第五章 GIS中的数据

导读：对空间数据的处理是GIS的核心功能，GIS中的数据通常描述三部分信息：空间信息（位置，空间关系等等），非空间的属性信息，时间信息。数据按照其测量尺度，可以分为定名、定比、间隔、比率量四种类型。由于各方面的原因，GIS数据存在着质量问题，了解数据质量有利于数据的正确使用，避免出现“Garbage In, Garbage Out”的情形。数据质量可以通过元数据进行描述，简单的说，元数据是对数据的描述，在GIS应用不断发展、空间数据不断增长的情况下，元数据有助于数据的共享和有效使用。

本章讲述了上述的内容。

1．数据涵义与数据类型

1．1数据的涵义

1．1．1数据

数据是用以载荷信息的载体。它可以是记录下来的某种可以识别的物理符号，数据的具体形式多种多样，如文本、图像、声音等都可以归入数据的范畴。虽然数据是信息的载体，但并非就是信息，只有理解了数据的含义、对数据做出解释，才能得到数据中所包含的信息。在计算机化的信息系统中，数据的格式往往与具体的计算机系统有关，随着载荷它的物理设备的形式而改变。信息系统对数据进行处理（运算、排序、编码、分类、增强等）就是为了得到数据中所包含的信息。

在地理信息系统中，由系统建立者输入、机器存储的各种专题地图和统计图表是数据；系统软件中所包含的代码是计算机系统中的二进制数据；用户对地理信息系统发出的各种指令也是数据，等等。因此，地理信息系统的建立和运行，就是信息或数据按一定的方式流动的过程。

数据的处理和解释是非常重要的环节。所谓数据处理，是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、检索、计算以及分析、模拟和预测的操作，其目的就是把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；把数据编辑后存储起来，以供不断使用。数据处理是为了解释，而数据解释需要人的智慧、学识和经验。

1．1．2地理数据（空间数据）的基本特征

地理数据一般具有三个基本特征：属性特征（非定位数据），表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等。空间特征（定位数据）：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示，例如笛卡尔坐标等。时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等（图5-1）。

图5-1：空间数据的基本特性[Jack Dangermond,1984]

1．2空间数据的类型

在地理信息系统中，按照其特征，数据可分为三种类型：空间特征数据（定位数据）、时间属性数据（尺度数据）和专题属性数据（非定位数据）。对于绝大部分地理信息系统的应用来说，时间和专题属性数据结合在一起共同作为属性特征数据，而空间特征数据和属性特征数据统称为空间数据（或地理数据）。

1．2．1空间特征数据

空间特征数据记录的是空间实体的位置、拓扑关系和几何特征，这是地理信息系统区别于其他数据库管理系统的标志。空间特征指空间物体的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻物体的拓扑关系。位置和拓扑特征是地理或空间信息系统所独有的，空间位置可以由不同的坐标系统来描述，如经纬度坐标、一些标准的地图投影坐标或是任意的直角坐标等。人类对空间目标的定位一般不是通过记忆其空间坐标，而是确定某一目标与其他更熟悉的目标间的空间位置关系，而这种关系往往也是拓扑关系。如一所学校位于哪个路口或哪条街道。

1．2．2专题特征数据

专题特征指的是地理实体所具有的各种性质，如地形的坡度、坡向、某地的年降雨量、土地酸缄类型、人口密度、交通流量、空气污染程度等。这类特征在其他类型的信息系统中均可存储和处理。专题属性特征通常以数字、符号、文本和图像等形式来表示。

1．2．3时间特征数据

时间属性是指地理实体的时间变化或数据采集的时间等。严格地讲，空间数据总是在某一特定时间或时段内采集得到或计算产生的。由于有些空间数据随时间变化相对较慢，因而有时被忽略；有些时候，时间可以被看成一个专题特征。

1．3空间数据的表示方法

一般地，表示地理现象的空间数据可以细分为：

类型数据：例如考古地点、道路线和土壤类型的分布等；

面域数据：例如随机多边形的中心点、行政区域界线和行政单元等；

网络数据：例如道路交点、街道和街区等；

样本数据：例如气象站、航线和野外样方的分布区等；

曲面数据：例如高程点、等高线和等值区域；

文本数据：例如地名、河流名称和区域名称；

符号数据：例如点状符号、线状符号和面状符号（晕线）等（如图5-2所示）。

图5-2：地理信息系统中各种数据以及其表现