地理國情監(jiān)測(cè)多源數(shù)據(jù)整合與

1、地理國情監(jiān)測(cè)多源數(shù)據(jù)整合與處理李建松李建松 教授教授武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院Telelmail:Email:2014.5.212014.5.21內(nèi) 容一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源二、數(shù)據(jù)的獲取與處理三、數(shù)據(jù)整合一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 地理國情監(jiān)測(cè)可能的數(shù)據(jù)源：遙感（衛(wèi)星、航空、低空、地面）、GPS、數(shù)字測(cè)圖、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)、地理統(tǒng)計(jì)調(diào)查、自發(fā)地理信息（VGI）等。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源1、遙感遙感數(shù)據(jù)是指安裝在航天器（如載人飛船、航天飛機(jī)和太空站）、衛(wèi)星、飛機(jī)、低空無人飛行器（如無人飛機(jī)、飛艇、氣球等

2、）和地面移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（如車、船等）上的各類傳感器獲取的一種描述地表地物特性信息的數(shù)據(jù)。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源有兩種類型：（1）使用光學(xué)傳感器獲取的是地物的影像數(shù)據(jù)，如SPOT、TM、Quick Bird、Worldview、Geo-eye影像數(shù)據(jù)等；（2）使用非成像傳感器獲取的是地物的物理觀測(cè)數(shù)據(jù)，如地物波譜數(shù)據(jù)、大氣觀測(cè)數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)等。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源遙感數(shù)據(jù)除了可以用于測(cè)圖外，大量用于地表地物的解譯、信息提取和變化檢測(cè)。由于遙感可以提供空間多分辨率、多輻射分辨率、多光譜分辨率、多時(shí)間分辨率、多空間范圍、多數(shù)據(jù)記錄格式等多尺度數(shù)據(jù)，因而可以廣泛用于地理監(jiān)測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域。一、

3、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)遙感數(shù)據(jù)是按照地物電磁波譜反射、熱輻射、微波等特定譜段（通道或波段），數(shù)字記錄其信號(hào)強(qiáng)度獲取的。軌道：幾公里-36000公里綠地（實(shí)線）、優(yōu)良的沙質(zhì)土壤（虛線）和水體（點(diǎn)劃線）的理想反射波段是0.4-2.7微米，圖中還說明了一些典型的遙感傳感器使用的通道分辨率。解譯地表覆蓋類型是地理監(jiān)測(cè)最為基礎(chǔ)的任務(wù)之一。地表覆蓋數(shù)據(jù)是地理監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 主要類型： 反射遙感、熱紅外遙感和微波遙感 航空遙感數(shù)據(jù)航空遙感數(shù)據(jù)多數(shù)用于生產(chǎn)正射影像圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字線劃圖.在變化監(jiān)測(cè)方面，對(duì)大比例尺航空影像進(jìn)行變化檢測(cè)的方法較少。主要有兩類，單幅影

4、像匹配的變化檢測(cè)方法，單像和雙像立體測(cè)圖相結(jié)合的城市地區(qū)變化檢測(cè)方法。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 低空遙感數(shù)據(jù)低空遙感是有低空系統(tǒng)完成的，主要包括飛行平臺(tái)、成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件三個(gè)部分。低空飛行平臺(tái)主要有固定翼無人機(jī)、旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)（無人直升機(jī)）、長航時(shí)無人機(jī)、無人飛艇和低空有人駕駛飛機(jī)等最為常用.一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源低空遙感以獲取遙感數(shù)據(jù)靈活、航空攝影的成本相對(duì)較低、空間分辨率和時(shí)效性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于小范圍測(cè)圖、應(yīng)急監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、電力巡線、突發(fā)事件處置等。 全球衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)衛(wèi)星定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)除了可以進(jìn)行測(cè)圖、為遙感數(shù)據(jù)的處理提供定位信息等應(yīng)用外，廣泛用于位置變化的監(jiān)測(cè)目的。近些年來，

