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地理数据的概念范文1
摘要：首先表述了空间数据仓库的三个核心思想；其次设计出了空间数据仓库的概念框架，着重描述了空间数据仓库的外部结构、内部结构以及各组成模块的工作流程，设计出了空间数据仓库认知过程的概念框图，并对认知的基本概念进行了描述，表述了认知过程14个世界模型和13个转换算子的基本内容，并用代数系统给出了严格定义；最后得出的结论是，研制空间数据仓库十分必要，以支持我国的空间数据基础设施建设。
进入21世纪后，对空间数据仓库的研究方兴未艾，在许多次的国际学术会议上都有相关[1~3]。例如在泰国召开的ISPRS第三届动态与多维GIS会议暨CPGIS第十届地理信息年会、北京召开的第20届国际制图协会国际学术会议、南非召开的第21届国际制图协会国际学术会议等。还有一些ESRI公司的白皮书、全球性用户大会、SSD国际会议、数字地球国际会议、GIS国际会议等也开始讨论空间数据仓库问题[4~8]。将空间数据仓库技术引入到我国大概是20世纪90年代末，文献[9~14]的发表开创了我国空间数据仓库理论与技术研究的新局面，此后又陆续出现了一些这方面的论文。
总体说来，上述工作对空间数据仓库的理论和方法进行了初步研究，在概念、原理、结构、操作与算法等方面进行了初步论述，已取得了卓有成效的成绩。但是到目前为止，空间数据仓库的概念框架和认知过程等方面还是缺乏系统的论述，没有形成一套比较完整的空间数据仓库概念框架体系和认知过程体系。
1概念框架
空间数据仓库是GIS技术和数据仓库技术相结合的产物，其定义很多，但中心思想包含三方面内容：①空间数据仓库是在网络环境下，实现对异地、异质、异构不同源数据库中地理空间数据、专题数据及时间数据的统一、整合、集成处理，形成用户获取数据的共享操作模式；②空间数据仓库可根据需求对这些数据再进行测绘专业处理，提供多种空间数据产品，满足用户更高层次——对数据产品的需求；③基于空间数据产品，空间数据仓库可从多维的角度进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，提供综合的、多维的、面向分析的空间辅助决策支持信息，满足用户空间决策分析的需求。
空间数据仓库的概念框架分为外部结构、内部结构。外部结构主要描述空间数据仓库与外部系统的关系；内部结构主要描述空间数据仓库的内部功能模块组成。
1．1外部结构
数据库系统处于空间数据仓库系统的最底层，管理着若干种不同的地理空间数据库和专题数据库，它们各自独立，形成了各式各样的异地异质异构的数据库系统，它们主要为空间数据仓库提供数据源。应用系统处于空间数据仓库系统的最上层，它通过一个标准的接口从空间数据仓库中提取地理空间数据、空间数据产品和空间辅助决策分析信息，为应用系统服务。
1．2内部结构
空间数据仓库的内部组成应由八个独立功能模块构成，分层次实现空间数据仓库系统。其中，第一层次的功能模块是空间数据仓库的基础处理模块，由多源空间数据抽取、多源空间数据整合、多源空间数据统一、空间数据仓库元数据组成；第二层次的功能模块是空间数据仓库的服务模块，由空间数据产品服务、空间数据立方体分析、空间数据挖掘分析组成；第三层次的功能模块是空间数据仓库的对外数据接口模块，由对外数据交换格式组成。第一层次的功能模块为第二层次的功能模块服务，第二层次的功能模块为第三层次的功能模块服务。
当应用系统提出需求时：①多源空间数据抽取功能模块从各源数据库系统中抽取出相应地理范围（矩形、多边形、椭圆）的不同种类的地理空间数据、专题数据；②多源空间数据整合功能模块对这些由图幅范围组织的地理空间数据进行相应地理范围的裁剪、拼接、接边、图形编辑、拓扑重组等整合处理，形成裁剪拼接和接边好的、具有完整拓扑关系的、物理上无缝的、按区域范围组织的地理空间数据；③多源空间数据统一功能模块对这些整合处理好的地理空间数据进行数学基础、数据编码、数据格式、数据精度等方面的统一处理，形成能相互叠加的地理空间数据；④将经抽取、整合、统一处理好的地理空间数据提交给空间数据产品服务功能模块，经过集成、融合、派生和关联等测绘专业算法处理，生成应用系统所需的各种空间数据产品；⑤基于已生成的空间数据产品，进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，得到面向空间辅助决策分析的结果；⑥将这些空间数据产品和空间辅助决策分析结果，以对外数据交换格式的形式提交给应用系统使用。
2认知过程
2．1认知过程概念图
空间数据仓库是描述地理现象的一个重要分支，其认知过程应与地理空间信息的认知过程基本一致，不同之处在于其描述的内容和范围大小的区别。因此，建立空间数据仓库的认知过程，实际上是要经过一个地理现象认识、抽象、组织、分析和应用的过程。
2．2认知过程描述
