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1、 第二章 地理数据及其采集和预 处理 v地理数据，是对地理问题进行定量化描述和研究 的基础，是计量地理学研究与应用的先决条件。 地理数据是指用一定的测度方式描述和衡量地理 对象有关量化标志。对于不同的地理实体、地理 要素、地理现象、地理事件、地理过程，需要不 同的测度方式和测度标准进行描述和衡量，这样 就产生了地理数据。 内容 v第一节、地理数据的类型 v第二节、地理数据的基本特征 v第三节、地理数据的采集与处理 v第四节、地理数据的统计处理 v第五节、地理数据分布的集中化与均衡度指数 第一节 地理数据的类型 v空间数据 v属性数据 空间数据spatial data 空间数据：用于描述 地理实
2、体、地理要素 、地理现象、地理事 件及地理过程产生、 存在和发展的地理位 置、区域范围及空间 联系。 过去千年3 个特征时期年平均表层气温的距平 相对于1860CTL 平均值, 单位: . (a) MWP-E, (b) MWP-T, (c) LIA-E, (d) LIA-T, (e) 20CW-E, (f) 20CW-T 引自：周天军，科学通报，2011 一、空间数据 点由一个独立的坐标点（x，y）定位，是空 间上不可再分的几何实体。 线由若干个（至少两个，理论上是无穷个） 坐标点（xi，yi）（i =1，2，）定义，有一定的 长度和走向，表示线状地物或点实体之间的联系 。 面表示在空间上连续
3、分布的地理景观或区域 。 图2.1.1 三种基本的地理几何实体及其组合 属性数据attribute data 属性数据：用于描述地理实体、地理要素、地理 现象、地理事件、地理过程的有关属性特征。 二、属性数据 v 数量标志数据 间隔尺度数据:以有量纲的数据形式表示 测度对象在某种单位(量纲)下的绝对量。 比例尺度数据:以无量纲的数据形式表示 测度对象的相对量。 品质标志数据 有序数据:当测度标准不是连续的量，只 是表示其顺序关系的数据。 二元数据:用0、1两个数据表示地理事物 、地理现象或地理事件的是非判断问题。 名义尺度数据:用数字表示地理实体、地 理要素、地理现象或地理事件的状态类型。 几
4、种属性数据举例: 间隔尺度数据 间隔尺度数据 建成区面积 /km2 农民人均纯收入 /元 国内生产总值 /万元 人口数/万 人 耕地面积/ 万亩 人均粮食产 量/kg 兰州市141.062397.54386757299.81212187267.27 嘉峪关市34.73798.931740717.312840413.05 金昌市293277.154094246.0348393.3888.45 白银市511784.61053445174.85298000389.11 天水市461330.131080145375.64382047249.24 武威市22.352290.6900140193.0225
5、4880592.79 张掖市223274.2835750127.33218513812.37 平凉市211585804139222.28370273429.04 酒泉市223924106685596.62111747508.14 庆阳市12.21510894923255.76439900436.69 比例尺度数据 甘肃省各地区2010年商品零售价格指数 地 区 商品零 售价格 指数 食 品 饮料烟 酒 服装鞋 帽 纺织品 家用电 器及音 像器材 文化办 公用品 日用品 体育娱 乐用品 兰州市103.9 110.4 105.8 97.9 100.0 96.9 86.3 98.0 100.0 嘉峪
6、关市104.8 109.4 101.6 103.9 99.3 99.7 97.2 101.5 100.5 金昌市104.4 112.8 100.0 97.2 100.0 98.9 99.1 103.1 100.0 白银市105.0 111.4 100.2 99.5 104.7 98.2 99.4 101.9 99.5 天水市104.3 110.6 100.8 101.3 100.0 100.1 100.0 100.2 100.0 武威市104.2 108.7 100.8 101.9 102.9 98.9 104.1 100.6 99.6 张掖市106.7 112.4 97.5 110.3 11
7、3.8 96.7 92.8 101.2 94.7 平凉市105.4 115.4 102.0 94.4 103.6 93.2 98.5 101.6 100.0 酒泉市105.0 110.7 101.8 101.4 102.7 98.1 96.7 101.4 100.8 庆阳市102.3 106.1 100.8 101.6 101.1 98.3 99.0 100.3 100.1 定西市103.7 108.9 102.6 100.3 100.0 100.0 100.0 100.8 100.0 陇南市103.5 108.5 101.0 100.0 100.0 100.2 102.4 100.8 100
8、.8 临夏州103.5 107.8 104.2 100.3 102.1 94.3 98.3 100.5 99.9 甘南州103.9 108.1 101.4 101.9 104.3 98.7 99.7 101.9 100.8 有序尺度数据 城市A城市B城市C城市D城市E城市F 规模等级12344 3 人口位次12465 3 表2.1.3 城市规模等级与人口数量的排位次序 世界人口最新排名：1.中国；2.印度；3.Facebk；4.QQ；5.美国； 6.MySpace；7.印度尼西亚；8.巴西；9.新浪微博；10.Twitter；11，淘宝网 二元数据 城市A城市B城市C城市D城市E 城市A110
