GIS原理-地理數(shù)據(jù)的特性(精)第一頁，編輯于星期六：七點五十六分。第1頁，共48頁。第1節(jié)地理數(shù)據(jù)的概括性需先了解的幾個概念：1、地理實體2、定位數(shù)據(jù)3、屬性數(shù)據(jù)4、GIS數(shù)據(jù)來源及其共性5、地圖比例尺6、空間分辨率第二頁，編輯于星期六：七點五十六分。第2頁，共48頁。地理數(shù)據(jù)的概括性地圖比例尺地理實體的概括類型地理實體的地圖和影像表現(xiàn)方式地理實體的選取和概括點線面體離散面狀連續(xù)面狀本節(jié)內(nèi)容框架第三頁，編輯于星期六：七點五十六分。第3頁，共48頁。1、地圖比例尺對地理數(shù)據(jù)的影響地圖比例尺表示形式：數(shù)字式、說明式、圖解式我國地圖比例尺分級系統(tǒng)：

大比例尺：1：500—1：10萬中比例尺：1：10萬—1：100萬小比例尺：〈1：100萬GIS在以地圖形式顯示或輸出地理數(shù)據(jù)時，經(jīng)常使用圖解式比例尺。比例尺的大小決定了地理數(shù)據(jù)所表示的地理實體的詳略程度；影響著地理實體量測的精度。第四頁，編輯于星期六：七點五十六分。第4頁，共48頁。2、地理實體的基本類型及其表示方法（1）地理實體(空間現(xiàn)象)及其描述現(xiàn)實世界空間數(shù)據(jù)地圖遙感影像特征關系行為觀察選擇抽象綜合測量：位置編碼：屬性建立關系：表達第五頁，編輯于星期六：七點五十六分。第5頁，共48頁。地理實體（GeographicObject）包括：點：零維線：一維面：二維體：三維（體）時間：通常以第四維表達，但目前GIS還很難處理時間屬性?？臻g對象的維數(shù)與比例尺是相關的。（2）地理實體的表示第六頁，編輯于星期六：七點五十六分。第6頁，共48頁。點實體

有位置，無寬度和長度；抽象的點美國佛羅里達洲地震監(jiān)測站2002年9月該洲可能的500個地震位置第七頁，編輯于星期六：七點五十六分。第7頁，共48頁。線實體

有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實體，通常在網(wǎng)絡分析中使用較多度量實體距離香港城市道路網(wǎng)分布第八頁，編輯于星期六：七點五十六分。第8頁，共48頁。面實體

具有長和寬的目標通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）第九頁，編輯于星期六：七點五十六分。第9頁，共48頁。面實體（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。第十頁，編輯于星期六：七點五十六分。第10頁，共48頁。體實體有長、寬、高的目標通常用來表示人工或自然的三維目標，如建筑、礦體等三維目標香港理工大學校園建筑第十一頁，編輯于星期六：七點五十六分。第11頁，共48頁。點：位置：（x，y）屬性：符號線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)屬性：符號—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)屬性：符號變化等值線

3、空間對象（實體）的地圖表達第十二頁，編輯于星期六：七點五十六分。第12頁，共48頁。(1)點狀要素點狀要素，是指那些占面積較小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。通常以點狀符號的形狀和顏色表示質(zhì)量特征，以符號的尺寸表示數(shù)量特征，將點狀符號定位于事物所在的相應位置上。第十三頁，編輯于星期六：七點五十六分。第13頁，共48頁。(2)線狀要素對于地面上呈線狀或帶狀的事物如交通線、河流、境界線、構(gòu)造線等，在地圖上，均用線狀符號來表示。通常用線狀符號的形狀和顏色表示質(zhì)量的差別，用線狀符號的尺寸變化（線寬的變化）表示數(shù)量特征。第十四頁，編輯于星期六：七點五十六分。第14頁，共48頁。(3)面狀要素對于不連續(xù)分布或連續(xù)分布的面狀事物的分布范圍和質(zhì)量特征，一般可以用面狀符號表示。符號的輪廓線表示其分布位置和范圍，輪廓線內(nèi)的顏色、網(wǎng)紋或說明符號表示其質(zhì)量特征。對于連續(xù)分布的面狀事物的數(shù)量特征及變化趨勢，常?？梢杂靡唤M線狀符號—等值線表示等溫線等降水量線等深線等高線等值線法適合于表示地面或空間呈連續(xù)分布、且逐漸變化的地理事物。第十五頁，編輯于星期六：七點五十六分。第15頁，共48頁。4、空間對象（實體）的遙感影像表達遙感傳感器平臺傳感器第十六頁，編輯于星期六：七點五十六分。第16頁，共48頁。遙感影象表示的專題信息