这14个世界模型和13个转换算子的组合构成了三个层次世界，即实体世界、目标世界和产品世界。其中，现实世界、地理现实世界、地理工程现实世界和地理工程概念世界这四个世界模型，以及命名、选择、抽象这三个转换算子，共同构成实体世界；地理工程尺度世界、地理要素分类世界、地理要素编码世界、地理要素几何世界和地理要素集合世界这五个世界模型，以及度量、分层、编码、测量和聚集这五个转换算子，共同构成目标世界；地理空间抽取世界、地理空间整合世界、地理空间统一世界、地理空间产品世界、地理空间决策世界这五个世界模型，以及提取、处理、变换、计算、分析这五个转换算子，共同构成产品世界。
数据库概念设计阶段、地理空间数据库实现阶段和空间数据仓库实现阶段构成了空间数据仓库系统实现过程的三个阶段，这三个阶段分别对应着三个层次世界，即实体世界、目标世界和产品世界。其中，前两个阶段是为地理空间数据库的建立服务的，由它们实现实体世界向目标世界的转换；后一个阶段是为空间数据仓库的建立服务的，由它们实现目标世界向产品世界的转换。
由此可见，空间数据仓库的认知过程主要就是这14个世界模型通过这13个转换算子的转换实现三个层次世界的过程。这个认知过程指导了空间数据仓库的实现。
3认知的概念定义
3．1世界模型
实际上，这些世界模型主要是依靠具体的实体模型或数据模型描述来实现的。每个世界模型均有其描述的地理空间对象，因此这些世界模型描述的内容大不相同，必须定义出这些世界模型。
3．1．1现实世界模型
现实世界中，人们能看到一系列物质和现象，对于这些物质和现象，不管是否能叫上名字，它们都是客观存在的，并且相互之间通过它们的关系组成了自然界的千差万别。由此可见，能将现实世界中所有物质和现象集合以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是现实世界模型。
现实世界的物质和现象集合中，隐含着许多不同的地理现象类，如地质、矿产、石油、自然地理等地理现象类。地理现象类是现实世界的一个子集。由此可见，能将现实世界中所有地理现象类集合以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是地理现实世界模型。
3．1．3地理工程现实世界模型
地理现实世界的地理现象类集合中，特指一个或若干个地理现象就是地理工程现实世界，如自然地理等。地理工程现实世界是地理现实世界的一个子集。由此可见，能将地理现实世界指的地理现象以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是地理工程现实世界模型。
3．1．4地理工程概念世界模型
要用计算机来描述地理工程现实世界中的地理现象，就必须对它们进行抽象描述，形成地理现象在人们头脑中的反映，生成概念模型。由此可见，能将地理工程现实世界指的地理现象以及它们的内部关系用一定的形式进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
将地理现象抽象成概念模型，仅有这些还远远不够，因为现实世界中的所有地理现象均是有度量的，所以用计算机描述这些地理现象时，也必须是可度量的。度量主要包括描述地理现象的欧几里德几何坐标系和数学单位尺度。由此可见，对地理工程概念世界中的抽象地理现象进行欧几里德几何坐标系和数学单位尺度描述就是地理工程尺度世界模型。
3．1．6地理要素分类世界模型
按照GIS理论，概念中的地理现象最终都是通过多种地理要素来表达的，因此如何对地理要素进行合理的设计和划分就显得十分重要。根据ARC/INFO的分层理论，只有将这些地理要素进行分类分级，才能高效地处理它们。由此可见，对地理工程尺度世界中具有尺度度量的地理现象进行地理要素的分类分级描述就是地理要素分类世界模型。
3．1．7地理要素编码世界模型
要使计算机能识别和处理地理要素，就必须给这些地理要素进行分类分级编码，即用一串数字来表示它们，该分类分级编码就成为该地理要素在计算机中的唯一标志符，以便计算机能识别和处理。由此可见，对地理要素分类世界中具有明确分类分级定义的地理要素进行分类分级编码描述就是地理要素编码世界模型。
3．1．8地理要素几何世界模型
为了便于计算机的存储和管理，必须将地理要素细分为几何目标。地理要素几何目标包括基本目标和复合目标。基本目标按地理要素的空间特征划分为点状目标、线状目标、面状目标、体状目标和表面状目标等五种；复合目标由基本目标集合嵌套构成。由此可见，对地理要素编码世界中具有明确分类分级编码的地理要素进行几何目标的划分和描述就是地理要素几何世界模型。
3．1．9地理要素集合世界模型
因为地理要素在一定的条件下由相同或不同的点、线、面、表面和体等五类空间目标组合而成，所以在实际使用中，必须通过计算机系统把数据库中存储的基本目标、复合目标还原成地理要素。由此可见，对地理要素几何世界中具有基本目标、复合目标描述的地理要素进行数据库的几何目标集合操作就是地理要素集合世界模型。
定义9地理要素集合世界模型。设Con中地理要素点状目标、线状目标、面状目标、体状目标、表面目标集合分别表示为Po、Lo、Ao、To、So，Atr为地理要素的某一地理特征集合，则地理要素集合世界模型为Ent={e|(Po，Lo，Ao，To，So)∈Atr}。
