空间数据的采集和质量控制课件.ppt

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1、空间数据的采集和质量控制,3-1 概述,现实世界,一、GIS的数据源：,3-1 概述,地图数据，遥感数据，文本数据，统计数据 实测数据，多媒体数据，已有系统的数据,GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间数据的误差来度量。误差是指数据与真值的偏离。研究GIS数据质量对于评定GIS的算法、减少GIS设计与开发的盲目性都具有重要意义。精度越高，代价越大。GIS数据质量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。,二、空间数据采集的任务,三、研究GIS数据质量的目的和意义,将现有的上述类型数据转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑等处理。,3-

2、2 空间数据的地理参照系和控制基础,一、地理空间（Geographic Space）的定义,指物质、能量、信息的存在形式在形态、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，具体包括地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。,地理空间具体被描述为：1）绝对空间:具有属性描述的空间位置的集合，一系列坐标值组成。2）相对空间:是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系组成。,返回,二、地理空间的数学建构-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，难以用一个简洁的数学式描述。,3-2 地理参照系和控制基础,1、最自然的面

3、：,2、相对抽象的面，即大地水准面,地球表面72%被海水覆盖，假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向处处不同，处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面，且不能用简单的数学公式来表达，因此，大地水准面不能作为测量成果的计算面。,为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球-三轴椭球体。,3、椭球体模型,返回,三、地理参照系,1、经纬度坐标系（地理坐标）对空间定位有利，但难以进行距离、方向、面积量

4、算。,2、笛卡儿平面坐标系 便于量算和进一步的空间数据处理和分析。,地图投影,3-2 地理参照系和控制基础,椭球体模型,返回,3、高程系统采用不同的基准面表示地面点的高低所产生的几种不同的高程表示法，或者对水准测量数据采取不同的处理方法所产生的几种高程表示法。有正高、正常高、力高和大地高程等系统。高程基准面基本上有两种：一是大地水准面，它是正高和力高的基准面；二是椭球面，它是大地高程的基准面。此外，为了克服正高不能精确计算的困难还采用正常高，以似大地水准面为基准面，它非常接近大地水准面。,四、GIS的地理基础-控制基础,各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理基础。

5、,3-2 地理参照系和控制基础,3、统一的地图投影系统的意义：为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，为各种地理信息的输入、输出及匹配处理提供一个统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。,地理基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分,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）,统一的地理编码系统,2、投影与坐标系：每一种投影都与一个坐标系统相联系。坐标系统是一套说明某一物体地理坐标的参数，参数之一为投影。投影关系着如何将图形物体显示于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在

6、的相对位置。,1、地理基础的内容,五、地图投影,1、GIS与地图投影关系,3-2 地理参照系和控制基础,2、GIS中地图投影设计与配置的一般原则,1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（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。2）系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。3）所用投影以等角投影为宜。等角投影-在一定范围内，投影面上任何点上两个微分线段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。也叫正形投影。是角度和形状保持正确的投影，也称正形投影。等角投影的经纬线正交，即成90，图上任意两个方向的夹角与实地相对应的角

7、度相等。等角投影的缺点是面积变形比其他投影大，只有在小面积内可保持形状和实际相似。用等角投影编制的地图有航海图、洋流图等。4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是一级网格）在投影带中应保持完整。,3-2 地理参照系和控制基础,3、我国GIS常用的地图投影配置,采用与我国基本图系列一致的地图投影系统：我国常用的地图投影的情况为：1)、我国基本比例尺地形图(1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5、1：1万、1：5000),除1：100万外均采用高斯克吕格投影为地理基础；2)、我国1：100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理

8、学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。3)、我国大部分省区图以及大多数比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投影)；4)、Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。,3-2 地理参照系和控制基础,3-3 空间数据的分类和编码,分层,区域分块,空间数据库,GIS应用,大范围 地理区域,合理组织,面向对象组织,矩形分块,经纬度分块,一、空间数据的组织,返回,二、地理数据的分层,空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层（Coverage）。1、空间数

9、据分层方法：1）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、道路层、居民地层等。2）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。3）地面垂直高度分层把距离地表不同高度的数据作为一个数据层。,专题分层,时间序列,3-3 空间数据的分类和编码,2、空间数据分层的目的,便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。1）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对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单；2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可

10、加快查询速度；3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性；4）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。,3-3 空间数据的分类和编码,返回,三、空间数据的分类与编码,分类、编码,点、线、面特征码、坐标,信息世界,3-3 空间数据的分类和编码,1、属性数据编码,3-3 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密切有关的。例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。编码：是指确定属性数据的代码的方法和过程。代码：是一个或一组有序的易于被计