遙感影象對空間信息的描述地貌信息斷裂帶信息遙感影象對空間信息的描述主要是通過不同的顏色和灰度來表示的。專題信息的提取：需要專業(yè)人員解譯第十七頁，編輯于星期六：七點五十六分。第17頁，共48頁。3、地理實體的選取和概括（1）地理實體概括(制圖綜合)的必要性有限的制圖空間與無限的地表實體的矛盾突出專題信息的需要比例尺的限制（2）地理實體概括(制圖綜合)的方式簡化——數(shù)量特征和質(zhì)量特征簡化夸大合并移位第十八頁，編輯于星期六：七點五十六分。第18頁，共48頁。第2節(jié)地表定位參照系統(tǒng)等面積投影等距離投影地理坐標系統(tǒng)——地球橢球體平面坐標系統(tǒng)——地圖投影按使用的投影面按變形性質(zhì)方位投影圓錐投影圓柱投影等角投影任意投影第十九頁，編輯于星期六：七點五十六分。第19頁，共48頁。地理坐標系統(tǒng)地理坐標系是以地理極(北極、南極)為極點。通過A點作橢球面的垂線，稱之為過A點的法線。法線與赤道面的交角，叫做A點的緯度ψ。過A點的子午面與通過英國格林尼治天文臺的子午面所夾的二面角，叫做A點的經(jīng)度λ。

1、地球形狀和地理坐標第二十頁，編輯于星期六：七點五十六分。第20頁，共48頁。地球模型：三級近似地球自然表面極不規(guī)則，無法用數(shù)學表面進行描述水準面所包圍的球體大地水準面所包圍的球體旋轉(zhuǎn)橢球體不規(guī)則性、動態(tài)性、不唯一性不規(guī)則性、相對唯一性標準數(shù)學曲面（赤道半徑和離心率）1954北京：克拉索夫斯基橢球體1980：1975年國際橢球1984：WGS84橢球體第二十一頁，編輯于星期六：七點五十六分。第21頁，共48頁。地球模型地球表面任意水準面大地水準面地球橢球體鉛垂線第二十二頁，編輯于星期六：七點五十六分。第22頁，共48頁。坐標參考系統(tǒng)—平面系統(tǒng)直接建立在球體上的地理坐標，用經(jīng)度和緯度表達地理對象位置建立在平面上的直角坐標系統(tǒng)，用（x，y）表達地理對象位置投影第二十三頁，編輯于星期六：七點五十六分。第23頁，共48頁。坐標系統(tǒng)—高程系統(tǒng)任意水準面大地水準面H′AHA鉛垂線AH′BHBhAB第二十四頁，編輯于星期六：七點五十六分。第24頁，共48頁。水準原點1985國家高程基準，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米國家高程基準第二十五頁，編輯于星期六：七點五十六分。第25頁，共48頁。常用大地坐標系（1）54年北京坐標系

在東北黑龍江邊境上同蘇聯(lián)大地網(wǎng)聯(lián)測，通過大地坐標計算，推算出北京點的坐標，北京坐標系是蘇聯(lián)42年坐標系的延伸，其原點在蘇聯(lián)普爾科沃。（2）80年西安坐標系

78年4月召開“全國天文大地網(wǎng)平差會議”建立80年西安坐標系，其原點在西安西北的涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點。橢球體參數(shù)為75年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第16界大會的推薦值。（3）WGS84坐標系

在GPS定位中，定位結(jié)果屬于WGS84坐標系，坐標系原點位于質(zhì)心，國際上廣泛采用，計算世界范圍內(nèi)地表點位的地理坐標。第二十六頁，編輯于星期六：七點五十六分。第26頁，共48頁。2、地圖投影為什么要進行投影地圖投影實質(zhì)地圖投影變形地圖投影方法投影選擇所考慮的因素我國常用的地圖投影方式第二十七頁，編輯于星期六：七點五十六分。第27頁，共48頁。地圖投影:為什么要進行投影?將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影；地理坐標為球面坐標，不方便進行距離、方位、面積等參數(shù)的量算；地球橢球體為不可展曲面；地圖為平面，符合視覺心理，并易于進行距離、方位、面積等量算和各種空間分析。第二十八頁，編輯于星期六：七點五十六分。第28頁，共48頁。地圖投影概念投影面地球光源置于中心表面投影到平面、圓柱、圓錐面投影面展平第二十九頁，編輯于星期六：七點五十六分。第29頁，共48頁。地圖投影實質(zhì)建立地球橢球面上經(jīng)緯線網(wǎng)和平面上相應經(jīng)緯線網(wǎng)的數(shù)學基礎，也就是建立地球橢球面上的點的地理坐標（λ，φ）與平面上對應點的平面坐標（x，y）之間的函數(shù)關系：

