项中选择要新建的图层
ArcGIS空间分析的基本操作
练习5 1.空间分析的基本操作 空间分析模块 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 1. 了解栅格数据 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) ......................... 错误!未定义书签。 3. 栅格重分类(Raster Reclassify) ............................................................. 错误!未定义书签。 4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator) ............................ 错误!未定义书签。 5. 面积制表（Tabulate Area） ................................................................. 错误!未定义书签。 6. 分区统计(Zonal Statistic) ..................................................................... 错误!未定义书签。 7. 缓冲区分析(Buffer) ................................................................................ 错误!未定义书签。 8. 空间关系查询 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 9. 采样数据的空间内插(Interpolate) ......................................................... 错误!未定义书签。 10. 栅格单元统计（Cell Statistic）.......................................................... 错误!未定义书签。 11. 邻域统计（Neighborhood）................................................................ 错误!未定义书签。空间分析模块 本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模块，要使用“空间分析模块”首先在ArcMap中执行菜单命令<工具>－<扩展>，在扩展模块管理窗口中，将“空间分析”前的检查框打上勾。然后，在ArcMap 工具栏的空白区域点右键，在出现的右键菜单中找到“空间分析”项，点击该项，在ArcMap中显示“空间分析”工具栏。
ArcGIS空间分析基本操作教材
实验七、空间分析基本操作 一、实验目的 1. 掌握Spatial Analyst模块的使用方法。 2. 掌握矢量数据转换成栅格数据的方法。 3. 掌握用任意多边形剪裁栅格数据的方法。 4. 掌握重分类的方法及应用。 5. 掌握缓冲区分析的原理与方法。 6. 掌握空间属性查询和空间关系查询的方法。 7. 掌握采样数据的空间内插方法。 8. 了解邻域统计的原理及方法。 二、实验准备 软件：ArcGIS Desktop 数据： 知识： 空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表现和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。在空间分析的研究和实践中，很多在应用领域具有一定普遍意义的、涉及空间位置的分析手段和方法被总结、提炼出来，形成了在GIS软件中均包含的一些固有的空间分析功能模块。这些功能具有一定的通用性质，故而称之为GIS基本空间分析，具体的有叠置分析、缓冲区分析、窗口分析和网络分析。了解GIS基本空间分析对于进一步掌握复杂空间分析方法，具有一定的指导意义。 利用空间分析模块（Spatial Analyst），你可以方便地对你的数据进行空间分析。有了空间分析模块，你既可以回答诸如“这个位臵的地形陡峭程度如何？”或“这个位臵面向什么方位？”之类的一些简单空间问题，也能够给更为复杂的空间问题如“一家新工厂的最佳位臵应该在哪儿？”或“从A到B的成本最小的路径是什么？”找到答案。当与ArcMap一起使用时，空间分析模块可以提供功能完备的工具集来浏览和分析空间数据，帮助你找到解决空间问题的方法。 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信 息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。 空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和 传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。 空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。 空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分 析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。 空间分析的基本步骤: a) 确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 b) 针对空间问题选择合适的分析工具
GIS 空间数据的编辑
实验二空间数据处理(三) ——ArcGIS的数据编辑目的 (1)掌握矢量数据的编辑 内容 (1)掌握矢量数据的编辑方法; (2)几何数据与属性数据两部分内容的编辑; (3)练习数据属性表的基本编辑、表连接等。 基本概念介绍 1、ArcMap中的数据编辑 数据编辑就是纠正数据错误的重要手段,包括几何数据与属性数据的 编辑。几何数据的编辑主要就是针对图形的操作(图形编辑),包括平行 线复制、缓冲区生成、镜面反射、图层合并、结点操作与拓扑修改等。 属性数据的编辑包括图形要素属性的添加、删除、修改、复制、粘贴、 属性表导出等。 在ArcMap中,编辑操作由编辑器工具条来控制。该工具条有几个重 要的控件: (1)编辑器下拉菜单:菜单中有用于启动、停止与存储编辑对话过程的一些 命令同时还提供了几种编辑操作、捕捉选项以及编辑选项。 (2)编辑工具:这一工具用于选择要编辑的要素。 (3)草图工具:这就是编辑空间要素的主要工具。允许数字化新的要素或修改 已有要素的形状。该工具进行的实际操作由编辑草图属性列表所控制。 (4)编辑草图属性列表:从下拉列表中,选择想要进行的编辑操作。所列出 的任务将根据编辑的要素类的改变而变化。 (5)属性对话框:在这个窗口中可以编辑选中要素的属性值。 2、理解表格结构 表就是数据库的结构物,它包括了行与列。行(或称为记录)代表一 个特征,如高速公路、湖等;列(或称为域),描述了特征的属性,例