11、算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。,2、分类编码的原则,分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。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。分类的基本原则是：科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性,3-3 空间数据的分类和编码,3、分类码和标识码,3-3 空间数据的分类和编码,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,4、分类码示例,3-3 空间数据的分类和编码,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘

12、,5、标识码示例,3-3 空间数据的分类和编码,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,3.4 空间数据的采集,1、资料准备，区域标定1）基础原始数据的确定2）数据分类项目的确定3）数据标准的准确性的确定2、进行三个统一：（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。4、硬件检查。5、精度试验。6、试验，样区、单项试验。,一、输入前准备,返回,二、几何图形数据的采集,（三）扫描矢量化,3.4 空间数据的采集,（四）解析测图法（五）已有数据转入,（一）手工数字化,（二）数字化仪数字化,地图数字化,地图数字化,3.4 空间数据的采集,确

13、定数字化路线,地图预处理,返回,等,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,三、属性数据的采集,1、手工矢量数字化,3.4 空间数据的采集,2、手工栅格数字化,（一）手工数字化,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,2、手工栅格数字化,3.4 空间数据的采集,返回,（一）手工数字化,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,（二）数字化仪数字化,3.4 空间数据的采集,用数字化软件进行数字化,1、流程：,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,2、用数字化软件进行数字化,3.4 空间数据的采集,返回,（二）数字化仪数字化,资料来源于张超主编的地理信息系统

14、实习教程所配光盘,（三）扫描矢量化,3.4 空间数据的采集,扫描转换,拼接子图块,裁剪地图,屏幕跟踪矢量化,矢量图合成、接边,矢量图编辑,纸质地图,空间数据库,1、扫描矢量化处理流程：,2、屏幕跟踪矢量化流程：,3.4 空间数据的采集,选择投影和单位输入控制点编辑控制点,（三）扫描矢量化,三、属性数据采集,1、键盘，人机对话方式2、程序批量输入。,3.4 空间数据的采集,001,002,程序,空间数据库,四、属性和几何数据的连接,1、可手工输入2、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符),标识码,属性数据,几何数据,五、空间数据的编辑和检核,1、空间数据输入的误差。1）几何数据的不完整或重复。2

15、）几何数据的位置不正确。3）比例尺不正确。4）变形。5）几何数据与属性数据的连接有误。6）属性数据错误、不完整。键盘输入错误，漏输数据或属性错误分类、编码等。,3.4 空间数据的采集,2、空间数据的检查,2、空间数据的检查,1）通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误；2）在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误；3）把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以发现错漏；4）对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确；5）对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与

16、多边形内点的匹配来检查等；6）对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印出来检查；7）对于属性数据还可编写检核程序，如有无字符代替了数字，数字是否超出了范围，等等；8）对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正来进行处理。,3.4 空间数据的采集,目标检核,机器检核,图形叠合比较,属性数据检核,各种方法反复进行,3.5 GIS的数据质量,1、GIS数据质量的基本内容1）位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差。2)属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。3)逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑

17、关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差。4)完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。5)现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。,一、GIS的数据质量的内容（类型）,2、误差产生的主要原因,逻辑误差,3.5 GIS的数据质量,返回,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,2、误差产生的主要原因,3.5 GIS的数据质量,具体分析,原因,资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘,3、误差的具体来源,3.5 GIS的数据质量,4、误差传播,误差传播可分为三类：1）代数（算术）关系 如差、倍数、线性关系

18、，有一套成熟的经典测量误差理论处理。2）逻辑关系a、布尔逻辑关系：GIS中存在大量的逻辑运算，如 叠置分析。b、不精确推理关系：如专家系统中的不精确推理。逻辑关系下的误差传播正处于研究中，需要借用信息论，模糊数学、人工智能、专家系统等学科有望解决。,3.5 GIS的数据质量,返回,二、GIS数据质量的评价方法,1、直接评价法1）用计算机程序自动检测 某些类型的错误可以用计算机软件自动发现，数据中不符合要求的数据项的百分率或平均质量等级也可由计算机软件算出。此外，还可检测文件格式是否符合规范、编码是否正确、数据是否超出范围等。2）随机抽样检测 在确定抽样方案时，应考虑数据的空间相关性。2、间接评

