城市空间信息09-1

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1、城市空间信息学城市空间信息学合肥工业大学土木与水利工程学院合肥工业大学土木与水利工程学院 测量工程系测量工程系 主讲：张志慧主讲：张志慧课程概述课程概述课程性质：专业必修课程性质：专业必修学时：课堂学时：课堂4848学时学时(32+16)(32+16)先修课程：数字测图原理、大地测量、地图先修课程：数字测图原理、大地测量、地图 制图学、摄影测量、遥感原理、制图学、摄影测量、遥感原理、GPSGPS原理与原理与 应用，应用，GISGIS原理原理教材：教材：空间信息导论空间信息导论 边馥苓边馥苓 主编主编 测绘测绘 出版社，出版社，2006.82006.8参考书：参考书： 空间信息系统原理空间信息系

2、统原理王家耀王家耀 地理信息系统原理与应用，相关书籍资料地理信息系统原理与应用，相关书籍资料学习方法学习方法理论与实验结合理论与实验结合基本原理：空间信息概念、空间数据数学基基本原理：空间信息概念、空间数据数学基 础、空间信息表达、空间数据采集、空间数础、空间信息表达、空间数据采集、空间数 据质量控制、空间数据分析、空间数据共享据质量控制、空间数据分析、空间数据共享实验：实验： 空间概念模型建立（空间概念模型建立（E-RE-R图）图） 空间数学基础变换（投影和坐标转换）空间数学基础变换（投影和坐标转换） 数据软件实现（数据软件实现（ArcGISArcGIS，MapinfoMapinfo、 Su

3、permapSupermap等）等） 空间数据分析（如，最短路径分析）空间数据分析（如，最短路径分析）章节题目章节题目第一章第一章 概论概论第二章第二章 从现实世界到信息世界从现实世界到信息世界第三章第三章 空间数据的地理基础空间数据的地理基础第四章第四章 空间数据的表达空间数据的表达第五章第五章 空间数据采集技术空间数据采集技术第六章第六章 空间数据的质量控制空间数据的质量控制第七章第七章 空间数据分析空间数据分析第八章第八章 空间数据共享与应用空间数据共享与应用第一章第一章 概论概论主要内容：主要内容： 数据与信息的基本概念数据与信息的基本概念 空间数据与空间信息基本概念空间数据与空间信息

4、基本概念 空间信息在社会中的地位、作用和发展趋势空间信息在社会中的地位、作用和发展趋势 数字地球与数字城市数字地球与数字城市重点：重点： 信息与数据的概念、特征信息与数据的概念、特征 空间信息的作用空间信息的作用 数字工程的概念数字工程的概念引言引言现代科技的基本研究对象：物质、能量、信息。现代科技的基本研究对象：物质、能量、信息。传统产业：物质、能量；新兴产业：信息产业传统产业：物质、能量；新兴产业：信息产业比尔比尔 盖茨和微软的成功。盖茨和微软的成功。2020世纪世纪8080年代全球信息化浪潮与数字地球。年代全球信息化浪潮与数字地球。“ “数字地球数字地球” ”：1998.1.311998

5、.1.31，美国副总统戈尔（，美国副总统戈尔（Al Al GoreGore），），“ “数字地球：对数字地球：对2121世纪人类星球的认识世纪人类星球的认识” ” 的演讲。的演讲。一种可以嵌入海量地理数据的、多分一种可以嵌入海量地理数据的、多分 辨率的和三维的地球的表示，可以在其上添加许多辨率的和三维的地球的表示，可以在其上添加许多 与我们所处的星球有关的数据。与我们所处的星球有关的数据。相关的技术：对地观测、计算机、网络、通讯、遥相关的技术：对地观测、计算机、网络、通讯、遥 感、感、GISGIS、GPSGPS、地学数字技术、地学数字技术空间信息技术空间信息技术引言引言空间信息技术的飞速发展，

