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1、第二讲 GIS空间信息描述方法现实世界的表达王远飞华东师范大学地理系主要内容 地理实体地理学对地理现象的抽象 GIS数据模型现实世界如何在计算机中存 储、表达。被GIS应用来产生地图、交互查询、和执 行分析操作。 GIS中图层GIS组织管理数据和表达地理现 象的方式 地理坐标系与投影变换从3D到2D MapInfoGIS实习 GIS用地图和符号的形式表达信 息。 地图上记载的是地理实体分布及 其空间关系 什么是地理实体？自然的和人为的1。地理实体 地理世界构思的两种方式： 连续世界场的观点：地理现象在空间上是连续 的充满地球表层空间的。 地球表面的任何一点每一点都处于3维空间 ，如果包含时间，
2、是4维空间 离散世界离散对象观点：地球表层空间被散布 的各种对象所填充，对象之间具有明确的边界 ，每一个对象都有一系列的属性。空间中的任 何点（2，3，4维）可以是任意数量的离散对 象，包括0个，这些对象可以重叠，无需耗尽 空间 对象可被计数 对地理世界的抽象地理实体实体抽象：点、线、多边形、路径、区域、 表面 一个实体对象，包括其几何形态和属性特征 ，一般是从“是什么”对其理解。GIS中用地理实体构建客观世界 的“模型”概括“真实”世界的特征 ，由“模型”构建数据库1.1 Point 实体点实体：0维小的地理对象：依赖于地图的 比例和研究目的. 或依赖 于研究的尺度 实体表达为点对象： 位置
3、重要性实例： Bus stops Crime locations Water wells Pump sitePoints 最简单的空 间对象：每个 point 的 coordinates 可用 两个属性存储Attribute 包含了点 集的信息行是点的记录 是点所有属性信 息的描述 列是关于点的一个属性 其中的Northing和Easting列是点 的坐标位置point 是相互独立 的1.2 线实体长度重要的地理 实体：1维河流水系 交通线路 网络：线状特征通常 构成网络Network 对象network 的构成: 结点（nodes ） 联系 数据库模型中的 链 联系属性包括: 交通方向，流量
4、，长度， 旅行时间等 管线的直径、长度；供气 的方向等 节点（node）的属性 : 交通灯，天桥，路口等1.3 多边形（面）实体面积重要的地理对象：2维 定义边界 类型多样 环境/自然资源区域 行政区域 社会经济区域 实体是独立的区域 每一个地方属于特定的实体1.4连续实体点实体 DEM 或 Digital Elevation Model线: 等值线面不规则三角网TIN (Triangulated irregular network) 影像2.GIS数据模型： 矢量数据vector 栅格数据raster2.1矢量数据 离散的世界观点 矢量数据特征基础：空间点 地理实体： 类型：点、线、多边形
5、实体有空间位置（x,y）、形状、大小等关系：描述地理实体之间的邻接、连接和 包含等的关系。实体形数据结构最简单的矢量数据结构缺点：数据存储盈余与不一致：相 邻的公共边界被数字化和存储两次不能显式表达空间实体的拓扑关系 不能表达结构复杂的多边形：岛、洞等2.2栅格数据 以小区域的规则排列（象元阵列）来表示空间地 物或现象的分布的数据结构，其中每个小区域（ 象元）中的数据（表现为颜色或灰度）表示地物 或现象的属性特征。 栅格数据结构就是象元阵列：象元的行列号确定位置，起始位置位于左上角 每个象元的值表示实体的类型、等级等的属性编码。 象元：栅格单元地面上离散的属性一致的区域 分辩率：栅格的大小表达
6、地物的充分性 数据量的大小2.3 属性数据属性数据：空间实体特 征描述属性数据存储在关系数据库的二 维表中 空间数据通过共同的标识码联接 属性数据4. 图层（Layer）4. 地球坐标系统与投影转换 建立坐标系：确定空间位置 投影变换：3维空间到2维空 间5.1地球的形状地球椭球体扁平的椭球体 大地水准近似. 扁平率 1/f= (长半轴-短半轴)/长 半轴 WGS84 = 1/298.257 地球表面地球坐标系经度度/纬度（Longitude/Latitude）子午线：连接南北极通过地心的平面与地球表面的割线 纬度：地表任一点和地心连线与赤道的夹角，-900 (S pole) to +900
7、(N pole) 经度：赤道任一点和地心的连线与本初子午面（ Greenwich ）的夹角： -1800 (westerly) to +1800 (easterly) 用经纬度可定位地表上任意一点地球椭球体与坐标计算平面坐标 投影（Projection） 球面向平面地图的转换 影响到如何使用地图 面积、方向、距离等的计算Miller CylindricalHammer-AitoffSinusoidal5.2 投影变换3维地球在2维 平面中表达 投影原理三种投影产生的地图形状比较 投影分类变形特征 等角投影 等积投影 等距投影：特定方向上无长度变形 关系：等积、等角不能互相保证；等角 时面积变形
8、大，等积时角度变形大； 等距时，面积和角度都由变形按几何原理 圆柱 圆锥 方位其它 圆锥投影 割圆锥投影 园柱投影 割园柱投影经纬度：GIS中缺省的坐标系GIS中投影之间可相互转换我国的各种地图投影 全国：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投 影、正轴等面积割园锥投影、正轴等角割园锥 投影等 省区：正轴等面积割园锥投影、正轴等角割园 锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯克吕格投 影（宽带） 大比例尺：高斯克吕格投影1中央子午线 2分带子午线 3赤道 高斯投影分带高斯投影中限制长度变形的方法。通常按经差6度或3度分为六度带或三度带。六度带自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，带号 依次编为第 1、260带。三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与 六度带的中央子午线和分带子午线重合，即自 1.5度子 午线起每隔经差3度自西向东分带，带号依次编为三度带 第 1、2120带。我国的经度范围西起 73度东至135度，可分成六度带十 一带或三度带二十二带。六度带可用于中小比例尺（1： 25000以下）测图，三度带可用于大比例尺（如 1： 10000）测图。
