地理信息系统电子教案2

1、第二章第二章 空间信息基础空间信息基础GIS地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体NSQ 赤道纬线本初子午线EA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任意水准面大地水准面HAHA铅垂线AHBHBhAB水准原点1985国家高程基准，72.2604米黄海海面1952-1979年平均海水面为0米l将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影l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l地球椭球体为不可展曲面l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，x，yu变形分类：

2、 等角投影：投影前后角度不变 等面积投影：投影前后面积不变； 任意投影：角度、面积、长度均变形u投影面： 横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面u投影面位置： 正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直 相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割u地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系u纸质地图：内容、概括程度、数据精度等 GIS：数据精度u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

3、例； 制图区域较大时，地图投影比较复杂，地图上长度因地点和方向的不同而有所变化，这种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， 称为主比例尺。地图经过投影后，体现在图上只有个别点线没有长度变形，也就是说，只有在这些长度没有变形的点或线上，才可用地图上注明的比例尺u我国地图比例尺分级系统： 大比例尺：1：5001：10万 中比例尺：1：10万1：100万 小比例尺：1：100万u无级比例尺概念空间对象（实体）的地图表达空间对象（实体）的地图表达点：位置：（点：位置：（x，y） 属性：符号属性：符号线：位置：线：位置： (x1,y1),(x2,y2),(xn,yn) 属性：符号属性：符

4、号形状、颜色、尺寸形状、颜色、尺寸面：位置：面：位置：(x1,y1),(x2,y2),(xi,yi),(,(xn,yn) ) 属性：符号变化属性：符号变化 等值线等值线 遥感传感器平台传感器空间现象及其描述现实世界空间数据地图遥感影像特征关系行为观察选择抽象综合测量：位置编码：属性建立关系：表达 有位置，无宽度和长度； 抽象的点美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能的500个地震位置 有长度，但无宽度和高度 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多 度量实体距离香港城市道路网分布 具有长和宽的目标 通常用来表示自然或人工的封闭多边形 一般分为连续面和不连续面中国土地利用分布图（不连续

5、面）连续变化曲面：如地形起伏，整个曲面在空间上曲率变化连续。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。 有长、宽、高的目标 通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿体等三维目标香港理工大学校园建筑(x ,y )11(x ,y )22(x ,y )33(x ,y )440000001000003300810444003330014444403330104444443330104444400001700444000001500000070155550000000155550008001055000000050 编码：区别不同的实体，包括分类码和识别

6、码。分类编码：区别不同的实体，包括分类码和识别码。分类 码码 表识空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进表识空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进行表识，是唯一的。行表识，是唯一的。0 位置：坐标形式给出空间对象的空间位置位置：坐标形式给出空间对象的空间位置0 类型：空间对象所属的实体类型，或有那些实体组成类型：空间对象所属的实体类型，或有那些实体组成0 行为：空间对象所具备的行为和功能行为：空间对象所具备的行为和功能0 属性：空间对象所对应的非几何信息属性：空间对象所对应的非几何信息0 说明：实体数据来源、精度等说明：实体数据来源、精度等0 关系：与其他实体之间的关系关系：与其他实体之间

7、的关系u分类对象的从属和层次关系u有明确的分类对象类别和严格的隶属关系高压711电线架715管线:7地下电力线与电缆72电力线71地下检修井74管线73低压712电杆713电塔714不依比例7142依比例7141u按空间对象不同特性进行分类并进编码u代码之间没有隶属关系，反映对象特性u具有较大的信息量，有利于空间分析河流特性分类与编码通航情况通航： 1不通航：2常年河：1时令河：2消失河：3 1 km： 1 2 km： 2 5 km： 3 10 km：5流水季节河流宽度河流长度河流深度 5 10 m ： 110 20 m： 220 30 m： 330 60 m： 460 120 m： 5120

8、 300 m：6300 500 m：7500m： 8 50m： 60 描述空间对象之间的空间相互作用关系描述空间对象之间的空间相互作用关系0 方法方法q 绝对关系绝对关系: 坐标、角度、方位、距离等；坐标、角度、方位、距离等；q 相对关系：相邻、包含、关联等相对关系：相邻、包含、关联等0 相对关系类型相对关系类型q 拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含等拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含等q 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、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。南、北等。q 度量空间关系：描述空间对象之间的距离等

9、。度量空间关系：描述空间对象之间的距离等。0 地图、遥感影象上的空间关系是通过图形识别的，在地图、遥感影象上的空间关系是通过图形识别的，在GIS中的空间关中的空间关系则必须显式的进行定义和表达。系则必须显式的进行定义和表达。0 空间关系的描述多种多样，目前尚未有具体的标准和固定的格式，空间关系的描述多种多样，目前尚未有具体的标准和固定的格式，但基本原理一致。不同的但基本原理一致。不同的GIS可能采用不同的方法进行描述可能采用不同的方法进行描述起点终点中间点弧段1弧段3弧段2弧段4点:面:弧:邻接相交重合相离包含点点点线点面线面面面线线欧拉公式欧拉公式：欧拉公式在GIS中有着重要的意义，主要用来

10、检查空间拓扑关系的正确性，能发现点、线、面不匹配的情况和多余、遗漏的图形元素。c + a = n + bn: 结点数a: 弧段数b: 多边形数c: 常数，为多边形地图特征。若b包含边界里面和外面的多边形，则c=2，若b仅包含边界内部多边形，则c=1n = 4， a = 4b = 1， c = 1n = 6， a = 5b = 2， c = 1，p=2（图形数）n = 4， a = 5b = 2， c = 1n = 10， a = 12b = 3， c = 1空间拓扑关系表达空间拓扑关系表达关系表关系表abcdefgACBDEP4P0P1P2P3表2-1面域与弧段的拓扑关系面 域弧 段P1a,

11、b, c, -gP2b, d, fP3c, f, eP4g表2-2 结点与弧段的拓扑关系结 点弧 段Aa, c, eBa, d, bCd, e, fDb, f, cEg 表2-3 弧段与结点的拓扑关系弧 段结 点aA , BbB , DcD , AdB , CeC , AfC , DgE , E表2-4 弧段与面域的拓扑关系弧段 左邻面 右邻面aP0P1bP2P1cP3P1dP0P2eP0P3fP3P2gP1空间对象:自相关特征0 空间对象在属性上存在相关性，两空间对象越空间对象在属性上存在相关性，两空间对象越 接近，其值也越接近，反之亦然接近，其值也越接近，反之亦然。0 相关类型相关类型l 负相关：位置越接近，属性值相差越远负相关：位置越接近，属性值相差越远l 正相关：位置越接近，特征也越接近正相关：位置越接近，特征也越接近l 不相关：属性与空间位置无关不相关：属性与空间位置无关。（A）高度空间负向相关；（B）无规律分布；（C）空间独立； （D）空间聚类现象；（E）高度正向相关u属性数据属性数据u几何数据几何数据u关系数据关系数据元数据标准名称建立标准的组织 CSDGM地球空间数据元数据内容标准FGDC，美国联邦空间数据委员会 GDDD数据集描述方法MEGRIN，欧洲地图事务组织 CGSB空