1、地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng),在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用,水利部水土保持監(jiān)測中心 監(jiān) 測 處,嚴慕綏,電話：69825599-517,Y,地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用,地理信息系統(tǒng)基本概念,地理信息系統(tǒng)原理,常用地理信息系統(tǒng)軟件介紹,基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,全球定位系統(tǒng)基本概念及原理,“3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,一、地理實體,二、地理數(shù)據(jù),三、地理信息系統(tǒng),第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,一、地理實體,地理實體描述的是分布于地球表面的自然現(xiàn)象。 地理實體的空間特性十分明顯，這里“地理”二字是 指地理坐標參照系統(tǒng)，是廣義的，是一個空間概念。 地理實體是一種綜合

2、體，按其內(nèi)容可以分為自然要 素和社會要素。,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,經(jīng)濟,人文,人,土,生態(tài),工業(yè),農(nóng)業(yè),商業(yè),人口,家庭,地理實體構(gòu)成層次圖,地理實體,自然要素,社會要素,人口,基礎(chǔ),家庭,環(huán)境,資源,生態(tài),人文,經(jīng)濟,農(nóng)業(yè),商業(yè),土,工業(yè),人,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,!2,二、地理數(shù)據(jù),地理數(shù)據(jù)有兩個要素，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。 地理要素的數(shù)據(jù)表示 ：按其空間分布特征可抽象歸 結(jié)為點、線、面三種數(shù)據(jù)表示 。 空間數(shù)據(jù) ：空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)， 是關(guān)聯(lián)地理特征的各種信息紐帶。 屬性數(shù)據(jù) ：屬性數(shù)據(jù)是人類在生活和生產(chǎn)實踐中產(chǎn) 生的各種復(fù)雜的信息，表達方式是字符串、各種代

3、碼或 統(tǒng)計數(shù)值等。,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,!3,三、地理信息系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)是在公共的地理基礎(chǔ)、標準化的數(shù)據(jù)管理和多維信息結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立的。它具有信息共享、區(qū)域綜合分析、及時反應(yīng)、輔助決策、動態(tài)預(yù)測的基本特點。它與其它管理信息系統(tǒng)的最大差別在于，這種系統(tǒng)的處理對象為空間實體，它的工作過程主要是通過空間實體的空間位置與空間關(guān)系來進行的，當(dāng)然也可以通過它們的屬性來實現(xiàn)。它除對空間數(shù)據(jù)管理、檢索外，還能進行各種運算和分析。輸出成果除了數(shù)據(jù)、表格、文字外，主要形式是圖形即各類專題圖。而其它管理信息系統(tǒng)則沒有空間概念。,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念,第二節(jié) 地理

4、信息系統(tǒng)原理,一、地理信息系統(tǒng)的基本組成,二、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),三、空間數(shù)據(jù)的基本特征及拓撲結(jié)構(gòu),四、空間分析基本操作,一、地理信息系統(tǒng)的基本組成 （一）基礎(chǔ)部,組織管理機制：組織機構(gòu)、人員分工、管理方法和 規(guī)章制度等； 計算機硬件系統(tǒng)：中央處理機、數(shù)據(jù)的輸入和輸出 設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等； 計算機軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的重要 組成部分。除具備基本的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 高級語言編譯系統(tǒng)軟件外，還應(yīng)具有豐富的能滿足地理 信息系統(tǒng)基本功能需求的應(yīng)用軟件。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（二）功能部分,數(shù)據(jù)采集：對多種形式、多種來源的信息，實現(xiàn)多 種方式的數(shù)據(jù)錄入。 數(shù)據(jù)編輯：

5、修改、增加、刪除、更新數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)存儲管理：以某種格式將數(shù)據(jù)記錄在計算機內(nèi) 部或外部存儲介質(zhì)上。 數(shù)據(jù)查詢與空間分析：基本的查詢與空間分析操作 主要包括緩沖區(qū)分析，拓撲疊加分析、拓撲空間查詢等； 操作運算與應(yīng)用分析 ：數(shù)據(jù)格式變換、多邊形疊合、 拼接、切割等操作 ；算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算、 函數(shù)運算等。 應(yīng)用分析功能可實現(xiàn)空間信息量測分析、統(tǒng)計分析、 多要素綜合分析等。 數(shù)據(jù)顯示與成果輸出：結(jié)果以地圖、報表、統(tǒng)計圖 表等形式顯示和輸出。,1173,!2,二、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（一）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實際就是象元陣列，象元的位置由所 在行列號來定義，且具有每個象元記錄相應(yīng)空間實體的 屬性

6、值。所以柵格數(shù)據(jù)又稱為“屬性明顯，位置隱含”的 空間數(shù)據(jù)表達方式。每個象元是最基本的信息存儲單元 和處理單元。 點實體表示為一個象元；線實體則表示為在一定方 向上連接成串的相鄰象元集合；面實體由聚集在一起的 相鄰象元集合表示。 減少柵格數(shù)據(jù)存儲量的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方式有， 費爾曼鏈式編碼、游程長度編碼、塊式編碼、四叉樹編 碼等。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（二）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合于描述地理實體的空間屬性，它 直接以取樣點坐標為基礎(chǔ)，通過記錄坐標的方式，體現(xiàn) 地理實體的空間位置。 點實體：用一對坐標（X，Y）來定位； 線實體：用坐標對的集合（X1，Y1)，(X2，Y2)， （Xn，Y

