第二章 GIS空间数据结构

第一节 空间数据及其特征

一、GIS空间数据的来源与类型

空间数据是一个GIS应用系统的最基础的组成部分。空间数据是GIS的操作对象，因此设计和使用GIS的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。

（一）空间数据的来源

建立GIS的空间数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等，可归纳为原始采集数据、再生数据和交换数据三种来源。

1.地图数据

地图是GIS的主要数据源，因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据不仅可以做宏观的分析(用小比例尺地图数据)，而且可以做微观的分析(用大比例尺地图数据)。在使用地图数据时，应考虑到地图投影所引起的变形，在需要时进行投影变换，或转换成地理坐标。

地图数据通常用点、线、面及注记来表示地理实体及实体间的关系，如：

点——居民点、采样点、高程点、控制点等；

线——河流、道路、构造线等；

面——湖泊、海洋、植被等；

注记——地名注记、高程注记等。

2.遥感图像数据(影像数据)

遥感图像数据是GIS的重要数据源。遥感图像数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感图像数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。

3.文本资料

文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等，这些也属于GIS的数据。

4.统计资料

国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、经济指标等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。

5.实测数据

野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。例如,全站仪观测的数据、GPS(全球定位系统)所获取的数据等都是GIS的重要数据源。

6.多媒体数据

多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通信口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。

7.已有系统的数据

GIS还可以从其他已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。

（二）空间数据的类型

空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型，它们各表示的具体内容如下:

(1)类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。

(2)面域数据。例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。

(3)网络数据。例如道路交点、街道、街区等。

(4)样本数据。例如气象站、航线、野外样方分布区等。

(5)曲面数据。例如高程点、等高线、等值区域等。

(6)文本数据。例如地名、河流名称、区域名称等。

(7)符号数据。例如点状符号、线状符号、面状符号等。

二、空间数据的基本特征

要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有空间数据和属性数据。如果要描述空间实体或现象的变化，则还需记录空间实体或现象在某一个时间的状态。所以，一般认为空间数据具有三个基本特征（图2-1）。

1.空间特征

空间特征表达了地理事物和现象的客观存在性、几何形态的多样性和空间相关性，相应的空间特征又包括空间位置、空间关系等特征。空间位置一般以坐标数据表示，空间关系表达了地理空间中相互依存的事物和现象的关系，包括拓扑关系、方位关系和度量关系等。

2.属性特征

表示现象的特征，例如变量、分类、数量特征和名称等。通过属性数据表达空间实体内在的性质和相互关系，属性数据从性质上通常分为定性和定量两种类型。定性数据包括名称、类型、特性等；定量属性包括数量、等级等。

3.时间特征

时间特征指空间实体随着时间的变化，例如，土地利用现状的变化，珠穆朗玛峰的高程变化。