5、在地表沉降、大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、陸海垂直運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、滑坡監(jiān)測(cè)等方面具有成功應(yīng)用案例。在垂直位移變化監(jiān)測(cè)中，主要是關(guān)注其高程的變化。這可以利用大地高的變化獲取垂直位移分量來實(shí)現(xiàn)。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 數(shù)字測(cè)圖廣義的數(shù)字測(cè)圖包括：利用全站儀或其他測(cè)量儀器進(jìn)行野外數(shù)字化測(cè)圖；利用數(shù)字化儀對(duì)紙質(zhì)地形圖的數(shù)字化；利用航攝、遙感像片進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖等技術(shù)。利用上述技術(shù)將采集到的地形數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由數(shù)字成圖軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過編輯、圖形處理，生成數(shù)字地形圖。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless

6、 Sensor Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來了信息感知的一場(chǎng)變革。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。是近年來發(fā)展的一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新興技術(shù)。通過傳感器節(jié)點(diǎn)以協(xié)作的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理、取終等傳送到需要這些信息的用戶.一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 自動(dòng)專業(yè)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)數(shù)據(jù)一些專業(yè)監(jiān)測(cè)部門，如水文、氣象、環(huán)境、海洋等，都建立了為數(shù)眾多的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或觀測(cè)站，形成了不同專業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取的網(wǎng)絡(luò).一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查是根據(jù)調(diào)查

7、的目的與要求，運(yùn)用科學(xué)的調(diào)查方法，有計(jì)劃、有組織地搜集數(shù)據(jù)信息資料的統(tǒng)計(jì)工作過程。統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)是指通過普查、抽樣、統(tǒng)計(jì)等方法獲取的非空間報(bào)表數(shù)據(jù)，如人口普查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。這類數(shù)據(jù)通過空間化處理，除了分析傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性外，還可以分析其空間特性。一、地理國情監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來源 自發(fā)地理信息（VGI） 由公眾提供的地理信息。在地理監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，對(duì)公眾擁有的關(guān)于自然地理和人文方面的知識(shí)的重要性往往存在認(rèn)識(shí)不足的問題。因此，需要一種技術(shù)和方法來收集監(jiān)測(cè)區(qū)域人們所具有的地方知識(shí)，作為地理監(jiān)測(cè)的一種數(shù)據(jù)來源。二、數(shù)據(jù)的獲取與處理1、遙感數(shù)據(jù)的處理（1）輻射量校正；（2）幾何校正；（3）影像的增強(qiáng)處理；（4

8、）分割與鑲嵌處理；（5）多源影像數(shù)據(jù)的融合處理；（6）遙感影像的解譯與制圖處理。二、數(shù)據(jù)的獲取與處理二、數(shù)據(jù)的獲取與處理 航空遙感數(shù)據(jù)處理 在變化監(jiān)測(cè)方面，對(duì)大比例尺航空影像進(jìn)行變化檢測(cè)的方法較少。主要有兩類，單幅影像匹配的變化檢測(cè)方法，單像和雙像立體測(cè)圖相結(jié)合的城市地區(qū)變化檢測(cè)方法。 大比例尺的航空影像進(jìn)行變化檢測(cè)方法是，利用不同時(shí)期單幅影像匹配進(jìn)行變化檢測(cè)。（1）首先將用于變化檢測(cè)的新影像相對(duì)于舊影像進(jìn)行相對(duì)配準(zhǔn).（2）將舊影像與配準(zhǔn)好的新影像進(jìn)行影像匹配，尋找匹配不好的影像窗口，認(rèn)為該窗口內(nèi)可能發(fā)生了變化，作為待選的變化區(qū)域.（3）再利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法把相鄰的待選的變化區(qū)域進(jìn)行合并，并去