7、n） 來記錄； 面實體：通過記錄面狀地物的邊界來實現(xiàn)。 數(shù)據(jù)的存儲采用隱式關(guān)系以最小的空間存儲復(fù)雜的 數(shù)據(jù)。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（三）柵格和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)比較,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,!3,三、空間數(shù)據(jù)的基本特征及拓撲結(jié)構(gòu)（一）空間數(shù)據(jù)的基本特征,1 空間分布特征：地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容涉及 到分布于地球表面的自然現(xiàn)象，并跟其空間位置有關(guān)。 2屬性特征：由于地理特征存在著內(nèi)在本質(zhì)差異， 因而具有不同的屬性。 3時間特征 ：地理實體的時間特征是人們所收集 和存儲的有關(guān)地理實體的某些屬性記錄具有著在某一時 間范圍內(nèi)的特征，不同的時間特征可以反映出地理實體 的動態(tài)變化。地理實體的這種時

8、間特征一般是通過屬性 碼來表示的。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（二）拓撲結(jié)構(gòu),1面積定義：由一個或 多個弧段圍成的閉合區(qū)域來 確定多邊形面積的。 2鄰接性：鄰接性是確 定多邊形相互之間的鄰接關(guān) 系。如果兩個多邊形共用一 條弧，那么它們是相鄰關(guān)系。 3連通性 ：連通性指 的是對弧段連接的判別，是 由弧段 結(jié)點拓撲來表示 的，如果多個弧段共用一個 結(jié)點，那么它們是連通的。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（三）空間數(shù)據(jù)的組織,對于地理信息系統(tǒng)來說，需要考慮一個非常重要的 問題，即數(shù)據(jù)的組織。層Coverage的定義是地理特征以 及用于描述這些特征的屬性在邏輯意義上的集合。 構(gòu)造層的典型做法是將點、線和多

9、邊形分別存放在 不同的層上。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,!4,四、空間分析基本操作（一）拓撲疊加,拓撲疊加是將兩個地理特征專題數(shù)據(jù)層相疊加，并 產(chǎn)生一個新的空間操作。 拓撲疊加產(chǎn)生的新的數(shù)據(jù)關(guān)系屬性表包含有每個新 特征的信息，該屬性表也包括兩個原始專題層中的屬性 數(shù)據(jù)。 拓撲疊加操作每次只能進行兩個專題層疊加，但對 專題層的疊加次數(shù)沒有限制。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（二）建立緩沖區(qū),緩沖區(qū)是通過建立圍繞特征（點、線、面）的區(qū)域 執(zhí)行鄰近度分析，是空間操作中一種非常重要的操作。 任何一種特征（點、線、面）的周圍都可以建立緩 沖區(qū)。緩沖區(qū)距離，可根據(jù)需要而定。,點,面,線,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)

10、原理,（三）特征提取和特征合并,1 特征提?。菏菍σ粋€專題數(shù)據(jù)層根據(jù)一個確定 的空間關(guān)系選取一些特征，并將這些特征存貯起來，建 立一個新的輸出關(guān)系，即一個只包含被選特征子集的新 專題層。,2特征合并：是把專題數(shù)據(jù)層中某項屬性值相同的 相鄰多邊形合并為一個多邊形，生成一個新的專題數(shù)據(jù)層。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,（四）關(guān)系操作,1 相關(guān)：是利用一個公共項，在兩個表的相對應(yīng) 的記錄之間建立起聯(lián)系，當(dāng)一個表中的每一個記錄與另 一個表中每一個記錄二者的公共項具有相同的值時，這 兩記錄就被聯(lián)系起來，它允許你存取附加的特征屬性。 2聯(lián)接：就是利用公共項將這兩個屬性在物理上組 合在一起的相關(guān)操作。任何兩個

11、表，只要它們共享一個 公共的屬性，就可以“聯(lián)接”在一起。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)原理,第三節(jié),常用地理信息系統(tǒng)軟件介紹,一、ARC/INFO概述 二、ARC/INF的特點 三、ARC/INFO的子系統(tǒng)（模塊） 四、ARC/INFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及操作模式 五、地理信息系統(tǒng)軟件ArvView3.X介紹,一、ARC/INFO概述 ARC/INFO是一個適用 于地理信息分析與制圖的 軟件系統(tǒng)。 為地理數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù) 據(jù)的自動化采集、管理、 顯示提供完整的解決方案， 可供任何處理空間數(shù)據(jù)的 組織使用。,二、ARC/INF的特點 數(shù)據(jù)輸入和編輯； 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成； 完整的數(shù)據(jù)查詢和顯示工具； 地理數(shù)據(jù)管理； 用戶

