说明地理信息数据的定义、类型、要素特征一级生产获取

1. 地理信息数据概述

地理信息是信息的组成部分。页是对地理特征和现象间关系的数字化表达。它是一种特殊类型的数据，包含了地理位置、分布特点等自然现象或社会现象的诸多要素。地理信息可以用来描述来自现实世界的目标，描述空间实体的位置、形状、大小及各个不同实体之间的关系，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。

简单理解，地理信息数据就是对地理现象的抽象和简化，山水湖田林草沙海房屋道路等都是地理现象。

地理信息具有以下特征：

①具有几何现象的位置，可以用点线面体来表达他们的形态特征

比如：

● l 点：可以用点形态来表述温度监测站、雨量站等

● l 线：可以用线形态来表述道路、河流等

● l 面：可以用面形态来表述湖泊、建筑面、工地面等

● l 体：可以用体形态来表述立体建筑等

②用属性表表示属性特征，比如一个建筑，包括名称、开始时间、竣工时间等属性信息；

③时间特征，比如有一块地，以前是空地，现在是建筑群

2. 地理信息数据的三大基本要素

地理信息数据主要具有三大基本要素：空间位置、属性特征和时间特征。

● 空间位置：是指数据的地理位置，一般以坐标表示；

● 属性特征：是指数据所代表的地理实体或现象的特征，是上述所讲到的属性信息；

● 时间特征：是指数据的时间属性，即数据所代表的地理现象或实体在时间上的变化。

3. 地理信息数据的特点

● 数据量大，城市数据超过tb级

● 分布不均匀

● 拓扑关系复杂

● 多重属性结构，同一现象具有多方面的属性特征，在空间分布上会重叠或部分重叠。（一栋建筑所在的地块范围。从土壤角度来看，属于红壤；从规划来看，属于建设用地。）

● 多尺度特征，同一数据在不同比例尺下会有不同的表达方式。在大比例尺下是以面表达，在小比例尺下可能是以点表达（比如厦门市，在福建省地图上就是一个行政区划面要素，在中国地图上就是一个点，在世界地图上就不显示了 ）

4. 地理信息数据的类型

4.1. 空间数据与非空间数据

在实际工作中，经常会听到空间数据与非空间数据这样的说法，他们之间的区别是什么呢？

区别在于，空间数据强调地理位置的信息，可以通过地理坐标系统进行定位和分析；而非空间数据则不依赖地理位置，更关注其他属性和特征的信息。

● 地理数据=几何数据+属性数据=空间数据+非空间数据

● 几何数据=空间数据

● 属性数据=非空间数据

4.2. 矢量数据与栅格数据

矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的数据表示形式。区别在于，矢量数据适用于精确描述地理对象的形状和位置，能够表示对象之间的拓扑关系；而栅格数据适用于表示连续的地理现象，通过像元的网格来离散化空间。

4.2.1. 矢量数据

矢量数据，也是图形数据。矢量数据使用几何图形来表示地理对象，它主要由点、线和面构成。每个点、线或面都有精确的空间位置和形状，点、线、面都可以以点的坐标对(x，y)形式记录下来，形成有规律的数据集合体。矢量数据具有精确性和准确性高的优点，适用于需要精细地描述和分析地理对象的场景。

获取方式：

● 纸质地图数字化

● 空间分析结果

● 外业测量

● 图像数据转换、提取，（从遥感影像图中识别地类）

表达方式：

通过规定的表达方式，将点、线、面这些矢量数据按一定规则组织起来，构成了矢量数据库。

矢量数据库，把描述性的信息，就是属性与对应的图形地物关联起来。站在数据库表的角度上看， 每个属性都是一个字段，每个几何信息/位置信息也是一个字段。

4.2.2. 栅格数据

栅格数据，也是图像数据、瓦片数据。栅格数据以网格的形式表示地理区域，将地理区域划分为一系列的像元（像素）。每个像元都代表了一个特定的地理位置，并储存了该位置上的属性值。栅格数据可以用于表示连续的地理现象，如高程、温度、降水等。栅格数据储存方式简单，适合于大范围区域的分析和处理。

● 图像数据的最小单元为象元或像素，像元的属性值可用于描述客观世界中存在的现象。

● 每个栅格单元都有自己的位置和属性。图像数据的实质是像元的阵列，每个像元由行列号确定其位置，可由一对有序的行列号坐标（x,y)，且具有实体属性的编码值。（如影像图是由一个个具有不同灰度值的栅格组合而成，每个栅格有其行列号确定位置，每个栅格都有具体实体属性的编码值）

