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13.1. 地理信息系统的概念与功能

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13.3. 地理坐标系


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13.2. GIS数据的基本格式

13.2.1. 地理空间信息

地理空间信息的数据模型是现实世界的特征组到理想状态的简化或抽象, 并且可以在各种GIS软件的用户使用层(结构化)模型有很多。 该层模型由多个空间数据的分层构建,如 图 13.5 。 根据内容,离散特征信息的矢量格式,以矢量格式或栅格式描述栅格模型的空间数据, 栅格格式通常用于连续变化的地面信息等。

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图 13.5 层(结构化)模型

13.2.2. 矢量格式数据

矢量格式数据模型由点(点),线(线)和多边形(面)组成, 每个点对应一个属性,如 图 13.6 。 点数据通过使用坐标指示避难场所等位置。线数据通过记录多个点来表示, 并用于指示河流,道路,铁路等线状要素地物。 该线的点包括端点和节点,与简单点区分开来。此外,连接此端点和节点的线称为链或弧。 通过用线连接三个或更多个点来创建表面来表示多边形数据,并且用于指示假定的海啸淹没区域的范围。 这个多边形的重要之处在于有一个机制来表示闭合线的外部和内部。

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图 13.6 矢量格式数据模型

这些矢量格式空间数据通常由关系数据库管理。关系数据库将一组数据表示为一组多个项(字段), 并在表(表)中显示一组数据,如 图 13.7 。 在该数据库中,属性信息被分组为多个相互关闭的表。

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图 13.7 地理信息系统测试信息

13.2.3. 栅格格式数据

栅格格式的数据模型通过将地表分割成单元格,将单元格内的信息数值化,来表现地物的位置和形状。 通常,该模型与数字照片等图像数据类似,如 图 13.8 。 栅格格式的数据模型由规则排列的网格状像素(像素、单元格)的集合体表示, 常见的栅格式数据如数值地图、卫星影像、航空照片、数值高程模型等。

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图 13.8 栅格格式数据

  • 数值地图:模拟式地图(如:纸图)以扫瞄的方式将其数值化,由栅格所组成,如 图 13.9

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图 13.9 数值地图

  • 卫星影像:人造卫星拍摄各种不同波长的反射光,再将各波长拍摄图像迭合形成彩色图案,能反映出真实地表的现况。 因位置高,涵盖面也就很广,可以快速收集大范围地区的地理数据,如 图 13.10

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图 13.10 卫星影像

  • 航拍照片:空载摄影机利用可见光波段拍摄地表,因位置低,分辨率较卫星影像高,如 图 13.11

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图 13.11 航拍照片

  • 数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM):以数字型态来描述地表高程的模型,含有 X 坐标、Y 坐标、 Z高程值。 可利用来做水文、地下水等相关模拟,如 图 13.12

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图 13.12 数值高程模型

13.2.4. 矢量与栅格数据的优缺点

矢量数据由于符合真实世界之形貌,比较容易被接受,故建立数据的时间及成本提高,也符合事实之需求。 栅格式数据易于分析,比矢量式数据更容易表现地形地貌, 所以被广泛应用于自然资源方面的研究计划与管理中。其优缺点比较如下:

表 13.1 矢量数据与栅格数据优缺点

栅格数据

矢量数据

优点

成本低 数据结构简单 储存空间固定 显示速度快

精确度高 初始储存空间小易于分析 适合数据库处理

缺点

精确度低 初始储存空间大 难显示位相数据

成本高 数据结构复杂 储存空间差异大 显示速度慢