6、对传统产业的革空间信息技术的飞速发展，对传统产业的革 命性改造和提升，迅速形成新的产业和新的命性改造和提升，迅速形成新的产业和新的 经济增长点。经济增长点。“ “数字中国数字中国” ”为总目标的为总目标的“ “数字城市数字城市” ”、“ “数字社数字社 区区” ”、“ “数字校园数字校园” ”等数字化工程以及等数字化工程以及“ “紧急救紧急救 援援” ”、“ “防灾减灾防灾减灾” ”、“ “智能交通智能交通” ”等重大工程建等重大工程建 设都离不开空间信息技术。设都离不开空间信息技术。空间信息学：也称地球空间信息学，各支撑空间信息学：也称地球空间信息学，各支撑 技术的理论、方法、应用、服务等。

7、技术的理论、方法、应用、服务等。地球空间信息学地球空间信息学国际标准组织的定义： Geomatics是一个活动性的学科领域, 它以系统的方法将 所有用于空间数据的采集和管理的手段进行综合。这类 空间数据是在空间信息产生和管理过程中所涉及的科学 的、行政的、法律的以及技术的工作所需要的。上述活 动包括地图学、控制测量、数字测图、大地测量、地理 信息系统、水道测量、土地信息管理、土地测量、矿山 测量、摄影测量和遥感等, 但并不限于此。我国测绘专家的定义： 对所研究的物体，包括地球的整体及其表面和外层空间 的各种自然和人造实体，利用接触与非接触式的测量仪 器、传感器及其组合系统，对这些实体进行信息的

8、采集 、量测、存储、管理、更新、分析、显示、分发(传输)和 利用的一门科学和技术。 1.1 1.1 数据与信息数据与信息信息时代，信息和知识成为生产力发展的信息时代，信息和知识成为生产力发展的 决定性因素决定性因素知识经济，表现形式为数字经济，信息革知识经济，表现形式为数字经济，信息革 命的标志就是数字技术的革命命的标志就是数字技术的革命数据和信息数据和信息是两个重要概念。是两个重要概念。大量的信息以数据为载体，通过计算机、网大量的信息以数据为载体，通过计算机、网 络等技术共享应用。络等技术共享应用。1.1.1 1.1.1 数据数据1.1.数据定义：是指那些未经加工的事实，或对一种数据定义：是

9、指那些未经加工的事实，或对一种 特定现象的客观描述。人们为了反映客观世界而特定现象的客观描述。人们为了反映客观世界而 记录下来的可以鉴别的符号，它是客观事物的性记录下来的可以鉴别的符号，它是客观事物的性 质、属性、位置，以及相互关系的抽象表示。构质、属性、位置，以及相互关系的抽象表示。构 成信息和知识的原始材料。形式有字母、数字或成信息和知识的原始材料。形式有字母、数字或 其他符号，图像、图表、声音等。其他符号，图像、图表、声音等。2.2.数据计算机表示：数据计算机表示： 一般有三部分，包括数据名称、数据类型、数据长度。一般有三部分，包括数据名称、数据类型、数据长度。n n数据类型：数值性（数

10、据类型：数值性（intint、floatfloat）、字符型（）、字符型（charchar， datadata）、图表、音频、视频等。如：）、图表、音频、视频等。如：1212、sdsd、 excelexcel 、mp3mp3、wavwav、rmvbrmvb1.1.1 1.1.1 数据数据3.3.数据属性：具有自然属性和社会属性数据属性：具有自然属性和社会属性 自然属性：可感知、可存储、可加工、可传输、可再生自然属性：可感知、可存储、可加工、可传输、可再生 、可压缩等。、可压缩等。 社会属性：是社会各行各业不可缺少的资源，具有商业社会属性：是社会各行各业不可缺少的资源，具有商业 性、资源性、公用