9、除一些小的孤立的區(qū)域.（4）對(duì)待選的變化區(qū)域進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并提取邊界線。（5）基于提取的邊界特征，對(duì)待選的變化區(qū)域進(jìn)行比較，確定變化了的區(qū)域. 由于灰度的變化不能反映高度上的變化，所以利用單幅影像變化檢測(cè)方法不能反映高度上的變化情況。對(duì)城市變化檢測(cè)來講，有時(shí)還需要檢測(cè)建筑物的高度變化信息?？梢圆捎脝蜗窈土Ⅲw測(cè)圖的方法進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)不同時(shí)期的影像生成數(shù)字表面模型（DSM），再用兩個(gè)時(shí)期的DSM差值，檢測(cè)城市地區(qū)的高度變化，即根據(jù)立體像測(cè)量進(jìn)行的城市地區(qū)的變化檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合單片匹配方法來進(jìn)行城市變化的檢測(cè)。 低空遙感數(shù)據(jù)的處理 對(duì)無人機(jī)航飛獲取的影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過航線整理，快速拼接處理，光束法平差，可

10、以產(chǎn)生DEM、DOM、DSM和DLG數(shù)據(jù)產(chǎn)品。 GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理在沉降監(jiān)測(cè)中，主要是關(guān)注高程分量的精度。而影響高程分量精度的因素很多，比如，整周模糊度解的精度高低、衛(wèi)星軌道誤差、多路徑效應(yīng)的影響、電離層延遲、固體潮的影響、天線的相位中心以及基準(zhǔn)起算點(diǎn)的三維坐標(biāo)精度和質(zhì)量等，特別是對(duì)流層延遲的影響很重要，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改正處理。 監(jiān)測(cè)站網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取與處理一些自動(dòng)氣象站還可以監(jiān)測(cè)濕度、總輻射、土壤濕度和溫度、光合有效輻射、凈輻射、紫外輻射、葉片濕度、土壤熱通量、地下水位、大氣壓力、蒸發(fā)量、二氧化碳含量等參數(shù)。廣泛用于常態(tài)化氣象觀測(cè)預(yù)報(bào)、應(yīng)急氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)、種植試驗(yàn)小區(qū)小氣候監(jiān)測(cè)、野外生態(tài)站常規(guī)氣象監(jiān)測(cè)

11、、水循環(huán)、熱平衡、碳循環(huán)、區(qū)域墑情監(jiān)測(cè)、公園景區(qū)旅游適宜指數(shù)氣象監(jiān)測(cè)、公路氣象監(jiān)測(cè)、森林防火氣象監(jiān)測(cè)、大型倉儲(chǔ)區(qū)小氣候監(jiān)測(cè)等。 環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)每點(diǎn)的SO2、NOX、CO、O3、PM10、PM2.5等空氣質(zhì)量參數(shù)，風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、雨量、太陽輻射等氣象參數(shù)，苯、甲苯、二甲苯、非甲烷經(jīng)、硫化氫、氨、氯氣等有毒有害氣體的持續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)。 生態(tài)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)用于采集空氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、降雨量、總輻射、光合有效輻射、紫外光、紅光/遠(yuǎn)紅光、LUX、凈輻射等參數(shù)，土壤水分、土壤溫度、土壤電導(dǎo)（土壤鹽分）傳感器、空氣CO2傳感器等，以及用于監(jiān)測(cè)灰霾、水質(zhì)、地下水位、礦化度等

12、傳感器。 統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)獲取與處理統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)是非空間數(shù)據(jù)。當(dāng)前，一些研究點(diǎn)模型的學(xué)者希望對(duì)其增加一個(gè)“空間維”。以便研究這些數(shù)據(jù)的空間特性。（1）面域權(quán)重法面域權(quán)重法（area-weighting,AW）最早被使用是1960年代后期和1970年代初期。它只是一個(gè)響應(yīng)（如作物產(chǎn)量）乘法，基于響應(yīng)量在一個(gè)較大區(qū)域（假定是均勻的，或同質(zhì)的）的比例。（2）先插值后計(jì)算法先插值后計(jì)算法（interpolate then calculate，IC）涉及對(duì)所有驅(qū)動(dòng)參數(shù)和變量的插值，在給定空間區(qū)域和給定空間分辨率條件下，通過在一些點(diǎn)上運(yùn)行模型對(duì)整個(gè)地表景觀進(jìn)行模擬輸出。（3）先計(jì)算后插值法先計(jì)算后插值法（ca