3．1．10地理空间抽取世界模型
地理空间抽取的主要功能就是从源数据库中按地理区域范围（矩形、椭圆、多边形等）抽取出满足一定条件的不同种类的地理空间数据。由此可见，对地理要素集合世界中的地理空间数据按一定地理区域范围和地理特征进行抽取的操作描述就是地理空间抽取世界模型。
3．1．11地理空间整合世界模型
数据库中存储的地理空间数据是以图幅为单位组织的，但应用系统使用数据是无图幅概念的，是以地理区域范围为组织的。由此可见，对地理空间抽取世界中抽取出的地理空间数据进行图形裁剪、图形拼接、图形接边、图形编辑和拓扑重组等整合处理，形成以地理区域范围为组织的无缝数据集合操作就是地理空间整合世界模型。定义11地理空间整合世界模型。设Con中图形裁剪、图形拼接、图形编辑、图形接边、拓扑重组功能分别表示为Cut、Stitch、Meet、Edit和Topology，整合功能集合表示为Fun={Cut,Stitch,Meet,Edit,Topology}，则地理空间整合世界模型Pro={e|(e∈Ext,e∈Fun)}。
3．1．12地理空间统一世界模型
实现地理空间数据整合后，必须对来自不同源数据库中的地理空间数据进行统一，因为地理空间数据存在着差异。这些差异表现在如下方面，即数学基础差异、数据编码差异和数据格式差异、数据精度差异。由此可见，对地理空间整合世界中的地理空间数据进行数学基础、数据编码、数据格式、数据精度的统一操作和描述就是地理空间统一世界模型。
3．1．13地理空间产品世界模型
随着应用的深入，单纯的地理空间数据已越来越不能满足用户的需求，用户更加希望使用的是经过测绘专业处理的、经过二次加工处理的地理空间数据产品，后者在实际中具有更大的应用价值。由此可见，对地理空间统一世界中的地理空间数据进行测绘专业处理生成空间数据产品的操作就是地理空间产品世界模型。
定义13地理空间产品世界模型。设Con中单一、集成、融合、派生和关联的功能分别表示为Single、Integrate、Fuse、Derive和Relate，测绘专业处理算法集合为Fru={Single,Integrate,Fuse,Derive,Relate}，则地理空间产品世界模型Pdu={e|(e∈Uni,e∈Fru}。
3．1．14地理空间决策世界模型
建立空间数据仓库的最终目的是为空间决策支持服务，为用户提供大量的具有空间决策支持的信息，这可通过空间数据仓库中的空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析来实现。由此可见，对地理空间产品世界中的空间数据产品进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，生成空间决策支持信息的操作和描述就是地理空间决策世界模型。
定义14地理空间决策世界模型。设Con中的空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析分别表示为Scube、Smine，空间决策分析算法集合为Sdss={Scube,Smine}，则地理空间决策世界模型Dss={e|(e∈Pdu,e∈Sdss)}。
3．2转换算子
在空间数据仓库的认知过程中，14个世界模型的变换离不开13个转换算子，即命名、选择、抽象、度量、分层、编码、测量、聚集、提取、处理、变换、计算和分析，由它们实现每两个世界模型的转换。这些转换算子主要是依靠元数据来实现的，因为每个世界模型均有描述它的元数据，要实现两个世界模型的转换，通晓这两个世界的元数据是转换的前提。虽然这些转换算子的具体定义不同，但它们都是实现每两个世界模型的转换，从数学的定义上说就是由某个世界模型通过函数转换到另一个世界模型上，因此这些转换算子的宏观数学定义是一致的。
地理数据的概念范文2
1. 利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型的有关概念。
2. 掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。 3. 掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。 4. 理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。
二、实验准备
预备知识：
ArcCatalog 用于组织和管理所有 GIS 数据。它包含一组工具用于浏览和查找 地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。
ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的 GIS 信息，比如地图，数据集，模型， 元数据，服务等。它包括了下面的工具： ? ? ? ? ? ?