當給定不同的具體條件時，將得到不同類型的投影方式第三十頁，編輯于星期六：七點五十六分。第30頁，共48頁。地圖投影:投影變形將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長度變形面積變形角度變形MercatorProjectionMollweideProjection第三十一頁，編輯于星期六：七點五十六分。第31頁，共48頁。地圖投影:投影方法投影面地球第三十二頁，編輯于星期六：七點五十六分。第32頁，共48頁。投影方式分類地圖投影變形規(guī)律構(gòu)成方式幾何投影非幾何投影方位投影圓柱投影偽圓錐投影圓錐投影多圓錐投影為圓柱投影偽方位投影等積投影等角投影任意投影等距離投影投影面位置等角投影任意投影等距離投影相割投影相切投影投影面形狀第三十三頁，編輯于星期六：七點五十六分。第33頁，共48頁。投影方式：幾何投影正軸斜軸橫軸方位圓柱圓錐第三十四頁，編輯于星期六：七點五十六分。第34頁，共48頁。地圖投影:投影選擇因素制圖區(qū)域的地理位置、形狀和范圍制圖比例尺地圖內(nèi)容出版方式第三十五頁，編輯于星期六：七點五十六分。第35頁，共48頁。地圖投影:GIS中的地圖投影GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標存儲時，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標；而輸出或顯示時，則要將地理坐標表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換變換成指定投影的平面坐標。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。第三十六頁，編輯于星期六：七點五十六分。第36頁，共48頁。GIS與地圖投影關系地圖投影（地理基礎）數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)源地圖投影數(shù)據(jù)存儲統(tǒng)一的坐標基礎數(shù)據(jù)處理投影轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)應用空間分析依據(jù)數(shù)據(jù)庫投影數(shù)據(jù)輸出有相應投影的地圖第三十七頁，編輯于星期六：七點五十六分。第37頁，共48頁。我國常用的地圖投影1：100萬：蘭勃特投影（正軸等積割圓錐投影）大部分分省圖、大多數(shù)同級比例尺也采用蘭勃特投影1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1:1萬、1：5000采用高斯—克呂格投影。第三十八頁，編輯于星期六：七點五十六分。第38頁，共48頁。第3節(jié)拓撲特性數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)拓撲特性數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)）屬性數(shù)據(jù)鄰接連接包含名義尺度數(shù)據(jù)等級尺度數(shù)據(jù)間隔尺度數(shù)據(jù)比率尺度數(shù)據(jù)第三十九頁，編輯于星期六：七點五十六分。第39頁，共48頁?？臻g對象的拓撲空間關系基于點集拓撲理論拓撲元素：點、線、面基本拓撲關系：連接：線狀地理實體間相連的關系鄰接：兩面狀實體有一共同的邊界（相同拓撲元素之間的關系）包含：面與其他元素之間的關系鄰接相交重合相離包含點—點點—線點—面線—面面—面線—線第四十頁，編輯于星期六：七點五十六分。第40頁，共48頁。空間拓撲關系表達—關系表表2-1面域與弧段的拓撲關系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 表2-2結(jié)點與弧段的拓撲關系結(jié)點 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g 表2-3弧段與結(jié)點的拓撲關系弧段 結(jié)點 a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E

表2-4弧段與面域的拓撲關系弧段左鄰面右鄰面a P0 P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1 P4

第四十一頁，編輯于星期六：七點五十六分。第41頁，共48頁?？臻g拓撲關系表達：關系表ebc41325ABC76Dada:結(jié)點號A:多邊形號1:弧段號弧段數(shù)字化方向表中數(shù)字前負號為相反方向弧-面拓撲弧段左面右面起點終點1A—ca2ABbc3CAba4—Cda5CDdB6BDee7B—dc面-弧拓撲面號弧數(shù)弧號A3-1,-2,3B42,-7,5,-6C3-3,-5,4D16結(jié)點-弧拓撲結(jié)點弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6第四十二頁，編輯于星期六：七點五十六分。第42頁，共48頁。GIS中引入拓撲關系的優(yōu)缺點優(yōu)點描述點、線、面的空間關系不完全依賴于具體的坐標位置?？臻g關系信息豐富、簡潔，數(shù)據(jù)冗余小。方便多邊形和多邊形的