地理空间数据为什么要分层

❶ ARCGIS空间要素分层管理是什么意思

不同软件对于矢量数据的组织方式不同的。

对于ArcGIS而言，首先，数据需要按照不同几何类型进行组织，即同一个数据，比如要素类或shapefile，里面只能存储一种几何类型，要么只存点，要么只存线或面。

其次，对于都是线数据，不同类型的对象描述其特征的属性是不同的，那么就需要分开来存储。比如道路数据与河流都可以以线shp存储，但是其属性特征不同，需要分层来管理，这就是要素的分层管理。

在ArcGIS中要素=图形+属性。

❷ gis中数据为何分层和如何分层

CAD制图数据到GIS 数据的加工
一、现有基础测绘数据的生产状况：
基础测绘数据成果的情况，取决于当时生产所采用的设备情况和当时的技术要求。设备包括硬件和软件，当没有电子设备和计算机软硬件出现时，我们的成果只是一张白纸图。后来出现了电子设备，也出现了计算机软硬件，这时数据的成果很大程度上是取决于软件。目前，我们正处于这样的状况。现在，在我们基础测绘数据生产部门，一般使用两种软件，一种是CAD设计制图软件，如：AUTOCAD和MICROSTATION等，另一种是GIS软件，如ARCINFO、MAPINFO等，实际上这两种软件从底层设计上，都不是为空间数据所设计，而且两者有很大的差异。设计制图软件很注重于微观的事物，他更多的是考虑制图的精美，而很少考虑数据的结构化问题，他可以制作出精美的图，但只是为了看而已，计算机如何记录，如何分析，他没有太多的考虑。而GIS软件恰好相反，他比较注重于宏观，他是要做宏观的分析，要有好的拓扑结构，要为很多行业所应用，而没有太多考虑精美制图。故两者都没有办法做到空间数据的制图和GIS要求的统一。由于没有一套在全世界都流行的专注于空间数据的软件，因此，很多人只好把CAD设计制图软件拿来做二次开发，想尽办法来适应空间数据的要求，尤其是GIS的要求。结果，在制图方面没有问题，在适应GIS方面，很难走下去，实现起来实在是困难，或着效率很低。但目前这是我们大部分城市基础测绘数据生产部门的现状。再加上，以前的要求也低，因此现在的基础测绘数据，尤其是城市基础测绘数据大部分还是一个制图数据。
以上我们所谈到，大部分城市基础测绘数据目前还是处于一种初级的制图数据。但随着GIS技术的发展，许多部门如：土地、规划、水利、交通、电力、电信等都开始广泛的使用GIS技术，随之而来的是对数据提出了更高的要求，基础数据不但能够制图，而且能够符合GIS的要求，做GIS应用。然而，我们现在大部分基础数据生产部门还是不能提供GIS数据，因为没有做从制图数据到GIS数据的加工。因而，使用者只能自己去加工数据，要花费大量的人力、财力和时间。如某特大型城市防汛部门，花100万元买了城市的基础图，又花了30多万元进行数据加工，用了半年多的时间，而且数据更新时会更麻烦。单一家不要紧，然而要用到GIS数据的部门很多，每家都从基础做起，都是些重复性的工作，这实在是社会资源的浪费，而且会在时间上耽误很多工作。实际上，最需要做这个工作的是基础数据生产部门，因为基础数据生产部门只须做一次，应用部门就不会再做那么多的重复性工作，大大节省资金和时间。对于基础数据生产部门也有很大的好处，因为提供了非常好的数据，就会得到很多部门的认可，提高自己的知名度，更多的单位会购买，而且，可以提高一些价格，这客户完全是会接受，会带来很大的收益。我们可以把制图数据看作是一个粗加工的产品，GIS数据看作是一个精加工的产品，往往精加工的产品会带来更高的收益。现在城市基础数据也不一定具有垄断地位，很多城市，规划、土地都有基础数据，这也形成了一种竞争，那更需要提高数据产品的质量，有更强的竞争力。除了以上的原因，制图数据加工成GIS数据也是为建立大型省级或城市基础地理信息库做前期的数据预备。因此，制图数据向GIS 数据的加工，是基础测绘数据生产部门迫切要做的事情，抢占这个先机，会带来很大收获。