13、lculate then interpolate，CI）是最近日益普遍使用的方法。Stein等(1991)介紹了CI方法，并發(fā)現(xiàn)與IC方法相比更好。三、數(shù)據(jù)整合1、尺度轉(zhuǎn)換2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換3、信息資源整合1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 尺度問題在地理學(xué)、生態(tài)學(xué)和水文科學(xué)等眾多領(lǐng)域都具有非常重要的地位。 解決地理數(shù)據(jù)的尺度轉(zhuǎn)換問題成為目前地理信息科學(xué)及相關(guān)研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。 在地理信息科學(xué)領(lǐng)域，“尺度轉(zhuǎn)換”和“最適合尺度選擇”問題一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)問題；由于地理信息科學(xué)對(duì)計(jì)算單元的嚴(yán)格要求，Goodchild認(rèn)為尺度是地理信息科學(xué)中最重要的問題，甚至提出“尺度科學(xué)”的概念。1、地理數(shù)據(jù)尺度

14、轉(zhuǎn)換技術(shù) 隨著地理信息源的增加，針對(duì)不同來源的地理信息數(shù)據(jù)，如何廣泛利用，產(chǎn)生了尺度選擇和尺度轉(zhuǎn)換的問題。 如：在自然災(zāi)害災(zāi)情空問預(yù)報(bào)、環(huán)境流行病學(xué)以及土地利用與土地覆被變化等眾多人文與自然綜合研究的領(lǐng)域，由于數(shù)據(jù)來源的不同，尤其是這些數(shù)據(jù)依附的空間單元尺度的不同，使得數(shù)據(jù)融合成為難題。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 尺度指的是經(jīng)歷時(shí)間的長短或在空間上涵蓋范圍的大小，即通常所指尺度有時(shí)間和空間兩方面的含義。Thompson早在1917年就指出，“尺度的影響，不僅僅是尺度本身，而是與其周圍的環(huán)境緊密聯(lián)系”。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)尺度在不同的學(xué)科領(lǐng)域，有不同的含義。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 尺度轉(zhuǎn)換是

15、將數(shù)據(jù)或信息從一個(gè)尺度轉(zhuǎn)換到另一個(gè)尺度的過程，可以是向上尺度轉(zhuǎn)換，也可以是向下尺度轉(zhuǎn)換。 可以這樣定義上述的兩種尺度轉(zhuǎn)換： 從較小尺度觀測(cè)結(jié)果獲得較大尺度信息的向上尺度轉(zhuǎn)換過程稱為尺度擴(kuò)展； 從大尺度上的信息分解到更小的尺度向下尺度轉(zhuǎn)換的過程稱為尺度收縮。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)尺度轉(zhuǎn)換的應(yīng)用： 尺度問題是目前地圖學(xué)研究中難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題之一。制圖綜合是其中非常重要的一個(gè)焦點(diǎn)問題。 毋河海教授在討論地圖綜合的基礎(chǔ)理論問題和技術(shù)方法問題時(shí)，認(rèn)為地圖綜合過程的綜合算子可以歸為兩類：信息變換類和圖形再現(xiàn)類。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 陳軍教授討論了應(yīng)用Voronoi圖理論改善空問地圖數(shù)據(jù)概括問題，認(rèn)為V

16、oronoi圖在制圖綜合中應(yīng)用大致可歸納為：基于凸殼的綜合、基于骨架線的綜合、基于鄰域的綜合等三個(gè)方面。 由于數(shù)字地圖綜合問題未能取得突破性進(jìn)展，有學(xué)者指出解決多重表達(dá)和協(xié)同更新問題是目前解決地理空間框架數(shù)據(jù)的多尺度問題的重要手段。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 多比例尺問題是地圖學(xué)研究中和尺度有關(guān)的另外一個(gè)重要領(lǐng)域。多比例尺問題即無級(jí)比例尺空間數(shù)據(jù)壓縮與復(fù)現(xiàn)。 對(duì)于矢量數(shù)據(jù)多比例尺的數(shù)據(jù)組織與表示方法主要有三種： （1）建立同一數(shù)據(jù)庫的多個(gè)比例尺版本； （2）用面向?qū)ο蠓椒ā⒄Z義數(shù)據(jù)模型等技術(shù)來支持空間數(shù)據(jù)的多級(jí)表達(dá)； （3）通過地圖自動(dòng)綜合來自動(dòng)生成同一數(shù)據(jù)庫的多個(gè)版本。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)

