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地理數據的概念范文1
摘要：首先表述了空間數據倉庫的三個核心思想；其次設計出了空間數據倉庫的概念框架，著重描述了空間數據倉庫的外部結構、內部結構以及各組成模塊的工作流程，設計出了空間數據倉庫認知過程的概念框圖，并對認知的基本概念進行了描述，表述了認知過程14個世界模型和13個轉換算子的基本內容，并用代數系統給出了嚴格定義；最后得出的結論是，研制空間數據倉庫十分必要，以支持我國的空間數據基礎設施建設。
進入21世紀后，對空間數據倉庫的研究方興未艾，在許多次的國際學術會議上都有相關[1~3]。例如在泰國召開的ISPRS第三屆動態與多維GIS會議暨CPGIS第十屆地理信息年會、北京召開的第20屆國際制圖協會國際學術會議、南非召開的第21屆國際制圖協會國際學術會議等。還有一些ESRI公司的白皮書、全球性用戶大會、SSD國際會議、數字地球國際會議、GIS國際會議等也開始討論空間數據倉庫問題[4~8]。將空間數據倉庫技術引入到我國大概是20世紀90年代末，文獻[9~14]的發表開創了我國空間數據倉庫理論與技術研究的新局面，此后又陸續出現了一些這方面的論文。
總體說來，上述工作對空間數據倉庫的理論和方法進行了初步研究，在概念、原理、結構、操作與算法等方面進行了初步論述，已取得了卓有成效的成績。但是到目前為止，空間數據倉庫的概念框架和認知過程等方面還是缺乏系統的論述，沒有形成一套比較完整的空間數據倉庫概念框架體系和認知過程體系。
1概念框架
空間數據倉庫是GIS技術和數據倉庫技術相結合的產物，其定義很多，但中心思想包含三方面內容：①空間數據倉庫是在網絡環境下，實現對異地、異質、異構不同源數據庫中地理空間數據、專題數據及時間數據的統一、整合、集成處理，形成用戶獲取數據的共享操作模式；②空間數據倉庫可根據需求對這些數據再進行測繪專業處理，提供多種空間數據產品，滿足用戶更高層次——對數據產品的需求；③基于空間數據產品，空間數據倉庫可從多維的角度進行空間數據立方體分析和空間數據挖掘分析，提供綜合的、多維的、面向分析的空間輔助決策支持信息，滿足用戶空間決策分析的需求。
空間數據倉庫的概念框架分為外部結構、內部結構。外部結構主要描述空間數據倉庫與外部系統的關系；內部結構主要描述空間數據倉庫的內部功能模塊組成。
1．1外部結構
數據庫系統處于空間數據倉庫系統的最底層，管理著若干種不同的地理空間數據庫和專題數據庫，它們各自獨立，形成了各式各樣的異地異質異構的數據庫系統，它們主要為空間數據倉庫提供數據源。應用系統處于空間數據倉庫系統的最上層，它通過一個標準的接口從空間數據倉庫中提取地理空間數據、空間數據產品和空間輔助決策分析信息，為應用系統服務。
1．2內部結構
空間數據倉庫的內部組成應由八個獨立功能模塊構成，分層次實現空間數據倉庫系統。其中，第一層次的功能模塊是空間數據倉庫的基礎處理模塊，由多源空間數據抽取、多源空間數據整合、多源空間數據統一、空間數據倉庫元數據組成；第二層次的功能模塊是空間數據倉庫的服務模塊，由空間數據產品服務、空間數據立方體分析、空間數據挖掘分析組成；第三層次的功能模塊是空間數據倉庫的對外數據接口模塊，由對外數據交換格式組成。第一層次的功能模塊為第二層次的功能模塊服務，第二層次的功能模塊為第三層次的功能模塊服務。
當應用系統提出需求時：①多源空間數據抽取功能模塊從各源數據庫系統中抽取出相應地理范圍（矩形、多邊形、橢圓）的不同種類的地理空間數據、專題數據；②多源空間數據整合功能模塊對這些由圖幅范圍組織的地理空間數據進行相應地理范圍的裁剪、拼接、接邊、圖形編輯、拓撲重組等整合處理，形成裁剪拼接和接邊好的、具有完整拓撲關系的、物理上無縫的、按區域范圍組織的地理空間數據；③多源空間數據統一功能模塊對這些整合處理好的地理空間數據進行數學基礎、數據編碼、數據格式、數據精度等方面的統一處理，形成能相互疊加的地理空間數據；④將經抽取、整合、統一處理好的地理空間數據提交給空間數據產品服務功能模塊，經過集成、融合、派生和關聯等測繪專業算法處理，生成應用系統所需的各種空間數據產品；⑤基于已生成的空間數據產品，進行空間數據立方體分析和空間數據挖掘分析，得到面向空間輔助決策分析的結果；⑥將這些空間數據產品和空間輔助決策分析結果，以對外數據交換格式的形式提交給應用系統使用。
2認知過程
2．1認知過程概念圖
空間數據倉庫是描述地理現象的一個重要分支，其認知過程應與地理空間信息的認知過程基本一致，不同之處在于其描述的內容和范圍大小的區別。因此，建立空間數據倉庫的認知過程，實際上是要經過一個地理現象認識、抽象、組織、分析和應用的過程。
2．2認知過程描述
這14個世界模型和13個轉換算子的組合構成了三個層次世界，即實體世界、目標世界和產品世界。其中，現實世界、地理現實世界、地理工程現實世界和地理工程概念世界這四個世界模型，以及命名、選擇、抽象這三個轉換算子，共同構成實體世界；地理工程尺度世界、地理要素分類世界、地理要素編碼世界、地理要素幾何世界和地理要素集合世界這五個世界模型，以及度量、分層、編碼、測量和聚集這五個轉換算子，共同構成目標世界；地理空間抽取世界、地理空間整合世界、地理空間統一世界、地理空間產品世界、地理空間決策世界這五個世界模型，以及提取、處理、變換、計算、分析這五個轉換算子，共同構成產品世界。
