2空间数据的表达.ppt

第二章空间数据的表达 第一节空间参照和地图投影第二节地理空间现象及其表达第三节空间数据结构的类型第四节空间数据结构的建立 第一节空间参照系统和地图投影 地球模型坐标参考系统地图投影地图比例尺地理数据特征 地球模型 三级近似 地球自然表面 极不规则 无法用数学表面进行描述 水准面所包围的球体 大地水准面所包围的球体 旋转椭球体 不规则性 动态性 不唯一性 不规则性 相对唯一性 标准数学曲面1952前 海福特椭球1953后 克拉索夫斯基椭球1978后 I U G G国际椭球 大地坐标系 地理坐标系是以地理极 北极 南极 为极点 通过A点作椭球面的垂线 称之为过A点的法线 法线与赤道面的交角 叫做A点的纬度 过A点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角 叫做A点的经度 由极点 赤道面 本初子午面界定 椭球面上A点由经纬度确定 坐标系统 高程系统 大地水准面 铅垂线 A HB hAB 中国国家大地坐标系 1980 坐标原点 西安原点 陕西省泾阳县永乐镇 1985国家高程基准 黄海平均海平面采用国际椭球 IUGG 赤道半径 6378160m极半径 6356755m WGS 84世界大地坐标系 地心直角坐标系 地心坐标系的坐标原点为地球质心 其地心空间直角坐标系的Z轴指向平均地极方向 国际协议原点 X轴指向起始子午线和赤道的交点 Y轴与Z轴 X轴垂直构成右手坐标系 称为WGS 84坐标系 这是一个国际协议地球参考系统 ITRS 是目前国际上统一采用的大地坐标系 WorldGeodeticSystem 地理坐标的表达形式 大地坐标 一种球面坐标系用经度L 纬度B 高度H表示 L B H 大地直角坐标 一种直角坐标系用距离坐标原点的距离x y和高程z表示 x y z 地图投影 为什么要进行投影地图投影变形地图投影方法投影选择所考虑的因素我国常用的地图投影方式 坐标参考系统 平面系统 直接建立在球体上的地理坐标 用经度和纬度表达地理对象位置 建立在平面上的直角坐标系统 用 x y 表达地理对象位置 投影 地图投影 为什么要进行投影 地球椭球体为不可展曲面地理坐标为球面坐标 不方便进行距离 方位 面积等参数的量算地图为平面 符合视觉心理 并易于进行距离 方位 面积等量算和各种空间分析 地图投影概念 投影面 地球 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法 称为地图投影建立将地球表面曲面展开成平面的数学方法 地图投影 投影变形 将不可展的地球椭球面展开成平面 并且不能有断裂 则图形必将在某些地方被拉伸 某些地方被压缩 故投影变形是不可避免的 长度变形面积变形角度变形 地图投影类型 2 按投影面与地球表面位置 地图投影 GIS中的地图投影 GIS以地图方式显示地理信息 地图是平面 而地理信息则是在地球椭球上 因此地图投影在GIS中不可缺少 GIS中 地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式 但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时 一般采用国家基本系列地图所用的投影 GIS中使用的投影系统与主要信息源地图的投影系统一致 GIS中使用的投影系统与所在区域适用的投影系统一致 地图投影 我国常用地图投影 1 100万采用兰勃特投影 等角正轴割圆锥投影 1 50万 1 25万 1 10万 1 5万 1 2 5万 1 1万 1 5000采用高斯 克吕格投影 等角横切椭圆柱投影 墨卡托投影 等角横割椭圆柱投影 高斯 克吕格投影的变形特征 角度没有变形中央经线没有长度变形 其余经线长度变形为正 距中央经线愈远变形愈大面积变形 在纬线方向 距中央经线愈远 变形愈大 在经线方向 随纬度的降低而增大 高斯 克吕格投影的分带 由于高斯 克吕格投影距中央经线远的位置变形较大 一般采用分带投影的办法 1 2 5万 1 50万比例尺地形图采用6度分带 1 1万比例尺地形图采用3度分带 6度分带将地球从0 到360 分成60个带 3度分带将地球分成120个带 地图比例尺 地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系比例尺的含义 制图区域较小 采用各方面变形都较小的地图投影 图上各处的比例是一致的 故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比例 制图区域较大时 地图投影比较复杂 地图比例尺一般是指在地图投影时 对地球半径缩小的比率 经过投影后 只有在长度没有变形的点或线上 才可用地图上注明的比例尺 我国地图比例尺分级系统 大比例尺 1 500 1 10万中比例尺 1 10万 1 100万小比例尺 1 100万 第二节地理空间现象及其表达 地理空间现象就是地理系统中实现世界的表现 自然现象 山地 高原 平原 盆地 海洋 河流 峡谷 海沟 火山 海岛 喷泉 地表温度 湿度 气压的分布 社会现象 国家 经济区 行政区 公路 铁路 航道 居民点 工厂 商业中心 地理空间现象的表达是指如何用概括 抽象 简洁的方法表达现实世界中的地理现象 观察 分析 归类 抽象 综合 考虑 照片与地图的区别 空间现象的抽象类型 要将现实世界中的地理空间现象进行抽象表现 就需要对地理空间现象按地形维数进行抽象划分为不同维数的地理实体 点实体 零维线实体 一维面实体 二维体实体 三维空间对象的维数与比例尺是相关的 空间对象 面实体 续 连续变化曲面 如地形起伏 温度变化 整个曲面在空间上连续变化 不连续变化曲面 如土壤 森林 草原 土地利用等 属性变化发生在边界上 面的内部是同质的 地理实体的抽象过程 获得地理实体的空间数据 特征关系行为 观察 选择抽象综合 测量 位置关系 拓扑编码 属性 对一个地理实体 我们需要描述该地理实体的 1 位置 形状 大小 空间几何特征 2 与其他空间实体的关系 相邻 关联 包含 空间拓扑特征 3 性质 性状 功能 作用以及其他特征 属性特征 4 随时间的变化 时间特征 5 地理实体描述的说明 原数据特征 对地理实体的上述特征进行描述 就可以得到地理实体的空间数据和非空间数据 二 地理实体的数字化描述 空间和非空间数据 地理实体的空间数据和非空间数据 1 描述的内容 3 数据类型 4 数据结构 空间数据几何数据 空间坐标 关系数据 实体间的邻接 关联包含等相互关系非空间数据属性数据 各种属性特征时间数据元数据 矢量 栅格 TINRDBMS属性表 采用MIS 位置 形状 尺寸与其它实体的空间关系名称 角色 功能 行为时间测量方法 编码方法 空间参考系等 空间特征 几何特征拓扑特征非空间特征属性特征时间特征采集特征 2 基本特征 GIS中如何表达地理实体的空间特征 1 空间数据的拓扑关系2 空间数据拓扑关系好处3 空间数据拓扑关系的表示 地理实体空间关系的表达 拓扑邻接 元素之间的拓扑关系 拓扑关联 元素之间的拓扑关系 拓扑包含 元素之间的拓扑关系 1 空间对象的拓扑关系 不同类 同类 同类不同级 地理实体空间关系的表达 拓扑邻接 一条线两端的两个点为邻接关系 连接到同一个点的所有线段为邻接关系一条线两侧的两个多边形是邻接关系拓扑关联 点与线的关联 线与点的关联 面与线的关联 线与面的关联拓扑包含 多边形包含多边形 2 表达地理实体的拓扑关系的好处 1 无需坐标和距离 就可以确定地理实体间的相对空间位置关系 且不随地图投影变化 2 有利于空间要素查询 例如根据包含关系可查出一个区域中所有