A. “大数据”, 揭示空间秘密
“大数据”, 揭示空间秘密
出门在外,一时间找不到方向和目的地了怎么办?马上查看手机里的电子地图!或许,你会这样应对。不过,你是否知道,这些与“地点”有关的信息从何而来?
2013年2月,国务院印发通知,决定从2013年到2015年开展第一次全国地理国情普查工作。杭州市的相关工作随即展开,并于近日完成了首批水、农用地、人工化区域、城市建设区、绿地率、绿化覆盖率等自然地理和教育、环卫、医疗、文体等公共设施的信息数据采集和生产,并计划以白皮书的形式发布。
业内人士称,这些地理国情数据一旦得到充分应用,其功能绝不仅限于对地点的定位。未来,它还将在优化城市布局、开启智慧生活、防灾减灾、城市精细化管理等方面发挥重大作用,连“淘宝”一类的商业大数据也要相形见绌。
它,究竟是怎样的大数据?
洞悉,身边的地理元素
刚搬到杭州和睦新村27幢居住的市民张小姐,要到位于大兜路历史街区的一家餐厅参加聚会。由于不熟悉路况,她通过手机里的“网络地图”获得了驾车推荐路线,一路按图索骥,顺利抵达约定地点。
与此同时,在杭州市测绘与地理信息局(规划局)内,任何一位工作人员只要登录 “杭州市地理市情平台”,同样的起点与终点之间,出现的是一张与网络地图十分相似的空间平面图。仔细比对便能发现二者的差异:前者在地理元素的呈现上相对简明,而后者更为精细,内容也更丰富。
“任何一种商业地图的底图,都来自于地理空间框架数据。” 杭州市测绘与地理信息局有关负责人说道。这是一个将全杭州市的地形图数据以及由道路、建筑、水域、绿化、空地等五层信息组成的影像数据经分层、整理后得到的庞大数据库。全球导航卫星定位、航空航天遥感等现代空间信息及测绘技术的运用,保证了它的高度准确性与权威性。
而在对外公开以前,它将依据测绘法规进行一系列脱密处理,在剔除那些必须保密的地理要素的同时,保留人们生产、生活、娱乐所需的其他地理信息,随后才能被加工制作成人们在日常生活中所见到的各类普通地图。
即便如此,这个看起来十分高大上的数据库,也不过是整个地理国情普查工作的基础。
据介绍,此次普查涵盖自然、人文、经济等多项地理元素,需要在各相关职能部门的共同参与下完成。其中,自然地理包括地形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与裸露地等的类别、位置、范围、面积等,人文地理包括交通网络、镇村(街道)以及学校、医院、体育、文化等设施分布,经济地理则包括商店、企业的类型和分布等。
联合国有关文献资料表明,人类活动获得的信息80%与地理位置有关。随着杭州首批地理国情信息数据采集工作的完成,我们的日常生活及其赖以存在的空间,也正在被这个日益壮大的地理大数据所揭晓。比如,对于某个社区的医疗设施来说,离你最近的卫生站在哪里,它具有哪些科室,能为居民提供何种医疗服务,也能从该地理空间框架数据中快速找到答案。
优化,城市的空间布局
如今,淘宝卖家们热衷根据网站上公布的淘宝指数向特定人群推销商品,而对于一部分餐饮投资者来说,选择在哪个地段开出新的餐馆,往往是在参考了智能餐饮系统显示的外卖送餐密集点后所做出的选择。
普查地理大数据的目的亦是如此。据了解,这些海量数据最终都将被整合到“杭州市地理市情平台”上,依托成熟的地理空间框架数据,为全市相关工作提供更具针对性的地理信息服务。
规划部门的工作人员首先感受到它的“能耐”:“时常听到家长抱怨,某小区周边的小学数量太少,孩子上学很不容易。实际情况是不是这样?可以借助大数据来进行分析、判断。”
在工作人员的操作下,记者看到了一张该小区所在街道的7到12岁小学适龄人口与学校状况分布图。其中的人口信息源于第6次全国人口普查结果,深浅不一的绿色代表该年龄段人口在不同区块的分布密度,白色圆点代表街道现有的小学数量,各小学所辐射的半径则以1000米和500米为界,分为浅红和深红两种圆型区块。
“哪里的小学最集中,哪里最分散,它们的数量和布局是否与人口密度与服务范围相适应,答案一目了然。”规划部门工作人员说,在该小区所在的位置上,500米范围内建有1所小学,1000米内还有2所,基本可以满足周边适龄人口的入学要求。而在其他一些圆点分布明显较少的地块,还要新增几所小学、建在何处更为适宜,大数据也会提供一个相对客观的视角。
工作人员介绍说,随着许多大城市的新增用地日渐紧缺,如何对现有的存量空间进行优化、并在此基础上进行精细化管理,已成为他们十分关注的问题,地理大数据的运用在此时便显得尤为重要。
