地理信息是指表示地理环境诸要素的数量.docx

地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。 地理信息的特点：属于空间信息；具有多维结构的特征；时序特征十分明显 地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。 地理信息的特点：属于空间信息；具有多维结构的特征；时序特征十分明显“S”的含义包含三层意思: “S”的含义包含三层意思; “S” 则是科学（Science）; “S”一词代表着服务（Service）1.3 地理信息系统的基本功能: 数据的采集、检验与编辑（数据获取） 数据的格式化、转换、概化（数据操作） 数据的组织与管理 数据分析（其中空间分析是地理信息系统的核心功能） 显示GIS主要软件: 国外： ESRI（美国环境系统研究所）的 ArcGIS, Arcview MapInfo 公司的MapInfo Intergraph 公司的MGE Geomedia 加拿大阿波罗公司的TITAN GIS 等 国内： 中国地质大学 MapGIS 武汉测绘科技大学的 GeoStar 中科院 SuperMap 林科院 ViewGIS 北京大学 CityStarGIS坐标系统: GIS的坐标系统大致有三种（ESRI和Supermap都是这么分的）： PlannarCoordinateSystem（平面坐标系统， 或者Custom用户自定义坐标系统） GeographicCoordinateSystem (地理坐标系统） ProjectionCoordinateSystem (投影坐标系统)。这三者并不是完全独立的，而且各自都有各自的应用特点。地理坐标系统和投影坐标系统又是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一。1. 地理坐标系:是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。(大地坐标系)1. NAD27(1927年北美大地基准，它是基于Clarke1866椭球体，中心位于堪萨斯州的Meades Ranch.)2. NAD1983(1983年北美大地基准，它是基于WGS84或GRS80椭球体，并从椭球体中心进行量算。3. WGS84（全球大地测量系统1984）是由美国国防部的国家图像与制图局（NIMA，现在的国家地理空间情报局，或称为NGA）制定的参照系统或基准(Kumar 1993)。a) 目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。 b) WGS84在长半轴和短半轴方面与GRS80一致。 c) 但是WGS84有一套第一和第二参数。第一参数定义了地球的形状和大小，第二参数涉及用于不同国家的本地基准。d) 主要商用GIS坐标系统 4. 54年北京坐标系:1. 采用克拉索夫斯基椭球参数（a=6878245m，扁率 = 1：298.3）；2. 属参心大地坐标系；多点定位；3. 大地原点是原苏联的普尔科沃；4. 大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；高程异常是以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为水准起算值，按我国天文水准路线推算出来的；5. 1954年北京坐标系建立后，30多年来用它提供的大地点成果是局部平差结果（制作了国家系列比例尺地形图）。5. 1980年国家大地坐标系:1. 由于1954年北京坐标系（简称54坐标系）存在许多缺点和问题，1980年我国建立了新的大地坐标系（简称80坐标系）2. 属参心大地坐标系；3. 采用GRS 1975新参考椭球体系（国际大地测量与地球物理学联合会 IUGG 1975 推荐） 4.a) 多点定位。b) 定向明确。地球椭球的短轴平行于地球质心指向1968.0地极原点(JYD1968.0)的方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面，x y z 0；c) 大地原点定在我国中部地区的陕西省泾阳县永乐镇，简称西安原点；d) 大地高程以1985国家高程基准青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。2. 投影坐标系统:1. 投影坐标系统又叫平面坐标系统，是基于地图投影而建立的。2. 地图投影是将地图从球面（大地基准面）转换到平面的数学变换。3. 投影坐标系统是由大地基准面和地图投影两组参数确定的平面直角坐标系统a. 高斯-克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）1. 以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。2. 此投影无角度变形，中央经线无长度变形。该子午线在圆柱面上的投影为一直线，赤道面与圆柱面的交线是一条与该子午线投影垂直的直线。两条正交直线就构成高斯-克吕格平面直角坐标系。为保证精度，采用分带投影方法： 经差 6或 3分带，长度变形 0.14%3. 中央经线是切线，故没有长度变形，而在赤道上经线间隔自投影中心向东、向西逐渐增大（即离中央经线越远变形越大）。 