19、价法-（地理相关法和元数据法）指通过外部知识或信息进行推理来确定空间数据的质量的方法。用于推理的外部知识或信息如用途、数据历史记录、数据源的质量、数据生产的方法、误差传递模型等。3、非定量描述法 通过对数据质量的各组成部分的评价结果进行的综合分析来确定数据的总体质量的方法。,3.5 GIS的数据质量,返回,三、数字化的误差评价和质量控制,1）自动回归法 由于跟踪数字化不仅是一个随机序列，而且是一个时间序列，因此可用数理统计中的时间序列分析法来确定数字化的误差。,3.5 GIS的数据质量,1、评价数字化误差的方法,2）对比法 把数字化后的数据，用绘图机绘出，与原图叠合，选择明显地物点进行量测，以

20、确定误差。除了几何精度外，属性精度、完整性、逻辑一致性等也可用对比法进行对照检查。,2、数字化过程中的质量控制,2、数字化过程中的质量控制,1）数字化预处理工作包括对原始地图、表格等的整理、清绘。2）数字化设备的选用 根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的分辨率和精度等有关参数的进行挑选，这些参数不应低于设计的数据精度要求。3）数字化对点精度（准确性）数字化时数据采集点与原始点的重合程度，一般要求对点误差小于0.1mm。4）数字化限差 包括：采点密度（0.2mm）、接边误差（0.02mm）、接合距离(0.02mm)、悬挂距离(0.007mm)等。5）数据的精度检查 输出图与原始图之间的点位误差，一般

21、要求对直线地物和独立地物，误差小于0.2mm，对曲线地物和水系，误差小于0.3mm，对边界模糊的要素应小于0.5mm。,3.5 GIS的数据质量,返回,数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子 在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡 度、坡向及坡度变化率等地貌特性

22、可在DEM的基础上派生。,四、数据处理中数据质量的评价,四、数据处理中数据质量的评价,主要受原始资料的精度(采样密度、测量误差、地形类别、控制点等)和内插的精度(内插方法、地形类型、原始数据的密度等)的影响。DEM的内插精度主要受原始采样点的采样密度的影响，与不同的插值方法的关系不很大。但在DEM精度评定的标准方面、地貌逼真度方面、DEM的粗差探测等方面仍没有得到圆满的解决。目前,对DEM精度的评价常采用原始等高线与再生等高线叠合评价的方法。,1、数字高程模型(DEM)的精度,原始等高线,DEM,重新生成等高线,原始等高线与重新生成等高线叠加,内插,自动追踪,3.5 GIS的数据质量,2、矢量

23、数据栅格化的误差,包括属性误差和几何误差两种。在矢量数据转换为栅格数据后，栅格数据中的每个象元只含有一个属性数据值，它是象元内多种属性的一种概括。象元越大，属性误差越大。几何误差是指在矢量数据转换成栅格数据后所引起的位置的误差，以及由位置误差引起的长度、面积、拓扑匹配等的误差。几何误差的大小与象元的大小成正比。其中矢量数据表示的多边形网用象元逼近时会产生较严重的拓扑匹配问题。,A,B,C,3.5 GIS的数据质量,行政区划,B,A,误差分析的一种方法：假设存在一幅理想的矢量地图，图上不同属性的制图单元由很细的线分开；对理想地图进行观测采样得到一幅具有规则格网的栅格地图，把这两幅图进行叠置比较。

24、,3、多边形叠置产生的误差,多边形叠置误差计算的思路是，先计算单层图的误差，再计算叠置图的误差。会产生拓扑匹配误差、几何误差和属性误差。1）拓扑匹配误差 多边形叠置往往是不同类型的地图、不同的图层，甚至是不同比例尺的地图进行叠置，因此，同一条边界线往往是不同的数据，这样在叠置时必然会出现一系列无意义的多边形。所叠置的多边形的边界越精确，越容易产生无意义的多边形。这就是拓扑匹配误差。多边形叠置所形成的多边形的数量与原多边形边界的复杂程度有关。如果多边形之间具有统计独立性时，产生中等数量的多边形；如果是高度相关的，则产生大量无意义的多边形。-需要合并无意义的多边形,3.5 GIS的数据质量,合并无

25、意义的多边形的方法：,A、用人机交互的方法把无意义的多边形合并到大多边形中；B、根据无意义多边形的临界值，自动合并到大多边形中；C、用拟合后的新边界进行合并。,3.5 GIS的数据质量,2）几何误差：,3.5 GIS的数据质量,新边界可能会偏离已制图的边界位置（或真实位置）。为了保证人们习惯上认为重要的边界线的精度，如境界、河流、主要道路等，处理时应对这些边界上的点加权使他们能尽可能地不被移动。,3）属性误差：实际上每个进行叠置的多边形本身的属性就是有误差的，因为属性值是分类的结果(如把植被分为不同的类别)，而分类就会产生误差。多幅图的叠置会使误差急剧增加，以至使叠置出的结果不可信。,3.6