數據庫概念設計階段、地理空間數據庫實現階段和空間數據倉庫實現階段構成了空間數據倉庫系統實現過程的三個階段，這三個階段分別對應著三個層次世界，即實體世界、目標世界和產品世界。其中，前兩個階段是為地理空間數據庫的建立服務的，由它們實現實體世界向目標世界的轉換；后一個階段是為空間數據倉庫的建立服務的，由它們實現目標世界向產品世界的轉換。
由此可見，空間數據倉庫的認知過程主要就是這14個世界模型通過這13個轉換算子的轉換實現三個層次世界的過程。這個認知過程指導了空間數據倉庫的實現。
3認知的概念定義
3．1世界模型
實際上，這些世界模型主要是依靠具體的實體模型或數據模型描述來實現的。每個世界模型均有其描述的地理空間對象，因此這些世界模型描述的內容大不相同，必須定義出這些世界模型。
3．1．1現實世界模型
現實世界中，人們能看到一系列物質和現象，對于這些物質和現象，不管是否能叫上名字，它們都是客觀存在的，并且相互之間通過它們的關系組成了自然界的千差萬別。由此可見，能將現實世界中所有物質和現象集合以及它們之間的相互關系用一定的形式進行描述就是現實世界模型。
現實世界的物質和現象集合中，隱含著許多不同的地理現象類，如地質、礦產、石油、自然地理等地理現象類。地理現象類是現實世界的一個子集。由此可見，能將現實世界中所有地理現象類集合以及它們之間的相互關系用一定的形式進行描述就是地理現實世界模型。
3．1．3地理工程現實世界模型
地理現實世界的地理現象類集合中，特指一個或若干個地理現象就是地理工程現實世界，如自然地理等。地理工程現實世界是地理現實世界的一個子集。由此可見，能將地理現實世界指的地理現象以及它們之間的相互關系用一定的形式進行描述就是地理工程現實世界模型。
3．1．4地理工程概念世界模型
要用計算機來描述地理工程現實世界中的地理現象，就必須對它們進行抽象描述，形成地理現象在人們頭腦中的反映，生成概念模型。由此可見，能將地理工程現實世界指的地理現象以及它們的內部關系用一定的形式進行抽象的概念描述就是地理工程概念世界模型。
3．1．5地理工程尺度世界模型
將地理現象抽象成概念模型，僅有這些還遠遠不夠，因為現實世界中的所有地理現象均是有度量的，所以用計算機描述這些地理現象時，也必須是可度量的。度量主要包括描述地理現象的歐幾里德幾何坐標系和數學單位尺度。由此可見，對地理工程概念世界中的抽象地理現象進行歐幾里德幾何坐標系和數學單位尺度描述就是地理工程尺度世界模型。
3．1．6地理要素分類世界模型
按照GIS理論，概念中的地理現象最終都是通過多種地理要素來表達的，因此如何對地理要素進行合理的設計和劃分就顯得十分重要。根據ARC/INFO的分層理論，只有將這些地理要素進行分類分級，才能高效地處理它們。由此可見，對地理工程尺度世界中具有尺度度量的地理現象進行地理要素的分類分級描述就是地理要素分類世界模型。
3．1．7地理要素編碼世界模型
要使計算機能識別和處理地理要素，就必須給這些地理要素進行分類分級編碼，即用一串數字來表示它們，該分類分級編碼就成為該地理要素在計算機中的唯一標志符，以便計算機能識別和處理。由此可見，對地理要素分類世界中具有明確分類分級定義的地理要素進行分類分級編碼描述就是地理要素編碼世界模型。
3．1．8地理要素幾何世界模型
為了便于計算機的存儲和管理，必須將地理要素細分為幾何目標。地理要素幾何目標包括基本目標和復合目標?；灸繕税吹乩硪氐目臻g特征劃分為點狀目標、線狀目標、面狀目標、體狀目標和表面狀目標等五種；復合目標由基本目標集合嵌套構成。由此可見，對地理要素編碼世界中具有明確分類分級編碼的地理要素進行幾何目標的劃分和描述就是地理要素幾何世界模型。
3．1．9地理要素集合世界模型
因為地理要素在一定的條件下由相同或不同的點、線、面、表面和體等五類空間目標組合而成，所以在實際使用中，必須通過計算機系統把數據庫中存儲的基本目標、復合目標還原成地理要素。由此可見，對地理要素幾何世界中具有基本目標、復合目標描述的地理要素進行數據庫的幾何目標集合操作就是地理要素集合世界模型。
定義9地理要素集合世界模型。設Con中地理要素點狀目標、線狀目標、面狀目標、體狀目標、表面目標集合分別表示為Po、Lo、Ao、To、So，Atr為地理要素的某一地理特征集合，則地理要素集合世界模型為Ent={e|(Po，Lo，Ao，To，So)∈Atr}。
3．1．10地理空間抽取世界模型
地理空間抽取的主要功能就是從源數據庫中按地理區域范圍（矩形、橢圓、多邊形等）抽取出滿足一定條件的不同種類的地理空間數據。由此可見，對地理要素集合世界中的地理空間數據按一定地理區域范圍和地理特征進行抽取的操作描述就是地理空間抽取世界模型。
3．1．11地理空間整合世界模型
數據庫中存儲的地理空間數據是以圖幅為單位組織的，但應用系統使用數據是無圖幅概念的，是以地理區域范圍為組織的。由此可見，對地理空間抽取世界中抽取出的地理空間數據進行圖形裁剪、圖形拼接、圖形接邊、圖形編輯和拓撲重組等整合處理，形成以地理區域范圍為組織的無縫數據集合操作就是地理空間整合世界模型。定義11地理空間整合世界模型。設Con中圖形裁剪、圖形拼接、圖形編輯、圖形接邊、拓撲重組功能分別表示為Cut、Stitch、Meet、Edit和Topology，整合功能集合表示為Fun={Cut,Stitch,Meet,Edit,Topology}，則地理空間整合世界模型Pro={e|(e∈Ext,e∈Fun)}。
3．1．12地理空間統一世界模型