浏览和查找地理信息。 记录、查看和管理元数据。 创建、编辑图层和数据库
导入和导出 geodatabase 结构和设计。
在局域网和广域网上搜索和查找的 GIS 数据。
管理 ArcGIS Server。
ArcGIS 具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(数据库管理系统)的两种数据模型。基于文件的数据模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不规则三角网(TIN)等GIS数据集。
Geodatabase 数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式－称为Personal Geodatabase， 另一种是基于Oracle或SQL Server等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。
GeoDatabase是 geographic database 的简写，Geodatabase 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。 Geodatabase是ArcGIS软件中最主要的数据库模型。
Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。
在Geodatabase数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。
Geodatabase可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。比如：水系可以同时表示线状和面状的水系。
基本概念：要素数据集、要素类
数据准备：
数据文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据），(ex2.rar)。 软件准备： ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog
三、实验内容及步骤
第1步 启动ArcCatalog打开一个地理数据库
当ArcCatalog打开后，点击, 按钮 （比如“E:ARCGISEXEC2”）,
（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接
在ArcCatalog窗口左边的目录树中, 点击上面创建的文件夹的连接图标旁的 (+)号，双击个人空间数据库－ National.mdb。打开它。
在National.mdb中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表
第2步 预览地理数据库中的要素类
在ArcCatalog窗口右边的数据显示区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界面。在目录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。
在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。现在，你可以看到Countries94的属性表。查看它的属性字段信息。
花几分钟，以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。
第3步 创建缩图，并查看元数据
在目录树中，选择地理数据库National中的要素类－Countries94，切换到“预览视图”，点击工具栏上的放大按钮，将图层放大到一定区域，然后再点，生成并更新缩略图。这时，切换到“内容”视图界面下，并在目录树中选择要素集－“WorldContainer”，数据查看方式更改为“缩略图方式”。.注意，此时，要素类“Countries94”的缩图图是不是发生了改变。
点击“元数据”选项页，查看当前要素类的元数据，了解当前要素类是采用什么坐标系，都有哪些属性字段，字段的类型等信息。在元数据工具栏中，从样式表中选择不同的样式，可以看到，元数据显示的格式发生了变化。
点击元数据导出按钮，可以将元数据导出为多种格式，这里我们选择为“HTML”格式，确定后，元数据将被保存在指定路径下的.htm文件中，从资源管理器中，打开这个.htm文件，查看导出后的元数据信息。
第4步 创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)
在PGD数据库中创建属性表然后录入数据。
地理数据的概念范文3
在进行高中地理信息技术的教学时，首要的培养目标就是加深学生对于地理信息技术的基本认识。基本的教学目标就是让学生对于地理信息技术的概念以及相关的核心技术、遥感技术的概念以及实际应用；地理信息系统的构成以及应用领域；全球定位系统的构成及其应用、电子地图的概念及生活中的运用；基于地理信息技术的数字地球的概念等一些基本的有关地理信息技术概念的学习和掌握。在教学的过程中，教师要抓住教学的重点，帮助学生进一步理解有关地理信息技术相关概念的含义，对于一些超出当前学生认知水平的难点只需进行简单的介绍，让学生适当的了解即可。
2实践目标——运用能力的培养
地理信息技术教学过程离不开教学实践，因此教学实践环节的培养目标，就是培养学生应用地理信息技术来解决实际问题的能力，主要有以下几个方面：
2.1初步掌握遥感图像的读图技巧遥感技术是地理信息技术中的一个重要的组成部分，因此学习遥感图像的判读是地理信息技术教学中的一个重要内容。读图的基础就是对于一些地物的形状、颜色等遥感图像的特征要十分熟悉。例如，遥感图像上人工建筑物的颜色往往会呈现浅蓝色或者是灰白色；天然湖泊的边界往往比较圆滑。同时，还要学会借助已知的地物来推断未知地物。例如，与村庄或者城市相连的线状地物往往是小路，而与湖泊相连的往往是河流等。在教学过程中，教师要注意为学生展示相关的遥感图像，培养学生的读图能力。
