第一节 地理空间与地理空间信息概述
1.地理空间信息基础知识
1.1 地理空间的概念
地理空间：地球体及其周围一定范围所包围的空间，上至电离层，下至莫霍面，大约2000km厚度的范围。
1.2 地理空间信息
（1）定义
有关地理空间实体或现象的性质、特征和状态的表征与一切有用信息的总称。
（2）特征
① 空间特征：又称几何特征，拓扑特征。描述事物或现象所在空间位置以及空间相互关系。
② 属性特征：描述事物或现象的性质和数量特征。
③ 时间特征：描述事物或现象随时间的变化。

                图2-1 地理空间信息的特征
1.3 地理空间信息的获取、传输与表达
（1）地理空间信息的获取
将现有地图、实测成果、遥感数据、实体纹理、文本资料、统计数据、多媒体资料和已有系统数据等信息转换成可以处理与接受的数据形式。
（2）地理空间信息的传输
地理空间信息获取、表达和应用的纽带。地图是人类最早的空间信息传播工具；现代空间信息传输还包括图像、视频、音频、三维仿真和虚拟现实等。
（3）地理空间信息的表达
通过各种类型的地图表达，实现从制图的客观地理环境到用户认知地理环境之间的信息传递。
2.地理空间数据
2.1 地理空间数据采集
（1）几何数据采集

                图2-2 地理空间信息传输模型
★ 手扶跟踪数字化：利用手扶跟踪数字化仪进行数据采集的方法。数字化仪是一种由金属导体组成的电磁感应板、采点装置（游标或笔）和控制数据处理电路组成的将平面上点的位置数字化并将坐标显示送入计算机的外部设备（图2-3）。

                       图2-3手扶跟踪数字化仪
★ 扫描数字化：利用扫描数字化仪进行数据采集的方法。扫描仪是一种将图形和图像扫描输入到计算机中，并以像素信息进行存储表示的设备（图2-4）。
（2）属性数据采集
主要采用键盘输入的方法，有时也可以借助于字符识别软件或编制计算机程序进行批量采集。

              图2-4 扫描数字化仪
（3）几何数据和属性数据的连接
① 属性数据作为几何数据的悬挂体。
② 用单向指针指向属性数据。
③ 用双向同构连接方式连接属性数据和几何数据。
④ 自成体系连接方式。
2.2 地理空间数据处理
（1）空间数据处理技术
① 数据预处理：对获取和采集到的存在错误或误差的数据进行检查与编辑处理。
② 数据转换：对预处理数据进行几何纠正、格式转换与投影变换的处理。
③ 图形操作：对数据的增删修改、拓扑、图库操作、图幅配准与提取等方面的各种编辑处理性操作。
④ 图像处理：对遥感数据的校正、解译、变换、压缩与内插等方面的图像处理工作。
⑤ 数据压缩：删除冗余数据，其目的是减少数据的存储量、节省存储空间，加快后继处理的速度。
⑥ 数据内插：根据已观测点的数据的空间分布，从已知点数据推求出区域内未知点数据的过程。
（2）空间数据处理理论
对空间数据进行更高层次处理的科学依据，研究领域主要有空间数据不确定性理论、概率论与数理统计理论、模糊数学与粗糙集理论等领域等。
2.3 地理空间数据可视化
（1）概念
★ 数据可视化：将抽象的数字表示或字符表示转换为图形图像表示的技术。
★ 信息可视化：将抽象的、大多不具有物理空间本质特征的信息转化成空间分布形式的图形图像，以帮助理解或发现隐藏的关系及结构的技术。
（2）地学可视化
地理空间信息可视化的简称。运用地图学、计算机图形图像处理技术与地理信息技术，将地理空间信息输入、处理、检索、分析和结果用地图、图表、视频等可视化形式显示并交互处理的理论和技术（图2-5）。

                              图2-5 地理空间信息的可视化
① 地图可视化：将可视化引进地图学而形成的概念，是研究可视化在地图学中的作用、理论和方法的科学。
② 地理可视化：将可视化引进地理科学而形成的概念，是研究可视化在地理科学中的作用、理论和方法的科学。
③ GIS可视化：研究GIS中关于可视化的理论、方法和技术的科学。
④ 专业应用领域可视化：研究不同专业应用领域可视化技术的科学理论与方法。