空间分辨率：

指像素所代表的的地面范围的大小，可以理解为栅格单元的大小。栅格单元大小越小，则代表空间分辨率越高，呈现的信息更精细，反之则代表空间分辨率越低，呈现的信息更粗糙。

基本运算：

两个栅格图层间可以进行基本的运算的，将位置相同的栅格单元值遍历执行运算即可得到新的栅格图层。包括算术组合、布尔逻辑运算

4.3.二维数据和三维数据

二维地理数据只包含水平方向的位置信息，适用于平面地图、空间分析等场景；而三维地理数据除了水平方向的位置信息，还包含了垂直方向的高度信息，适用于更立体的地理场景展示和分析。三维地理数据能够提供更真实的场景展示，但其数据量和处理难度也相应增加。

在实际应用中，二维地理数据和三维地理数据常常结合使用，以充分利用各自的优势。例如，在城市规划中，可以使用二维地理数据来制作平面地图和进行空间分析，同时利用三维地理数据来更真实地展示建筑物和地形信息。

4.3.1.二维数据

二维地理数据是指仅包含水平方向的位置信息（即X轴和Y轴坐标），以及在该位置上存在的属性信息。它通常用于制作平面地图、空间分析和决策支持等场景。

4.3.2.三维数据

三维地理数据是指在二维地理数据的基础上，增加了垂直方向的高度信息（即Z轴坐标）。它能够更准确地描述地形、建筑物等立体地物，并能够提供更真实的场景展示。三维地理数据广泛应用于城市规划、交通规划、建筑设计等领域。

5. 地理信息数据的展示

每个图层代表一种数据集（可以是地图服务、图形或是矢量数据、栅格数据），并指定该数据集是如何描绘使用一组属性的，图层以特定的顺序显示在地图上，列在最底部的图层在地图的最上面显示，也就是先添加的图层在下面显示（原理类似于"栈"）。

图层的顺序可以叠加和调整，不同的图层可以用来显示不同类型的地理信息数据。

6. GIS数据来源选择及常见文件格式

● 矢量数据：

常见的矢量数据格式包括Shapefile（shp）、GeoJSON、KML等。

● 栅格数据：

常见的栅格数据格式包括GeoTIFF、GRID、JPEG等。

DEM地形数据（地形图）、航拍图：dem，tif；

DOM影像数据（影像图）、航拍图：tif，img

● 三维模型：

常见的三维地理数据格式包括3DS、OBJ等。

人工建模(含BIM)、无人机倾斜摄影，倾斜摄影：osgb；

人工建模（含单体模型）：obj、dae；

BIM数据：dvt、dgn；

点云：las、ply

小模型（飞机、小人、汽车等）：gltf、glb

6.1. shp

shp（Shapefile）是使用最普遍的地理空间格式，由Esri（Arcmap的公司）开发的的主要格式。SHP文件是必须要了解的！所有和地理空间有关的软件都提供了对SHP文件的支持。

SHP文件可以表征点、线、面任何一种空间实体。换言之，SHP文件可以是点层、线层和面层。

SHP文件格式的最显著特点是他由多个文件组成，包含点、线、多边形等几何要素的位置信息，以及这些要素上的属性信息。有点类似CAD文件。至少3种文件，至多可达15种不同的文件，其中.shp、.shx和.dbf是每个有效SHP文件所必须的。

● .shp— 图形格式，用于保存元素的几何实体。

● .shx— 图形索引格式。几何体位置索引，记录每一个几何体在shp文件之中的位置，能够加快向前或向后搜索一个几何体的效率。

● .dbf— 属性数据格式，以dBase IV的数据表格式存储每个几何形状的属性数据。

例如，第一节读取的街道图层文件，包含以下6个文件。

6.2. kml

KML是一种基于XML的格式，主要用于描述地理信息和虚拟地球场景的可视化展示。

KML最初是为Google Earth等虚拟地球软件设计的，但现在已成为一种通用的地理数据格式。KML可以包含点、线、多边形等几何要素，并允许在这些要素上添加属性信息。KML文件可以包含图形、文本、图像和视频等多媒体内容，以实现更丰富的地理展示和交互。KML文件的扩展名通常为.kml或.kmz。

6.3.geojson

GeoJSON则是一种基于JSON的格式，是一种简单和轻量级的方式来存储地理要素和属性信息。

GeoJSON支持点、线、多边形、多点、多线、多面等几何要素的表示，并使用经纬度坐标或投影坐标来描述地理位置。GeoJSON文件可以直接在Web地图中使用，并与JavaScript进行交互。GeoJSON的文件扩展名通常为.geojson

6.4.tiff

TIFF（标记化图片文件格式，The Tagged Image File Format）是地理空间最常用的栅格格式，TIFF文件常用于存储遥感影像、数字高程模型（DEM）、地形图等数据，是影像图的常用格式。TIFF文件可以包含地理坐标信息和投影信息，以支持地理空间参考。tiff的后缀有：.tiff、.tif和.gtif。