2.2GPS手持机定位导航的实践当前GPS在生活中的应用越来越多，其强大的导航功能更是受到了越来越多的青睐。目前，GPS手持机的人机界面更加人性化，操作也更加简单方便，使得GPS实际运用的教学难度也进一步降低。在地理信息技术教学的过程中，教师要安排相关的实践活动来让学生掌握GPS手持机的操作和使用。例如，教师可以开展野外拉练等活动，让学生利用GPS手持机的导航功能来指导学生向着目标地前进，在实际应用的过程中让学生掌握GPS的导航定位功能的应用。
2.3掌握一些简单的GIS软件的操作运用目前有很多GIS软件，其功能也是多种多样。常用的GIS软件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技术教学过程中，要使学生对至少一种相关的GIS软件的操作能够基本的掌握，同时能利用相关的软件来实现一些数据的处理和加工。在GIS软件学习的过程中主要培养以下能力：数据表的建立、简单的数据查询和数据分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷键的使用、通过网络GIS地图查询相关的地理信息、利用GIS软件制作一些专题地图等，进一步提高学生对GIS软件的实际应用能力。
3发展目标——思想认识的加深
3.1认识到地理信息技术的重要性地理信息技术强大的数据获取以及分析和处理能力在社会上的各个领域有着广泛的应用。在实际的教学过程中，教师要让学生对于地理信息技术在中国国民经济发展过程中发挥的作用有更加深刻的认识，让其感受到地理信息技术在国家进行建设决策过程中起到的支持作用。同时，它在生活中实际应用也进一步拓展了人们的生活空间，使人们的生活更加便利舒适，进而让学生在对于地理信息技术的重要性有着充分认识的基础上加强学生对于地理信息技术应用的意识。
3.2注重地理信息安全的保护在地理信息技术教学的过程中，还要注重学生的地理信息安全意识的培养。目前信息安全是网络安全中一个极为重要的组成部分，一些不合法的地理信息的应用可能会给他人带来重大的损失甚至有可能触及法律。在地理信息获取和使用的过程中，要提高学生的地理信息安全保护意识，不将一些重要的地理信息外泄，不一些虚假的地理信息，不因个人利益而随意篡改地理信息，不窃取个人使用权限之外的地理信息等，加强学生对于地理信息安全的保护意识，进一步规范地理信息技术的使用。
4结语
地理数据的概念范文4
关键词：高考备考；地理；专题复习；能力
新课标实施以来，地理高考命题侧重“能力立意”，增加了应用型试题的比例，也就是增大了能力考查的比重。因此，在每年高考备考中，针对能力要求开展专题复习是一个重要的环节，其目的在于：把终极目标变成过程性目标；把形成单项能力作为形成综合能力的前提；把一般性训练变成针对性专题训练；把基础性要求变成提高性要求。通过一个月左右强化训练，使专题训练巩固达到一个较高的层面。在这实施这一环节过程中，本人认为要注重培养学生六种能力：
一、对地理概念的理解、区分、引申、应用的能力
地理概念是对同类地理事物定性的概括。它蕴含着地理事物及其演变过程的本质属性。可分为：一般概念、特殊概念、集合概念等。
深刻理解地理概念，区别相近概念的差异，并能加以准确应用是学生要具备的第一能力，例如，逆温。又如我国的特殊降水：北方秋雨，南方梅雨，贵阳冬雨，都是降水的概念，但差别之大，千万不可混淆，这就是涉及到概念的区别、引申、应用的问题。
二、对地理信息处理、加工、运用的能力
处理地理信息的能力，是地理学科特色能力，它以文字、图像、表格、数据等多种形式结合呈现出来。对地理信息通过认定，提取、辨析、加工、反思，然后结合地理基本原理和规律来分析、推导、判断、准确地阐释地理现象、解决地理实际问题，这是地理测试别重视的一种能力。（如多信息题）
三、对地理图像、图表的绘制、分析、判读、应用的能力
地图是地理学第二语言，是学习和掌握地理原理、规律的基本工具。地理读图分析能力直接影响到地理学习和考试的效果。因此，地图能力是体现地理能力中最重要的一个方面。广义的地图包含着很多：例如，地球运动演变图、地形图、区域图、等值线图、坐标图以及图表、数据等。我们培养学生地图技能，要注意知识迁移应用，要把文字（数字）内容与图像信息有机结合起来，运用地理图像构成空间表达式，利用图像来把握对地理原理和规律的理解。地图能力要从五种形式来培养：等值线图的判读能力；坐标图的判读能力；图文转换能力；地图叠加能力，动手绘图能力，通常情况下，我们读等值线图时，要注意其走向、密度、递变规律；有时要辅助读图，完成抽象思维到形象思维的转变。此外，还要重视图形的变式转换。如：等高线图转换剖面图，平面图转换成立体图，局部图转换成整体图，表格数据转换成曲线折线图，扇形图转换成一柱状图，总之，要仔细阅读地图，充分提取（显性或隐性）信息，分析基本特征，将形象思维与逻辑思维有机结合起来解决实际问题。
四、分析地理事物内在联系，描述和阐释其本质特征的语言表达能力
这是学生的基本能力，体现学生临场的思维组织与文字表达能力，可以说是学生的得分能力。也是前面所说的“描述和阐释地理事物的能力，其表现为对地理事物的观察细致、全面，表达准确、简洁，阐释过程中显示分析、综合、归纳、概括等理性思维水平，同时是通过思维过程的载现，把握事物的本质特征，并使用简明准确的科学术语叙述之。
这包含定性概括和定量表述两部分内容。譬如某河流水文特征，根据其纬度位置、海拔位置、气候类型、地形地势、植被状况来定性概况（径流总量、径流季节变化、汛期、冰期、含沙量等）。例如：温带海洋性气候区与地中海气候区河流水文特征的比较。对地理数据的计算、分析，（时区时差的计算，太阳高度角计算，楼房水平距离与不同季节太阳光照关系的分析计算，比例尺计算、国民总收入、经济发展等数据的计算）是定量表达的主要内容。回答问题的过程中既要相关的学科（跨学科）知识还要较深的语言功底。例如对天气过程的理解和阐述离不开相关的物理学、数学基础，对地貌（尤其是喀斯特地貌）的理解和阐释、需要相关的化学、物理知识，对旅游资源的认知，理解和阐释必须有足够深厚的历史和文学基础。