實現地理空間數據整合后，必須對來自不同源數據庫中的地理空間數據進行統一，因為地理空間數據存在著差異。這些差異表現在如下方面，即數學基礎差異、數據編碼差異和數據格式差異、數據精度差異。由此可見，對地理空間整合世界中的地理空間數據進行數學基礎、數據編碼、數據格式、數據精度的統一操作和描述就是地理空間統一世界模型。
3．1．13地理空間產品世界模型
隨著應用的深入，單純的地理空間數據已越來越不能滿足用戶的需求，用戶更加希望使用的是經過測繪專業處理的、經過二次加工處理的地理空間數據產品，后者在實際中具有更大的應用價值。由此可見，對地理空間統一世界中的地理空間數據進行測繪專業處理生成空間數據產品的操作就是地理空間產品世界模型。
定義13地理空間產品世界模型。設Con中單一、集成、融合、派生和關聯的功能分別表示為Single、Integrate、Fuse、Derive和Relate，測繪專業處理算法集合為Fru={Single,Integrate,Fuse,Derive,Relate}，則地理空間產品世界模型Pdu={e|(e∈Uni,e∈Fru}。
3．1．14地理空間決策世界模型
建立空間數據倉庫的最終目的是為空間決策支持服務，為用戶提供大量的具有空間決策支持的信息，這可通過空間數據倉庫中的空間數據立方體分析和空間數據挖掘分析來實現。由此可見，對地理空間產品世界中的空間數據產品進行空間數據立方體分析和空間數據挖掘分析，生成空間決策支持信息的操作和描述就是地理空間決策世界模型。
定義14地理空間決策世界模型。設Con中的空間數據立方體分析和空間數據挖掘分析分別表示為Scube、Smine，空間決策分析算法集合為Sdss={Scube,Smine}，則地理空間決策世界模型Dss={e|(e∈Pdu,e∈Sdss)}。
3．2轉換算子
在空間數據倉庫的認知過程中，14個世界模型的變換離不開13個轉換算子，即命名、選擇、抽象、度量、分層、編碼、測量、聚集、提取、處理、變換、計算和分析，由它們實現每兩個世界模型的轉換。這些轉換算子主要是依靠元數據來實現的，因為每個世界模型均有描述它的元數據，要實現兩個世界模型的轉換，通曉這兩個世界的元數據是轉換的前提。雖然這些轉換算子的具體定義不同，但它們都是實現每兩個世界模型的轉換，從數學的定義上說就是由某個世界模型通過函數轉換到另一個世界模型上，因此這些轉換算子的宏觀數學定義是一致的。
地理數據的概念范文2
1. 利用ArcCatalog管理地理空間數據庫，理解Personal Geodatabse空間數據庫模型的有關概念。
2. 掌握在ArcMap中編輯屬性數據的基本操作。 3. 掌握根據GPS數據文件生成矢量圖層的方法和過程。 4. 理解圖層屬性表間的連接(Join)或關聯(Link)關系。
二、實驗準備
預備知識：
ArcCatalog 用于組織和管理所有 GIS 數據。它包含一組工具用于瀏覽和查找 地理數據、記錄和瀏覽元數據、快速顯示數據集及為地理數據定義數據結構。
ArcCatalog 應用模塊幫助你組織和管理你所有的 GIS 信息，比如地圖，數據集，模型， 元數據，服務等。它包括了下面的工具： ? ? ? ? ? ?
瀏覽和查找地理信息。 記錄、查看和管理元數據。 創建、編輯圖層和數據庫
導入和導出 geodatabase 結構和設計。
在局域網和廣域網上搜索和查找的 GIS 數據。
管理 ArcGIS Server。
ArcGIS 具有表達要素、柵格等空間信息的高級地理數據模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(數據庫管理系統)的兩種數據模型。基于文件的數據模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不規則三角網(TIN)等GIS數據集。
Geodatabase 數據模型實現矢量數據和柵格數據的一體化存儲，有兩種格式，一種是基于Access文件的格式－稱為Personal Geodatabase， 另一種是基于Oracle或SQL Server等RDBMS關系數據庫管理系統的數據模型。
GeoDatabase是 geographic database 的簡寫，Geodatabase 是一種采用標準關系數據庫技術來表現地理信息的數據模型。 Geodatabase是ArcGIS軟件中最主要的數據庫模型。
Geodatabase 支持在標準的數據庫管理系統（DBMS）表中存儲和管理地理信息。
在Geodatabase數據庫模型中，可以將圖形數據和屬性數據同時存儲在一個數據表中，每一個圖層對應這樣一個數據表。
Geodatabase可以表達復雜的地理要素（如，河流網絡、電線桿等）。比如：水系可以同時表示線狀和面狀的水系。
基本概念：要素數據集、要素類
數據準備：
數據文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集數據），(ex2.rar)。 軟件準備： ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog
三、實驗內容及步驟
第1步 啟動ArcCatalog打開一個地理數據庫
當ArcCatalog打開后，點擊, 按鈕 （比如“E:ARCGISEXEC2”）,
（連接到文件夾）. 建立到包含練習數據的連接
在ArcCatalog窗口左邊的目錄樹中, 點擊上面創建的文件夾的連接圖標旁的 (+)號，雙擊個人空間數據庫－ National.mdb。打開它。