17、 尹連旺等根據(jù)地理要素的空間屬性特征和重要程度，提出了復(fù)合指數(shù)開方根模型，試圖解決不同地理環(huán)境條件、不同地物要素信息綜合的問題。 李德仁院士等提出以空間信息多級(jí)網(wǎng)格為基礎(chǔ)的解決全球地理信息多尺度表示和數(shù)據(jù)組織問題的新思想。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 遙感圖像處理研究中，尺度問題同樣非常重要。遙感中的尺度問題主要體現(xiàn)在三個(gè)方面： （1）遙感信息和遙感模型的尺度效應(yīng)問題； （2）選取合適空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)； （3）遙感信息的尺度轉(zhuǎn)換問題。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) Woodcock和Strahlerts，研究了尺度因子與遙感分類精度的關(guān)系，推動(dòng)了遙感信息的尺度效應(yīng)問題研究； 在遙感信息的尺度轉(zhuǎn)換方法

18、研究中，Xia認(rèn)為傅立葉變換(fourier transform)、變異函數(shù) (variograms)、小波理論和分形理論是主要的描述和處理尺度變換的方法，并詳細(xì)介紹了分形理論在尺度轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。其后，分形理論在遙感圖像尺度轉(zhuǎn)換中的研究不斷深入。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的小波理論和方法和基于粗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合也在遙感數(shù)據(jù)的尺度研究領(lǐng)域也表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。1、地理數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù) 地理信息科學(xué)中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和自然環(huán)境數(shù)據(jù)常常具有不同的地理單元，即“可變更面元”問題(MAUP)。 處理此問題的根本即空間單元轉(zhuǎn)換問題?？梢悦枋鰹椤暗乩砜臻g單元間屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程”

19、。MAUP可以理解為“由于對(duì)連續(xù)的地理現(xiàn)象的空間單元的人為劃分，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的人為的空間格局。 MAUP主要研究聚集(aggregation)，而對(duì)于拆分(disaggregation)研究較少。聚集主要解決屬性數(shù)據(jù)從小區(qū)域向大區(qū)域轉(zhuǎn)換問題，與前述尺度擴(kuò)展（upscaling)含義相同。拆分則指從較大區(qū)域向較小區(qū)域的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與前述尺度收縮(downscaling)對(duì)應(yīng)，或是不同邊界區(qū)域間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 因GIS軟件所定義的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的原因，造成不同的地理空間數(shù)據(jù)格式之間存在不兼容性問題，即不同的GIS軟件所支持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不能直接相互利用。需經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換才能相互被對(duì)

20、方使用，空間數(shù)據(jù)互操作是指兩個(gè)GIS之間，不同的數(shù)據(jù)格式可以相互轉(zhuǎn)換和相互利用的操作?？臻g數(shù)據(jù)互操作是數(shù)據(jù)共享服務(wù)的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換方面，一些軟件，如FME和ArcGIS，支持?jǐn)?shù)十種數(shù)據(jù)格式的互操作。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程是，首先從輸入數(shù)據(jù)文件提取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)元素，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（重新定義數(shù)據(jù)元素），將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)文件。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是復(fù)雜的，包括對(duì)數(shù)據(jù)翻譯的處理。你可以根據(jù)自定義的一些規(guī)則，重新定義將將輸入數(shù)據(jù)寫入到輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。可以定義兩種數(shù)據(jù)格式之間的映射關(guān)系，這種轉(zhuǎn)換稱之為語義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的內(nèi)容包括三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）空間定位信息，即幾何數(shù)據(jù)