12、界面； 系統(tǒng)二次開發(fā)能力； 數(shù)據(jù)輸出；,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,!3,三、ARC/INFO的子系統(tǒng)（模塊） 1、主模塊,ARC ：ARC/INFO的主程序環(huán)境，是GIS總體管理工具。 ArcTools：由一系列圖標和按鈕組成，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)生 成、顯示、查詢及處理等ARC/INFO基本操作和功能。 TABLES：是對INFO文件進行操作的表格管理系統(tǒng)。 LIBRARIAN：是對地理數(shù)據(jù)進行管理的模塊。 ARCPLOT：是進行圖形顯示、查詢和交互式制圖輸出 的工具。 ARCEDIT：是交互式圖像輸入和編輯系統(tǒng)，。 ARC宏語言（AML）：AML軟件提供完整的編程能力和 創(chuàng)作用戶應(yīng)用界面的一套工

13、具。,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,2、擴展模塊,ARC NETWORK線性建模。 ARC GRID需要基于柵格的應(yīng)用分析。 ARC TIN表面建模。 ARC/ COGO需要精確幾何坐標的應(yīng)用。 ArcScan 掃描數(shù)字化。 ArcStorm面向特征的地理關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理。 ArcPress繪圖文件柵格化。,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,!4,四、ARC/INFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及操作模式,1、ARC/INFO的工作空間 工作空間是ARC/INFO進程所用的工作區(qū)域，它提供 工作組織的結(jié)構(gòu)。 2、COVERAGE概念 COVERAGE是ARC/INFO軟件的基本存貯單元，代表地 理數(shù)據(jù)的單一分類或主題。

14、存儲于工作空間的下一層。 3、INFO文件目錄 INFO目錄也位于工作空間的下一層，每個工作空間 只有一個INFO目錄。 4、地理數(shù)據(jù)庫 地理數(shù)據(jù)庫是GIS的核心，它是位于同一現(xiàn)實世界空 間的特征數(shù)據(jù)集合。,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,5、ARC/INFO操作模式,命令：在ARC:提示符下用ARC/INFO命令來完成某 一任務(wù)，命令行是由命令名和其必選參數(shù)來定義的。 AML程序：AML是一種解釋語言，又稱ARC宏語言，是 在ARC環(huán)境中用于編程和創(chuàng)建應(yīng)用的語言。AML提供完整 的編程能力和一套工具來創(chuàng)建應(yīng)用的用戶界面。 ArcTools：ArcTools是用AML語言寫成的一組工具。 這些工

15、具通過使用菜單界面使ARC/INFO命令更容易使用。 ArcTools可執(zhí)行常用的ARC/INFO操作和功能。,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,2182,!5,五、ArvView3.X介紹 1、ArvView3.X基本概述,ArcView和ARC/INFO一樣同屬美國環(huán)境系統(tǒng)研究所 （ESRI）研究的地理信息系統(tǒng)軟件之一，是一個適用于 地理信息分析與制圖的軟件系統(tǒng)。 用ArcView的繪圖及編輯工具，可以生成數(shù)據(jù)并編輯 其空間及屬性特征。ArcView中的地圖是動態(tài)的，所以數(shù) 據(jù)的改變能自動反應(yīng)到地圖中，并能用質(zhì)量上乘的地圖 展現(xiàn)其結(jié)果。,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)軟件介紹,2、ArvView3.X主

16、要特點,圖形用戶界面： 在圖形用戶界面中用戶可以通過下 拉式菜單、按鈕、工具，快速方便地進行各種操作。 數(shù)據(jù)分析及編輯功能：ArcView可生成、編輯空間 數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)，也可進行空間分析、地址匹配，并將 結(jié)果顯示到地圖上。 專題制圖功能： ArcView能生成高質(zhì)量的地圖，遠 遠超出了傳統(tǒng)的桌面制圖系統(tǒng)。 編輯語言Avenue：利用Avenue用戶可以根據(jù)具體 應(yīng)用定制ArcView的菜單、按鈕及工具。 外部數(shù)據(jù)庫訪問： 用ArcView的SQL連接控制，可 以連到關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如ORACLE、SYBASE等。 ArcView的擴展功能：擴展模塊是添加的高級GIS 功能模塊。,第三節(jié) 地

17、理信息系統(tǒng)軟件介紹,3、ArcView3.X主要操作對象,主題層（theme）：是一組地理特征及其屬性的集 合，分為點、線和面圖層，主題層的后綴是SHP。層是 圖形輸入、輸出、編輯操作的唯一平臺。 特征（Feature）：地圖上表達的自然或人工的目 標稱為地圖特征，每一特征都有位置、形狀及表示某一 種或多種特點的符號。 屬性（Attribute）：GIS把地圖特征的信息存貯在 數(shù)據(jù)庫中，并把信息與地圖特征關(guān)聯(lián)起來，這些信息稱 為屬性信息或?qū)傩浴?工程（Project）：一個地理區(qū)域的一組主題組合 起來則形成工程管理文件。,3184,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,一、COVE

