GIS原理-地理数据的特性(精)

GIS原理-地理数据的特性(精)第一页，编辑于星期六：七点五十六分。第1页，共48页。第1节地理数据的概括性需先了解的几个概念：1、地理实体2、定位数据3、属性数据4、GIS数据来源及其共性5、地图比例尺6、空间分辨率第二页，编辑于星期六：七点五十六分。第2页，共48页。地理数据的概括性地图比例尺地理实体的概括类型地理实体的地图和影像表现方式地理实体的选取和概括点线面体离散面状连续面状本节内容框架第三页，编辑于星期六：七点五十六分。第3页，共48页。1、地图比例尺对地理数据的影响地图比例尺表示形式：数字式、说明式、图解式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GIS在以地图形式显示或输出地理数据时，经常使用图解式比例尺。比例尺的大小决定了地理数据所表示的地理实体的详略程度；影响着地理实体量测的精度。第四页，编辑于星期六：七点五十六分。第4页，共48页。2、地理实体的基本类型及其表示方法（1）地理实体(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：表达第五页，编辑于星期六：七点五十六分。第5页，共48页。地理实体（GeographicObject）包括：点：零维线：一维面：二维体：三维（体）时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理时间属性。空间对象的维数与比例尺是相关的。（2）地理实体的表示第六页，编辑于星期六：七点五十六分。第6页，共48页。点实体

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个地震位置第七页，编辑于星期六：七点五十六分。第7页，共48页。线实体

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第八页，编辑于星期六：七点五十六分。第8页，共48页。面实体

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（不连续面）第九页，编辑于星期六：七点五十六分。第9页，共48页。面实体（续）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。第十页，编辑于星期六：七点五十六分。第10页，共48页。体实体有长、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第十一页，编辑于星期六：七点五十六分。第11页，共48页。点：位置：（x，y）属性：符号线：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)属性：符号—形状、颜色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)属性：符号变化等值线

3、空间对象（实体）的地图表达第十二页，编辑于星期六：七点五十六分。第12页，共48页。(1)点状要素点状要素，是指那些占面积较小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征，以符号的尺寸表示数量特征，将点状符号定位于事物所在的相应位置上。第十三页，编辑于星期六：七点五十六分。第13页，共48页。(2)线状要素对于地面上呈线状或带状的事物如交通线、河流、境界线、构造线等，在地图上，均用线状符号来表示。通常用线状符号的形状和颜色表示质量的差别，用线状符号的尺寸变化（线宽的变化）表示数量特征。第十四页，编辑于星期六：七点五十六分。第14页，共48页。(3)面状要素对于不连续分布或连续分布的面状事物的分布范围和质量特征，一般可以用面状符号表示。符号的轮廓线表示其分布位置和范围，轮廓线内的颜色、网纹或说明符号表示其质量特征。对于连续分布的面状事物的数量特征及变化趋势，常常可以用一组线状符号—等值线表示等温线等降水量线等深线等高线等值线法适合于表示地面或空间呈连续分布、且逐渐变化的地理事物。第十五页，编辑于星期六：七点五十六分。第15页，共48页。4、空间对象（实体）的遥感影像表达遥感传感器平台传感器第十六页，编辑于星期六：七点五十六分。第16页，共48页。遥感影象表示的专题信息

遥感影象对空间信息的描述地貌信息断裂带信息遥感影象对空间信息的描述主要是通过不同的颜色和灰度来表示的。专题信息的提取：需要专业人员解译第十七页，编辑于星期六：七点五十六分。第17页，共48页。3、地理实体的选取和概括（1）地理实体概括(制图综合)的必要性有限的制图空间与无限的地表实体的矛盾突出专题信息的需要比例尺的限制（2）地理实体概括(制图综合)的方式简化——数量特征和质量特征简化夸大合并移位第十八页，编辑于星期六：七点五十六分。第18页，共48页。第2节地表定位参照系统等面积投影等距离投影地理坐标系统——地球椭球体平面坐标系统——地图投影按使用的投影面按变形性质方位投影圆锥投影圆柱投影等角投影任意投影第十九页，编辑于星期六：七点五十六分。第19页，共48页。地理坐标系统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ψ。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λ。

1、地球形状和地理坐标第二十页，编辑于星期六：七点五十六分。第20页，共48页。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（赤道半径和离心率）1954北京：克拉索夫斯基椭球体1980：1975年国际椭球1984：WGS84椭球体第二十一页，编辑于星期六：七点五十六分。第21页，共48页。地球模型地球表面任意水准面大地水准面地球椭球体铅垂线第二十二页，编辑于星期六：七点五十六分。第22页，共48页。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第二十三页，编辑于星期六：七点五十六分。第23页，共48页。坐标系统—高程系统任意水准面大地水准面H´AHA铅垂线AH´BHBhAB第二十四页，编辑于星期六：七点五十六分。第24页，共48页。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米国家高程基准第二十五页，编辑于星期六：七点五十六分。第25页，共48页。常用大地坐标系（1）54年北京坐标系