五、对区域差异的类比、归纳和区域特征的综合分析能力
能够区别不同区域的个性特征、分析、判断和类比其差异的本质属性是体现学生能力的又一个重要标志。例如，比较西欧与北美的温带海洋性气候，其成因、影响存在巨大的差异，这就要从纬度位置（太阳辐射看都是温带地带），大气环流（都受西风影响），下垫面性质（如山脉走向，地势状况，洋流强弱造成西欧温带海洋性气候东西跨度和南北延伸的范围都比北美大得多）等方面来分析。
六、知识迁移、整合、综合解决实际问题的能力
地理备考、强调知识点之间的联系和知识结构的完善，注重材料的理解、分析与阐释，注重运用已有的知识来分析、解决和评价实际问题。
地理数据的概念范文5
关键词：CAD数据模型 GIS数据模型 ， 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
中图分类号 P413 文献标识码：A文章编号：
1引言
当前在我国，基础测绘数据存在的形式主要是CAD数据，CAD数据和GIS数据之间具有重大的差别，不能直接应用于GIS系统中，必须通过一定方式将其转换到GIS空间数据库中，成为GIS软件能够利用的格式。尽管大部分GIS软件都提供了数据格式转换功能，但是由于CAD软件在数据存储、图元定义、管理风格等方面同GIS软件的差别，格式转换的效果不尽如人意。要解决的核心问题就是CAD数据要进入GIS系统，如何转换、组织和管理。
单纯的CAD数据不能直接输入像Arc/Info这样的地理信息系统中去。因为仅仅要去掉已数字化的各种非比例尺和半比例尺图式符号而改为输入属性这一动作，就比重新按GIS要求进行数字化还要费时。因此，这种以机助制图为应用目的而建立的CAD数据库，显然难以满足GIS专题信息提取、空间分析、数据挖掘与应用。但是建立这类CAD数据库耗费了大量的人力物力，完全放弃这些数据而重新按GIS要求数字化建库无疑是很大的浪费，因而实现CAD数据向GIS空间数据库的转换具有重要的现实意义与经济价值。
2 CAD数据模型和GIS数据模型的差异性分析
2.1 CAD数据模型
CAD数据模型用二制文件存储地理数据，用点、线、面描述空间实体，几何要素与相关的颜色、形状等属性存放在一起，而图层和注记号则是它对属性的主要表达方式。
空间数据不存贮在数据库中，并且缺乏对属性数据的支持是CAD数据模型给GIS软件开发和GIS数据共享带来的主要困难。
2.2 CAD功能及特点
⑴CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互。
⑵CAD强调几何造型，因而有点、线、面、弧、圆等多种因素。在GIS中空间数据元素则主要是点、线、面，很难构建真三维空间实体。
⑶CAD偏重于对组成图形的要素的编辑、修改，GIS侧重于分析功能，导致二者的数据库不同。
⑷CAD中的拓扑关系较为简单。而GIS的基本要素点、线、面和体之间具有邻接、关联和包含的拓扑关系。
⑸CAD具有处理GIS空间数据的大部分功能，而将空间与属性数据聚合成一个整体进行处理与分析就成为GIS的主要功能，在分析功能上的差别是GIS与CAD最大的差异。运筹学、拓扑学拓展了GIS的分析功能，使之成为GIS的核心功能。利用分析功能，GIS可以实现空间数据和属性数据的互动；通过空间拓扑分析可以对信息的特征属性进行合并或在空间上进行联结
2.3GIS数据模型
数字地形图是以地图生产为目的的。而GIS是专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的工具，也是一门关于空间信息处理分析的科学。GIS空间数据建模的基本任务是，针对所研究的空间现象或问题，描述GIS的空间数据组织，设计GIS空间数据库模式，这包括定义空间实体及其相互关系，确定数据实体或目标及其关系，设计在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构等。
一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。其中概念数据模型是关于实体及实体间联系的抽象概念集，逻辑数据模型是表达概念数据模型中数据实体(或记录)及其间关系，而物理数据模型则是描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构。
2.3.1 GIS空间数据库模型
GIS空间数据模型的概念模型是考虑用户需求的共性，用统一的语言描述和综合、集成各用户视图。目前广为采用的数据模型是基于平面图的矢量数据模型和基于连续覆盖的栅格数据模型。逻辑数据模型是根据前述的概念数据模型确定的空间数据库信息内容(实体及相互关系)，具体表达数据项、记录等之间的关系，因而可以有若干不同的实现方法。一般来说，可将空间逻辑数据模型分为采用结构化模型和面向操作的模型两大类。逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，但计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存储方法、数据库总体存储结构等。
2.3.2 GIS矢量数据模型
GIS矢量数据模型属于GIS空间概念数据模型范畴。矢量数据模型强调离散现象的存在，由边界线(点、线、面)来确定边界。它将现象看作原型实体的集合，且组成空间实体。在二维平面内，原型实体是点、线、面。矢量模型的表达源于原型空间实体本身，通常以坐标来定义。一个点的位置可以二维或三维中的坐标的单一集合来描述：一条线通常由有序的多个坐标对集合来表示，一个面通常由一个边界来定义，而边界是由形成一个封闭的环状的一条或多条线所组成。
矢量数据模型记录的是空间实体的空间信息，而属性信息则由GIS属性表存储，二者以唯一标识(内部ID)相连接。所以几何数据、属性数据和唯一标识符构成了GIS矢量空间数据的一般内容。这些内容中有部分与一般计算机图形处理技术相通，但是地理属性数据及其通过唯一标识符与几何数据相挂连关系以及地理空间参考是一般计算机图形学所没有的，是GIS的特色内容。