很多对数据不是很了解的人认为，制图数据到GIS数据是一个简单的工作，他认为不就是一个数据格式转换吗？但实际上，这种理解是十分狭隘的，他提的是一个转换，而我们提的是一种加工。这两者有着很大区别，加工包括了数据转换，更重要的是要根据要求做大量的编辑工作，这是因为GIS数据要求更为严格一些，因为他是要让电脑利用数据去分析，必须要有严格的数据模型，而制图只是人看看而已。在GIS数据中要求有代码、有属性、有严格的分层，实体要保持是一个整体，不能有不合理的悬挂点和伪节点，要构面、提取中心线等等严格的要求，因此他绝对不仅仅是一项数据转化那样简单的工作。举一个不太恰当的例子，但比较形象，对于GIS分析应用来说，制图数据简直就象是一堆垃圾，称之为垃圾，是因为不经加工，他是没有用的。数据转化，似乎是给这堆垃圾换了一个地方，但他本质的东西还是没有变化，还是没有价值，只有给他做了回收，进行再加工，他才能变成有用的，GIS所要求的数据。具体来讲：制图数据到GIS数据加工主要要做以下工作：1、 数据格式转换：由于受CAD制图软件和GIS软件数据结构差异的影响，想直接在CAD软件上加工GIS数据，非常困难，而且效率很低，一般是采用别的加工软件。数据转换首先是图的转换，这个比较简单，一般都能转过去，但要注重不能有丢失现象。假如CAD软件中已经有了编码（由于CAD软件不支持编码，故很多都把线形的编码放在厚度值中或用线形等来表示，点符号用块来表示），那要通过制作对照表，直接让软件把代码转换过来，按照新的方案，放入各自的层中。2、 进行图形检查、编辑处理，这主要有：① 检查没有代码或代码错误的地物，并处理② 检查给错层的地物，并处理③ 断线的连接，如等高线、水系、道路等④ 电力线、通讯线等的连通⑤ 检查悬挂点和伪节点，并处理⑥ 检查是否有重点和重线、线条是否有自相交或打折，并处理⑦ 道路中心线的提取⑧ 构面的建筑物要闭合⑨ 要构面的植被、水系等，周边的线条所围成的图形不能“漏气”⑩ 对于打散成基本图元的图形，要重新画，假如软件有矢量跟踪提取的功能，进行矢量提取3、 录入属性或注记转属性GIS数据要求是有属性的，可以通过人工录入，也可以对那些已有的注记，如房屋的结构、层数，高程点的注记，通过注记转属性的方法，（假如软件提供此功能）快速转换。4、 属性检查：根据数据的要求，检查属性值，如属性是否为空值，是否具有唯一性等。5、 拓扑构面 构面也是工作量比较大的工作，一般的是房屋、水系、植被构面，这里房屋、水系构面较为简单，只要闭合就可以了。最难处理的是植被构面，因为植被是由不同层不同地物所围成的，最传统的方法是再画一遍，这样效率太低，好的软件可以自动搜索周边的线条，会自动拷贝一些构面辅助线到植被层，从而直接构面。6、 拓扑检查检查有没有标识点，还是多于一个，并做处理；检查小于一定面积的拓扑面，并做处理；检查悬挂线，并做处理。7、 接边为了能形成无缝的地图，需要进行接边。接边的工作量也较大。不同的软件效率差别很大，要选择高效率的软件。8、 根据后端数据的要求，进行转换或入库以上为一般的制图数据到GIS数据加工的大致步骤，数据加工会因为标准要求不同，会在某些细节上有差别，但工作量的差别比较大。四、GEOWAY是制图数据到GIS 数据加工的良好选择
