第7章-空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)1課件

現(xiàn)實(shí)世界空間數(shù)據(jù)地圖遙感影像特征關(guān)系行為觀察選擇抽象綜合測量：位置編碼：屬性建立關(guān)系：表達(dá)一、空間數(shù)據(jù)GIS數(shù)據(jù)類型數(shù)字柵格地圖（DRG）數(shù)字線劃地圖（DLG）數(shù)字正射影像圖（DOM）數(shù)字高程模型（DEM）屬性數(shù)據(jù)是什么，判讀和考察詳細(xì)描述信息DRGDLGDOMDEM空間特征比例尺、坐標(biāo)系和投影類型等GIS特有的數(shù)據(jù)特征刻畫空間對象的位置、形狀和大小等幾何特征表示：絕對描述—坐標(biāo)（直角坐標(biāo)、經(jīng)緯度）相對描述—空間關(guān)系時(shí)間特征屬性特征其中，時(shí)間特征和屬性特征是一般信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都具有的，而空間特征是空間數(shù)據(jù)獨(dú)有的。（一）空間數(shù)據(jù)的特征比例尺含義：指空間數(shù)據(jù)庫入庫前原始圖件的比例尺。數(shù)字化后的地圖可在一定范圍內(nèi)按任意比例尺顯示。如何確定？空間數(shù)據(jù)庫的比例尺通常取決于用戶對空間數(shù)據(jù)的精度要求及所研究區(qū)域的大小。精度要求越高，地圖比例尺就越大，內(nèi)容愈詳細(xì)，數(shù)字化工作量和存儲(chǔ)量也就越大。地理坐標(biāo)系描述：采用經(jīng)緯度（φ,λ）來確定地球表面上任意一點(diǎn)的位置。格林威治天文臺(tái)的子午面應(yīng)用領(lǐng)域：一般應(yīng)用于空間位置要求很明確的GIS中。因?yàn)榻?jīng)緯度不僅能標(biāo)示空間對象在地球表面上的位置，還能顯示其地理方位以及所處的時(shí)區(qū)、兩地間的時(shí)差等。坐標(biāo)系空間數(shù)據(jù)庫中常用的坐標(biāo)系有地理坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。地球表面地球的經(jīng)線和緯線

地面點(diǎn)的高程平面直角坐標(biāo)系描述：首先定義一個(gè)原點(diǎn)（0,0）及x，y軸方向，然后通過（x,y）值確定某個(gè)地理實(shí)體的位置。應(yīng)用領(lǐng)域：適用于大比例尺小區(qū)域的GIS應(yīng)用。因?yàn)樵谠撟鴺?biāo)系中，統(tǒng)計(jì)面積、距離量算等較為方便，在測繪中應(yīng)用較廣，如房產(chǎn)測繪等。我國大地控制點(diǎn)的坐標(biāo)系有1954年北京坐標(biāo)系和1980年西安坐標(biāo)系。實(shí)際應(yīng)用中可自定義地方坐標(biāo)系。高程坐標(biāo)系在GIS應(yīng)用中需進(jìn)行高程分析。應(yīng)考慮空間數(shù)據(jù)所選用的高程系，我國的高程系有1956年黃海高程系和1985年國家高程系。在利用一些舊的地形圖數(shù)據(jù)的時(shí)候可能需要進(jìn)行高程系的轉(zhuǎn)換。投影含義：不同的坐標(biāo)系可以通過地圖投影來建立聯(lián)系，即地球表面任一由地理坐標(biāo)（φ,λ）確定的點(diǎn)，在平面上必然有一個(gè)由平面直角坐標(biāo)（x,y）確定的點(diǎn)與它相對應(yīng)。如何選擇地圖投影類型？首先是經(jīng)緯線形狀和變形性質(zhì)能否滿足GIS對數(shù)據(jù)的要求；其次是投影的變形要小且分布均勻，使等變形線大致與區(qū)域輪廓一致；再次就是經(jīng)緯網(wǎng)形狀不復(fù)雜，便于識(shí)別和投影計(jì)算、轉(zhuǎn)換等。不同變形性質(zhì)投影類型的比較在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。我國在北半球，X坐標(biāo)皆為正值。Y坐標(biāo)在中央經(jīng)線以西為負(fù)值，運(yùn)用起來很不方便。為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，通常將各帶的坐標(biāo)縱軸西移500千米，即將所有Y值都加500千米。我國1:1萬至1:50萬的地形圖全部采用高斯－克呂格投影。1:2.5萬至1:50萬的地形圖，采用6°分帶方案，全球共分為60個(gè)投影帶；我國位于東經(jīng)72°到136°間，共含11個(gè)投影帶；1:1萬比例尺圖采用3°分帶方案，全球共120個(gè)帶。（二）空間數(shù)據(jù)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容：空間數(shù)據(jù)的分類空間數(shù)據(jù)的編碼標(biāo)準(zhǔn)空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（1）空間數(shù)據(jù)的分類目的：為了便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、編碼和檢索空間數(shù)據(jù)。方法：一般采用宏觀的全國分類系統(tǒng)與詳細(xì)的專業(yè)分類系統(tǒng)相遞歸的分類方案，即低一級(jí)的分類系統(tǒng)必須能歸并和綜合到高一級(jí)的分類系統(tǒng)之中。國家標(biāo)準(zhǔn)《國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼》（GB/T13923-92）