9、1 城市B1110 城市C1110 城市D0111 城市E1001 表2.1.4 二元数据 注:1表示两城市之间通航; 0表示两城市之间不通航。 名义尺度数据 地块序列号12345 6 土地利用类型012013041061071 071 表2.1.5 土地利用类型 注:012表示水浇地；013表示旱地；041表示天然牧草 地；061表示工业用地；071城镇住宅用地 第2节 地理数据的基本特征 数量化、形式化与逻辑化 不确定性 多种时空尺度 多维性 一、数量化、形式化与逻辑化 定量化的地理数据是建立地理数学模型的基础，其 作用为：确定模型的参数、给定模型运行的初值条件;检 验模型的有效性。 形式
10、化、逻辑化与数量化，是所有地理数据的共同 特征。 地理计算学，对于地理数据的形式化、逻辑化提出 了更高的要求，要求“整体”和“大容量”的地理数据 具有统一的数据形式和交换标准。 不确定性是地理数据的基本特征之一。地理数据不确定性的来源： 不确定性是地理数据的基本特征之一，地理系统本 身的复杂性从本质上决定着地理数据的不确定性。 各种原因所导致的数据误差： n 地理系统的复杂性 n 数据误差 二、不确定性 地理空间数据不确定性的研究又可细分为： l 位置不确定性、属性不确定性、 l 时域不确定性、逻辑一致性、 l 数据完整性、不确定性的传播、 l 不确定性的可视化表示等 三、多种时空尺度 从空间
11、尺度上来看，描述地理区域的各种地理数据， 具有多种空间尺度既有全球尺度的、洲际尺度的、 国家尺度的，也有流域尺度的、地区尺度的、城市尺度 的、社区尺度的。 从时间尺度上来看，描述地理过程的各种地理数据具 有多种时间尺度，如历史年代、天、月、季度、年等。 四、多维性 对于一个地理对象的具体意义要从空间、属性、时间 三个方面综合描述: 空间方面，描述该地理对象所处的地理位置和空间范 围，一般需要23个变量 ； 属性方面，描述该地理对象的具体内容，至少需要1 个以上，多则需要十几个、甚至几十个变量 ； 时间方面，描述该地理对象产生、发展和存在的 时间范围 ，需要1个变量。 地理数据的这种多维性，被人
12、们描述为地理数据 立方体（the geographical data cube）。 图 2.2.1 地理数据立方体 第3节 地理数据的采集与处理 地理数据的采集 地理数据处理 一、地理数据的采集 v地理数据的渠道来源 来自于观测、测量部门的有关专业数据。 来自于统计年鉴、统计公报中的有关自然资源及社会经济发 展数据。 来自于有关单位或个人的不定期的典型调查数据、抽样调查 数据。 来自于政府公报、政府文件中的有关数据。 来自于档案、图书等文献资料中的有关数据。 来自于互联网（internet）的有关共享数据。 来自地图图件。主要包括各种比例尺的地形图、 影像地图、专题地图等。 来自遥感数据。主要
13、包括各种航空遥感数据和卫 星遥感数据。 其他来源的有关数据。 相关数据网站： 中国国家统计局： 新华社：http:/www.xinhua.org 中国人民银行网： 商务部： 国家外汇管理局： 国家信息产业部： 国信证券： . 经济杂志网： 中国网： 中国国家图书馆： 中国蔚蓝网络书店： 经合组织数据库：http:/www.oecd.org 美国人口普查局：www.census.gov 美国会图书馆：www.loc.gov 美国商业部：www.stat-usa.gov 亚洲东盟网站：www.aseansec.org APEC网站：www.apecsec.org.sg 美国IBM公司： 美国纳斯达
14、克网： 国际货币基金组织数据库： http:/www.imf.org 搜索网站： 英文书搜索网站： NOAA:www.noaa.gov/ USGS:www.usgs.gov/ Oracle Spatial Geocode Digitize Load 地理空间数据源 其他数据 统计数据 文字 多媒体 地图数据 道路 水系 居民地 地籍 遥感数据 航天遥感数据 航空遥感数据 遥测数据 全球定位系统数据（ GPS） 数 据 采 集 与 输 入 现实世界 文字报告 、遥感图 象等 数字化仪扫描仪解析测图仪键盘 等 编辑、接边、分层、图形与 属性连接、加注记等 空间数据库 n采集地理数据过程中需要注意的
15、问题 数据的完备性和可靠性。 在数据采集过程中，最大限度地减小数 据的误差。 在数据采集完毕后，进行检验，辨别真 伪，通过数据筛选，去粗取精、去伪存真。 二、地理数据处理 地理数据处理，是所有地理问题研究的核心环节 。 从理论上讲，在地理学中，数学方法的运用主要 有两个目的：（1）运用数学语言对地理问题的描述 ，建立地理数学模型，从更高、更深层次上揭示地理 问题的机理；（2）运用有关数学方法，通过定量化 的计算和分析，对地理数据进行处理，从而揭示有关 地理现象的内在规律。因此，从一定意义上来说，地 理数据处理也是计量地理学的任务之一。 地理信息系统的核心功能是地理数据处理，它实现了 空间数据与
16、属性数据的完美结合。数学方法确实是其强有 力的支撑。 地理计算学（Geocomputation）的实质是借助于现代 化的计算理论、计算方法和计算技术，通过对“整体”和 “大容量”的地理数据进行处理，揭示复杂地理系统的运 行机制，探索和寻求新的地理系统理论。 地理数据的采集、处理及其与数学方法、地理信息系统、地理计算学之间的相 互关系图: 地 理 数 据 的 数 据 源 地 理 数 据 采 集 数学方法 GIS Geocomputation 地理处理 数据 图2.3.1 地理数据采集与处理 第4节 地理数据的统计处理 统计整理 几种常用的统计指标与参数 应用实例：中国大陆省份人均GDP的变异系数 一、统计整理 统计整理的基本步骤: 统计分组，就是根据研究目的，按照一定的分组标 志(品质标志和数量标志)将地理数据分成若干组。 计算各组数据的频数、频率，编制统计分组表。 作分布图。 统计整理即“统
