1、第二章 計(jì)算機(jī)地圖制圖的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),主要內(nèi)容,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù) 第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集與處理,與地理信息系統(tǒng)課程的內(nèi)容異同：,相同含義一致,差異不求完整性，但求針對性,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù),1.空間數(shù)據(jù)概念,(1)空間數(shù)據(jù)定義,在地理系統(tǒng)中，描述地理要素和地理現(xiàn)象的數(shù)據(jù)稱為空間數(shù)據(jù)，主要包括空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和屬性三個(gè)方面的內(nèi)容。,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)成為計(jì)算機(jī)地圖制圖數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之理由：,2.計(jì)算機(jī)地圖制圖要求地圖數(shù)據(jù)體現(xiàn)要素的空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和屬性,3.GIS數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)功能強(qiáng)大，滿足制圖需要,4.計(jì)算機(jī)地圖制圖的應(yīng)用需要,成果編制需要反映分析成果,交流需要通用格式,數(shù)據(jù)更新需要豐富的數(shù)據(jù)來

2、源,1.計(jì)算機(jī)地圖制圖是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)（技術(shù)淵源）,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù),(2)空間數(shù)據(jù)的主要特征,空間特征用于確定地圖要素的分布,屬性特征用于對地圖要素的渲染,空間特征和屬性特征,2.空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),(1)空間圖形數(shù)據(jù) 描述空間位置和拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)，與地圖要素的幾何特征有關(guān)，稱為空間圖形(特征)數(shù)據(jù),(2)屬性數(shù)據(jù) 描述地理要素和地理現(xiàn)象屬性的數(shù)據(jù)為屬性數(shù)據(jù)。,3. 空間數(shù)據(jù)類型,(1)矢量數(shù)據(jù),(2)柵格數(shù)據(jù),（1）矢量數(shù)據(jù),矢量數(shù)據(jù)特點(diǎn),通過記錄點(diǎn)狀地物坐標(biāo) 線狀地物的拐點(diǎn)坐標(biāo) 或面狀地物的包絡(luò)線的拐點(diǎn)坐標(biāo) 反映地物在空間中的存在形式,渲染較復(fù)雜，缺少過渡,簡單有效,結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)據(jù)冗余少,對

3、地物位置、走向和范圍描述較精確,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,（2）柵格數(shù)據(jù),柵格數(shù)據(jù)特點(diǎn),在制圖區(qū)域內(nèi)規(guī)則鋪設(shè)像元，通過像元的屬性差異(反映成顏色差異)，來表示地物在空間中的存在形式。,直觀,渲染容易，有過渡,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易維護(hù),數(shù)據(jù)冗余大,地物邊緣齒化，影響精度,4.空間數(shù)據(jù)在制圖中的作用,(1)控制地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ),地圖比例尺決定于數(shù)據(jù)精度,地圖投影和坐標(biāo)系決定于數(shù)據(jù)采用的投影和坐標(biāo)系,4.空間數(shù)據(jù)在制圖中的作用,(2)布置地圖要素,提供要素內(nèi)容,反映要素形狀、類型(點(diǎn)、線、面狀),為地圖概括提供素材,便于地圖統(tǒng)計(jì),確定要素位置,4.空間數(shù)據(jù)在制圖中的作用,(3)提供地圖要素屬性,服務(wù)地圖渲染和整飾。,第

4、二節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集與處理,1.地圖投影與坐標(biāo)系選擇,(1) 坐標(biāo)系,1) 常用坐標(biāo),影響因素 考察某地的大地坐標(biāo)，須對應(yīng)采用的橢球體及其軸向,大地經(jīng)緯度坐標(biāo),平面直角坐標(biāo),地圖投影,(1)54北京坐標(biāo)系克拉索夫斯基橢球體,2）常用大地坐標(biāo)系統(tǒng),(2)80西安坐標(biāo)系 1975年第16屆國際大地測量及地球物理聯(lián)合會(huì)上通對國際大地測量協(xié)會(huì)第一號決議中公布的地球橢球體。稱為GRS(1975)，中國自1980年開始采用GRS(1975)新參考橢球體系。,(3)推行2000坐標(biāo)系， 橢球體與WGS84所用相似,(4)WGS84(全球大地測量系統(tǒng)1984) 國際時(shí)間局根據(jù)衛(wèi)星大地測量數(shù)據(jù)確定的地球橢球體。,