如长度、深度等。每个表格的基本格式相同,即有行与列组成。一些表 格,诸如要素类的缺省属性表都有预先设置的字段。例如多边形coverage 有四个标准的字段即面积、周长、coverage#与coverage-id。一个线性 shapefile仅有一列名为shape的缺省列,其她字段完全由用户定义。 每个表格必须有唯一字段名,但字段的数据格式可以有多种。一般 来说,可以存储数字、文字、日期。在ArcCatalog还支持特定格式,包括 短整形、长整形、浮点型、双精度型、日期型、object-id与BLOB。 3、图形编辑 (一)、基本步骤 进入ArcMap工作环境,打开已有的地图文档或新建地图文档后,进 行数据编辑一般需要经过下列5个步骤: (1)加载编辑数据 单击文件菜单下的添加数据命令,选择需要加载的数据层。 (2)打开编辑工具 在工具栏的空白处点击右键,选择编辑器,出现编辑器工具条。 (3)进入编辑状态 单击编辑器下的开始编辑命令,使数据层进入编辑状态。 (4)执行数据编辑 在创建要素窗口中选择当前编辑任务的目标数据层,然后选择编辑 构造工具命令,对要素进行编辑。 (5)结束数据编辑 单击编辑器下的停止编辑命令,选择就是否保存编辑结果,结束编辑。 (二)、本编辑练习 (1)加载编辑数据 在开始——打开ArcMap10,单击文件菜单下的添加数据命令, 在data2\Basicedit\下:按shift+左键选择需要加载的数据层(routes_hwy、shp,rail、shp,county、shp,cites、shp)。
实验4-1 GIS空间分析(空间分析基本操作)
实验4-1、空间分析基本操作 一、实验目的 1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。 2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、 栅格重分类(Raster Reclassify)、 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、 面积制表（Tabulate Area）、 分区统计(Zonal Statistic)、 缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、 栅格单元统计（Cell Statistic）、 邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。 3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。 二、实验准备 预备知识： 空间数据及其表达 空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分 。空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS 所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。 在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。两种数据格式间可以进行转换。 空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。 空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同， 空间分析的步骤会有所不同。通常，所有 的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体 在某个分析中，可以作相应的变化。 空间分析的基本步骤: a) 确定问题并建立分析的目标和要满足 的条件 b) 针对空间问题选择合适的分析工具 c) 准备空间操作中要用到的数据。 d) 定制一个分析计划然后执行分析操作。 e) 显示并评价分析结果
ARCGIS空间分析操作步骤
ARCGIS空间分析基本操作 一、实验目的 1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。 2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、栅格重分类(Raster Reclassify)、栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、面积制表（Tabulate Area）、分区统计(Zonal Statistic)、缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、栅格单元统计（Cell Statistic）、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。 3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。 二、实验准备 预备知识： 空间数据及其表达 空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分。空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。 在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。 有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。两种数据格式间可以进行转换。