不仅如此,更多的单位与个人开始分享地理大数据的成果。据了解,杭州市测绘与地理信息局已经与市治水办、房管局、城投集团、电力局等部门对接,将地理国情普查形成的成果及时应用于他们所对应的工作之中。
展望,全方位智慧生活
如果有一天,你在行走中收到了这样一条手机短信,提示前方500米处有重大火情,并为你提供了最合适的出行线路选择。请不要诧异,这将是地理大数据在得到充分运用后,为智慧化城市管理所带来的突破。
收到消息的将不只你一人。智能楼宇中的安保人员可以根据火情方位的报警系统提示,调出监控画面,采取应急措施去关闭相应的防火卷帘;消防部门据此评估出能最快到达起火地点的消防支队,并迅速安排出警;交管部门也循声而来,帮助疏散该地点周边的道路交通……而在这一系列应急防灾机制的背后,是一套名为“CIM(City Information Modeling)”的“杭州城市全程信息模型”。
“这是一个集时间、信息、三维空间在内的五维集成数据模型,它既是地理大数据运用的理想模式,也是我们对于智慧城市的一种展望。”杭州市测绘与地理信息局有关负责人说。除了智慧管理城市、应急防灾以外,它还能准确模拟建筑内的每一处空间,并记录其相关信息,比如面积、功能等空间属性,以及出租情况、合同、装修、报表等资产信息;也可运用于城市地下管线的建设与管理。对于需要多部门综合协调的大型工程,它提供的大数据平台还能协助进行宏观分析,制定出更为直观、全面、周详的方案。
如何将展望变为现实?“使用统一的地理空间数据、打破信息壁垒,加强数据流通与应用是关键。”这位负责人告诉记者。
据介绍,随着地理空间框架数据的建立和地理国情普查工作的开展,各职能部门已经基于地理空间框架数据建立了各自的业务应用系统,把相关数据输入到统一的地理信息平台之中。然而,这些数据的更新并不及时,往往是有关信息已出现变动,但在相应的空间地图中并没有被同时更正,导致图示与现状信息不对称。
另一方面,大型企业的商业终端数据,如手机定位数据、淘宝消费数据与地理空间框架数据的结合,都能变成令人意想不到的信息,为各行各业提供服务和决策支持。
这位负责人表示,他们正在积极探索、拓宽地理信息的获取渠道,尝试与高德地图、阿里巴巴、省市移动公司等移动终端大数据产生部门对接,根据政府决策、部门管理以及经济社会的发展需求,定制专题数据应用课题,形成更多的应用范例。
B. 地理空间数据云下载的影像已经经过什么处理,还需进行哪些处理。我做地表覆盖分类。
1、在地理空间数据云的相应产品说明下有介绍,如图(Landsat 7 ETM SLC-on):
2、根据介绍,可以看出已经经过辐射校正和基本几何校正。所以,如果是做LUCC的话,可以直接使用。如果后期制图要叠加其他基础图层要素的话,可以再做几何精校正。
C. 什么是地理空间数据什么是地理空间信息
利用并分析影像和地理空间信息,对地球上的自然地物以及与地理位置相关的活动进行描述、评估和直观展示的一种工作。地理空间情报由影像、影像情报和地理空间信息组成。
面向主题的、集成的、动态更新的、持久的空间数据集合叫地理空间信息
D. 求地理信息系统概论期末复习材料
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号,用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是主体和外部客体之间相互联系的一种形式,是主体和客体之间一切有用信息或知识,是表征事物特征的一种普遍形式。
客观性、适用性、传输性、共享性——信息特点地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、表达方式、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
时序特征、属性特征、空间特征——地理信息特征地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务而建立的计算机技术系统。
地理信息系统的组成部分——系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型
地理信息系统软件是整个系统的核心,包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和输入。地理信息系统功能软件、基础支撑软件、操作系统软件空间数据——地理信息系统的操作对象是地理数据,它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系,其数据称为空间数据。属性特征表示地理现象的名称、类型、数量等,其数据称为属性数据。时间特征是指地理现象随时间而发生的变化,其数据称为时态数据。