26、空间数据标准-数据共享,一、概述1、目前影响数据共享的因素体制上：行业数据保密政策。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。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种软硬件。,3、空间数据标准的状况：如果只针对某一地理信息系统设计空间数据标准，并不困难；如果所建立的空间数据标准能为大家所承认，为大多数系统所接受和使用，就比较复杂和困难。,目前，我国已有一些与GIS有关的国家标准，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。,2、空间数据标准：是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。每

27、个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。,返回,二、空间数据分类标准,1、原则：1）遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。2）遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。3）遵循各领域中普遍使用和认同的数据标准。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。5）制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。,3.6 空间数据标准-数据共享,2、目前我国已有的与GIS有关的关于空间数据分类的国家标准：GB2260-95 中华人民共和国行政区划代码GB13923-92 国土基础信息数据分类与代码GB11708-89 公路桥梁命名和编码规则GB14804-93 1：500、

28、1：1000、1：2000地形要素分类与代码等等。,返回,三、空间数据交换标准,1、外部数据交换标准,3.6 空间数据标准-数据共享,特点：自动化程度不高，速度较慢等，但它可解决不同GIS之间的数据转换问题。它仍然是实现数据共享的主流方式。,GIS 1数据格式,外部数据交换格式标准,数据转换,数据转换,GIS 2数据格式,2、空间数据互操作协议,特点：比外部数据交换标准方便，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，因此往往不能解决所有问题。,3.6 空间数据标准-数据共享,GIS 1,操纵空间数据的API,直接调用,直接调用,GIS 2,3、空间数据共享

29、平台,服务器存放空间数据采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器存取所有数据，以避免数据的不一致性。特点：思路较好，但现有的GIS软件各有自己的底层，要统一平台目前难以实现。,GIS 1,服务器存放空间数据,C/S平台,C/S平台,GIS 2,操纵,操纵,4、统一数据库接口,特点：这种方式的前提，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这不易实现的。目前：外部数据交换标准仍是实现数据共享的主流方式。,3.6 空间数据标准-数据共享,GIS 1,空间数据库接口,转换程序,转换程序,GIS 2,在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系

30、统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。,我国已发布了GIS的外部数据交换格式，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。,四、我国空间数据交换格式,返回,五、GIS空间元数据（Geospatial Metadata）,1、空间元数据的定义和作用1）定义：地理的数据和信息资源的描述性信息。它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关的数据。2）作用：（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。（b）帮助数据使用者查询所需空间信息。（c）组织和维护一个机构对数据的投资。（d）用来建立空间信息的数

31、据目录和数据交换中心。（e）提供数据转换方面的信息。,3.6 空间数据标准-数据共享,2、空间元数据的分类,1）高层元数据（数据集系列Metadata），描述整个数据集的元数据，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。是用户用于概括性查询数据集的主要内容。2）中层元数据（数据集Metadata），既可以作为数据集系列Metadata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Metadata数据集系列。全面反映数据集的内容。3）底层元数据（要素、属性的类型和实例Metadata），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

32、过程等。是元数据体系中详细描述现实世界的重要部分。,3.6 空间数据标准-数据共享,3、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层次化和范式化，指定出可供参考与遵循的空间元数据标准的内容框架。,3.6 空间数据标准-数据共享,第一层是目录层，主要用于对数据集信息进行宏观描述，适合在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。第二层是空间元数据标准的主体，由八个基本内容部分和四个引用部分组成。,4、元数据的获取,数据收集后，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、数据存放路径等。,3.6 空间数据标准-数据共享

33、,数据收集前，得到的是根据要建设的数据库的内容而设计的元数据，包括数据类型、数据覆盖范围、使用仪器说明、数据变量表示、数据收集方法、数据时间、数据潜在利用等。,1）三阶段：,数据收集中，随数据的形成同步产生的元数据，例如在测量海洋要素数据时，测点的水平和垂直位置、深度、温度等是同时得到的。,2）获取方法：,键盘输入,关联法,测量法,计算法,推理法,返回,六、空间数据的互操作,3.6 空间数据标准-数据共享,互操作地理信息处理，是指数字系统的这些能力：1）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、地球表面以下的对象的信息。2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交换

