5.3 GIS的数据库及其应用 课件(共52张PPT)

(共52张PPT)
石家庄元南公园平面图，你能在图中找出不同的建筑吗？

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第三节 GIS的数据库及其应用

GIS数据库的数据组织方法
GIS数据库建立的方法之一——地图数字化
GIS数据库的应用
知识目标：
1．认识GIS数据库的特点、及其建立；
2．了解GIS数据库在各领域中的应用。

教学目标
能力目标：
通过学习数字化地图制作过程，应用GIS软件和数字化仪制作简单地图，培养学生的实践能力。
情感态度与价值观：

通过本节课的学习，了解GIS技术在社会生活中的应用价值，知道当今社会信息化快速发展，国家发展和人民生活越来越离不开科技的发展，科技是第一生产力。
重点：
难点：
1．GIS数据库的组织方法；
2．GIS数据库与一般事务数据库的区别。
应用GIS软件改变地图的图层显示。

教学重点
数据库是存储在一起的结构化的相关数据的集合，这些数据是无有害的或不必要冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。
一、GIS数据库的数据组织方法
在GIS数据库中，一般采用横向按图幅和纵向按图层数据组织方法。
数据库与图书馆的比较
数据库 图书馆
数据 图书
数据模型 书卡编目
数据的物理组织 图书存放规则
数据库管理系统 图书管理员
外存 书库
用户 读者
数据存放 图书借阅
GIS数据库与事务数据库
一般事务数据库 属性数据；
以表格形式存储和管理；
无空间概念
GIS数据库 定位数据和属性数据；
数据量大；
冗余度小；
有复杂结构；
应用面广
（一）按图幅的数据组织方法
按照要制作的地图幅画大小将要建立GIS数据库的区域划分为若干单元，然后将这些单元数据分别存储。
按图幅的数据组织方法



建立区域






划分单元


W1
W2
单元编码
1
2
3
1
1
2
2
3
3
1 2 3
W1 √ √ √
W2 √ √ √

按图幅存储



（二）按图层的数据组织方法
在每个图幅存储单元里，按属性类别将地理数据划分为不同图层。
图层的数据结构表
图层（layer）是GIS是地图上地理表达的基本单位。每个图层表达的是按照地图绘制者的规范绘制出的一系列有关联的地理数据。
1．图层
地理数据按图层分解实例1
（Layer 1：背景图层；Layer 2：流域图层；Layer 3：河流图层；Layer 4：电站图层）
地理数据按图层分解实例2
对于同一数据集，你可以创建多个图层。每一个图层都可以表现一个属性值的情况。
以上这些地图分别表示南美洲国家的人口寿命、水质和人口增长率。
2．数据库按图论理论分为层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。
（1）层次结构模型层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树。
（2）网状结构模型 按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。
该地图是曹妃甸新区示意图，试将该图在GIS软件中用图层显示
3．数据库管理系统
　　数据库管理系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。
数据库管理系统组成部分
（1）模式翻译
（2）应用程序的编译
（3）交互式查询
（4）数据的组织与存取
（5）事务运行管理
（6）数据库的维护
数据库管理系统功能
（1）数据定义功能；
（2）数据存取功能；
（3）数据库运行管理功能 ；
（4）数据库的建立和维护功能；
（5）数据库的传输。
　 地图数字化（ map digitizing ）是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。
二、GIS数据库建立的方法之一——地图数字化
其主要种类有跟踪数字化和扫描数字化。
前者使用跟踪数字化仪（手扶或自动）将地图图形要素（点、线、面）进行定位跟踪，并量测和记录运动轨迹的X，Y坐标值，获取矢量式地图数据。
后者使用扫描数字化仪对地图沿X或Y方向进行连续扫描，获取二维矩阵的象元要素，形成栅格数据结构。
地图数字化步骤
（一）安装、连接与设置数字化仪
如左图所示，数字化仪是一种专业的矢量数据输入设备。
（二）准备要数字化的地图
在将要数字化的地图上选择已知精确坐标的点位作为控制点，把地图贴在数字化仪平台上。
（三）设置数字化参数
（四）数字化图幅控制点的坐标
设置数字化地图的比例尺和控制点的理论坐标值。
鼠标十字丝中心对准控制点，按键输入该控制点的实际坐标数据。
（五）数字化一个图层的图形
（六）坐标数据的编辑处理
（七）继续数字化其他图层的图形
在软件中检查和改正数字化的错误，建立闭合多边形，针对图形内容输入属性数据。
常见的数字化错误
三、GIS数据库的应用
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
1．资源管理 (Resource Management)
我国草原植被分布
　　在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
2．资源配置 (Resource Configuration)
粮食总产量分布图
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
3．城市规划和管理 (Urban Planning and Management)
土地规划图
城市规划
　　土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
4．土地信息系统和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地利用
　　区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
5．生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)
　　解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
6．应急响应 (Emergency Response)
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。
7．地学研究与应用 (Application in GeoScience)
中国山脉分布
　　城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
8．基础设施管理 (Facilities Management)
北京地铁营运路图
9．科学研究和国防应用
GIS数据库在科学研究和国防建设上也有广泛应用。
GIS的数据库及其应用
地图数字化方法
数据组织方法
GIS数据库的应用
按图幅的数据组织
按图层的数据组织










课堂小结
下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有（多项选择）（ ）
A．近50年来，世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析
B．近10年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析
C．浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析
D．上海市浦东新区内环线内主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、站点分布的方案设计
BCD


针对性练习
一、选择：
1．数据库特征中的_______是数据库的关键性要求。
A．冗余度小 B．数据独立
C．数据保护 D．数据集中控制
B

课堂练习
二、填空：
1．GIS数据库中一般采用________________和________________的数据组织方法。
横向按图幅
纵向按图层
2．GIS数据库存储的主要是地理事物和现象的______数据和_________数据。
定位
属性
三、问答题：
1．简述地图数字化的步骤。
答案：（一）安装、连接与设置数字化仪；
（二）准备要数字化的地图；
（三）设置数字化参数；
（四）数字化图幅控制点的坐标；
（五）数字化一个图层的图形；
（六）坐标数据的编辑处理；
（七）继续数字化其他图层的图形。
2．简述数据库的类型。
答案：数据库按图论理论分为层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。
（1）层次结构模型 层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树。
（2）网状结构模型 按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。