数据的采集、管理、处理、分析和输出——最基本的功能
GIS基本功能——数据采集与编辑(各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中,各类数据的转化和输入方法)、数据存储与管理(与属性数据相关的常规数据库管理系统功能,空间数据库的定义、数据的访问和提取、通过空间位置检索空间物体及其属性,按属性条件检索空间物体及其位置、开窗及接边操作、数据更新和维护)、数据处理与变换(数据变换、数据重构、数据抽取)、空间分析与统计(叠和分析、缓冲区分析、数字地形分析)、产品制作与演示(设置地图范围、投影、比例尺,组织地图要素显示顺序,定义文字字形字号,设置地图符号的颜色和大小,标注图名和图例,以及图形编辑)、二次开发与编程1980年中国国家大地坐标系的原点——陕西省泾阳县永乐镇
将椭圆面上各点的大地坐标,按照一定的数学法则,变换为平面上相应点的平面直角坐标——地图投影
空间实体包括点、线、面、曲面和体。空间的实体表示方法有矢量表示法、栅格表示法。
如果采用一个没有大小的点(坐标)来表达基本点元素时——矢量表示法
······有固定大小的店(面元)········——栅格···
数据来源分类:地图数据、影像数据、文本数据
··结构··:矢量··、栅格··
··特征··:空间定位数据、非空间属性数据
··几何特征分类:点、线、面、曲面、体
··发布形式··:数字线画图数据、数字栅格图数据、数字高程模型数据、数字正射影像数据。
空间数据特征;空间特征、属性特征、时间特征拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法,在GIS中,它不但用于空间数据的编辑和组织,而且在空间分析和应用中都有非常重要的作用。拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含基于矢量模型的数据结构称为矢量数据结构。分为以下主要类型:实体数据结构、拓扑数据结构
基于栅格模型的数据结构称为栅格数据结构,是指将空间分割成有规则的网格,称为网格单元,在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。分为以下主要类型:栅格矩阵结构、游程(行程)编码结构、四叉树结构空间数据的分类:在进行具体分类时,首先根据几何图形原则,将空间数据分为点、线、面三种类型;其次是对象原则
空间数据的编码也称为特征码,是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。矢量数据输入的方法(数字化):手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化
栅格数据输入···:扫描输入、遥感影像解译、数据结构转换空间数据处理包括数据变换(数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换,以实现空间数据的几何配准)、数据重构(数据从一种格式到另一种格式的转换,,以实现数据在结构、格式、类型上的统一,多源和异构数据的联接和融合)、数据提取(对数据进行某种条件的取舍,以适应不同用户对数据的特定要求)几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。矢量数据优点:(1)便于面向实体的数据表达(2)数据结构紧凑、冗余度低(3)拓扑关系有利于网络分析、空间查询等
缺点:(1)数据结构复杂(2)软件实现要求技术较高(3)多边形叠合等分析相对困难
栅格数据优点:(1)数据结构较简单(2)空间分析较容易实现(3)有利于遥感数据的匹配应用和分析
缺点:(1)数据量大,冗余度高,需要压缩(2)定位精度比矢量低(3)拓扑关系难以表达栅格化的目的是将点、线、面的矢量数据,转换为对应的栅格数据
矢量化的目的是:(1)将扫描仪获取的图像栅格数据输入矢量形式的空间数据库(2)将栅格数据进行数据压缩,将栅格数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。空间数据的压缩:从空间数据集合中抽取一个子集,使这个子集在规定的精度范围内最好的逼近原集合,而又取得尽可能大的压缩比。