18、RAGE概述 二、空間數(shù)據(jù)輸入 三、編輯空間數(shù)據(jù) 四、屬性數(shù)據(jù)的輸入與處理 五、數(shù)據(jù)拼接 六、數(shù)據(jù)顯示與查詢統(tǒng)計 七、空間數(shù)據(jù)分析,一、COVERAGE概述（一）COVERAGE要素類型,ARC/INFO COVERAGE是用來存貯一張地圖的數(shù)字模擬 信息基本單元，COVERAGE要素的主要類型有： 1節(jié)點要素: Node節(jié)點要素是弧的端點。 2標識點要素：Label表示點狀地物或多邊形的用 戶標識。 3弧段要素：Arc表示線狀地物和面狀地物的邊界。 4多邊形要素：polygon多邊形要素表示面狀地物。 5控制點要素：Tic是一個COVERAGE的定位或地理 控制點。 6注記要素：Annota

19、tion用來標注文字信息的。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,4184,（二）COVERAGE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),COVERAGE特征即為現(xiàn)實世界的地理現(xiàn)象的抽象表示， 一般特征包括點、弧段、結(jié)點及多邊形。 1點：可抽象為單一位置或事件的地理特征可用點 特征表示。點屬性表為*.PAT，它共含有四列標準的屬性 數(shù)據(jù)項。 2弧段：線性地理特征用弧段特征表示?；《螌傩?表為*.AAT，它共含有七列標準的屬性數(shù)據(jù)項。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,弧段與結(jié)點關(guān)系圖,結(jié)點屬性表Y-L.NAT,3結(jié)點：結(jié)點是獨特的特征類型，除作為弧段的端點 外，還用來表示弧段的交叉點。結(jié)點屬性

20、表為*.NAT共含有三列標準的屬性數(shù)據(jù)項。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,多邊形屬性表Y-p.PAT,4多邊形：多邊形表示具有封閉邊界的同質(zhì)區(qū)域地理特征。多邊形屬性表為*.PAT，共包含四列標準的屬性數(shù)據(jù)項。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,!2,二、空間數(shù)據(jù)的輸入（一）數(shù)據(jù)源及主控COVERAGE的創(chuàng)建,1空間信息數(shù)據(jù)源 ：現(xiàn)有圖件 、現(xiàn)有數(shù)字地圖、 野外實測數(shù)字圖、影像數(shù)據(jù) 、調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。 2創(chuàng)建主控COVERAGE ：為完成多個數(shù)據(jù)層的空 間分析，需把所有COVERAGE都轉(zhuǎn)換成真實世界坐標系。 (1)坐標變換：在創(chuàng)建一個主控COVERAGE時首

21、先要考 慮控制點（TIC點）的選擇， TIC點是地圖上那些能找到 的正好同地面上位置所對應(yīng)的點。 (2)投影轉(zhuǎn)換：投影是地球的平面表示，在二維坐標 平面中表達出了一個三維表面。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,5188,（二）空間數(shù)據(jù)獲取,1現(xiàn)有圖件：一般采用的處理方式有兩種：手扶 數(shù)字化、掃描數(shù)字化。 2現(xiàn)有數(shù)字地圖：需要依靠相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件， 根據(jù)不同的需求進行投影、數(shù)據(jù)格式等轉(zhuǎn)換處理。 3野外實測數(shù)字圖：采用全站儀在研究區(qū)進行實地 測量或用 GPS（全球定位系統(tǒng)）進行定位測量。數(shù)據(jù)可 直接轉(zhuǎn)入計算機進行處理。 4影像數(shù)據(jù)：信息采集主要依托專業(yè)圖象處理軟件 進行分類提取

22、地理要素信息。通常還采用目視解譯、 屏幕數(shù)字化等方法進行信息采集。 5調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)：包括：社會、經(jīng)濟數(shù)據(jù)以及專業(yè) 數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫等?？赏ㄟ^直接拷貝和鍵盤錄入完成 數(shù)據(jù)獲取。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,（三）創(chuàng)建拓撲關(guān)系,創(chuàng)建新的COVERAGE，或者一個存在的COVERAGE的空 間信息被修改（添加、刪除或移動），都必須建立拓撲 關(guān)系。建立拓撲后，記錄COVERAGE特征的空間關(guān)系信息 的特征屬性表被建立或更新。 創(chuàng)建拓撲關(guān)系有兩種操作，即BUILD和CLEAN。雖然 CLEAN和BUILD都可創(chuàng)建拓撲關(guān)系，但CLEAN在操作時有一 些選項可以由用戶來指定，BUILD

23、就沒有可選項，完全為 系統(tǒng)缺省值。 第一次建拓撲時最好用CLEAN創(chuàng)建，并為FUZZY容限 值指定一個值，最好不用系統(tǒng)指定的缺省值。,6190,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,!3,三、編輯空間數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)編輯是利用地理信息系統(tǒng)軟件工具，對現(xiàn) 有的已采集到的空間數(shù)據(jù)進行處理和再加工的過程。 （一）拓撲關(guān)系和錯誤檢測 1弧段錯誤：弧通過共享的結(jié)點（NODE）連接。 不相連的弧意味著各種類型的問題。 2多邊形錯誤：包圍一個多邊形的弧段不閉合， 那么多邊形不存在。 3LABEL點錯誤：多邊形沒有LABEL點，USER-ID 值將為0。如果一個多邊形包含多個LABEL點，也只有一