在东北黑龙江边境上同苏联大地网联测，通过大地坐标计算，推算出北京点的坐标，北京坐标系是苏联42年坐标系的延伸，其原点在苏联普尔科沃。（2）80年西安坐标系

78年4月召开“全国天文大地网平差会议”建立80年西安坐标系，其原点在西安西北的泾阳县永乐镇，简称西安原点。椭球体参数为75年国际大地测量与地球物理联合会第16界大会的推荐值。（3）WGS84坐标系

在GPS定位中，定位结果属于WGS84坐标系，坐标系原点位于质心，国际上广泛采用，计算世界范围内地表点位的地理坐标。第二十六页，编辑于星期六：七点五十六分。第26页，共48页。2、地图投影为什么要进行投影地图投影实质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第二十七页，编辑于星期六：七点五十六分。第27页，共48页。地图投影:为什么要进行投影?将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影；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；地球椭球体为不可展曲面；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。第二十八页，编辑于星期六：七点五十六分。第28页，共48页。地图投影概念投影面地球光源置于中心表面投影到平面、圆柱、圆锥面投影面展平第二十九页，编辑于星期六：七点五十六分。第29页，共48页。地图投影实质建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函数关系：

当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式第三十页，编辑于星期六：七点五十六分。第30页，共48页。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MercatorProjectionMollweideProjection第三十一页，编辑于星期六：七点五十六分。第31页，共48页。地图投影:投影方法投影面地球第三十二页，编辑于星期六：七点五十六分。第32页，共48页。投影方式分类地图投影变形规律构成方式几何投影非几何投影方位投影圆柱投影伪圆锥投影圆锥投影多圆锥投影为圆柱投影伪方位投影等积投影等角投影任意投影等距离投影投影面位置等角投影任意投影等距离投影相割投影相切投影投影面形状第三十三页，编辑于星期六：七点五十六分。第33页，共48页。投影方式：几何投影正轴斜轴横轴方位圆柱圆锥第三十四页，编辑于星期六：七点五十六分。第34页，共48页。地图投影:投影选择因素制图区域的地理位置、形状和范围制图比例尺地图内容出版方式第三十五页，编辑于星期六：七点五十六分。第35页，共48页。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数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。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。第三十六页，编辑于星期六：七点五十六分。第36页，共48页。GIS与地图投影关系地图投影（地理基础）数据获取数据源地图投影数据存储统一的坐标基础数据处理投影转换数据应用空间分析依据数据库投影数据输出有相应投影的地图第三十七页，编辑于星期六：七点五十六分。第37页，共48页。我国常用的地图投影1：100万：兰勃特投影（正轴等积割圆锥投影）大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃特投影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。第三十八页，编辑于星期六：七点五十六分。第38页，共48页。第3节拓扑特性数据和属性数据拓扑特性数据（空间数据）属性数据邻接连接包含名义尺度数据等级尺度数据间隔尺度数据比率尺度数据第三十九页，编辑于星期六：七点五十六分。第39页，共48页。空间对象的拓扑空间关系基于点集拓扑理论拓扑元素：点、线、面基本拓扑关系：连接：线状地理实体间相连的关系邻接：两面状实体有一共同的边界（相同拓扑元素之间的关系）包含：面与其他元素之间的关系邻接相交重合相离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线第四十页，编辑于星期六：七点五十六分。第40页，共48页。空间拓扑关系表达—关系表表2-1面域与弧段的拓扑关系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 表2-2结点与弧段的拓扑关系结点 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g 表2-3弧段与结点的拓扑关系弧段 结点 a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E

表2-4弧段与面域的拓扑关系弧段左邻面右邻面a P0 P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1 P4

第四十一页，编辑于星期六：七点五十六分。第41页，共48页。空间拓扑关系表达：关系表ebc41325ABC76Dada:结点号A:多边形号1:弧段号弧段数字化方向表中数字前负号为相反方向弧-面拓扑弧段左面右面起点终点1A—ca2ABbc3CAba4—Cda5CDdB6BDee7B—dc面-弧拓扑面号弧数弧号A3-1,-2,3B42,-7,5,-6C3-3,-5,4D16结点-弧拓扑结点弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6第四十二页，编辑于星期六：七点五十六分。第42页，共48页。GIS中引入拓扑关系的优缺点优点描述点、线、面的空间关系不完全依赖于具体的坐标位置。空间关系信息丰富、简洁，数据冗余小。方便多边形和多边形的