空间数据的内插:通过已知点或多边形分区的数据,推求任意点或多边形分区的数据的方法。
拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑一个完整的数据库系统包括数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用系统。
数据库设计步骤:需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计空间数据库设计遵循的原则:(1)尽量减少空间数据存储的冗余量(2)提供稳定的空间数据结构,在用户的需要改变时,该数据结构能迅速作出相应的变化(3)满足用户对空间数据及时访问的需求,并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果。(4)在数据元素间维持复杂的联系,以反映空间数据库的复杂性。(5)支持多种多样的决策需要,具有较强的应用适应性空间数据库的实现过程:(1)建立实际的空间数据库结构(2)装入实验性的空间数据对应用程序进行测试,以确认其功能及性能是否满足设计需求,并检查对空间数据库存储空间的占有情况。(3)装入实际的空间数据,即数据库的加载,建立起实际运行的空间数据库。空间数据库运行和维护的主要工作:(1)维护数据库的安全性和完整性,需要及时调整授权和密码,转储和恢复数据库(2)监测并改善数据库性能,分析评估存储空间及响应时间,必要时进行数据库的再组织(3)增加新的功能,对现有功能按用户需要进行扩充。(4)修改错误,包括程序和数据空间数据的查询类型:针对空间关系的查询,··非空间属性···,结合空间关系和非空间属性的查询
元数据是“关于数据的数据”,它反映了某些数据自身的一些特征。空间元数据是指在空间数据库中用于描述的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据,是实现地理空间信息共享的核心标准之一。空间分析的目的:通过对空间数据的深加工,获得新的地理信息。
·····定义:基于空间数据的分析技术,它是以地理科学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。
·····类型:矢量数据空间分析、栅格数据空间分析
空间叠合分析:在相同的空间坐标系统条件下,将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加,以产生空间区域的多重属性特征,或建立地理对象之间的空间对应关系。
空间叠合分析的数据结构:基于矢量数据的叠合分析、基于栅格数据的叠合分析
空间缓冲区是指地理空间实体的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是围绕空间的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。GIS应用模型分类:数学模型、经验模型、混合模型
发展预测模型的预测方法:定性、定量、定时和概率预测
区位选择考虑的标准包括环境、工程和经济三个方面。
城市交通规划模型包括城市交通发生量模型,发生分布模型、交通量最优分配
地球科学模拟模型是应用计算机、数字模拟技术及综合分析的方法来模拟许多地理过程或现象,使得受几个因素的共同影响,要经过若干年才能完成的地理过程,采用计算机模拟模型,只需几分钟就能得出类似的结果,为资源开发、国土整治、水土整治、工程论证等提供数据。总体设计的主要内容包括:用户需求、系统目标、总体结构、系统配置、数据库设计、系统功能、经费和管理
详细设计的主要内容:子系统设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计GIS输出的内容包括空间数据和属性数据
与常规地图相比,数字地图有以下优点:(1)数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等,与纸张印刷的常规地图相比,其信息存储量大、体积小,携带方便和通过网络进行传播。(2)数字地图是以空间数据反映各类地理特征,可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无级缩放、漫游等显示和讯息的动态选择、查询、量算等功能。(3)数字地图便于与遥感信息和GIS空间数据相结合,实现地图的快速更新,同时也便于多层次信息的综合表现与分析。