11、性、私密性等。性、资源性、公用性、私密性等。4.4.数据的载体：不同时代、不同条件下数据的载体数据的载体：不同时代、不同条件下数据的载体 有很大的不同。有很大的不同。n n古人用动物的骨头、竹签、石雕、泥板、死海羊皮等。古人用动物的骨头、竹签、石雕、泥板、死海羊皮等。n n新人将数字、字符、图表等用书籍、纸张、照片等存储新人将数字、字符、图表等用书籍、纸张、照片等存储 。n n信息时代或数字时代：计算机存储设备，数据转换成二信息时代或数字时代：计算机存储设备，数据转换成二 进制数值的方式才能被计算机所接受。存储于光盘、磁进制数值的方式才能被计算机所接受。存储于光盘、磁 盘、磁带里。盘、磁带里。

12、1.1.1 1.1.1 数据数据5.5.数据的数量：人们获取数据的方式多，数量数据的数量：人们获取数据的方式多，数量 指数形式增长。数据海洋。快速有效的进行指数形式增长。数据海洋。快速有效的进行 分析、加工、提炼，以获取所需的知识，并分析、加工、提炼，以获取所需的知识，并 发挥其作用，是新的挑战。伴随着计算机和发挥其作用，是新的挑战。伴随着计算机和 信息技术的发展，数据和信息加工手段不断信息技术的发展，数据和信息加工手段不断 更新和完善。更新和完善。6.6.数据的管理阶段：数据的管理阶段： 人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、 高级数据库技术

13、阶段。高级数据库技术阶段。1.1.2 1.1.2 信息信息信息的含义：英文，信息的含义：英文，information,information,情报、资料、消情报、资料、消 息、报道、知识。能够带来新内容、新知识的消息息、报道、知识。能够带来新内容、新知识的消息 。 消息：用文字、符号、数据、语言、音符、图片消息：用文字、符号、数据、语言、音符、图片 、图像等能够被人们感觉器官所感知的形式，把、图像等能够被人们感觉器官所感知的形式，把 客观物质运动和主观思维活动的状态表达出来后客观物质运动和主观思维活动的状态表达出来后 就成为消息。就成为消息。 消息中包含信息，是信息的载体。消息中包含信息，是信

14、息的载体。 同一则信息可以用不同的消息来载荷。广播、电同一则信息可以用不同的消息来载荷。广播、电 视、报刊等。视、报刊等。 不同人同一则消息得到的不同信息。不同人同一则消息得到的不同信息。 可见，信息与消息有区别。可见，信息与消息有区别。2020世纪世纪4040年代末，信息论诞生，信息成了科学上的年代末，信息论诞生，信息成了科学上的 概念。概念。1.1.2 1.1.2 信息信息19481948年，控制论创始人之一维纳（年，控制论创始人之一维纳（N.WienerN.Wiener）定）定 义信息：信息是人们适应外部世界并且使这种适应义信息：信息是人们适应外部世界并且使这种适应 反作用于外部世界的过

15、程中，同外部世界进行交换反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换 的内容的名称。这种将物质、能量和信息混同起来的内容的名称。这种将物质、能量和信息混同起来 ，显然不确切。？显然不确切。？19481948年，年，香农（香农（C.E.ShannonC.E.Shannon）信息的科学定义：）信息的科学定义： 通讯的数学理论通讯的数学理论 ，从通讯系统传输的实质出发，从通讯系统传输的实质出发 ，信息是人们对事物了解得不确定性的消除或减少，信息是人们对事物了解得不确定性的消除或减少 。并对信息进行定性和定量的描述。并对信息进行定性和定量的描述。没有包含信息没有包含信息 的内容和价值。的内容和价值。？19561956年，英国学者年，英国学者AshbyAshby提出提出“ “信息是集合的变异度信息是集合的变异度 ” ”。认为信息的本性在于事物本身具有变异度。认为信息的本性在于事物本身具有变异度。1.1.2 1.1.2 信息信息19751975年，意大利学者朗格（年，意大利学者朗格（G.LongeG.Longe）：）： 信息是反映事物的形式、关系和差别的东西信息是反映事物的形式、关系和差别的东西 。信息包含于客体间的差异中，。信息包含于客体间的差异中，没有差没有差 异就没有信息。异就