在National.mdb中包含有2個要素數據集、1個關系類和1個屬性表
第2步 預覽地理數據庫中的要素類
在ArcCatalog窗口右邊的數據顯示區內，點擊“預覽”選項頁切換到“預覽”視圖界面。在目錄樹中，雙擊數據集要素集－“WorldContainer”，點擊要素類－“Countries94”激活它。
在此窗口的下方，“預覽”下拉列表中，選擇“表格”?，F在，你可以看到Countries94的屬性表。查看它的屬性字段信息。
花幾分鐘，以同樣的方法查看一下National.mdb地理數據庫中的其它數據。
第3步 創建縮圖，并查看元數據
在目錄樹中，選擇地理數據庫National中的要素類－Countries94，切換到“預覽視圖”，點擊工具欄上的放大按鈕，將圖層放大到一定區域，然后再點，生成并更新縮略圖。這時，切換到“內容”視圖界面下，并在目錄樹中選擇要素集－“WorldContainer”，數據查看方式更改為“縮略圖方式”。.注意，此時，要素類“Countries94”的縮圖圖是不是發生了改變。
點擊“元數據”選項頁，查看當前要素類的元數據，了解當前要素類是采用什么坐標系，都有哪些屬性字段，字段的類型等信息。在元數據工具欄中，從樣式表中選擇不同的樣式，可以看到，元數據顯示的格式發生了變化。
點擊元數據導出按鈕，可以將元數據導出為多種格式，這里我們選擇為“HTML”格式，確定后，元數據將被保存在指定路徑下的.htm文件中，從資源管理器中，打開這個.htm文件，查看導出后的元數據信息。
第4步 創建個人地理數據庫(Personal Geodatabase-PGD)
在PGD數據庫中創建屬性表然后錄入數據。
地理數據的概念范文3
在進行高中地理信息技術的教學時，首要的培養目標就是加深學生對于地理信息技術的基本認識?；镜慕虒W目標就是讓學生對于地理信息技術的概念以及相關的核心技術、遙感技術的概念以及實際應用；地理信息系統的構成以及應用領域；全球定位系統的構成及其應用、電子地圖的概念及生活中的運用；基于地理信息技術的數字地球的概念等一些基本的有關地理信息技術概念的學習和掌握。在教學的過程中，教師要抓住教學的重點，幫助學生進一步理解有關地理信息技術相關概念的含義，對于一些超出當前學生認知水平的難點只需進行簡單的介紹，讓學生適當的了解即可。
2實踐目標——運用能力的培養
地理信息技術教學過程離不開教學實踐，因此教學實踐環節的培養目標，就是培養學生應用地理信息技術來解決實際問題的能力，主要有以下幾個方面：
2.1初步掌握遙感圖像的讀圖技巧遙感技術是地理信息技術中的一個重要的組成部分，因此學習遙感圖像的判讀是地理信息技術教學中的一個重要內容。讀圖的基礎就是對于一些地物的形狀、顏色等遙感圖像的特征要十分熟悉。例如，遙感圖像上人工建筑物的顏色往往會呈現淺藍色或者是灰白色；天然湖泊的邊界往往比較圓滑。同時，還要學會借助已知的地物來推斷未知地物。例如，與村莊或者城市相連的線狀地物往往是小路，而與湖泊相連的往往是河流等。在教學過程中，教師要注意為學生展示相關的遙感圖像，培養學生的讀圖能力。
2.2GPS手持機定位導航的實踐當前GPS在生活中的應用越來越多，其強大的導航功能更是受到了越來越多的青睞。目前，GPS手持機的人機界面更加人性化，操作也更加簡單方便，使得GPS實際運用的教學難度也進一步降低。在地理信息技術教學的過程中，教師要安排相關的實踐活動來讓學生掌握GPS手持機的操作和使用。例如，教師可以開展野外拉練等活動，讓學生利用GPS手持機的導航功能來指導學生向著目標地前進，在實際應用的過程中讓學生掌握GPS的導航定位功能的應用。
2.3掌握一些簡單的GIS軟件的操作運用目前有很多GIS軟件，其功能也是多種多樣。常用的GIS軟件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技術教學過程中，要使學生對至少一種相關的GIS軟件的操作能夠基本的掌握，同時能利用相關的軟件來實現一些數據的處理和加工。在GIS軟件學習的過程中主要培養以下能力：數據表的建立、簡單的數據查詢和數據分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷鍵的使用、通過網絡GIS地圖查詢相關的地理信息、利用GIS軟件制作一些專題地圖等，進一步提高學生對GIS軟件的實際應用能力。
3發展目標——思想認識的加深
3.1認識到地理信息技術的重要性地理信息技術強大的數據獲取以及分析和處理能力在社會上的各個領域有著廣泛的應用。在實際的教學過程中，教師要讓學生對于地理信息技術在中國國民經濟發展過程中發揮的作用有更加深刻的認識，讓其感受到地理信息技術在國家進行建設決策過程中起到的支持作用。同時，它在生活中實際應用也進一步拓展了人們的生活空間，使人們的生活更加便利舒適，進而讓學生在對于地理信息技術的重要性有著充分認識的基礎上加強學生對于地理信息技術應用的意識。
3.2注重地理信息安全的保護在地理信息技術教學的過程中，還要注重學生的地理信息安全意識的培養。目前信息安全是網絡安全中一個極為重要的組成部分，一些不合法的地理信息的應用可能會給他人帶來重大的損失甚至有可能觸及法律。在地理信息獲取和使用的過程中，要提高學生的地理信息安全保護意識，不將一些重要的地理信息外泄，不一些虛假的地理信息，不因個人利益而隨意篡改地理信息，不竊取個人使用權限之外的地理信息等，加強學生對于地理信息安全的保護意識，進一步規范地理信息技術的使用。