GEOWAY是由北京吉威数源信息技术有限公司经过多年的积累在GEOSCAN（国内闻名的扫描矢量化软件）基础上开发的一套空间数据生产、加工软件。此套软件从底层结构上就专门为空间数据而设计，综合考虑了空间数据的制图和GIS应用，吸取了CAD软件、GIS软件的优点，实现了一套数据，既可以做GIS应用，又可以制作精美的国家标准图和专题图的双重用途，解决了空间数据面临的一个巨大难题。 制图数据到GIS 数据加工是GEOWAY软件其中的一项功能，他的主要优势表现在以下几个方面：1、 GEOWAY有非常强的数据交换能力：GEOWAY不但可以和AUTOCAD（DXF）、MICROSTATION（DGN）、ARCINFO（E00）、ARCVIEW（SHP）、MAPINFO（MIF）、中国空间数据交换格式（VCT）、JX4（VTR）、VirtuoZo（XYZ）等常用数据格式进行图形无损交换，而且可以利用对照表，实现代码和属性的无损交换，这为数据加工奠定了一个良好的基础。2、 GEOWAY有很好的矢量跟踪能力： GEOWAY可以用矢量跟踪的方法把碎化的点、线符号快速提取出来，并赋予代码和属性，再不需要人工重新去画，大大提高工作效率。3、 GEOWAY有非常强大的编辑功能：GEOWAY的编辑功能是经过多年大量实践，而专门针对空间数据设计出来的，具有人性化和高效性。如等高线的连接，他不是简单的把两条线按距离连接起来，这样一方面可能会连错，把高程不同的连在一起，另外也不符合等高线是按高程点内插出来的弧线的要求。GEOWAY的做法是用构TIN的办法，把等高线反演出来，实现正确连接。4、 GEOWAY有非常强大的质检和处理能力：质检，以前的办法是通过人工来检查，这种检查只适用于制图数据的检查，而且非常费时，对于GIS数据，这种办法在很多时候不能解决问题，如：属性、拓扑、重线、重点、伪节点等的检查 。 GEOWAY 提供了强大的软件质检功能，检查的项目有很多：对图形的有：自相交和打折、两线相交、重线和重点、悬挂点和伪节点等;对属性的检查有：唯一性、长度、面积、高程、属性内容、空值等；对拓扑的检查有：标识点、拓扑面、悬挂线等；还有的检查有：等高线、凹地高程、编码、点线矛盾等。除了高效的检查出问题，还提供了批处理和人工交互的方法来快速处理这些问题。5、 GEOWAY可方便地实现注记转属性和属性转注记： 很多GIS要求的简单属性，如高程、建筑物结构和层数等，都在制图数据中的注记就有，假如我们把这些属性再重新人工录入一遍，那工作量之大可想而知。GEOWAY引入注记转属性的功能，经过一些设置，软件会自动把那些注记转到属性中。另外，假如录入了属性，也可以把他转为注记。6、 GEOWAY有很好的拓扑构面功能：现在大家公认的最好的拓扑结构就是：ESRI公司ARCGIS的拓扑结构，采用弧段的方式。GEOWAY的拓扑结构也是采用这一方法。此法构面工作量小，而且不是填充面，是真正的拓扑面。对较难的植被构面，GEOWAY提供了自动搜索边界，自动添加辅助线构面的功能。7、 GEOWAY有很好的接边功能：GEOWAY可实现多图幅同时带属性约束的智能接边，可以实时对接边对象进行编辑和处理。

❸ 为什么地理数据的表达过程需要概念,逻辑和物理三个不同层次

地理信息系统是以数字形式表达的现实世界，是对特定地理环境的抽象和综合性表达。在现实世界与数字世界转换过程中，数据模型起着极其重要的作用。对现实世界进行抽象和综合后，首先必须选择一数据模型来对其进行数据组织，然后选择相应的数据结构和相应的存储结构，将现实世界对应?
地理信息系统是以数字形式表达的现实世界，是对特定地理环境的抽象和综合性表达。在现实世界与数字世界转换过程中，数据模型起着极其重要的作用。对现实世界进行抽象和综合后，首先必须选择一数据模型来对其进行数据组织，然后选择相应的数据结构和相应的存储结构，将现实世界对应的信息映射为实际存储的比特数据。
一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个不同的层次组成。其中概念数据模型是关于实体和实体间联系的抽象概念集，逻辑数据模型表达概念模型中数据实体（或记录）及其间关系，而物理数据模型则描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构。

❹ 地理信息系统的数据存储采用“分层”技术，广泛应用于地理学研究。下图提供了我国某区域的地理位置、河流