一、地理信息系统中空间数据的组织与管理方式?

GIS是世界上独一无二的一种数据库DD空间数据库（Geodatabase）。它是一个“用于地理的信息系统”。从根本上说，GIS是基于一种使用地理术语来描述世界的结构化数据库。

这里我们来回顾一些在空间数据库中重要的基本原理。

・ 地理表现形式

作为GIS空间数据库设计工作的一部分，用户要指定要素该如何合理的表现。例如，地块通常用多边形来表达，街道在地图中是中心线（centerline）的形式，水井表现为点等等。这些要素会组成要素类，每个要素类都有共同的地理表现形式。

每个GIS数据集都提供了对世界某一方面的空间表达，包括：

・ 基于矢量的要素（点、线和多边形）的有序集合

诸如数字高程模型和影像的栅格数据集

网络

地形和其它地表

测量数据集

其他类型数据，诸如地址、地名和制图信息

描述性的属性

除了地理表现形式以外，地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表。许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段（也常称为“关键字”）相互关联。就像它们在传统数据库应用中一样，这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS数据模型中扮演着非常关键的角色。

空间关系：拓扑和网络

空间关系，比如拓扑和网络，也是一个GIS数据库的重要部分。使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则，以及支持拓扑查询和漫游（比如，确定要素的邻接性和连接性）。拓扑也用于支持复杂的编辑，和从非结构化的几何图形来构建要素（例如，用线来构建多边形）。

地理要素共享几何形状。可以使用节点、边、面的关系来描述要素的几何形状

在这个网络示例中，街道要素代表连接它们的端点（称为“连接”）的边。

转向模型可用于控制从一边到另一边的通行能力

・ 专题图层与数据集

GIS将空间数据组织成一系列的专题图层和表格。由于GIS中的空间数据集具有地理参考，因此它们具有现实世界的位置信息并互相叠加。

GIS集成了多种类型的空间数据

在一个GIS中，同类型的地理对象集合被组织成图层，例如地块、水井、建筑物、正射影像以及基于栅格的数字高程模型（DEM）。明确定义的地理数据集对于一个实用的地理信息系统是相当重要的，同时专题信息集合使用层来组织，这样的思想也是GIS数据集一个关键的思想。

数据集可以用于表达：

原始量测值（例如卫星影像）

经过解译的信息 l 通过空间分析和建模处理而得来的数据

通过层之间共同的地理位置，我们可以很容易地得到多个层之间的空间关系。

GIS使用普通的对象类来管理这些简单的图层，同时凭借一套功能丰富的工具获取数据层之间的关键联系。

GIS会使用通常是来自不同组织机构，并且具有各种表现方式的大量数据集。因此对于GIS数据集很重要的是：

・ 使用简单并易于理解

・ 易于同其他的地理数据集结合使用

・ 能够被有效地编辑与校验

・ 能够形成具有内容详实，使用和目标描述明确的清晰文档

任何的GIS数据库或者用基于文件的数据组织方式都遵循这些共同的原则与概念。每个GIS都需要有一个机制依据这些原则来描述地理数据，并且通过一套综合的工具来使用和管理此信息。

二、地理信息系统功能的空间查询与分析

对地理空间的查询与分析功能，是GIS得以广泛应用的重要原因之一。通过GIS提供的空间数据查询与分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域（例如商业选址、抢险救灾等）是至关重要的。 空间查询是地理信息系统以及许多其他自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能，即可把满足一定条件的空间对象查出，并将其按空间位置绘出，同时列出它们的相关属性等。空间查询是支持综合图形与文字的多种查询的主要方法，它支持由图查图、由图查文和由文查图，并给出新图和有关数据。

