信息和数据的内涵思维导图
U767303828
2024-05-22
.地理信息系统的发展
现代意义上
准备阶段
信息和数据的内涵简述
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思维导图大纲
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信息和数据的内涵思维导图模板大纲
1.数据：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号
数据处理:是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、计算，以及分析、模拟和预测等操作
数据处理目的:把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式;把数据加工成正确管理和决策有用的数据;把数据编辑后存储起来，以供后续使用数据解释
数据处理是为数据解释服务的，数据解释还需要人类的智慧，包括学识和经验
2.信息
狭义信息论将信息定义为人们获得信息前后对事物认识的差别;
广义信息论将信息定义:信息是指主体(人、生物和机器)与外部客体(环境、其它人、生物和机器)之间相互联系的一种形式。是主体和客体之间一切有用的消息和知识，是表征事物特征的一种普遍形式。
本课定义:信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息特点
信息的客观性,与客观事物紧密相联系的 信息的适用性，信息对决策是十分重要
信息的传输性--在发送者和接受者之间传输 信息的共享性--信息与实物不同，它可以传输给多个用户共享，而其本身并无损失
3. 数据与信息关系：信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。也就是说数据是信息的载体。
4.地理信息
定义：是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征、联系和规律
地理信息的定位特征：多维性 单点多重属性信息：区域性 随时间动态变化：动态性
二、地理信息系统结构与功能
1.信息系统
概念：是具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统
组成：计算机硬件、软件、数据和用户四大要素
主要类型 （1）管理信息系统（MIS）：基于数据库的管理系统
（2）决策支持系统（DSS）：在MIS基础上加上方法模型对问题进行仿真或模拟
（3）智能决策支持系统（IDSS）：在DSS中引入人工智能,如专家系统（ES）
（4）空间信息系统（SIS）：对空间数据进行采集、处理管理和分析的系统
2.地理信息系统（GIS）
概念：是在计算机软件和硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，提供规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统
GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
定义：在计算机硬、软件支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性，采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统
GIS重视对拓扑结构的管理，重视拓扑关系的自动生成 ，强调与空间相关的查询统计，强调空间分析，强调三维模型分析。 GIS中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识
主要特点
研究对象有地理分布特征，强调空间分析的能力
对图形操作，且图形和属性一体化管理
一项工程不但取决于技术体系，还取决于工程组织体系
地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是
广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据
以及以此为基础而演义出来的知识（行为特征等）二、地理信息系统结构与功能
2.地理信息系统--其它相技术的区别
GIS与CAD系统的区别
– CAD（Computer Aided Design）图形处理功能强大，制图、
编辑、输出等，但属性功能很弱。
– GIS对图形属性综合管理，具有较强的空间分析能力
– 二者不能互相替代，CAD可作为GIS数据采集工具二、地理信息系统结构与功能
2.地理信息系统--其它相技术的区别
GIS与数字地图制图（PS/skethup）的区别
– 数字地图制图通常只对图形数据进行管理，缺少管理非图形
数据的能力。
– GIS同时管理图形非图形数据，把两者结合起来作深层次分析。
– 数字地图是地理信息系统重要的数据源二、地理信息系统结构与功能
2.地理信息系统--其它相技术的区别
GIS与一般数据管理系统（sql server DB2 sysbase）区别
– GIS处理的是空间数据和属性数据的综合
– 一般数据库管理系统管理非空间数据，多为关系型二维表格
– GIS对计算机软硬件要求比后者高
– 数据库管理系统作为地理信息系统的数据源二、地理信息系统结构与功能
3.地理信息系统（GIS）-类型
专题地理信息系统（Thematic GIS）：是指以某一专业、
任务或现象为主要内容的系统。为特定的专门的目的服务，如水
资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、
草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统二、地理信息系统结构与功能
3.地理信息系统（GIS）-类型
区域地理信息系统（Regional GIS）：主要以区域综
合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、
市级或县级等。二、地理信息系统结构与功能
3.地理信息系统（GIS）-类型
工具地理信息系统 (GIS—Tools）：它是一组具有图
形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多
