数字城市第三章

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1、地理信息公共平台,地理信息公共平台依托地理信息数据，通过在线方式满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息和空间定位、分析的基本需求，具备个性化应用的二次开发接口和可扩展空间，是实现地理空间框架应用服务功能的数据、软件及其支撑环境的总称。,地理信息公共平台由数据集、交换管理系统、在线服务系统和支撑环境组成。数据集是地理信息公共平台的核心内容，主要包括地理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据、三维景观数据和其他部门或单位的专题数据，以及目录与元数据；交换管理系统与在线服务系统是地理信息公共平台应用接口和运行维护工具；支撑环境是地理信息公共平台提供服务的保障条件。,公共平台分级地理信息公共

2、平台分为国家、省区和市（县）三级，每级由若干节点组成，各节点技术结构基本相同，通过网络相对独立地提供服务，横向实现相邻地域的衔接，纵向建立垂直关联。其中， 国家级地理信息公共平台数据尺度为1:1 000 000、1:250 000 和1:50 000，分辨率包括30m、15m、5m 和2.5m； 省区级地理信息公共平台数据尺度为1:10 000 或1:5 000，分辨率包括1m 或0.5m； 市（县）级地理信息公共平台数据尺度为1:2 000、1:1 000 和1:500，分辨率包括0.5m 和0.2m。,交换管理系统 数据交换管理 运行维护：提供用户注册、角色管理、权限设置、系统监控、服务配

3、置、事件管理等功能，保障地理信息公共平台的高效运行 安全管理 ：提供地理信息公共平台设备与策略的安全管理，实现安全策略的统一配置、分发和管理，包括身份验证、日志管理、事务管理和数据备份等功能。,在线服务系统 满足用户在线获取与应用地理信息，以及快速分布式构建其 专题系统的需求。 认证服务 目录服务 元数据服务 地图应用服务 地理编码服务 数据接口服务 定制服务 数据发布服务 服务注册管理服务 二次开发服务,支撑环境 1 服务器系统建立高性能的服务器系统，能够支持海量信息存储，支持高密集的信息计算，支持100个用户以上的并发访问，运行稳定、安全可靠；有条件的可建立服务器集群。 2 存储系统存储系

4、统应具有空间数据的安全高效存储备份能力，并预留扩展空间；有条件可建立异地存贮备份机制。,3 网络严格按照国家有关保密政策的要求部署运行网络，确保涉密的数据只能在涉密网中提供服务，非涉密的数据才可在非涉密网中运行，满足政府部门对地理信息和专题信息空间定位、统计分析的需要，以及社会公众基于位置服务的需要。运行网络内部须采用硬件防火墙技术、身份认证技术和加密数据传输技术，须具备漏洞扫描、入侵检测、数据包过滤、防病毒、身份认证、数据加密和主机监控等能力。,第3章 数字城市空间基础数据数据源研究,3.1 数字城市空间基础数据的来源与特征,3.1.1基于行业的城市空间基础数据的来源 1）勘测数据（勘察、测

5、绘部门）城市基础测绘数据：城市比例尺地形图、航空影像和卫星遥感影像、地下管线、高精度DEM省级基础测绘数据：1:1万、1:5000国家基本比例尺地形图、影像图和中等精度DEM国家级基础测绘数据：全国1:100万至1:2.5万国家基本比例尺地形图、影像图和低精度的DEM,城市基础地质数据：地貌数据、地层数据、地质构造数据、水文地质数据、地震地质数据、地质资源数据 2）国土资源与管理数据（国土资源管理部门）城镇地籍管理数据、农村土地登记数据、土地利用现状数据、土地利用规划数据、矿产资源管理数据 3）城市规划及管理数据（城市规划部门）城市总体规划、分区规划、控制性详细规划、建设工程审批以及拆迁等数据

6、,4）房产及管理数据（房产管理）房屋位置、面积、结构和产权等信息 5）勘界资料（民政部门）城市的行政边界、地名数据 6）统计数据各相关统计部门的统计数据，如平均温度、年均降水量等 数据的提供方负责数据的获取和更新,3.1.2 基于不同技术方法的城市空间基础数据来源,1）地面测量数据用测距仪、全站仪、GPS、地面遥感等测量设备到实地测量，获取的地物位置和属性信息 2）纸质图纸的数字化 数字化板直接数字化地图 扫描屏幕后再矢量化 3）航测与卫星遥感数据航空摄影得到的数据（在飞机上安装数字航空摄影机得到高分辨率的影像0.2cm,无人机 ）卫星遥感数据（民用QuickBird 0.61m）,4）数据调

7、查 社会、经济、自然环境各方面调查获得的数据。 人口普查、工业普查、农业普查、自然资源调查等获得的数据。但需要将这些专题数据空间化 5）理论推测与估算数据利用科学依据进行理论推导获得的数据。 依据现代的地理特征和过程规律，去推测过去（将来）的各种数据。如城市演化、地貌演化、地质过程、沙漠化进程等数据 短期内需要，但又不能直接测量获得的数据。洪水淹没损失、地震影响区、受台风灾害损失面积及损失财产估计等数据。,6）集成数据将已有的地理空间数据经过合并、提取、布尔运算、过滤等操作获取的数据,3.1.3 基于数据形式的城市空间基础数据的来源,1）矢量数据 以物体的边界或表面为基础定义和描述要素。如河流

8、、绿地、房屋等边界描述要素。 点：点状要素用单个坐标表示 线：线状要素用一系列点坐标表示，起止点为节点，其他点为内点 面：由首尾相连的线组成，表示封闭区域的边界 体：由一系列面根据一定的空间关系和顺序封闭而成,2）栅格数据 格网的形式表示地理数据，通过格网划分将研究区域划分为离散的格网单元，每个单元赋予一个属性，表示该单元属于哪个地理要素。规则格网、不规则格网 3）DEM数据 DEM是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是表示区域D上的三维向量的有限系列，用函数表示为f为描述高程的函数， 为平面坐标， 为对应的高程值。当平面位置程规则格网排列时，平面坐标可以省略，此时DEM数据就简化为一维