24、個Label作為多邊形的ID。 4屬性碼錯誤：經(jīng)常出現(xiàn)的屬性碼錯誤有：具有 同樣編碼的相鄰多邊形 、非邏輯性的相鄰多邊形 、非 邏輯性的相鄰ARCS和多邊形等。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,（二）識別和改正錯誤,1識別錯誤：通過特定的符號體系，可以識別潛在 的錯誤。 2改正錯誤： （1）編輯出頭 （2）編輯欠頭 （3）編輯LABEL錯誤 （4）編輯屬性錯誤 3OOPS命令：ARC/INFO對每一個編輯都分配一個處 理號。可使用OOPS命令取消最近處理操作。OOPS可連 續(xù)多次使用，直到返回上一次保存編輯的地方為止。 4重建拓撲關(guān)系：因為添加、刪除和移動特征改變 了它們的相

25、對關(guān)系，所以在錯誤被改正之后，必須重建 COVERAGE的拓撲關(guān)系。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,!4,四、屬性數(shù)據(jù)的輸入與處理 （一）INFO屬性文件,地理特征具有描述性屬性，編碼方案一經(jīng)確定，屬 性數(shù)據(jù)值便可輸入計算機并存貯為INFO數(shù)據(jù)文件。 1INFO的文件構(gòu)成：建立一個INFO數(shù)據(jù)文件需要兩 步：首先確定表結(jié)構(gòu)（.NIT結(jié)構(gòu)文件），然后添加數(shù)據(jù) （.DAT數(shù)據(jù)文件）。 2定義數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)項：在構(gòu)建Coverage拓撲關(guān) 系時要創(chuàng)建特征屬性表，在特征屬性表的創(chuàng)建過程中系 統(tǒng)自動生成了特有的標準屬性數(shù)據(jù)項。這些標準屬性數(shù) 據(jù)項，一般來說是不夠用的，還要根據(jù)不同的需

26、求定義 一些新的數(shù)據(jù)項（表5-11）。 3添加數(shù)據(jù)值：向一個INFO表中添加數(shù)據(jù)可以用人 工方式，一次一個值?；蛴梦谋疚募M行數(shù)據(jù)的自動地 添加。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,7195,（二）表的聯(lián)接與關(guān)聯(lián),1聯(lián)接與關(guān)聯(lián)概述： （1）聯(lián)接：一個關(guān)系聯(lián)接是將兩個有聯(lián)系的文件合 并成一個新文件。 （2）關(guān)聯(lián)：關(guān)聯(lián)是基于兩個文件中的公共數(shù)據(jù)項臨 時建立的聯(lián)系。 （3）聯(lián)接與關(guān)聯(lián)的對比：聯(lián)接的優(yōu)點是在小范圍小 規(guī)模的項目中，文件的合并是簡單而實用的。關(guān)聯(lián)的優(yōu) 點是使得數(shù)據(jù)的更新過程更快更容易。 2聯(lián)接INFO表：聯(lián)接表是以公共項為基礎(chǔ)，將兩個 INFO表永久地聯(lián)接成一個表。用命令

27、Joinitem操作可實 現(xiàn)兩個INFO表地聯(lián)接。 3關(guān)聯(lián)表：關(guān)聯(lián)提供對存貯在INFO表中屬性的訪問。 ARC/INFO中關(guān)聯(lián)的操作比較復(fù)雜，使用起來也比較麻煩， 而在ArcView中實現(xiàn)關(guān)聯(lián)操作相對簡單得多。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,8196,（三）INFO表的操作,1增減數(shù)據(jù)項：用Additem命令可以實現(xiàn)為現(xiàn)存 INFO表增加一個數(shù)據(jù)項的操作。為新數(shù)據(jù)項賦值，可以 逐條記錄進行，也可以選取一組記錄或用一個邏輯表達 式進行賦值。 2刪除數(shù)據(jù)項：當(dāng)從特征屬性表中刪除數(shù)據(jù)項時， 必須覆蓋原表，否則ARC/INFO不會承認這種改變。 3提取數(shù)據(jù)項：提取數(shù)據(jù)項存入一個非特

28、征屬性 表中，并且關(guān)聯(lián)這個表，以確保這個關(guān)聯(lián)的有效性，這 樣可以不受拓撲關(guān)系如何重新構(gòu)件的影響。 4選取特征和記錄：有許多方法選取INFO表中的 記錄。Edit Tools可以建立新的選擇集，增加，刪除， 或是建立當(dāng)前選擇集的子集，并在選擇集與未選集之間 進行切換。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,!5,五、數(shù)據(jù)拼接 (一)提取特征,提取基于空間數(shù)據(jù)的特征可以通過刪除所有已建邊 界之外的數(shù)據(jù)來進行。有三個命令CLIP、ERASE和SPLIT 可實現(xiàn)該操作。 在使用CLIP，ERASE或是SPLIT命令的時候，輸入 Coverage特征可以是點、線、多邊形。但所使用CLIP、