种输出等地理信息系统基本功能的软件包
结构-计算机硬件系统
单机模式： 由基本外设、处理设备和输出设备构成，适用于小型GIS建设，数据传输与资源共享不方便，专线连接：资源共享较方便
广域网模式：用户分布地域广泛，不适合专线连接，公共通讯连接，资源共享方便
局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接
操作系统
（系统调用、设备运行、网络等）
系统库
（编程语言、数学库等）
标准软件
（图形、数据库等）
GIS基本功能软件
GIS应用软件
用户界面
GIS软件
基础软件
系统软件
GIS二、地理信息系统结构与功能
用户界面
系统和数据库管理
产品生成
产品输出
空间数据处理
空间数据分析
数据输入
数据库建立
3.地理信息系统（GIS）-结构-计算机软件系统
系统组成二、地理信息系统结构与功能
二、地理信息系统结构与功能
应用模型
空间数据输出管理
空间数据处理分析
空间数据库管理
空间数据输入管理二、地理信息系统结构与功能
4.地理信息系统（GIS）-基本功能
• 输入
• 查询
• 编辑
• 分析
• 输出4.地理信息系统（GIS）-基本功能的实现
二、地理信息系统结构与功能
文件图表
数据获取
原始数据
存储检索
空间查询
空间分析
数据编辑
投影变换
数据输出
制图、表格
交互展示
结构化数据
空间
数据库数据获取
数据入库
目的：保证数据在入库时在内容上的完整性， 逻 辑上的一致性。
方法：数据编辑与处理、错误修正：
数据格式转化：矢量、栅格格式转化，不同数据格式转化；
数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正
投影变换：投影方式
数据概化：平滑、特征集结
数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）
地理编码：拓扑结构
4. GIS-主要功能-数据编辑与处理
二、地理信息系统结构与功能二、地理信息系统结构与功能
4. GIS-主要功能-数据组织与管理
数据的集成过程
几何数据与属性数据组织
数据结构
矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构
决定着GIS的数据分析能力、效率和精度
数据管理
层次模型、网络模型、关系模型、 混合管理模式空间检索
空间分析
空间分析
地形分析
网络分析
缓冲区分析
几何量测
地图分析
叠置分析
统计分析
决策分析
三、地理信息系统的发展
19世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理信
息系统。 我国的地理信息系统的产生可追溯到宋代的地理图碑，
它刻绘了山脉、长江、黄河、长城以及全国各级行政机构，是宋
代的中国地图。三、地理信息系统的发展
1.地理信息系统的发展
本世纪50年代，电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学
与地图制图学中的应用，通过计算机对数据的分析来直接为管理
和决策服务，现代意义上的地理信息系统的问世。三、地理信息系统的发展
1.地理信息系统的发展-中国
准备阶段（70年代）
1972年开始研制制图自动化系列；1974年引进美国地球资源卫星图像；并
开展了卫星图像的处理和分析工作；1976年召开第一次遥感技术规划会议 ；
1977年诞生我国第一张由计算机输出的全要素地图；1978年在黄山召开的
全国第一次数据库学术讨论会。
试验阶段（80年代）
典型试验；专题试验；通用软件设计；机构建设和人才培养。
快速发展阶段（90年代至今）
用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。
导航应用—商业模式三、地理信息系统的发展
2.地理信息系统的主要应用领域
• 测绘与地图制图
• 资源管理
• 城市规划、建设管理
• 农业气候区划
• 大气污染监测管理
• 道路交通管理
• 地震灾害和损失估算
• 医疗卫生
• 军事领域
一、地理空间信息
• 1．地理空间（Geographic Space）是指物质、能量、
信息的形式与形态、结构过程、功能关系上的分布
方式和格局及其在时间上的延续。
• 2．地理信息
地理信息是一个时空过程，它存在于一定物质、能
量载体，并能从一种载体向另一种载体进行转移，
从而形成所谓的信息流。按照认知关系可将地理信
息载体化分为地理主体和地理对象两种。二、地理空间信息的描述
• 是建立在地理空间坐标系基础上的
• 地理坐标（经度、纬度）是描述地理空间信息最直接
的方法。
• 平面直角坐标系(X,Y)建立了对地理空间良好的视觉感，
并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算，以
及进一步的空间数据处理和分析。
• 地理信息系统中的地理空间，通常就是指经过投影
变换后放在笛卡儿坐标中的地球表层特征空间，它的
理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。三、地理数据的分类描述
• 定名（Nominol）量
• 顺序（Ordinal）量
• 间隔（Interval）量
• 比率（Ratio）量
定性而非定量地对众多地理事物
进行区分和标识。如北京、天津、
石家庄等；长江、黄河、鸭绿江
等；白洋淀、洪泽湖和太湖等
通过排序来区分和标识地理现象
的量称为顺序量。它是按照地理
数据的等级序列，由低到高（或
由高到低）进一步细分的
利用某种标准单位（可以是任意
的）作为间隔量来表示不同的量，
是一种较精确区分和标识地理现
象的测量方法。
比率量是间隔量的精确化。它提
供的定量值是具有真零值而且测
量单位的间隔是相等的数据
四、地理空间实体的表达
空间实体的表达
从现实世界到计算机世界
模型与概念模型
对现实世界的抽象和简化表达，称为模型，建立模型的过程称为建模
对现实世界的第一层简化和抽象，称为概念模型，他给出了所研究的主要事务的概念及其相互联系的框架
数据模型
数据结构 数据操作 完整性约束
空间实体:指在地球上分布的地理现象和地理过程地理空间的实体包括:点、线、面、曲面、体在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的
五、空间实体的描述