3基础地理数据库模型的设计
Geodatabase模型是ESRI公司在ArcGIS中推出的一种新型的面向对象的空间数据库模型。它采用面向对象技术将现实世界抽象为由若干对象类组成的数据模型，每个对象类有其属性、行为的规则，对象类间又有一定的联系。Geodatabase按层次将地理数据组织成数据对象，并存储在要素类、对象类和要素集中。Geodatabase是要素数据集、栅格和TIN数据集的集合。所有空间的、拓扑的和属性数据都存贮在关系数据库的表中。Geodatabase包含的是连续的地理范围，行为通过规则或为特定要素类编写的代码与要素紧密结合在一起。Geodatabase数据模型便于GIS数据处理 3.1 CAD导入Geodatabase
“Import from CAD工具”是ArcGIS提供的一个专门用来转换CAD数据的一个工具，可以将一个或多个CAD数据(AutoCAD的dwg、dxf格式文件或Microstation的dgn格式文件)作为输入、输出一个结构固定的Geodatabase。这个由Import from CAD工具输出的Geodatabase又被称为Staging Geodatabase，是ArcGIS为了尽量满足广大CAD数据转换要求而专门设计的通用的中间数据模型，它几乎包含了所有CAD数据信息。
3.2 Staging Geodatabase结构
Staging Geodatabase是ArcGIS提供的一个中间个人Geodatabase，结构高度标准化，CAD图形数据在转换过程中按Geodatabase数据模型的要求被分别转换为点、线、面要素，并存储在Staging Geodatabase的一个名为“CAD Staging”的数据集内。该数据集中还有一名为“CadDoc”的面状要素，代表CAD数据的范围。中间Geodatabase的“CADStaging”数据集中的几何要素仅仅存储CAD图形数据的几何部分，而CAD图形数据的相关属性，如CAD图层，图元颜色、线型，注记的内容等则被另外存储在Staging Geodatabase中的若干数据表中。
Staging Geodatabase结构在ArcCatalog中显示如图3-1所示。
3.3 Geodatabase模型体系结构
Geodatabase是用于存储从 Staging Geodatabase中归类提取的要素。按照《基础地理信息要素分类与代码》（GB/T13923-2006）标准，要素类型的大类分别为：定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、地质、土质与植被等8大类，这样每个图层的要素可以按照专题归类表示的方法建立一个要素集，每个要素集包括：点要素类、线要素类和面要素。对于控制点、注记、高程点分别建立独立的要素类。
3.4地理数据库属性数据的结构组织
Geodatabase属性数据结构组织主要参照《基础地理信息要素分类与代码》（GB/T13923-2006），并在此基础上作了适当的修改。下面给出了一部分属性数据表结构。
（1）居民地要素集
居民地要素集包括：点、线、面要素类，点要素类主要存储不依比例尺的图形要素等，线要素类主要存储围墙、栅栏等线性要素，面要素类主要存储房屋等面要素。三类要素的属性表结构如下表所示。
表3-2居民地面要素类
表3-3居民地线要素类
表3-4居民地点要素类
（2）高程点要素类
高程点要素类主要存储高程点本身位置信息，属性表结构如表3-4所示，对于高程注记不需要提取，这个要素类提供字段“txtValue”存储高程值，高程值是从Z坐标值获取的。
表3-5高程点要素类
（3）地名要素类
地名要素类主要存储行政区名称、自然村名称、学校名称、医院名称、旅馆酒店名称等地名信息，如表3-14所示，地名按等级划分，目的是为了符号化显示时更易区别。
表3-6地名信息要素类
4 城市基础地理数据入库系统具体实现
4.1工作流程
⑴首先对CAD数字地形图进行清理与编辑等处理工作，使之符合GIS的要求；
⑵使用“CAD导入工具”将处理完毕的CAD数字地形图导入到“Staging Geodatabase”中；
⑶使用“地形要素类提取与入库工具”分门别类的从“Staging Geodatabase”提取要素存储到构建好的目标Geodatabase中。
4.2系统软件设计
4.2.1开发环境及语言选择
（1）开发环境
操作系统要求windows XP、windows 2000/2003；硬盘要求40G以上，CPU要求2.4G以上。
（2）开发语言
本文的开发平台和语言是目前GIS应用开发领域内的主流配置，主要基于.NET平台，采用C#和ArcObjects组件进行开发。
4.3功能实现
本系统主界面如图4-1所示
图4-1系统主界面
本系统界面简洁，操作简单，各功能简介如下：
单击“选择DWG文件”按钮，将弹出对话框选择需要转换的DWG，文件如图4-2所示；
图4-2选择需要转换的DWG文件
单击“选择目标库” 按钮，将弹出对话框选择存储转换后数据的File Geodatabase, 如图4-3所示。
图4-3 选择需要导入的File Geodatabase
单击“开始转换”按钮，开始执行转换，如图4-4所示。
图4-4点击”开始转换”,转换完成
5 结论与展望
由于时间和数据、软件环境等原因，只针对CAD数字地形图向GIS建库转换进行了研究，并以AutoCAD为具体数据格式和ArcGIS为模型实现平台。在整个模型实现过程中，细节功能多基于GIS软件已有的空间分析功能，这虽然简便可行，但也限制了复杂功能的实现。怎样在快速建模和复杂功能实现之间平衡，还需要进一步研究。
研究实现CAD数字地形图导入Geodatabase的方法，目的是基于ArcGIS的CAD到GIS数据转换的解决方案，使城市基础地理信息数据得到快速的存储与最优的管理工作，为城市建设与规划等提供最为可靠的原始数据。
参考文献：
[1] GB/T13923-2006基础地理信息要素分类与代码[S].中华人民共和国国家标准.北京:中国标准出版社,2006，1～24.