29、ERASE、SPLIT的Coverage特征必須是多邊形。輸出特征 與輸入Coverage特征的類型是相同的。輸出Coverage的 特征屬性表與輸入Coverage的特征屬性表包含同樣的數(shù) 據(jù)項。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,9200,（二）合并特征,有許多方法可以實現(xiàn)Coverage的合并。 1Mapjoin命令 Mapjoin將兩個或更多的多邊形聯(lián)接成一個Coverage。 聯(lián)接操作后新生成的COVERAGE拓撲結(jié)構(gòu)自動重建。新生 成Coverage的Pat表中，所有面積和周長已經(jīng)從新計算過； 賦予了新Coverage新的內(nèi)部號；所有位于Cover-ID之后 的屬性

30、保持原樣。 2Append命令 Append操作可以將兩個或是多個具有多種特征類型 的Coverage聯(lián)接成一個Coverage。 Append操作后可以合 并空間數(shù)據(jù)，但不能重建拓撲結(jié)構(gòu)。所有輸入Coverage 特征屬性都被送入輸出COVERAGE特征屬性表中。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,!6,六、數(shù)據(jù)顯示與查詢統(tǒng)計 （一）數(shù)據(jù)的顯示,1可以顯示的通用數(shù)據(jù)類型 ARC/INFO軟件支持許多類型數(shù)據(jù)的顯示。其中三種 主要數(shù)據(jù)類型是：矢量、柵格以及表格。 2用符號顯示Coverage特征 符號體系是地圖設(shè)計的主要內(nèi)容。ARC/INFO提供的 符號類型有： SHAKE符號

31、用于填充多邊形或者區(qū)域； LINE符號用于顯示弧段或者生成圖廓線； MARDER符號用于顯示點、結(jié)點等； TEXT符號用于顯示Coverage注記或者說明文本。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,（二）查詢統(tǒng)計,1查詢單個特征：特征選擇可以通過點擊圖型顯示 屏或通過給定x，y坐標來完成。 2空間檢索：通過選擇特征，可以精確地控制哪些 特征顯示，什么時候顯示和怎樣顯示。 3屬性檢索：常用的查詢是將具有某些特點（滿足 一定條件）的所有特征定位。 4對選擇集進行操作：從當(dāng)前選擇集中選定一個子 集；將記錄加到選擇集中；將記錄從選擇集中移去。 5測量：用Area，Length和Where

32、操作可以獲取面 積、長度和點的位置。返回的面積、長度和坐標值以當(dāng) 前的單位表示。 6統(tǒng)計：統(tǒng)計可從INFO數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)項中產(chǎn)生概 括性的統(tǒng)計結(jié)果，并把結(jié)果存到一個新的數(shù)據(jù)文件中。,9201,!7,七、空間數(shù)據(jù)分析 （一）子集,選定空間數(shù)據(jù)的一個子集，可通過一個選擇文件或 者基于特征屬性的一組邏輯表達式來完成。 1Reselect Reselect命令從一個輸入Coverage ，抽取選定的地 理特征，并將它們存入一個Coverage中輸出。 2Eliminate 該命令是將選定的地理特征子集從新的Coverage中 刪除。輸出Coverage重新建立拓撲關(guān)系，輸出屬性與輸 入Coverage

33、相同。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,10203,（二）使用BUFFER進行距離分析,使用Buffer操作輸出的Coverage總是多邊形，并在 輸出Coverage的Pat文件附加一個數(shù)據(jù)項Inside。緩沖區(qū) 大小的定義有三種。 1對所有的緩沖區(qū)指定一個單一的尺寸 當(dāng)僅指定一個緩沖距離時，在所輸入的Coverage的 地理特征周圍生成等寬的緩沖區(qū)。 2個緩沖數(shù)據(jù)項產(chǎn)生多個不同的緩沖距離 當(dāng)指定一個緩沖數(shù)據(jù)項時，該緩沖數(shù)據(jù)項值將確定 生成圍繞輸入Coverage地理特征緩沖區(qū)的寬度。 3一個緩沖表可生成多個不同的緩沖距離 一個Buffer緩沖表（查找表的一種）可以根據(jù)數(shù)據(jù)

34、 項值的不同為每一特征設(shè)置不同的緩沖距離。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,（三）拓撲疊加,1拓撲疊加和圖形疊繪的區(qū)別 （1）圖形疊繪：圖形疊繪只是一個視覺工具，存在 于數(shù)據(jù)庫中的不同Coverage的特征之間沒有聯(lián)系。 （2）拓撲疊加：通過合并兩個Coverage產(chǎn)生新的信 息，同時生成新的地理特征及特征之間的關(guān)系。 2三種拓撲疊加操作 （1）線和多邊形疊加：是實現(xiàn)將線Coverage與多邊 形Coverage疊加生成新的線Coverage的空間操作?；《?同時具有了它們所處多邊形的特征。 （2）點與多邊形疊加：是實現(xiàn)將點Coverage與多邊 形Coverage疊加生成新