5、(2) 投影,在球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。,不同階段的投影,視圖投影,定義：在球面和視圖平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。,墨卡托投影,墨卡托投影,設(shè)想一個(gè)與地軸方向一致的圓柱切于或割于地球，按等角條件將經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓柱面上，將圓柱面展為平面后，得平面經(jīng)緯線網(wǎng)。投影后經(jīng)線是一組豎直的等距離平行直線，緯線是垂直于經(jīng)線的一組平行直線。各相鄰緯線間隔由赤道向兩極增大。一點(diǎn)上任何方向的長度比均相等，即沒有角度變形，而面積變形顯著，隨遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)緯線而增大。該投影具有等角航線被表示成直線的特性，故廣泛用于編制航海圖和航空圖等。,視圖投影,特點(diǎn)：,不影響數(shù)據(jù)實(shí)際采用的投影和坐標(biāo)系,反映在地圖數(shù)據(jù)

6、的顯示結(jié)果上,（3） 坐標(biāo)系統(tǒng)和投影選擇,1）主要因素,制圖區(qū)域地理范圍,地圖用途,制圖精度要求,2） 坐標(biāo)系統(tǒng)和投影設(shè)置,坐標(biāo)系統(tǒng)和投影設(shè)置的一般方法,選擇橢球體,選擇投影類型,設(shè)置投影參數(shù),設(shè)置坐標(biāo)單位,借助地理信息系統(tǒng)的工具模塊進(jìn)行：,3）高斯克呂格投影參數(shù)設(shè)置,高斯克呂格投影 a.構(gòu)成 b.經(jīng)緯網(wǎng) c.變形規(guī)律 d.投影帶概念與投影帶劃分 e.高斯平面直角坐標(biāo)系,高斯克呂格投影,高斯克呂格投影簡稱高斯投影，亦稱等角橫切橢圓柱投影。由德國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家高斯（C.F. Gauss）擬定，德國大地測量學(xué)家克呂格（J.Krger）補(bǔ)充而成。即假想用一個(gè)橢圓柱橫切于橢球面上投影帶的中央子午線，

7、按規(guī)定投影條件，將中央子午線兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的經(jīng)緯線交點(diǎn)投影到橢圓柱上，并將此圓柱面展為平面，即得本投影。 投影條件為：投影帶中央子午線和赤道投影后為互相垂直的直線，且為投影對稱軸；投影具有等角性質(zhì)；中央經(jīng)線投影后保持長度不變。該投影中央子午線沒有任何變形，除此線上長度比為1外、其它任何點(diǎn)長度比1，離中央經(jīng)線愈遠(yuǎn)，變形愈大，故必須采用分帶投影加以限制。長度比等變形線平行于中央軸子午線。 此投影具有投影公式簡單，各帶投影相同等優(yōu)點(diǎn)，廣泛作為地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。中國于1953年開始用作地形圖的基本投影，有高斯克呂格坐標(biāo)表可查。,a.構(gòu)成,橫軸等角切橢圓柱投影： 以橢圓面作為投影面，并與橢球面相切于

8、一條經(jīng)線上，按等角條件將該經(jīng)線東西一定范圍內(nèi)的區(qū)域投影到橢圓柱表面上，再展成平面，構(gòu)成橫軸等角切橢圓柱投影。,橫軸等角切橢圓柱投影,4個(gè)構(gòu)成特點(diǎn)： 橫軸 與一個(gè)經(jīng)圈相切，與之相切的經(jīng)線稱之為中央經(jīng)線 投影面是一個(gè)橢圓柱面 等角性質(zhì) 高斯-克呂格投影名稱的 由來： 高斯設(shè)計(jì) 克呂格對投影公式完善,b.經(jīng)緯網(wǎng),中央經(jīng)線與赤道為互相垂直的直線 其它經(jīng)線均投影為與中央經(jīng)線相對稱、并交匯于兩極的曲線； 其它緯線均投影為以赤道為對稱軸的向兩極彎曲的曲線 經(jīng)緯線成直角相交。,c.變形規(guī)律,具有等角性質(zhì)。 中央經(jīng)線長度比等于1，其余經(jīng)線長度比均大于1，長度變形為正。 距中央經(jīng)線愈遠(yuǎn)變形愈大。在同一經(jīng)線上，緯度

