第二章-地理空间数学基础解析

第二章-地理空间数学基础解析汇报人：朱老师2023-12-11地理空间数据的表示地理空间数据的转换和处理地理空间数据的分析和挖掘地理空间数据的可视化表达地理空间数据的实际应用案例总结与展望contents目录01地理空间数据的表示以经度和纬度为参照的坐标系，用于描述地球表面上的位置。地理坐标系投影坐标系直角坐标系将地球表面映射到平面坐标系上，以便在计算机屏幕上显示或进行计算。以三维空间中的原点为起点，用x、y、z三个方向的坐标值来描述地球表面上的位置。030201地理空间坐标系地球是一个椭球体，其长轴和短轴略有不同，因此描述地球的形状需要使用参考椭球体模型。地球的形状地球的周长约为40,000公里，直径约为13,000公里，平均半径约为6,371公里。地球的大小地球的形状和大小地图投影保持角度不变的投影方式，适用于制作方位图和风向图等。保持面积不变的投影方式，适用于制作面积图等。将地球表面投影到圆柱体上，然后展开成平面图形，适用于制作世界地图等。将地球表面投影到圆锥体上，然后展开成平面图形，适用于制作区域地图等。等角投影等面积投影圆柱投影圆锥投影02地理空间数据的转换和处理将矢量数据集转换为栅格数据集，方便进行空间分析和可视化。从矢量到栅格将栅格数据集转换为矢量数据集，方便进行几何运算和属性查询。从栅格到矢量将一种地图投影转换为另一种地图投影，以适应不同的应用需求。投影转换地理空间数据的转换根据指定的区域范围对数据进行裁剪，以获取特定区域内的数据。数据裁剪将多个数据集合并为一个数据集，以方便进行综合分析和处理。数据合并将不同格式的数据文件转换为另一种格式，以满足特定的应用需求。数据格式转换地理空间数据的处理

GIS软件的应用ArcGIS美国ESRI公司开发的GIS软件，广泛应用于地学领域，功能强大且操作简便。QGIS开源的、跨平台的GIS软件，具有强大的数据处理和分析能力。GrassGIS开源的、跨平台的GIS软件，以强大的数据处理和空间分析功能而闻名。03地理空间数据的分析和挖掘数据预处理对原始数据进行清洗、整理和转换，以支持后续分析。空间数据分析通过数学和计算机科学方法对地理空间数据进行处理和分析，以揭示其内在规律和特征。空间数据结构研究空间数据的几何形态、属性和关系，以及数据之间的空间联系。空间数据分析的原理和方法利用统计学、机器学习和人工智能等技术从海量空间数据中提取有价值的信息。数据挖掘技术包括数据准备、模型建立、模型评估和结果解释等步骤。数据挖掘流程挖掘空间对象之间的关联规则，揭示对象之间的空间关系和模式。空间关联规则空间数据挖掘的技术和流程遥感技术利用遥感平台获取地球表面的图像和数据。GIS系统构建和应用地理信息系统，实现地理数据的查询、分析和可视化等功能。地理信息科学研究地理信息的获取、处理、存储、分析和可视化等问题的学科。地理信息科学的研究对象和内容04地理空间数据的可视化表达03地理信息系统（GIS）一种用于存储、管理和分析地理空间数据的系统，能够提供强大的可视化功能。01地图一种以图形形式表示地理空间信息的工具，包括地形图、卫星图等。02可视化将地理空间数据转化为图形或图像的过程，以便更好地理解和分析。地图和可视化表达的基本概念地图制作选择合适的地图投影、地图比例尺、地图符号等，以准确地表达地理空间信息。地图设计考虑地图的美观性、易读性和交互性，以提供高质量的地图可视化效果。地图标注使用文字、颜色和符号等手段，突出显示地图上的重要信息。地图的制作和设计可视化的技术和方法2D可视化将地理空间数据转化为平面图形，如折线图、柱状图、散点图等。3D可视化将地理空间数据转化为立体图形，如地形图、三维建筑模型等。虚拟现实（VR）和增强现实（AR）利用头戴式显示器等设备，提供沉浸式和交互式的可视化体验。数据挖掘和分析利用统计学、机器学习等技术，从海量地理空间数据中提取有用信息。05地理空间数据的实际应用案例123利用地理空间数据，分析城市交通流量、路网布局等，为城市交通规划提供决策支持。城市交通规划通过地理空间数据，了解城市土地利用现状、适宜性评价等，为城市土地利用规划提供依据。城市土地利用规划利用地理空间数据，分析人口分布、服务需求等，为城市公共服务设施的布局和规划提供科学决策。城市公共服务设施规划城市规划和管理通过地理空间数据，监测空气质量指数、污染物分布等，为环境治理和保护提供数据支持。空气质量监测利用地理空间数据，监测水体水质状况、污染源等，为水体保护和水污染治理提供决策依据。水质监测通过地理空间数据，了解生物多样性、植被分布等，为生态保护和修复提供科学支持。生态保护环境监测和保护公共卫生应急响应通过地理空间数据，分析疫情分布、人口流动等，为公共卫生应急响应提供数据支持。社会安全保障利用地理空间数据，监测社会安全状况、异常事件等，为社会安全保障提供决策依据。灾害预警和应对利用地理空间数据，监测灾害风险、预警信息等，为灾害应对和救援提供决策支持。公共安全和应急响应06总结与展望当前，GIS已经广泛应用于资源管理、环境保护、城市规划等领域，同时也在全球范围内形成了大规模的产业。我国GIS学科发展迅速，部分高校和研究机构已经具备了较高的研究水平和应用能力。地理信息科学的起源可以追溯到古代地图绘制和地理学研究，随着科技的发展，GIS逐步成为一门独立的学科。地理信息科学的发展历程和现状随着技术的进步和应用领域的拓展，GIS将面临更多的机遇和挑战。未来，GIS将更加注重数据共享、标准化和智能化处理，同时将更加关注与其它学科的交叉融合。我国GIS学科需要进一步加强创新能力和国际化水平，以适应未来发展的需要。地理信息科学的未来发展趋势和挑战云计算和大数据技术的发展为GIS带来了新的机遇和挑战。基于云计算和大