4結語
地理數據的概念范文4
關鍵詞：高考備考；地理；專題復習；能力
新課標實施以來，地理高考命題側重“能力立意”，增加了應用型試題的比例，也就是增大了能力考查的比重。因此，在每年高考備考中，針對能力要求開展專題復習是一個重要的環節，其目的在于：把終極目標變成過程性目標；把形成單項能力作為形成綜合能力的前提；把一般性訓練變成針對性專題訓練；把基礎性要求變成提高性要求。通過一個月左右強化訓練，使專題訓練鞏固達到一個較高的層面。在這實施這一環節過程中，本人認為要注重培養學生六種能力：
一、對地理概念的理解、區分、引申、應用的能力
地理概念是對同類地理事物定性的概括。它蘊含著地理事物及其演變過程的本質屬性?？煞譃椋阂话愀拍睢⑻厥飧拍?、集合概念等。
深刻理解地理概念，區別相近概念的差異，并能加以準確應用是學生要具備的第一能力，例如，逆溫。又如我國的特殊降水：北方秋雨，南方梅雨，貴陽冬雨，都是降水的概念，但差別之大，千萬不可混淆，這就是涉及到概念的區別、引申、應用的問題。
二、對地理信息處理、加工、運用的能力
處理地理信息的能力，是地理學科特色能力，它以文字、圖像、表格、數據等多種形式結合呈現出來。對地理信息通過認定，提取、辨析、加工、反思，然后結合地理基本原理和規律來分析、推導、判斷、準確地闡釋地理現象、解決地理實際問題，這是地理測試別重視的一種能力。（如多信息題）
三、對地理圖像、圖表的繪制、分析、判讀、應用的能力
地圖是地理學第二語言，是學習和掌握地理原理、規律的基本工具。地理讀圖分析能力直接影響到地理學習和考試的效果。因此，地圖能力是體現地理能力中最重要的一個方面。廣義的地圖包含著很多：例如，地球運動演變圖、地形圖、區域圖、等值線圖、坐標圖以及圖表、數據等。我們培養學生地圖技能，要注意知識遷移應用，要把文字（數字）內容與圖像信息有機結合起來，運用地理圖像構成空間表達式，利用圖像來把握對地理原理和規律的理解。地圖能力要從五種形式來培養：等值線圖的判讀能力；坐標圖的判讀能力；圖文轉換能力；地圖疊加能力，動手繪圖能力，通常情況下，我們讀等值線圖時，要注意其走向、密度、遞變規律；有時要輔助讀圖，完成抽象思維到形象思維的轉變。此外，還要重視圖形的變式轉換。如：等高線圖轉換剖面圖，平面圖轉換成立體圖，局部圖轉換成整體圖，表格數據轉換成曲線折線圖，扇形圖轉換成一柱狀圖，總之，要仔細閱讀地圖，充分提?。@性或隱性）信息，分析基本特征，將形象思維與邏輯思維有機結合起來解決實際問題。
四、分析地理事物內在聯系，描述和闡釋其本質特征的語言表達能力
這是學生的基本能力，體現學生臨場的思維組織與文字表達能力，可以說是學生的得分能力。也是前面所說的“描述和闡釋地理事物的能力，其表現為對地理事物的觀察細致、全面，表達準確、簡潔，闡釋過程中顯示分析、綜合、歸納、概括等理性思維水平，同時是通過思維過程的載現，把握事物的本質特征，并使用簡明準確的科學術語敘述之。
這包含定性概括和定量表述兩部分內容。譬如某河流水文特征，根據其緯度位置、海拔位置、氣候類型、地形地勢、植被狀況來定性概況（徑流總量、徑流季節變化、汛期、冰期、含沙量等）。例如：溫帶海洋性氣候區與地中海氣候區河流水文特征的比較。對地理數據的計算、分析，（時區時差的計算，太陽高度角計算，樓房水平距離與不同季節太陽光照關系的分析計算，比例尺計算、國民總收入、經濟發展等數據的計算）是定量表達的主要內容?；卮饐栴}的過程中既要相關的學科（跨學科）知識還要較深的語言功底。例如對天氣過程的理解和闡述離不開相關的物理學、數學基礎，對地貌（尤其是喀斯特地貌）的理解和闡釋、需要相關的化學、物理知識，對旅游資源的認知，理解和闡釋必須有足夠深厚的歷史和文學基礎。
五、對區域差異的類比、歸納和區域特征的綜合分析能力
能夠區別不同區域的個性特征、分析、判斷和類比其差異的本質屬性是體現學生能力的又一個重要標志。例如，比較西歐與北美的溫帶海洋性氣候，其成因、影響存在巨大的差異，這就要從緯度位置（太陽輻射看都是溫帶地帶），大氣環流（都受西風影響），下墊面性質（如山脈走向，地勢狀況，洋流強弱造成西歐溫帶海洋性氣候東西跨度和南北延伸的范圍都比北美大得多）等方面來分析。
六、知識遷移、整合、綜合解決實際問題的能力
地理備考、強調知識點之間的聯系和知識結構的完善，注重材料的理解、分析與闡釋，注重運用已有的知識來分析、解決和評價實際問題。
地理數據的概念范文5
關鍵詞：CAD數據模型 GIS數據模型 ， ArcObjects ， Geodatabase Staging Geodatabase
Abstract: in this paper, the CAD data model and the GIS data model of the differences between the studies, and puts forward the CAD data model to GIS data model transformation of necessity, feasibility, and based on framework, using using c # and ArcObjects programming, realize the CAD data model to GIS data model transformation.