35、的點Coverage的空間操作。點同 它們所落入的多邊形特征屬性相結(jié)合。 （3）多邊形與多邊形疊加：ARC/INFO中有三個命令 可實現(xiàn)多邊形與多邊形的疊加，Union，Intersect和 Identity。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,（四）邊界消除,就像COVERAGE中的地理特征可以根據(jù)屬性值進行提 取一樣，它們也可根據(jù)屬性值進行合并。 DESSOLVE命令可以實現(xiàn)刪除某一數(shù)據(jù)項值相等的兩 相鄰多邊形之間的弧，也能實現(xiàn)某一數(shù)據(jù)項值相等的相 鄰兩弧段的合并。,第四節(jié) 基于ARC/INFO的空間數(shù)據(jù)處理與分析,第五節(jié) 全球定位系統(tǒng)基本概念及原理,一、GPS的基本概述,

36、二、GPS定位系統(tǒng)原理,三、GPS在水土保持中的應(yīng)用,四、GPS接收機的基本操作,（一）空間部分GPS衛(wèi)星,1、,2、,3、,第五節(jié) 全球定位系統(tǒng)基本概念及原理,一、 GPS的基本概述,（二）地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng),（三）用戶設(shè)備部分GPS信號接收機,!2,二、 全球定位系統(tǒng)原理,第五節(jié) 全球定位系統(tǒng)基本概念及原理,（一）單點定位方法 單點定位也叫絕對定位，就是獨立確立待定點在坐標系統(tǒng)中的絕對位置，其定位實質(zhì)即是空間距離后方交會。 （二）相對定位方法 相對定位方法也叫差分定位，是用不同地點的接收機同步跟蹤相同的GPS衛(wèi)星信號，根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法。,!

37、3,三、 GPS在水土保持中的應(yīng)用,第五節(jié) 全球定位系統(tǒng)基本概念及原理,大范圍的水土流失動態(tài)監(jiān)測 為遙感影象校正提供精確的幾何校正數(shù)據(jù)。確定自然環(huán)境條件和遙感圖象的影象特征。 典型樣區(qū)水土流失狀況調(diào)查 野外直接獲取定位數(shù)據(jù)、植被種類、植被生長現(xiàn)狀、植被覆蓋度及各因子土壤侵蝕分級等數(shù)據(jù)。 土地利用現(xiàn)狀的調(diào)查評價 圖斑實地定位復(fù)核，圖斑線劃分，面積精確測定。 開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測 施工期地表擾動面及竣工后地表植被恢復(fù)的定點監(jiān)測、調(diào)查和評價。 除此之外，GPS定位技術(shù)在水土保持生態(tài)工程方案設(shè)計、水保生態(tài)建設(shè)工程竣工驗收等方面也有廣泛的應(yīng)用前景。,!3,四、 GPS接收機的使用方法,第五節(jié) 全球定

38、位系統(tǒng)基本概念及原理,（一）初始化設(shè)置：測量工作計劃一旦確定，在實地定位觀測前。首先要根據(jù)測區(qū)的位置及范圍、測量成果要求、測量精度等級等任務(wù)要求，對GPS接收機進行初始化設(shè)置。 （二）實地定位觀測：在觀測點位置選擇好后，即可用GPS接收機（初始化后）進行實地定位觀測，對觀測內(nèi)容進行詳細記錄。 （三）數(shù)據(jù)處理：不同型號GPS接收機對數(shù)據(jù)的存儲格式有所不同，所以在數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，我們必須根據(jù)不同的用途和需求對數(shù)據(jù)進行必要的格式轉(zhuǎn)換。,11208,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,一、土壤侵蝕因子分析與信息提取 二、空間數(shù)據(jù)分析 三、成果顯示和輸出,（一）地形坡度,1地形坡度與土壤侵蝕的關(guān)系：侵

39、蝕量隨著地形坡度的 增加而增加。坡度越大，沖蝕越強，尤其是當(dāng)坡度增加到15% 以上時，沖蝕量迅速增加。平緩地面上侵蝕是較弱的。 2地形坡度信息提取及專題圖制作：地形坡度因子的提 取，可以利用DEM經(jīng)計算機處理直接生成，但對于工作區(qū)沒有 相應(yīng)比例尺的DEM時，可采用對相應(yīng)比例尺地形圖進行人工勾 繪或人機交互數(shù)字化方法成圖。 （1）DEM經(jīng)計算機處理直接生成 （2）人工勾繪 （3）人機交互數(shù)字化,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,一、土壤侵蝕因子分析與信息提取,（二）溝谷密度,1溝谷密度與土壤侵蝕的關(guān)系：經(jīng)專家在不同的侵 蝕類型區(qū)導(dǎo)出的侵蝕強度與溝谷密度的經(jīng)驗公式（表5- 16）表明，侵蝕