[2] 陈能,施蓓琦. AutoCAD 地形图数据转换为GIS 空间数据的技术研究与应用.测绘通报.2003-8.
地理数据的概念范文6
【关键词】GIS；环境地理信息系统；空间数据库
一、环境地理信息系统的概念
环境地理信息系统（简称EGIS）是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在环境领域的延伸，是GIS技术与环境监测技术、环境管理技术等各种环境信息分析和处理技术的集成。环境地理信息系统的主要功能有：
1.基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息；制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图，如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等，地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容，并能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。
2.空间统计分析是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。包括各种属性数据的集征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3.叠加分析功能允许两个或多个图层在空间上比较各空间要素和属性，分为合成叠加和统计叠加。对不同的图层进行叠加分析，从而获得各种感兴趣信息，如利用类型叠置分析获取新的类型。
4.缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一。例如，某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析，结合与居民地图层的叠加分析，可以获取需要疏散的人口数等等。
综上所述，空间分析是地理信息系统软件的核心，空间统计分析、叠加分析、缓冲分析等功能为环境地理信息系统提供了强大的环境分析功能与广阔的应用空间。随着其功能的不断完善和发展，环境地理信息系统将为环境各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具，成为各部门日常工作不可或缺的工作手段。
二、环境地理信息系统的具体应用
1.电子地图使环境管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。
2.强大的环境规划手段
区域环境规划是EGIS应用发展的重点领域之一，目前基于EGIS的环境规划模型还处于深化研究阶段，将环境应用模型与GIS集成为一体，可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用EGIS能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响，因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。
3.危险物运输管理
借助GIS的运行路径选择功能，可以对危险物转移运输线路进行优化选择，能避开人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定运输计划。并可以通过GPS对危险物的运输线路进行实时监控。
4、环境模型模拟分析
环境模型在环境决策中有着重要的作用，如可以通过模型模拟出污染事故发生后各个时间的扩散情况，为决策提供科学的参考依据。常用的模型主要有大气扩散模型、一维水污染扩散模型、二维水污染扩散模型等等，实现各种模型的模拟结果的生成、二维和三维的显示等功能。
5、为数字环保提供技术平台
数字环保是最近提出来的终极环境管理系统，它是继数字地球概念提出以后，环保领域提出的新概念，它将是未来十年环保领域信息化建设的终极方向，EGIS作为数字环保的基础平台，将能够为用户提供实时动态环境信息服务，也能够为环境管理者提供决策信息，逐步控制污染，改善环境状况，提高人民生活水平。
三、发展环境地理信息系统的策略探讨和建议
当前我国有关部门已经开始着手进行环境地理信息系统的开发，并进行了一些有益的尝试 ，但鉴于我国GIS基础工作薄弱，特别是基本的空间信息数据库尚未建立，因此EGIS的开发费用十分巨大；加上EGIS的发展涉及众多部门和多种技术，因此有关部门应当重视和开展我国EGIS的发展策略研究。发展EGIS应当采用“统一规划、注重基础、紧密跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。
1.统一规划。由于EGIS的发展不但涉及众多环境部门，还包括与其他各级政府管理部门之间的信息交流；同时又涉及多种信息技术，而信息技术发展的速度十分迅速，为了降低空间数据资源采集和管理的成本，为了适应未来发展的需要，必须在多方部门的参与下，统一规划和构建EGIS的发展框架。
2.注重基础。由于我国GIS发展基础薄弱，数据基础是系统生命力的关键，失去了完善可靠的基础数据的支撑，系统的功能再强大也不能发挥其作用，因此要在统一规划的思路和明确的发展框架下，不断加强基础空间数据库和基础环境数据库的积累与建设。
3.紧密跟进、高起点开发、协调发展。在技术上紧密跟进国外先进的GIS技术，高起点进行系统开发，与我国的信息产业发展速度相协调，共同发展适合我国国情的EGIS。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了EGIS的研究与开发，但这些开发均是出于本部门的需要，很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享，加上没有全国性的EGIS发展框架和数据标准，数据的通用性将成为影响EGIS开发的关键因素，建议有关部门及时组织开展EGIS发展体系和框架标准的研究。
四、结束语
地理信息系统是近二十年来迅速发展的信息技术的重要组成部分，它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域，特别是在环境领域，原有的多种环境信息处理技术（环境模型、环境规划分析） 正在与地理信息系统融合，逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统，即环境地理信息系统。它将成为各个环境管理部门日常信息处理不可缺少的新工具。它将彻底改变传统的信息处理方式。可以说它是环境管理进入信息时代的标志。
参考文献