40000交通41000鐵路42000公路43000鐵路和公路主要構(gòu)筑物44000航運(yùn)45000港口46000空運(yùn)（2）空間數(shù)據(jù)的編碼標(biāo)準(zhǔn)將空間數(shù)據(jù)分類的結(jié)果用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)體系表示出來的過程，是人們統(tǒng)一認(rèn)識(shí)、統(tǒng)一觀點(diǎn)和相互交換信息的一種技術(shù)手段。編碼的直接產(chǎn)物是代碼，即表示特定信息的一個(gè)或一組有序排列的符號(hào)。

原則：編碼按國家的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；杜絕多義性；碼位不宜過長。*******

路名序號(hào)（數(shù)字）干路序號(hào)（數(shù)字）走向序號(hào)（數(shù)字）分類碼（數(shù)字）方位區(qū)碼（字符）

道路編碼方案示例市區(qū)道路編碼方案：道路編碼由五種道路屬性組成，例如道路編碼“E123005”，其中，“E”代表方位區(qū)碼，“1”代表分類碼，“2”代表走向序號(hào)，“3”代表干路序號(hào)，“005”代表路名序號(hào)。中國湖泊信息系統(tǒng)湖泊代碼編制BSSCNNN（1）B:一位字母碼表示流域（或內(nèi)流區(qū)），取值為A-Z.如A:黑龍江、B:遼河、C:海河、D:黃河、E:淮河、F:長江、G:浙、臺(tái)諸河流域、H:珠江。。。。。。Z：其他地區(qū)封閉湖。（2）SS:二位數(shù)字碼表示湖泊所屬省、自治區(qū)、直轄市。取GB2260—91《中華人民共和國行政區(qū)劃碼》的后兩位數(shù)，如32：江蘇。（3）C:一位字母碼表示湖泊水化學(xué)性質(zhì)等狀況，取值A(chǔ)-GA:淡水湖（湖水礦化度ρ<1g/L）；B:微咸水湖（ρ：1--35g/L）；C:咸水湖（ρ：35--50g/L）；D:鹽湖（ρ>50g/L）；E:干鹽湖（地下有晶間鹵水或固體巖礦，是重要的沉積礦床）；F:湖水化學(xué)性質(zhì)不明湖泊；G:時(shí)令湖（西部地區(qū)季節(jié)性蓄水的湖泊）。（4）NNN:三位數(shù)字碼表示湖泊面積大小的范圍，分為5級(jí)：001—009：面積>1000km2；101—199：面積為500--1000km2；201—299：面積為100--500km2；301—499：面積為10--100km2；401—999：面積為1--10km2。（3）空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義：指描述空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，它描述空間數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其它特征。是空間數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，也是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的保證，在一定程度上為空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了保障。分類：管理元數(shù)據(jù)：是對GIS源數(shù)據(jù)及其內(nèi)容、主題、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和各種操作信息的描述。用戶元數(shù)據(jù)：幫助用戶查詢、理解信息，并了解這些數(shù)據(jù)的組織方式等。我國元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建議草案主體組成返回二、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理