4. 中央经线为直线，其他经线是对称于中央经线的曲线，中央纬线为直线，其他纬线是对称于中央纬线的曲线5. 我国规定12.5万、15万、110万、125万、150万采用6分带投影，从0子午线起，自西向东每隔经差6分成一带，全球共60带。（我国处于1323带之间）.我国规定11万采用3分带投影，从E130子午线起，每隔经差3分成一带，全球共120带。（我国处于2545带之间） 6. 高斯投影变形具有以下的特点：中央经线上没有变形;同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大;同一条经线上，纬度越低，变形越大;等变形线为平行于中央经线的直线b. 通用横轴墨卡托投影 UTM 投影1. 以横轴椭圆柱面割于地球椭球体的两条等高圈，按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。又称 Universal Transverse Mercator UTM 投影。2. 此投影无角度变形，中央经线长度比为0.9996，距中央经线约180km处的两条割线上无变形。亦采用分带投影方法：经差6或3分带。长度变形 0.04%3. UTM投影是美国及其一些国家地形图使用的主要的投影方式。我国的卫星影像资料常采用GRS84坐标系统下的UTM投影。UTM投影采用分带投影方式，UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似，但是是自西经180起每隔经差6度自西向东分带，将地球划分为60个投影带。1. 矢量数据结构(Vector):1. 定义：利用欧几里得（Euclid）几何学中的点、线、面及其组合体来表示实体空间分布的一种数据组织方式。 通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置和形状。2. 空间关系及其表达:a. 绝对空间关系: 坐标、角度、方位、距离等；b. 相对空间关系：相邻、包含、关联等c. 相对空间关系的类型 拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含、关联关系等。 顺序空间关系：描述空间对象在空间上的排列次序，如前后、左右、东、西、南、北等。3. 基本拓扑元素与拓扑关系a. 基本拓扑元素： 线段( ARC，弧段) ，在线段的中间与其他任何线段不存在任何相关关系，在线段的端点才与其他的线段有关系。线段是有向线段，它的方向有首尾端点确定。 结点(NODE)，即线段的两端点，可以分为首结点和尾结点。 多边形(POLYGON), 由数条线段有序的首尾连接而成。 层( LAYER ), 具有相同属性的拓扑要素的组合。b.基本拓扑关系： 拓扑关联：不同拓扑元素之间的关系 拓扑邻接：相同拓扑元素之间的关系 拓扑包含：面与其他元素之间的关系2. 栅格数据结构(Raster ): 定义：栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。栅格数据结构：1. 栅格数据结构实际就是像元阵列。2. 每个像元由行列确定它的位置；3. 用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。 栅格数据-遥感数据 栅格数据-数字高程模型（1） 像元值:. 栅格中的每个单元携有一个值，它代表由该行该列所决定的该位置上空间现象的特征。. 根据格网单元值的编码格式，栅格数据可以是整型或浮点型栅格数据。1 整型数值不带小数位2 浮点型数值带小数位（2） 像元大小:像元大小决定了栅格数据模型的分辨率。i. 一个10m的格网单元意味着每一个格网单元为100平方米（1010m）。ii. 一个30m的格网单元意味着每一个格网单元为900平方米（3030m）。iii. 因此，10m的栅格数据比30m的栅格数据具有更好（更高）的分辨率。（3） 栅格波段栅格数据可能具有单波段或多波段 : 1. 而单一波段栅格数据中的每个格网单元只有一个数值。高程栅格是单波段栅格数据的一个实例，它的每个格网单元位置只有一个高程值。2. 多波段栅格数据中的每个格网单元与一个以上格网单元值关联。卫星影像是多波段栅格数据的一个实例，它在每个格网单元位置可有5个、7个或更多波段（4） 空间参照1. 地理参照栅格数据：经过与投影坐标系统匹配处理的栅格数据。2. 栅格数据定义到投影坐标系统需作两个必要的调整：i. 首先，投影坐标系统的起始位置位于左下角，栅格数据的起始位置一般位于左上角。ii. 其次，投影坐标必须与栅格数据的行和列相对应。（5） 栅格数据的存储:Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值，每一层的pixel值组成像元阵列（即二维数组），其中行、列号表示它的位置。例如影像： A A A A A B B B A A B B A A A B在计算机内是一个4*4阶的矩阵。但在外部设备上，通常是以左上角开始逐行逐列存贮。如上例存贮顺序为：A A A A A B B B A A B B A A A B当每个像元都有唯一一个属性值时，一层内的编码就需要m行n列3(x,y和属性编码值)个存储单元。数字地面模型就属此种情况。BSQ：