40、強度與溝谷密度的關(guān)系是正相關(guān)關(guān)系。 2溝谷分布圖數(shù)字化：可以利用DEM經(jīng)計算機處理 直接生成(AVswat2000)，對于工作區(qū)沒有相應(yīng)比例尺的 DEM時，可采用對相應(yīng)比例尺地形圖進行人工勾繪或人機 交互數(shù)字化方法成圖。 3溝谷密度專題圖生成：數(shù)字化后的溝谷圖經(jīng)計算 機編程計算后生成溝谷密度分布圖。溝谷密度按每平方 公里溝谷長度（km/km2）進行量化計算。,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,（三）地表物質(zhì),1地表物質(zhì)與土壤侵蝕的關(guān)系：土壤的抗蝕性是根 據(jù)地表物質(zhì)不同的組成，有機質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)及滲透 性等抗侵蝕的能力來分析的。地表物質(zhì)通過自然和社會 影響因素的共同作用，使它的結(jié)構(gòu)和理

41、化性質(zhì)發(fā)生變化。 受降水和徑流沖刷，再由河流搬運，這是水力侵蝕土壤 的基本過程。 2地表物質(zhì)信息提取及專題圖制作：地表物質(zhì)因子 綜合了地質(zhì)圖、土壤圖和遙感圖像等資料有關(guān)地表巖性、 地表物質(zhì)的組成、土壤的結(jié)構(gòu)、等信息和要素。這種來 源于多種信息源的信息采集不適宜人機交互數(shù)字化方式， 一般以人工勾繪為主。,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,（四）降雨因子,1降雨與土壤侵蝕的關(guān)系：降雨是產(chǎn)生侵蝕的主要 動力因素，它與下墊面抗蝕因素構(gòu)成一對矛盾，且只有 當(dāng)侵蝕力大于抗蝕力時才會產(chǎn)生侵蝕。降雨與侵蝕的關(guān) 系是極其復(fù)雜的，研究的空間規(guī)模不同，則表現(xiàn)出不同 的關(guān)系。也就是說，并不都是降雨侵蝕力越大，

42、侵蝕量 就越大。 2降雨因子量化指標確定及降雨等值線圖編制：利 用地理信息系統(tǒng)的空間插值方法可以獲取降水的空間布。 或利用遙感影象的云頂可見光和紅外信息進行云系分類、 計算云覆蓋率和觀測云的演變過程等，最后反演出降雨 強度。并以加權(quán)降雨量800mm為分級標準，編制加權(quán)降 雨量等值線圖，即降雨因子專題圖。,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,（五）植被蓋度,1植被蓋度與土壤侵蝕量的關(guān)系 無論植被類型如何，或者降雨條件及其它下墊面條件如 何，當(dāng)植被蓋度大于70%時，地表的侵蝕極其微弱，侵蝕量 還不足裸地的1%。當(dāng)植被蓋度10%時，它的減蝕作用基本上 沒有反映，當(dāng)蓋度在10%70%之間時，植被

43、與侵蝕的關(guān)系比 較復(fù)雜，植被蓋度的遞增率與侵蝕量的遞減率不是同一個數(shù) 量級。 2衛(wèi)星影象的植被蓋度信息提取 （1）圖像類型與時相選擇； （2）圖像處理； （3）植被蓋度信息提取的計算機自動分類； （4）按 0150%、15%30%、30%45%、45%60%、 60%75%、70%進行植被蓋度分級; （5）專題圖生成。,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,（六）其它土壤侵蝕因子的信息提取,1土地利用狀況 土地利用狀況綜合反映了人為因素對土壤侵蝕的作 用，包括區(qū)域內(nèi)部人口密度、分布、經(jīng)營管理和現(xiàn)有的 生產(chǎn)力水平等。該指標在很大程度上影響了植被類型及 其覆蓋度、地表物質(zhì)組成和小的地形狀況。

44、土地利用狀況也是土壤侵蝕研究中主要因子之一 , 信息源主要以遙感信息提取為主。其特點是分類調(diào)查具 有現(xiàn)勢性，分類周期短，更新資源信息快，從而達到以 最快的速度動態(tài)監(jiān)測土地資源利用及環(huán)境變化情況。,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,2基于GPS技術(shù)的信息提取 GPS（全球定位系統(tǒng)）定位測量，指在任何時候、任 何地點、任何氣候下均可用GPS接受的信號進行導(dǎo)航定位 測量。它的特點是野外直接測量獲得數(shù)據(jù)，包括定位數(shù) 據(jù)、植被種類、植被生長現(xiàn)狀及植被覆蓋度等數(shù)據(jù)。數(shù) 據(jù)可直接轉(zhuǎn)入計算機進行處理。 GPS的信息提取主要是將野外記錄的數(shù)據(jù)錄入計算機，然后進行圖形編輯、屬性數(shù)據(jù)編輯、拓撲關(guān)系建立等操作，完成專題圖制作*。,12218,第六節(jié) “3S ”在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用,!2,（一）土壤侵蝕因子拓撲疊加,1拓撲疊加：拓撲疊加就是我們常說的信息復(fù)合的過程， 首先將任意兩個因子專題層進行疊