空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。 空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。 空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。 空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。 空间分析的基本步骤: a)确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 b)针对空间问题选择合适的分析工具 c)准备空间操作中要用到的数据。 d)定制一个分析计划然后执行分析操作。 e)显示并评价分析结果
GIS空间分析方法
地理信息系统(GIS)具有很强的空间信息分析功能，这是区别于计算机地图制图系统的显著特征之一。利用空间信息分析技术，通过对原始数据模型的观察和实验，用户可以获得新的经验和知识，并以此作为空间行为的决策依据。 空间信息分析的内涵极为丰富。作为GIS的核心部分之一，空间信息分析在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。 叠置分析(Overlay Analysis) 覆盖叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。也就是说，覆盖叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。覆盖叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。 1)多边形叠置 这个过程是将两层中的多边形要素叠加，产生输出层中的新多边形要素，同时它们的属性也将联系起来，以满足建立分析模型的需要。一般GIS软件都提供了三种多边形叠置： (1)多边形之和(UNION)：输出保留了两个输入的所有多边形。 (2)多边形之积(INTERSECT)：输出保留了两个输入的共同覆盖区域。 (3)多边形叠合(IDENTITY)：以一个输入的边界为准，而将另一个多边形与之相匹配，输出内容是第一个多边形区域内二个输入层所有多边形。 多边形叠置是个非常有用的分析功能，例如，人口普查区和校区图叠加，结果表示了每一学校及其对应的普查区，由此就可以查到作为校区新属性的重叠普查区的人口数。 2)点与多边形叠加 点与多边形叠加，实质是计算包含关系。叠加的结果是为每点产生一个新的属性。例如，井位与规划区叠加，可找到包含每个井的区域。 3)线与多边形叠加 将多边形要素层叠加到一个弧段层上，以确定每条弧段(全部或部分)落在哪个多边形内。 网络分析(Network Analysis) 对地理网络(如交通网络)、城市基础设施网络(如各种网线、电力线、电话线、供排水管线等)进行地理分析和模型化,是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何按排，并使其运行效果最好,如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。其基本思想则在于人类
GIS空间数据库综述
GIS空间数据库文献综述 姓名：张磊 摘要：通过分析地理信息系统建设过程中空间数据库的建设内容1 综述空间数据块的划分、图层的分层设计方法、专题图层划分和数据集设计、分析空间数据库的结构,讨论了空间数据库系统建设的方法和需解决的关键技术问题。 关键字：GIS；空间数据库 引言：地理信息系统是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学等学科于一体的新兴边缘科学1GIS 从20 世纪60 年代出现以来,至今只有短短的40 多年时间,但已成为已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段和工具。目前,地理信息系统不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已成为一门新兴产业,在测绘、地质、水利、环境检测、土地管理、城市规划、国防建设等领域发挥越来越重要的作用。目前，国际上在此领域进行深入研究并形成软件产品的有目前，国际上在该领域进行过深入研究并形成软件产品的有：ESRIArcSDE1,MapInfo Spatial Ware2以及Oracle Spatial 3,DB2 Spatial Extender4和Informix Spatial Data Blade 等。 1 . 空间数据库的设计 1.1空间数据库的设计思路 空间数据库由图形数据库和属性数据库两部分组成, 运用地理信息系统技术分别建好图形数据库和属性数据库后, 通过统一的编码来实现滑坡的图形数据库与属性数据库的无缝连接, 最终形成完整的空间数据库5。 1.2 间数据库的主要内容 每个GIS 数据集都提供了对世界某一方面的空间表达,包括: 基于矢量的要素(点、线和多边形) 的有序集合; 诸如数字高程模型和影像的栅格数据集; 网络; 地形和其他地表; 测量数据集; 其他类型数据,诸如地址、地名和制图信息; 描述性的属性。 除了地理表现形式以外,地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表1 许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段(也常称为“关键字”) 相互关联1 就像它们在传统数据库应用中一样,这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS 数据模型中扮演着非常关键的角色。 1.3 空间数据表现形式 1.3.1空间关系:拓扑和网络 空间关系,比如拓扑和网络,也是一个GIS 数据库的重要部分1 使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则,以及支持拓扑查询和漫游 1胡金星.空间数据库实现及其集成技术研究[J].计算机应用研究,2003,3:12-15． 2Andrew S Tanenbaum,Albert S.Woodhull :Operating SystemDesign and Implementation[Z]. 3Forta B, Fonte P, Brewer G.Windows2000 开发人员指南[M].杜大鹏,译.北京: 中国水利水电出版 社,2001.144 ,428. 4David J Kruglinski.Visual C++6. 0 技术内幕[M].4 版.希望图书创作室.北京:北京希望电子出版 社.209-426. 5 兰恒星,吴法权,周成虎,等.基于GIS 的滑坡空间数据库研究以云南小江流域为例[ J].中国地质灾害与防治学报, 2002, 13( 4):10-16.
