地理信息与空间数据
1.地理信息
地理信息是指空间地理分布的有关信息,它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图形、图像等的总称,如图6-1所示。
图6-1 空间地理信息及其表示方法
地理信息属于空间信息。它与一般信息的区别在于它具有区域性、多维性和动态性。区域性是指地理信息的定位特征,且这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。例如,用经纬网或公里网坐标来识别空间位置,并指定特定的区域。多维性是指在二维空间的基础上实现多个专题第三维结构。例如,在一个地面点上,可取得高程、居民点、交通等多种信息。动态性是指地理信息的动态变化特征,即时序特征,从而使地理信息能够以时间尺度划分成不同时间段的信息。这就要求及时采集和更新地理信息,并根据多时相数据和信息来寻找时间分布规律,进而对未来作出预测和预报。
2.空间数据
空间数据是单个或群体的以空间位置为参照的数据,地理空间数据是指人们通过观测所得到的地球上某些地物景观的空间数据。
一般来说,空间位置可以通过以下两种方法表示:
(1)专门位置表示法。通过空间实体与某些数据要素之间空间位置的联系来表示,即表示为绝对坐标和相对坐标。专门位置法可以表示:
1)小尺度空间现象的点或大尺度空间现象的抽象的点,如城镇、高程控制点、交通网络的结点等。
2)具有线性特征的线段,如水系、公路等。
3)有规则的面,如栅格、像元等。
4)用于面状描述的不规则多边形,如土壤分布、植被类型、空间影响范围等。
(2)列名位置表示法。用名称或编码等可标识的数码表示。如邮政编码、街区地址、门牌号码等。它们只表示空间实体的组合和偶然的联系,本身并不能完整地表达空间位置,而需参照其他空间要素。如地图上地名与编码结合起来才能确定实体的空间位置。
地理空间数据可以用来描述地球上可更新与不可更新的自然资源、人类赖以生存的自然环境、人文经济与劳动力资源的有关信息,包括地形地貌、土壤、岩石矿藏、植被、河流水系、土地利用、行政界限、交通网络、政治分区、邮政区、公共设施位置、土地界限、土地价值、土地所有权、人口普查分区、人口分布、收入分配、经济区划、环境污染、疾病影响范围、自然灾害公布等。
空间数据表示了各种空间现象之间的空间关系,如邻接、距离、重叠、包含等。空间现象的其他属性也可以用数据表示,有时在一定程度上空间关系或属性隐含于数据结构中,可以根据记录格式和数据结构计算出来。
3.地图
地图是地理学家最常用的地理信息载体和地理语言,主要有地表形态和地表物分布(水系、植被、土质、居民点、交通网、国界和行政区划等)的普通地理图、地形图,以及详细客观地表示某种(或某些)自然要素的专题地图。
前苏联地图学家萨里谢夫将地图定义为:由数学所确定的经过概括并用形象符号表示的地理表面上的图形,用其表示各种自然现象和社会现象的分布、状况的联系,根据每种地图的具体用途对所表示现象进行选择和概括,结果得到的图形叫做地图。
地图是一种图像,从地图上我们可以获得一个地区或整个地球表面在同一时间的空间现象。它们建立超地物形状、尺寸和相对的视觉形象,从而可从地图上得出地表景象的空间尺度,即空间坐标、长度、面积、高度和体积,除表示地物的数量和质量方面的特征外,地图还可以表示地物之间的空间联系和其他联系,即邻近性、包含性、叠置性、相对距离、从属关系、经济和交通方面的联系等。
对于能够理解地图符号的使用者来说,地图是自然世界的一种模型,是制图人根据对自然世界的认识,用概括和简化的可视化形式客观反映自然世界在某些方面的结构,读图是通过对地图符号的理解,建立起地图所表示的客观实际的空间模型。这是一种思维模型,它的建立依赖于制图人和读图人对制图符号的 “约定”,地图是制图人和读图人之间交流自然空间信息的图像载体。
地图表达的对象可以是具体的(如居民区植被、土壤等)和抽象的(如人口密度、工农业产值、影响范围等)、现实的(如河网、道路、城市土地利用)和预期的 (规划中的灌溉网、规划的道路和土地利用规划)。更为重要的是,地图还可表示自然现象的发生发展过程,例如城市扩展图、土地利用变化图、土壤侵蚀速率图等。
由于地图在表达空间地理信息时具有精确、简洁、丰富、动态、灵活等特点,所以地图已经成为地理工作者普遍使用的地理语言,也是地理信息系统的最重要的数据源。事实上,地图也是地理信息系统向用户输出信息的重要形式之一。