Keywords: CAD data model GIS data model, ArcObjects, Geodatabase Staging Geodatabase
中圖分類號 P413 文獻標識碼：A文章編號：
1引言
當前在我國，基礎測繪數據存在的形式主要是CAD數據，CAD數據和GIS數據之間具有重大的差別，不能直接應用于GIS系統中，必須通過一定方式將其轉換到GIS空間數據庫中，成為GIS軟件能夠利用的格式。盡管大部分GIS軟件都提供了數據格式轉換功能，但是由于CAD軟件在數據存儲、圖元定義、管理風格等方面同GIS軟件的差別，格式轉換的效果不盡如人意。要解決的核心問題就是CAD數據要進入GIS系統，如何轉換、組織和管理。
單純的CAD數據不能直接輸入像Arc/Info這樣的地理信息系統中去。因為僅僅要去掉已數字化的各種非比例尺和半比例尺圖式符號而改為輸入屬性這一動作，就比重新按GIS要求進行數字化還要費時。因此，這種以機助制圖為應用目的而建立的CAD數據庫，顯然難以滿足GIS專題信息提取、空間分析、數據挖掘與應用。但是建立這類CAD數據庫耗費了大量的人力物力，完全放棄這些數據而重新按GIS要求數字化建庫無疑是很大的浪費，因而實現CAD數據向GIS空間數據庫的轉換具有重要的現實意義與經濟價值。
2 CAD數據模型和GIS數據模型的差異性分析
2.1 CAD數據模型
CAD數據模型用二制文件存儲地理數據，用點、線、面描述空間實體，幾何要素與相關的顏色、形狀等屬性存放在一起，而圖層和注記號則是它對屬性的主要表達方式。
空間數據不存貯在數據庫中，并且缺乏對屬性數據的支持是CAD數據模型給GIS軟件開發和GIS數據共享帶來的主要困難。
2.2 CAD功能及特點
⑴CAD系統提供交互式的圖形處理功能，以輔助象建筑、VLSI等人造對象的設計，其主要特點是設計者與計算機模型的交互。
⑵CAD強調幾何造型，因而有點、線、面、弧、圓等多種因素。在GIS中空間數據元素則主要是點、線、面，很難構建真三維空間實體。
⑶CAD偏重于對組成圖形的要素的編輯、修改，GIS側重于分析功能，導致二者的數據庫不同。
⑷CAD中的拓撲關系較為簡單。而GIS的基本要素點、線、面和體之間具有鄰接、關聯和包含的拓撲關系。
⑸CAD具有處理GIS空間數據的大部分功能，而將空間與屬性數據聚合成一個整體進行處理與分析就成為GIS的主要功能，在分析功能上的差別是GIS與CAD最大的差異。運籌學、拓撲學拓展了GIS的分析功能，使之成為GIS的核心功能。利用分析功能，GIS可以實現空間數據和屬性數據的互動；通過空間拓撲分析可以對信息的特征屬性進行合并或在空間上進行聯結
2.3GIS數據模型
數字地形圖是以地圖生產為目的的。而GIS是專門用于采集、存儲、管理、分析和表達空間數據的信息系統，它既是表示、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的工具，也是一門關于空間信息處理分析的科學。GIS空間數據建模的基本任務是，針對所研究的空間現象或問題，描述GIS的空間數據組織，設計GIS空間數據庫模式，這包括定義空間實體及其相互關系，確定數據實體或目標及其關系，設計在計算機中的物理組織、存儲路徑和數據庫結構等。
一般而言，GIS空間數據模型由概念數據模型、邏輯數據模型和物理數據模型三個有機聯系的層次所組成。其中概念數據模型是關于實體及實體間聯系的抽象概念集，邏輯數據模型是表達概念數據模型中數據實體(或記錄)及其間關系，而物理數據模型則是描述數據在計算機中的物理組織、存儲路徑和數據庫結構。
2.3.1 GIS空間數據庫模型
GIS空間數據模型的概念模型是考慮用戶需求的共性，用統一的語言描述和綜合、集成各用戶視圖。目前廣為采用的數據模型是基于平面圖的矢量數據模型和基于連續覆蓋的柵格數據模型。邏輯數據模型是根據前述的概念數據模型確定的空間數據庫信息內容(實體及相互關系)，具體表達數據項、記錄等之間的關系，因而可以有若干不同的實現方法。一般來說，可將空間邏輯數據模型分為采用結構化模型和面向操作的模型兩大類。邏輯數據模型并不涉及最底層的物理實現細節，但計算機處理的是二進制數據，必須將邏輯數據模型轉換為物理數據模型，即要設計空間數據的物理組織、空間存儲方法、數據庫總體存儲結構等。
2.3.2 GIS矢量數據模型
GIS矢量數據模型屬于GIS空間概念數據模型范疇。矢量數據模型強調離散現象的存在，由邊界線(點、線、面)來確定邊界。它將現象看作原型實體的集合，且組成空間實體。在二維平面內，原型實體是點、線、面。矢量模型的表達源于原型空間實體本身，通常以坐標來定義。一個點的位置可以二維或三維中的坐標的單一集合來描述：一條線通常由有序的多個坐標對集合來表示，一個面通常由一個邊界來定義，而邊界是由形成一個封閉的環狀的一條或多條線所組成。
矢量數據模型記錄的是空間實體的空間信息，而屬性信息則由GIS屬性表存儲，二者以唯一標識(內部ID)相連接。所以幾何數據、屬性數據和唯一標識符構成了GIS矢量空間數據的一般內容。這些內容中有部分與一般計算機圖形處理技術相通，但是地理屬性數據及其通過唯一標識符與幾何數據相掛連關系以及地理空間參考是一般計算機圖形學所沒有的，是GIS的特色內容。
3基礎地理數據庫模型的設計
Geodatabase模型是ESRI公司在ArcGIS中推出的一種新型的面向對象的空間數據庫模型。它采用面向對象技術將現實世界抽象為由若干對象類組成的數據模型，每個對象類有其屬性、行為的規則，對象類間又有一定的聯系。Geodatabase按層次將地理數據組織成數據對象，并存儲在要素類、對象類和要素集中。Geodatabase是要素數據集、柵格和TIN數據集的集合。所有空間的、拓撲的和屬性數據都存貯在關系數據庫的表中。Geodatabase包含的是連續的地理范圍，行為通過規則或為特定要素類編寫的代碼與要素緊密結合在一起。Geodatabase數據模型便于GIS數據處理 3.1 CAD導入Geodatabase