9、向量序列。,DEM的表达方法 1、等高线模型：地面上高程相等的相邻各点连成的闭合曲线。 2、规则格网模型：把数字高程模型的覆盖区域按一定的单元大小划分成规则排列的正方形格网，根据该区域的原点坐标和格网间距，任意各网点的平面位置可以根据行列号计算获得。,原点,正方形格网的DEM数据一般包括三个部分： 元数据：描述DEM的一般特性的数据，如名称、边界、测量单位、投影参数等 数据头：定义DEM数据的起点坐标、坐标类型、格网间隔、行列数等 数据体：沿行列分布的高程数字阵列优点：正方形格网DEM的存储量很小，结构简单、操作方便、适合于大规模的使用和管理,原点,3、不规则三角网模型（TIN) 通过不规则分

10、布的数据点生成的连续的三角面来逼近地形表面。 TIN模型存储的内容：每个网点的高程值、相应点的位置坐标、网点之间拓扑关系。优点：表面粗糙或变化剧烈时，TIN能包含大量的数据点；当表面相对单一时，在同样区域TIN只需要最少的数据点。 4、混合型：Grid+TIN，变格网大小DEM等,4）三维模型数据采用不同方式生成的三维模型数据。利用二维数据或影像数据和三维建模软件生成的城市要素模型数据，主要是三维建筑物模型、三维道路模型和三维植被模型。 5）多媒体数据录音、图片、录像等 6）表格与文本数据表格与文本等方式表达城市空间基础数据,3.1.4 数字城市空间基础数据的基本特征,基础性：是城市其他信息表

11、达和应用的基础 共享性：基础设施的目的是促进规模效益和社会各个领域或部门的交流和合作 多语义性：同一要素不同部门有不同的理解，如房屋，规划部门关心建筑规模、使用性质、建筑形式、是否符合城市的总体规划要求，房产部门则关心建筑产权、房屋结构、价格等 多源性：数据的来源不同 多尺度 分布式 空间拓扑：相离、相邻、相交、包含、同一等 海量数据：多源、多尺度，历史数据、现势数据,3.2数字城市空间基础数据的尺度,尺度 辞海中：尺寸的定制制图学：比例尺（距离的比例抽象程度）地理学：研究对象的相对大小，即研究范围和细节 1、比例尺：图上距离和实际距离的比率。基础地形图：1:500 、1:1000 、1:20

12、00 、1:5000 、1:1万非常规比例尺地形图：1:3000、1:7000 、1:8000 2、分辨率：能详细区分的最小单元的尺寸和大小。卫星遥感影像的分辨率： 0.61m、1m、2.5m航空摄影影像分辨率：航摄比例尺1:7000、1:8000 1:1万、1:2万，扫描分辨率,DEM的格网分辨率： 范围：区(县）、街道（乡镇）、社区（村）、街坊（组、人口普查单元）、宗地直至单栋的房屋 详尽程度 研究对象的详细程度道路：单线、双线（面）地下管线：管线的空间位置、闸门、接头、材料、流速、流向等,3.2.2数字城市空间基础数据的尺度的应用,一般地说，研究宏观的、大范围的对象，所需要地理数据的范围

13、尺度就大、细节层次就粗，所需要的图形比例尺就小、影像的分辨率就低，反之依然。 1）比例尺城市建设和管理不同的任务需要不同比例尺的地形图。 区域规划：1:5万1:10万地形图， 城市总体规划：1:1万 1: 5万地形图， 城市建设项目选址：1:2000 1:1万地形图 建筑方案设计、地籍调查、地下管线管理：1:500地形图。,同一范围不同比例尺地形图表达,2）分辨率 空间分辨率：传感器瞬时视场内所观察到的地面的大小。TM影像分辨率为30 X 30m，SPOT5卫星多光谱图像为10m X 10m，全色为2.5 X 2.5m; 时间分辨率：对同一地区重复获取图像所需的时间间隔 光谱分辨率：遥感器接受

14、目标辐射时能分辨的最小波长间隔 几何分辨率： 辐射分辨率：,同一范围不同分辨率的影像,0.61m分辨率（QuickBird）,2.5m分辨率（SPOT5）,同一分辨率影像（QuickBird）在不同比例尺下的状况,1：5000,1：10000,3）范围 1）以行政管理单位为基础的范围。区(县)、街(乡镇)、社区(村)、街坊(组、人口普查单元)、宗地直至每一栋房屋。应用：人口普查、经济普查,a）某一行政区范围,b）某一行政区细分到街道,某一行政区到街道尺度的变化,2）以地理格网为基础的范围最新的对城市研究范围的划分是按地理格网逐级划分，即按照一定的规则将城市范围划分成若干小的区域，这种划分可以逐级划分，直至满足所关注目的的需要。分级格网是在一级或多级模型面上将空间填充进行循环细分而成的，最常见的分级格网是正方形格网，它每一级的分辨率比上一级扩大了2倍，网格数量是4倍的关系。,正方形格网的细分,正方形格网细分后的尺度变化,层之间的逻辑关系,应用：城市网格化管理应用系统，如上海市以1万平方米网格(万米网格)为管理单元 4）详尽程度不同比例尺、不同分辨率、不同的尺度范围，都反映了详尽程度的不同，以及上述尺度标准无法反映的细节程度。如：道路的人行道、斑马线，三维模型、房屋的内部结构等。,