9、越低變形越大，最大變形在邊緣經(jīng)線與赤道的交點(diǎn)。,d.投影帶概念與投影帶劃分,設(shè)置投影帶的目的： 保證投影帶帶內(nèi)的投影誤差小于測量誤差控制要求。,高斯-克呂格通常按經(jīng)度間隔6或3分帶。,高斯投影帶劃分,60 分帶 從00子午線起，自西向東每隔經(jīng)差60 為一投影帶，全球60帶各帶帶號為1，2，360表示，我國位于東經(jīng)7201360之間，1323帶。,30 分帶 從東經(jīng)1030經(jīng)線開始，自西向東每隔經(jīng)差30 為一投影帶，全球120帶。,我國規(guī)定 除1:100萬以外國家基本地形圖均采用高斯克呂格投影, 1:2.5萬1:50萬采用經(jīng)差60分帶, 1: 1萬采用經(jīng)差30分帶,60 分帶和30 分帶,e.高

10、斯平面直角坐標(biāo)系,以中央經(jīng)線為x軸，赤道為y軸，兩軸交點(diǎn)為坐標(biāo)原地O。 我國位于北半球，x0, y 坐標(biāo)中央經(jīng)線以西為負(fù)值,不方便，將各帶縱軸西移500公里。,通用坐標(biāo),yA=245km yA=745km 縱軸西移500km yB=-168km yB=332km,在Y值前冠以帶號 yA通=20 745km yB通=20 332km,（2）方里網(wǎng),作平行于中央經(jīng)線（縱坐標(biāo)軸）和赤道（橫坐標(biāo)軸）的若干直線，由這兩組互相垂直的直線組成了正方形網(wǎng)格。,參數(shù)設(shè)置,選擇：,坐標(biāo)單位；,投影（橫軸墨卡托）；,橢球體；,中央子午線：,西移（偽東距）,其他投影的關(guān)鍵參數(shù),重點(diǎn)：墨卡托投影 高斯克呂格投影 請自學(xué)

11、,2.矢量數(shù)據(jù)采集與處理,(1)地圖屏幕數(shù)字化,紙介質(zhì)底圖,遙感影像,2.矢量數(shù)據(jù)采集與處理,(2)數(shù)據(jù)導(dǎo)入,2.矢量數(shù)據(jù)采集與處理,(3)數(shù)據(jù)編輯 圖形單元的修改與增刪,圖形單元的修改與增刪,偽接點(diǎn)處理,方法一： 數(shù)字化時(shí)結(jié)點(diǎn)捕捉,方法二： 拓?fù)涮幚頃r(shí)自動(dòng)粘連(合理的容差),懸掛點(diǎn)處理,方法一： 數(shù)字化時(shí)結(jié)點(diǎn)捕捉,方法二： 拓?fù)涮幚頃r(shí)自動(dòng)粘連(合理的容差),碎屑多邊形處理,方法二： 數(shù)字化后拓?fù)涮幚?，刪除碎屑多邊形,方法一： 數(shù)字化時(shí)結(jié)點(diǎn)捕捉,不正規(guī)多邊形處理,先刪除 再變形,空間包含(島嶼)數(shù)據(jù)處理,方式一,方式二,拼接,2.矢量數(shù)據(jù)采集與處理,(4)屬性數(shù)據(jù)輸入與編輯,1）數(shù)據(jù)庫類型選擇,平面型,關(guān)系型,層次型,網(wǎng)絡(luò)型,2.矢量數(shù)據(jù)采集與處理,2）字段定義,數(shù)據(jù)寬度,類型,小數(shù)位數(shù),3)屬性數(shù)據(jù)輸入,鍵盤輸入（關(guān)聯(lián)輸入）,文件導(dǎo)入（文本、表格導(dǎo)入）,數(shù)據(jù)提?。◤囊延斜碇姓。?3.柵格數(shù)據(jù)采集與處理,(1)掃描輸入,(