34、地理空间信息及协作运行空间信息处理的软件。,互相通信,互相协作,实体 1,数据,功能,实体 2,数据,功能,互操作,1、互操作含义 指异构环境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，但它们可以互相通信和协作，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。,2、GIS互操作类型1）软件的互操作，强调软件功能块间的相互调用；2）数据的互操作，强调数据集之间相互透明的访问；3）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）的互操作。,3、GIS 互操作问题,3.6 空间数据标准-数据共享,目前，所建立的GIS均被认为是信息孤岛，不

35、同系统之间存在互操作问题，因为：1）没有统一的标准，各自采用不同的数据格式、数据存储和数据处理方法；2）系统的开发均建立在具体、相互独立和封闭的平台，且不同应用部门对地理现象有不同的理解，导致对地理信息有不同的定义，使得不同应用系统之间在共同协作时无法进行信息交流和数据共享。,互相通信,互相协作,GIS 1,数据,功能,GIS 2,数据,功能,互操作,？,5、GIS互操作现状,目前，主要有两种方法初步实现互操作：1）OPEN GIS规范，通过规定统一的系统设计和开发软件工具的框架，OGC（Open GIS Consortium）OPEN GIS 协会为实现GIS间的互操作制定了OPEN GIS

36、规范。2）构件（组件）技术，构件（组件）技术也是实现互操作的可行方法。程序设计中的组件技术，可以在许多不同平台下使用，受之启发，可将GIS某功能包装成独立的组件，使之可以在不同的系统环境下调用。这样可实现系统功能的相互调用。,3.6 空间数据标准-数据共享,4、急需实现异构GIS间的互操作1）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；3）GIS走向社会化的需要；4）也是Internet GIS发展的需要。,返回,七、Open GIS规范,1、含义：OGIS，也叫开放式地理数据交换规程，它是由开放地理信息系统协会（Open GIS Consortium）制定的一系列开放

37、标准和接口。Open GIS规范是OGC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。2、目的：在传统GIS软件与高带宽的异构地学处理环境中架起一座桥梁，具体通过信息基础设施，把地理空间数据和地理处理资源集成到主流的计算机技术中，促使可互操作的商业地理信息处理软件的广泛应用。3、特点：1）是一种统一的规范，使用户和开发者能进行互操作；2）能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取数据及数据处理功能资源；3）由于Open GIS独立于具体平台，它只能是抽象层的概念描述，而不是具体的实现。,3.6 空间数据标准-数据共享,4、多数据格式是多源空间数据

38、集成的瓶颈，是OpenGIS出现的基础,1)多语义性 由于地理系统的研究对象的多种类特点决定了地理信息的多语义性。一个GIS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侧重点也有所不同，因而会存在语义分异问题。2)多时空性和多尺度一个GIS系统中的数据源既有同一时间不同空间的数据系列；也有同一空间不同时间序列的数据。还会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达，不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。3)获取手段多源性 获取地理空间的数据的方法有多种多样，包括来自现有系统、图表、遥感手段、GPS手段、统计调查、实地勘测等。4)存储格式多源性 图形数据又可以分为栅格格式和矢量格

39、式两类。传统的GIS一般将属性数据放在关系数据库中，而将图形数据存放在专门的图形文件中。不同的GIS软件采取不同的文件存储格式。,3.6 空间数据标准-数据共享,5、OpenGIS规范的作用,3.6 空间数据标准-数据共享,通过OpenGIS规范把商业部门、集成部门、用户、研究人员、数据提供商等连接到一起，通过必要的软件工具和通信技术，为各种用户提供对地理信息的共享和互操作。,6、互操作地理信息的工作方式（OGIS框架）,如何实现OpenGIS规范，OpenGIS规范并没有提出具体的标准实施模式，其框架主要由三部分组成1）开放的地理数据模型（Open Geodata Model,OGM）包含认

40、可的类型和结构集合（将地理现实抽象为实体（特征）和现象（层），通过这一集合，可表示任何地理模型。2）OGIS服务模型（Open Service Model，OSM）定义地学数据服务的对象模型，由一组相互可操作的软件构件集组成，为对特征的访问提供对象管理、获取、操作、交换等服务设施。3）信息群模型（Information Communities Model）信息群指共享数据的用户群，可以是数据提供者、使用者。不同用户对数据理解不同，引起语义上交流障碍。信息群模型，主要任务是解决具有统一的OGM（开放地理数据模型）及语义描述机制的一个信息部门内部以及不同OGM及语义描述的信息部门之间的数据共享问题。采用的主要方法是语义转换，使具有不同特征类定义以及语义模式的信息用户群之间实现语义的互操作。,3.6 空间数据标准-数据共享,作业：1、地图与投影的关系有哪些？2、空间数据分层的的方法有哪些？3、空间数据的编辑和检核包括哪些内容？,