GIS空间数据库建立
ArcView简介 ArcView是美国环境系统研究所（Environmental System Research Institute简称ESRI）开发研制的集成地理信息系统软件它集空间图形、关系型数据库、统计图形、空间分析、网络通讯、面向对象的程序设计于一体。它支持应用程序之间的通讯并提供与其它应用程序之间的接口它支持多种平台：Unix，Microsoft Windows98和Windows NT等并保持用户界面基本相同而且可利用Windows 的各种资源具有强大潜力的桌面GIS系统。 一、ArcView主要优点 1) 数据兼容性好：ArcView可以支持多种格式的空间数据格式并与其它地理信息系统软件或制图软件数据兼容。属性数据库可经SQL Connect 与读取其它类型数据库如Sybase、Excel、Access 等且可以直接读取INFO、DBASE数据及以逗号间隔的文本文件。ArcView生成的数据库是DBF格式也可被其它软件使用。 2）支持汉字汉字处理：ArcView的操作界面是英文的但它支持中文Windows操作系统对汉字的处理极其方便。 3）系统升级容易：ArcView是采用模块组合方式构成如果有新的需求时可配置其它扩展模块如空间分析模块（Spatial analysis 、网格分析模块（Network analysis）、3D（3D analysis）分析模块或可在INTERNET上发布系统信息的IMS模块。 4）系统可跨平台运行：ArcView具有跨平台运行的能力可在常见的操作系统如Windows 95Windows NT以及Unix等上运行。 二、ArcView主要功能 数据采集手段图层管理功能属性库及其管理功能专题图和统计图各类查询功能导出图形（象）功能二次开发功能空间分析功能。 三、ArcView的项目基本结构 ArcViewGIS是以项目（project.apr）为空间图形（像）单位。 项目构成： 1、View： 可以进行地图显示信息查询空间分析它支持多种数据格式主要有shape文件、Arcinfo中的coverage文件和Autocad中的.dxf .dwg 文件以及各种图象文件.image .jpeg .gif. bmp等等。ArcView 所引入的数据格式—SHAPE是一种矢量数据它有属性数据库可以与其它表（Table）相连可和其他主题（Theme）一样进行多种操作。ArcView可以直接建立编辑删除shape文件而且shape格式是开放的用户也可以用各种方法产生shape文件并加入到View中。 此外对点的位置信息可以直接显示和编辑其坐标可由ASCII文件、数据文件和GPS外部数据源输入。 ArcView是通过xy坐标存储地理要素的点被看作一个xy坐标对线是一组有序的xy坐标序列面（多边形）则是由通过xy定义的起始点相同的一组线构成的。ArcView的shape的数据结构扩展了其原有保存图形xy坐标方式增加了存储值（m）和高程值（z）的信息。因此地理要素被保存成(xym)(xyz)(xymz)。高程值（z）的增加可以在二维空间中显示查询在3D Analyst扩展模块中生成的数据。度量值（m）的增加使得ArcView可以支持动态分段。
GIS空间分析复习总结
第一章 空间分析概念：GIS 空间分析是从一个或多个空间数据图层获取信息的过程。空间分析是集 空间数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在 空间信息，以解决实际问题。 空间分析在GIS 中的地位与作用：空间分析是GIS 的核心，也是核心功能，是GIS 领域的理 论性和技术性都很强的分支，是提升GIS 的理论性十分重要的突破口，空间 分析是地理信息系统的主要特征，是评价一个地理信息系统的主要指标之一。 第二章 空间分析的基本理论：空间关系理论，空间认知理论，空间推理理论，空间数据模型理论， 地理信息机理理论，地理信息不确定性理论 空间关系分类：顺序关系：主要指目标间的方向关系， 度量关系：主要是指目标间的距离关系， 拓扑关系：指拓扑变换下的拓扑不变量（） 度量关系对空间数据的约束最强烈； 顺序关系次之； 拓扑关系最弱。 空间度量关系：分为定量度量（空间指标量算，距离度量）和定性度量 定量度量空间关系分析包括空间指标量算（距离、面积、坡度、人口密度等）和距离度量（距离）两大类 拓扑空间关系：指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系，以及表示线段 流向的关系。 拓扑变换的条件：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系，并且邻 近的点还是邻近的点 方向空间关系：源目标相对于参考目标的顺序关系（方位） 度量空间关系描述： 欧氏距离：直线距离 切比雪夫距离：最大距离 马氏距离（曼哈顿距离）：垂直距离 大地测量距离：即球面上两点间的大圆距离 曼哈顿距离：纬度差加上经度差 拓扑空间关系描述： 4元组模型：该模型将简单空间实体看作是边界点和内部点。构成的集合，4元组模型为由 两个简单空间实体点集的边界与边界的交集、边界与内部的交集、内部与边 界的交集、内部与内部的交集构成的2×2矩阵。 9元组模型：9元组在4元组的基础上，在空间描述框架中引入空间实体的“补”的概念， 将空间目标A 表示为边界、内部和外部三个部分的集合。通过比较目标A 与 B 的边界、内部、外部之交集(空或非空) ，分析确定A 、B 间的空间拓扑关系。 2 21221)y y (x x )B A (d -+-= |)y ||x x (|max )B A (d 2121y --=