“Import from CAD工具”是ArcGIS提供的一個專門用來轉換CAD數據的一個工具，可以將一個或多個CAD數據(AutoCAD的dwg、dxf格式文件或Microstation的dgn格式文件)作為輸入、輸出一個結構固定的Geodatabase。這個由Import from CAD工具輸出的Geodatabase又被稱為Staging Geodatabase，是ArcGIS為了盡量滿足廣大CAD數據轉換要求而專門設計的通用的中間數據模型，它幾乎包含了所有CAD數據信息。
3.2 Staging Geodatabase結構
Staging Geodatabase是ArcGIS提供的一個中間個人Geodatabase，結構高度標準化，CAD圖形數據在轉換過程中按Geodatabase數據模型的要求被分別轉換為點、線、面要素，并存儲在Staging Geodatabase的一個名為“CAD Staging”的數據集內。該數據集中還有一名為“CadDoc”的面狀要素，代表CAD數據的范圍。中間Geodatabase的“CADStaging”數據集中的幾何要素僅僅存儲CAD圖形數據的幾何部分，而CAD圖形數據的相關屬性，如CAD圖層，圖元顏色、線型，注記的內容等則被另外存儲在Staging Geodatabase中的若干數據表中。
Staging Geodatabase結構在ArcCatalog中顯示如圖3-1所示。
3.3 Geodatabase模型體系結構
Geodatabase是用于存儲從 Staging Geodatabase中歸類提取的要素。按照《基礎地理信息要素分類與代碼》（GB/T13923-2006）標準，要素類型的大類分別為：定位基礎、水系、居民地及設施、交通、管線、境界與政區、地貌、地質、土質與植被等8大類，這樣每個圖層的要素可以按照專題歸類表示的方法建立一個要素集，每個要素集包括：點要素類、線要素類和面要素。對于控制點、注記、高程點分別建立獨立的要素類。
3.4地理數據庫屬性數據的結構組織
Geodatabase屬性數據結構組織主要參照《基礎地理信息要素分類與代碼》（GB/T13923-2006），并在此基礎上作了適當的修改。下面給出了一部分屬性數據表結構。
（1）居民地要素集
居民地要素集包括：點、線、面要素類，點要素類主要存儲不依比例尺的圖形要素等，線要素類主要存儲圍墻、柵欄等線性要素，面要素類主要存儲房屋等面要素。三類要素的屬性表結構如下表所示。
表3-2居民地面要素類
表3-3居民地線要素類
表3-4居民地點要素類
（2）高程點要素類
高程點要素類主要存儲高程點本身位置信息，屬性表結構如表3-4所示，對于高程注記不需要提取，這個要素類提供字段“txtValue”存儲高程值，高程值是從Z坐標值獲取的。
表3-5高程點要素類
（3）地名要素類
地名要素類主要存儲行政區名稱、自然村名稱、學校名稱、醫院名稱、旅館酒店名稱等地名信息，如表3-14所示，地名按等級劃分，目的是為了符號化顯示時更易區別。
表3-6地名信息要素類
4 城市基礎地理數據入庫系統具體實現
4.1工作流程
⑴首先對CAD數字地形圖進行清理與編輯等處理工作，使之符合GIS的要求；
⑵使用“CAD導入工具”將處理完畢的CAD數字地形圖導入到“Staging Geodatabase”中；
⑶使用“地形要素類提取與入庫工具”分門別類的從“Staging Geodatabase”提取要素存儲到構建好的目標Geodatabase中。
4.2系統軟件設計
4.2.1開發環境及語言選擇
（1）開發環境
操作系統要求windows XP、windows 2000/2003；硬盤要求40G以上，CPU要求2.4G以上。
（2）開發語言
本文的開發平臺和語言是目前GIS應用開發領域內的主流配置，主要基于.NET平臺，采用C#和ArcObjects組件進行開發。
4.3功能實現
本系統主界面如圖4-1所示
圖4-1系統主界面
本系統界面簡潔，操作簡單，各功能簡介如下：
單擊“選擇DWG文件”按鈕，將彈出對話框選擇需要轉換的DWG，文件如圖4-2所示；
圖4-2選擇需要轉換的DWG文件
單擊“選擇目標庫” 按鈕，將彈出對話框選擇存儲轉換后數據的File Geodatabase, 如圖4-3所示。
圖4-3 選擇需要導入的File Geodatabase
單擊“開始轉換”按鈕，開始執行轉換，如圖4-4所示。
圖4-4點擊”開始轉換”,轉換完成
5 結論與展望
由于時間和數據、軟件環境等原因，只針對CAD數字地形圖向GIS建庫轉換進行了研究，并以AutoCAD為具體數據格式和ArcGIS為模型實現平臺。在整個模型實現過程中，細節功能多基于GIS軟件已有的空間分析功能，這雖然簡便可行，但也限制了復雜功能的實現。怎樣在快速建模和復雜功能實現之間平衡，還需要進一步研究。
研究實現CAD數字地形圖導入Geodatabase的方法，目的是基于ArcGIS的CAD到GIS數據轉換的解決方案，使城市基礎地理信息數據得到快速的存儲與最優的管理工作，為城市建設與規劃等提供最為可靠的原始數據。
參考文獻：
[1] GB/T13923-2006基礎地理信息要素分類與代碼[S].中華人民共和國國家標準.北京:中國標準出版社,2006，1～24.
[2] 陳能,施蓓琦. AutoCAD 地形圖數據轉換為GIS 空間數據的技術研究與應用.測繪通報.2003-8.
