空间数据的表达遥感

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1、地理信息系统张菊清长安大学地测学院第二章 空间数据的表达1、常规的地理信息的空间表达方法2、地理信息的数字化描述方法3、空间对象关系拓扑关系4、栅格数据结构及其编码5、矢量数据结构及其编码6、两种数据结构的比较及转换地理信息系统地理信息系统空间数据 的表达2.1 GIS的地学基础2.1.1 地理空间模型的描述地球的自然表面相对抽象的面大地水准面（物理表面 ）地球椭球体模型（数学表面）特殊的面，为解决其他一些大地测量学等问题而提出的，如类地形面。 空间数据 的表达地球模型地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体地理信息系统最高：珠穆朗玛峰 8848.13 最低：马里亚纳海沟-11022m空间数据

2、 的表达地理信息系统2.1 GIS的地学基础2.1.2 地理空间坐标系统1、 地理坐标：大地地理坐标：天文地理坐标：大地高、正常高：H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2、坐标参考系统平面系统空间数据 的表达地理信息系统3、坐标系统高程系统任意水准面大地水准面HAHA铅垂线AHBHBhAB空间数据 的表达地理信息系统水准原点 1985国家高 程基准，72.2604米黄海海面1952-1979年平 均海水面为0米空间数据 的表达地理信息系统3、坐标系统高程系统坐标系统1、地理坐标系 天文地理坐标（ ， ）大地地

3、理坐标 （L ，B） 2、平面坐标系 国家坐标系（X ，Y）独立坐标系（X ，Y） 1954北京坐标系1980国家大地坐标系3、高程系统 1956黄海高程系1985国家高程系4、空间坐标系WGS-84地心坐标系（X，Y，Z） 空间数据 的表达地理信息系统0为什么要进行投影？0什么叫投影？0地图投影实质0投影变形0投影分类0投影选择所考虑的因素0我国常用的投影方法0GIS中为什么要进行地图投影？2.1.3 地图投影空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统2、什么叫地图投影？将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影。1、为什么要进行投影?地理坐标为球面坐标，不方便进行距离

4、、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。2.1.3 地图投影空间数据 的表达地理信息系统3、地图投影的实质是什么？2.1.3 地图投影地图投影的实质就是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（，）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。 空间数据 的表达地理信息系统2.1.3 地图投影空间数据 的表达地理信息系统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

5、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4、地图投影是否存在变形？2.1.3 地图投影o变形分类：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o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o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空间数据 的表达地理信息系统5、投影的分类特点：经线和纬线处处呈直角相交。特点：纬线长度不等，其中赤道最长，纬度越 高，纬线越

6、短；在同一条纬线上，经差相同的纬线弧长 相等；所有的经线长度均相等。特点：在同一纬度带内，经差相同的网 络面积相等；在同一经度带内，纬线越高，网 络面积越小；2.1.3 地图投影o制图区域的地理位置、形状和范围o制图比例尺o地图内容o地图用途o出版方式空间数据 的表达地理信息系统6、投影选择因素2.1.3 地图投影o1：100万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影）o大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影o1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1： 2.5万、1:1万、1：5000采用高斯克吕吕格投影 。空间数据 的表达地理信息系统7、我国常用地图投影2.1.3 地图投影地理信息系统高

7、斯克吕格投影高斯克吕格投影是由高斯于19世纪20年代拟定，后经克吕格 补充而形成的一种地图投影方式，它是一种横轴等角切椭圆柱投影， 其特征包括：中央经线和地球赤道投影为直线，且为投影的对称轴；等角投影；中央经线上没有长度变形；同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大；在60大范围内，长度变形线最大不超过0.14%。空间数据 的表达空间数据 的表达地理信息系统高斯克吕格投影oGIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地 球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。oGIS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

8、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。oGIS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。空间数据 的表达地理信息系统8、GIS中为什么要进行地图投影？2.1.3 地图投影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：属性关系：表达 2.1 常规的地理空间信息的描述方法空间现象及其描述空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统2.1 常规的地理空间信息的描述方法2.1.1 地图对

9、地理空间的描述地图是现实世界的模型，它按照一定的比例 ，一定的投影原则，有选择地将复杂的三维 现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上 ，并用符号将这些内容要素表现出来。空间数据 的表达地理信息系统空间对象一般按地形维数进行归类划分0点：零维0线：一维0面：二维0体：三维0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2.1 常规的地理空间信息的描述方法点实体美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲 可能的500个地震位置空间数据 的表达地理信息系统 有位置，无宽度和长度； 抽象的点地理信息系统香港城市道路网分布线实体 有长度，但无宽度和高度 用来描

10、述线状实体，通常在网络分析中使用较多 度量实体距离空间数据 的表达面实体中国土地利用分布图（不连续面） 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地理信息系统空间数据 的表达空间对象：面（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。地理信息系统空间数据 的表达体 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 校园建筑地理信息系统空间数据 的表达点：位置：（x，y）属性：符号线：位置： (x1,y1),

11、(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 空间数据 的表达地理信息系统地图对地理空间的描述遥感传感器平台传感器遥感影像对地理空间的描述空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统2.2 地理信息数字化描述方法 隐式：由一系列定义了起点和终点的线及某种连接关系来描述。矢量数据结构。 显式：即栅格中的一系列像元。这些像元都给予相应的编码值R或相同的颜色、符号、数字、灰度值来表示。栅格数据结构。矢量数据模型（隐式）ID，属性码，（x1,y1)ID，属性码，（x2,y2)ID，属性码

12、，（ x1,y1),(x2,y2)(x5,y5) 123451 23456789ID，属性码，（ x1,y1),(x2,y2)(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)空间数据 的表达地理信息系统2431111135111111311111131111113111311333333栅格数据的表示方法显示0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，2，0，0，0，0，0，4，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，

13、0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，0，0，0，0，3，0，0，5，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，

14、3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统地理信息的数字化表示方法GIS描述现实世界的方法现实世界矢量表示栅格表示空间数据 的表达地理信息系统空间对象的描述要素0 编码：区别不同的实体，包括分类码和识别码。分类 码表示空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进 行标识，是唯一的。0 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，或由那些实体组成0 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

15、息0 说明：实体数据来源、精度等0 关系：与其他实体之间的关系空间数据 的表达地理信息系统空间对象的编码o为什么要进行编码？o编码对象：属性数据o编码原则o编码方法：层次分类编码多源分类编码p编码步骤空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统编码原则u 编码的系统性和科学性u 编码的一致性u 编码的标准化和通用性u 编码的简捷性u 编码的可扩展性层次分类编码o分类对象的从属和层次关系o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7141空间数据 的表达地理

16、信息系统多源分类编码o按空间对象不同特性进行分类并进行编码o代码之间没有隶属关系，反映对象特性o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：310 km：5流水季节河流宽度河流长度河流深度5 10 m ： 1 10 20 m： 2 20 30 m： 3 30 60 m： 4 60 120 m： 5 120 300 m：6 300 500 m：7 500m： 850m： 6空间数据 的表达地理信息系统空间数据 的表达地理信息系统编码步骤1、列出全部制图对象2、根据制图对象分类、分级原则和指标，将制图对 象进行分类分级3、拟定分类代码系统4、设定代码及格式，设定代码使用的字符和数字、 码位长度，码位分配等。5、建立代码和编码的对照表，