包括分类码和识别码。分类编码:区别不同的实体，码表识空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进行标识，是唯一的。
位置:坐标形式给出空间对象的空间位置
类型::空间对象所属的实体类型，或有那些实体组成
行为:空间对象所具备的行为和功能
属性:空间对象所对应的非几何信息
说明:实体数据来源、精度等
关系:与其他实体之间的关系
一、地理数据的基本特征
• 空间特征
实体的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又
称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。
• 属性特征
实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。
• 时间特征
实体随时间的变化
空间特征
空间特征是指空间对象(现象和过程)的位置、形状、大小等几何特征及与相邻对象的空间关系。
空间关系
方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系、度量关系、顺序关系;
空间关系
描述空间对象之间的空间相互作用关系地图、遥感影象上的空间关系是通过图形识别的，在GIS中的空间关系则必须显式的进行定义和表达。空间关系的描述多种多样，目前尚未有具体的标准和固定的格式，但基本原理一致。不同的GIS可能采用不同的方法进行描述
空间关系的描述方法
"绝对关系:坐标、角度、方位、距离等:■相对关系:相邻、包含、关联等
空间关系类型
度量空间关系--欧式空间
!描述空间对象之间的距离等
顺序空间关系
，描述空间对象在空间上的排列次序
:上下顺序关系--基于重力方向，使用高程体现前后顺序关系--相对于某个研究对象
.东、西、南、北地理方向顺序关系--使用地理坐标体现
拓扑空间关系
拓扑特性--在拓扑变换下能够保持不变的几何属性。，描述空间对象的相邻、包含等
属性特征
是指空间对象(地理现象和过程)的专题属性,通常包括名远·数量、质量、性质等，称为属性数据。
时间特征
是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。
其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等 ，称为时态数据。
指现象或物体随时间的变化作为记录事件或属性的基本成份作为没有空间特性发生改变的实体的一个属性作为观察空间实体变化的参考
二、地理数据的来源
• 地图数据
地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统
最重要得信息源
• 遥感数据
各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包
含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技
术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、
现势性很强的数据
• 统计数据、实测数据及各种文字报告
各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研
究报告等
三、地理空间数据的类型
空间数据可以按照数据项、空间对象和图形特征的不同分为各种不同的类型
(一)地图数据:
普通图(地形图、地理图)、专题图
数字线划图(Digital Line Graphics)是一种矢量地图，"它是通过各种矢量数据采集手段，将地表各要素分层提取、编辑、输入计算机，最终以矢量的形式将地理数据存储到计算机中。建立DLG的最终目的是用于建立不同比例尺的矢量数据库。
4D:DLG、DOM、DRG、DEM
(二)遥感数据:
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航天遥感、航空遥感、地面遥感、水面水下.
(三)地形数据:
包括数字高程模型(DigitalElevation Model，DEM)和其他派生的一系列地形数据，DEM是一组表示地面高程的有序的数值阵列，并将这一组数值阵列以可视化的方式表示。
(四)属性数据
包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野外调查的原始记录、文献资料和翻译信息等等，例如变量、分类、数量特征和名称等，如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的。统计报表、年鉴、实测纪录...
(五)元数据:
“meta”是一希腊语词根，意思是“改变”“'Metadata一词的原意是关于数据变化的描述。
一般都认为元数据就是 “关于数据的数据’对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明
对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性，数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等对数据处理信息的说明，如量纲的转换等
数据转换方法的描述
对数据库的更新、集成方法等的说明
按照数据结构分类
矢量数据
.是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。
栅格数据
基于栅格模型的数据结构，即指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式
按照数据特征分类
空间定位数据
"表达空间实体在地球上位置的坐标数据非空间属性数据
"是关于空间实体自身的名称，种类，质量，数量等特征的数据
按照数据几何特征分类
(1)点:对口维的空间实体的抽象数据
(2)线:对1维线性的空间实体的抽象数据
(3)面:对2维平面的空间实体的抽象数据
(4)曲面:对在面上连续分布的空间实体的抽象数据通常称2.5维数据。
(5)体:对3维的空间实体的抽象数据
选用数据类型根据实际情况和应用雪求来确定，点线面间可能需要转换
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