地理數據的概念范文6
【關鍵詞】GIS；環境地理信息系統；空間數據庫
一、環境地理信息系統的概念
環境地理信息系統（簡稱EGIS）是收集、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和環境信息的計算機軟硬件系統。它是GIS技術在環境領域的延伸，是GIS技術與環境監測技術、環境管理技術等各種環境信息分析和處理技術的集成。環境地理信息系統的主要功能有：
1.基本功能包括對空間和屬性數據的輸入、存儲、編輯，以及制圖和空間分析等功能。編輯功能允許用戶添加、修改、刪除點、線、面或修改其屬性信息；制圖功能可以靈活多樣地制作和顯示及輸出各種專題地圖，如污染分布圖、水功能區劃圖、環境規劃圖等等，地理要素可放大縮小以顯示不同的細節內容，并能夠測量地圖上線段的長度或指定區域的面積。
2.空間統計分析是指對空間數據庫中的專題數據進行統計分析。包括各種屬性數據的集征數、離散特征數及其分類分級統計等。
3.疊加分析功能允許兩個或多個圖層在空間上比較各空間要素和屬性，分為合成疊加和統計疊加。對不同的圖層進行疊加分析，從而獲得各種感興趣信息，如利用類型疊置分析獲取新的類型。
4.緩沖區分析是GIS的基本空間操作功能之一。例如，某地區有危險品倉庫，要分析一旦倉庫爆炸所涉及的范圍，這就需要進行點緩沖區分析，結合與居民地圖層的疊加分析，可以獲取需要疏散的人口數等等。
綜上所述，空間分析是地理信息系統軟件的核心，空間統計分析、疊加分析、緩沖分析等功能為環境地理信息系統提供了強大的環境分析功能與廣闊的應用空間。隨著其功能的不斷完善和發展，環境地理信息系統將為環境各部門提供一個功能強大的空間信息服務和管理工具，成為各部門日常工作不可或缺的工作手段。
二、環境地理信息系統的具體應用
1.電子地圖使環境管理工作變得輕松直觀
由于采用空間數據和數據庫掛接，改變了傳統的信息管理方法，地圖由傳統的靜態紀錄變為信息豐富多樣的動態的電子地圖，實現了數據可視化。它使環境主管部門對各種環境要素的管理變得直觀、簡單和輕松。
2.強大的環境規劃手段
區域環境規劃是EGIS應用發展的重點領域之一，目前基于EGIS的環境規劃模型還處于深化研究階段，將環境應用模型與GIS集成為一體，可以為環境規劃提供更強大的技術手段。由于應用EGIS能夠更好地考慮和評價建設項目對環境的影響，因此在建設項目的環境評價中得到廣泛應用。
3.危險物運輸管理
借助GIS的運行路徑選擇功能，可以對危險物轉移運輸線路進行優化選擇，能避開人口集中居住區、飲用水源地等環境敏感區域制定運輸計劃。并可以通過GPS對危險物的運輸線路進行實時監控。
4、環境模型模擬分析
環境模型在環境決策中有著重要的作用，如可以通過模型模擬出污染事故發生后各個時間的擴散情況，為決策提供科學的參考依據。常用的模型主要有大氣擴散模型、一維水污染擴散模型、二維水污染擴散模型等等，實現各種模型的模擬結果的生成、二維和三維的顯示等功能。
5、為數字環保提供技術平臺
數字環保是最近提出來的終極環境管理系統，它是繼數字地球概念提出以后，環保領域提出的新概念，它將是未來十年環保領域信息化建設的終極方向，EGIS作為數字環保的基礎平臺，將能夠為用戶提供實時動態環境信息服務，也能夠為環境管理者提供決策信息，逐步控制污染，改善環境狀況，提高人民生活水平。
三、發展環境地理信息系統的策略探討和建議
當前我國有關部門已經開始著手進行環境地理信息系統的開發，并進行了一些有益的嘗試 ，但鑒于我國GIS基礎工作薄弱，特別是基本的空間信息數據庫尚未建立，因此EGIS的開發費用十分巨大；加上EGIS的發展涉及眾多部門和多種技術，因此有關部門應當重視和開展我國EGIS的發展策略研究。發展EGIS應當采用“統一規劃、注重基礎、緊密跟進、高起點開發、協調發展”的發展策略。
1.統一規劃。由于EGIS的發展不但涉及眾多環境部門，還包括與其他各級政府管理部門之間的信息交流；同時又涉及多種信息技術，而信息技術發展的速度十分迅速，為了降低空間數據資源采集和管理的成本，為了適應未來發展的需要，必須在多方部門的參與下，統一規劃和構建EGIS的發展框架。
2.注重基礎。由于我國GIS發展基礎薄弱，數據基礎是系統生命力的關鍵，失去了完善可靠的基礎數據的支撐，系統的功能再強大也不能發揮其作用，因此要在統一規劃的思路和明確的發展框架下，不斷加強基礎空間數據庫和基礎環境數據庫的積累與建設。
3.緊密跟進、高起點開發、協調發展。在技術上緊密跟進國外先進的GIS技術，高起點進行系統開發，與我國的信息產業發展速度相協調，共同發展適合我國國情的EGIS。
當前我國各地許多部門雖然已經開展了EGIS的研究與開發，但這些開發均是出于本部門的需要，很少考慮到將來部門之間的數據交流和共享，加上沒有全國性的EGIS發展框架和數據標準，數據的通用性將成為影響EGIS開發的關鍵因素，建議有關部門及時組織開展EGIS發展體系和框架標準的研究。
四、結束語
地理信息系統是近二十年來迅速發展的信息技術的重要組成部分，它的應用已經從早期的礦產資源管理拓展到與空間地理相關聯的更廣泛的領域，特別是在環境領域，原有的多種環境信息處理技術（環境模型、環境規劃分析） 正在與地理信息系統融合，逐漸形成具有強大功能并具有環境特征的地理信息管理系統，即環境地理信息系統。它將成為各個環境管理部門日常信息處理不可缺少的新工具。它將徹底改變傳統的信息處理方式。可以說它是環境管理進入信息時代的標志。
參考文獻