（一）分幅（二）分層（三）分專題要素返回分層(縱方向)

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分幅（水平方向）

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tile1tile2植被層(Layer1)

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tile1tile2水系層(Layer2)

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tile1tile2居民地層(Layer3)

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空間數(shù)據(jù)分幅和分層示意圖

（一）分幅當(dāng)GIS空間數(shù)據(jù)庫的比例尺較大時(shí)，圖幅的范圍也就較大，為了便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、顯示與分析，有必要對整個(gè)地圖進(jìn)行分幅。

分幅的方式可以是按矩形，也可以是按行政區(qū)劃。還可按城市管理分幅（如電信分幅、污水系統(tǒng)分幅、消防分幅等）、交通管理分幅、郵政分幅、環(huán)保分幅等。矩形分幅示意圖

在規(guī)劃國土樣區(qū)系統(tǒng)中采用的按矩形分幅方法分別按格網(wǎng)大小分幅：一是按原有1:1000的圖幅分幅，另一種按1平方公里分幅。118500,21000121500,21000MAP1MAP2MAP3720721722723724725MAP4MAP5MAP6648649650651652653MAP7MAP8MAP95765775785795805811180500,18000MAP10336337121500,175001平方公里分幅圖1：1000圖幅分幅圖分幅處理應(yīng)注意問題

分幅可能會(huì)帶來數(shù)據(jù)無縫處理的問題，即相鄰兩幅圖之間數(shù)據(jù)的完整性與一致性問題。在數(shù)據(jù)分幅處理過程中，應(yīng)注意以下問題：（1）確定典型用戶常用的查詢范圍；（2）選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)量，每幅中的數(shù)據(jù)量應(yīng)適度；（3）需要經(jīng)過典型試驗(yàn)以確定最佳方案。返回（二）分層描述：分層是在分幅的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，它按地圖內(nèi)容進(jìn)行劃分，不同的內(nèi)容屬于不同的層。目的：更有效地組織和管理空間數(shù)據(jù)

依據(jù)：國家相關(guān)信息分類標(biāo)準(zhǔn)原則：宜細(xì)不宜粗，盡量減少層與層之間的關(guān)聯(lián)空間數(shù)據(jù)分層X土壤地貌森林建筑物ZY分層處理應(yīng)注意問題

（1）按要素類型分層，性質(zhì)相同或相近的要素應(yīng)放在同一層。（2）數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如數(shù)據(jù)的公共邊，數(shù)據(jù)之間的隸屬關(guān)系等。（3）基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的分層較細(xì)，各種專題信息數(shù)據(jù)一般放在單獨(dú)的一層或較少的幾層中。（4）考慮用戶視圖的多樣性。（5）分層時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)與功能的關(guān)系，如數(shù)據(jù)使用頻率，起主導(dǎo)作用的功能等。（6）分層時(shí)應(yīng)考慮更新的問題，應(yīng)考慮將變更頻繁的數(shù)據(jù)分離出來。（7）分層時(shí)應(yīng)顧及數(shù)據(jù)量的大小，各層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量最好比較均衡。（8）盡量減少冗余數(shù)據(jù)。分層示例江陰市土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分類返回（三）分專題要素

空間數(shù)據(jù)的另一種組織方式是按專題要素來組織根據(jù)某部門所感興趣的對象，如商店、銀行、有污染的工廠等來組織地理實(shí)體集合的幾何與屬性數(shù)據(jù)，同一層中可能會(huì)有不同種類的地理對象。江陰市土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)

空間數(shù)據(jù)組織JLUPMIS的空間數(shù)據(jù)主要服務(wù)于江陰市土地利用規(guī)劃管理，為自動(dòng)化辦公業(yè)務(wù)提供各類現(xiàn)狀和規(guī)劃數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)，以及規(guī)劃實(shí)施和跟蹤監(jiān)測工作的背景圖等。其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)Projection：non-EarthUnitm