21、，主要是對(duì)象的位置和形狀數(shù)據(jù)。（2）空間關(guān)系信息，幾何實(shí)體之間的拓?fù)洹缀侮P(guān)系和一般關(guān)系數(shù)據(jù)。（3）屬性信息，幾何實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 內(nèi)部數(shù)據(jù)源的格式轉(zhuǎn)換，一般都能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)換，但對(duì)外部數(shù)據(jù)源，在進(jìn)行空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換時(shí)，可能遇到以下問題而轉(zhuǎn)失敗，從而產(chǎn)生信息丟失或損失。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（1）兩種數(shù)據(jù)格式因定義的數(shù)據(jù)模型差別很大，特別是對(duì)象和特征定義存在較大差別，造成待轉(zhuǎn)換對(duì)象不能一一對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)翻譯失敗，不能產(chǎn)生新的有效對(duì)象。如一些軟件使用函數(shù)定義特征形狀，其他軟件不支持這些定義。一些軟件定義的注記類，不能轉(zhuǎn)換為另一些軟件的注記類，當(dāng)作特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生一些無效的數(shù)據(jù)。（2）幾何對(duì)象之

22、間的空間關(guān)系定義不同。一些軟件支持的空間關(guān)系，如拓?fù)潢P(guān)系不一致，造成關(guān)系信息丟失，轉(zhuǎn)換后還需要重新建立拓?fù)潢P(guān)系。（3）一般來講，屬性數(shù)據(jù)都是按照關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表存儲(chǔ)的，屬性轉(zhuǎn)換多數(shù)情況下可以成功轉(zhuǎn)換。但當(dāng)數(shù)據(jù)分類定義不一致時(shí)，會(huì)產(chǎn)生語義差別，進(jìn)而會(huì)影響數(shù)據(jù)的位置和關(guān)系。從而造成轉(zhuǎn)換后的空間數(shù)據(jù)雖然格式一致，但空間語義具有差別，為數(shù)據(jù)的綜合分析造成困難。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換主要有三種方式：（1）通過外部數(shù)據(jù)交換文件進(jìn)行。使用商業(yè)GIS工具軟件提供格式轉(zhuǎn)換軟件，可以很方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（2）通過標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換在系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的另一種解決方案是，定義標(biāo)準(zhǔn)的

23、空間數(shù)據(jù)交換文件標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)GIS軟件都按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提供外部交換格式，并且提供讀入標(biāo)準(zhǔn)格式的軟件。2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（3）通過標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換上述兩種方式都是經(jīng)過文件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式。如果GIS軟件都提供直接讀取對(duì)方存儲(chǔ)格式的API函數(shù)，則系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換只需一次轉(zhuǎn)換即可完成?？臻g數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境是費(fèi)時(shí)的。它直接影響了數(shù)據(jù)庫之間的互操作效率。為此，OpenGIS協(xié)會(huì)要求每個(gè)GIS軟件應(yīng)該提供一套標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)，其它軟件可以利用這些函數(shù)直接讀取對(duì)方系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)。3、信息資源整合 在地理國情監(jiān)測(cè)方面，最關(guān)鍵的一個(gè)問題是如何將各部門、各行業(yè)、各領(lǐng)域、各地域的地理信息最大限度地進(jìn)行整合、集成與利用，并通過公共共享服務(wù)平臺(tái)，提供快速、系統(tǒng)和簡(jiǎn)便的信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息共享、科學(xué)管理與決策、工作效率的跨越式發(fā)展。信息資源整合是打破“部門信息壁壘”，實(shí)現(xiàn)信息資源有效利用的重要保證。3、信息資源整合 信息資源整合涉及一系列關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和利用，主要包括：3、信息資源整合（1）統(tǒng)一的信息分類與編碼與數(shù)據(jù)庫改在技術(shù)。我國目前各行各業(yè)為自身信息化的需要，產(chǎn)生了不同的行業(yè)或部門信息分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)，這為信息共享產(chǎn)生了技術(shù)壁壘。應(yīng)統(tǒng)一這些分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)已經(jīng)建設(shè)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行