GIS通常使用空间数据引擎存储和查询空间数据库。空间数据引擎在用户和异构空间数据库的数据之间提供一个开放的接口，它是一种处于应用程序和数据管理系统之间的中间件技术，空间数据引擎是开放且基于标准的，这些规范和标准包括OGC的Sample Feature SQL Specification、IOS/IEC的SQL3以及SQL多媒体与应用程序包（SQL/MM）等。市场上主要的空间数据引擎产品都是与上述规范高度兼容的。 空间模型分析是在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是地理信息系统应用深化的重要标志。空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其他计算机系统的根本区别，它以空间数据和属性数据为基础，回答真实地理客观世界的有关问题。地理信息系统的空间分析可分为：拓扑分析、方位分析、度量分析、混合分析、栅格分析和地形分析等。

三、地理信息系统的数据来源

GPS 系统由3 部分组成：

空间部分：主动式工作卫星：26 颗卫星分布6 个椭圆轨道上，长半轴26600km，高度20200km，时间基准10-12?/FONT>10-13 秒。

控制部分：轨道预报（监测和控制卫星系统），确定系统时间，预报卫星星历、卫星钟状态，更新卫星导航电文。

用户部分：不同类型的接收机（由带前置放大器的天线、信号识别和处理的射频仓、微处理器、精密振荡器、电源、显示屏、内存和数据存储器组成）。利用GPS 进行GIS 地理数据更新具有及时、高效、高精度、不受恶劣环境气候影响等优势，GPS 作为一种便捷的科学工具将在空间科学领域获得广泛的应用。GPS 定位方法精度高,方便灵活。GPS 定位技术在测绘中的应用和普及,是测绘科技的一个重大的突破性进展。随着GPS 接收站的全面建成和发展,GPS 技术在普通测量与工程测量中的应用将越来越广泛。

2 全站仪数据用全站仪进行实地测量,将野外采集的数据自动传输到电子手簿,磁卡或便携机内记录,并在现场绘制地形(草)图,到室内将数据自动传输到计算机,人机交互编辑后由计算机自动生成数字地图,并控制绘图仪自动绘制地形图。这种方法是从野外实地采集数据的,又称地面数字测图。由于测绘仪器测量精度高,而电子记录又如实地记录和处理,所以地面数字测图是几种数字测图方法中精度最高的一种,也是城市地区的大比例尺(尤其是1∶500 的)测图中最主要的测图方法。现在,各类建设使城市面貌日新月异,在已建(或将建)的城市测绘信息系统中,多采用野外数字测图作为测量与更新系统,发挥地面数字测图机动、灵活、易于修改的特点,局部测量,局部更新,始终保持地形图的现势性。MAPGIS 提供了一个完整的数字测图成图软件-MAPSUV,它既可以采用野外测记,室内成图;也可以采用电子平板测绘模式,内外业一体化,实时成图。它具有数据采集、输入、数据处理、成图、图形编辑与修改及绘图等功能。可以自动生成和维护拓扑关系,输入图形属性信息,同时可以输出符合国家标准图式的图形。

原图数据采集在已进行过测绘工作的测区，有存档的纸介质(或聚酯薄膜)地形图，即原图，也称底图。为了图的计算机存档和修测,为了建立该区的GIS 或进行工程CAD,就必须将原图数字化,才能将图输入计算机。数字化的方法有两种：

1 数字化仪数字化数字化仪是―种将图示坐标转换为数字信息的设备。数字化的过程－即用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行采集(称手按数字化)，将数据自动传输到计算机，处理成数字地图的过程，采集的数据为矢量数据结构。由于数字化图的精度一般低于原图的精度，尤其当作业员疲劳时，精度更易受影响。数字化仪数字化在实际中的应用越来越少，基本上转向扫描矢量化。

2 扫描仪数字化原始纸介质（或聚酯薄膜）图件在扫描仪上走―遍，即完成图的扫描数字化，将数据输入计算机中存储、处理并可再回放成图。扫描数字化速度较快，获得数据为栅格数据。栅格数据结构比矢量数据结构简单，但图形数据量大，其空间数据的叠置和组合十分简便，图像表现比较真切，因此在GIS 中，它与矢量数据结构并用。在数字测图中，对原图扫描数字化，获得栅格图形数据后，还必须将栅格数据转换为矢量数据，即矢量化。