地理信息系统知识点总结.pdf

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1、-.z 第一章 绪论 第一节 地理信息系统的根本概念 一、数据与信息 1 概念：数据是通过数字化并直接记录下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是向人们或机器提供的关于现实世界各种事物的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。2、信息的特点(1)信息的客观性 (2)信息的适用性 (3)信息的传输性 (4)信息的共享性 3、数据与信息的关系 信息与数据是不可别离的，数据是信息的表达，信息是数据的涵。数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。二、地理信息与地图 1、根本概念 地理数据：是指表示地理环境

2、诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息：地理数据所蕴含和表达的地理含义 2、地理信息的特征 1属于空间信息 2属性特征(多维构造特征)3时态特征十清楚显 3、地理数据区别于一般计算机数据的本质特征 1空间位置特征 2空间特征数据和属性数据之间的一一对应的关系或关系 地图 地图是一种思维模型，它的建立依赖于制图者和读者对地图符号的约定，地图是空间信息的图形载体。地图是地理信息的传统数据源，GIS 查询与分析结果的表示手段也主要是地图。三、信息系统与地理信息系统 1、信息系统根本概念 信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。由硬件、

3、软件、数据和用户四个主要局部组成。从管理上把信息系统分有 4 个层次：事务处理系统TPS、管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)、人工智能(AI)和专家系统(ES)从类型上分有非空间信息系统和空间信息系统之分 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。2、地理信息系统根本概念 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。用户界面 系统和数据库管理 数据库的建立和数据输入 空间数据

4、处理和分析 产品生成和输出-.z GIS=GI+S 2、地理信息系统区别于其他信息系统的主要特点 1地理空间数据和信息的特殊复杂性 2具备可视化功能 3区域性和层次性 4数据量大 5注重空间分析 第二节 地理信息系统的分类 GIS 与 CAM 的共同点 GIS 与 CAM 的不同点 都有地图输出，空间查询，分析和检索功能 CAM 侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；他与数据库的联系通常是一些简单的查询。CAM 是 GIS 的重要组成局部 综合图形和属性数据进展深层次的空间分析，提供辅助决策信息

5、第三节 地理信息系统的组成 空间数据 GIS 的操作对象为空间数据 空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量构造、栅格构造；空间数据管理：几何数据：文件 属性数据：关系数据库 应用人员 GIS 与 CAD 的共同点 GIS 与 CAD 的不同点 都有空间坐标系统 都能将目标和参考系联系起来 都能描述图形数据的拓扑关系 都能处理属性和空间数据 CAD 研究对象为人造对象规则几何图形及组合 GIS 处理的数据大多来自现实世界，较之人造对象更为复杂，数据量更大；数据采集方式多样化 图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱 GIs 属性库构造复杂功能强大 CAD 中的拓扑关系较为

6、简单 强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁 一般采用几何坐标系 GIS 采用地理坐标 地理信息系统 地理信息 系统 空间位置：*,y,zor(Topo)时间过程：t 各种属性：a*,y,z,t 数据存储、管理、处理、分析、显示与分发-.z 地图生产者、地图出版者、地图使用者、地理学专家、数据采集者、数据库设计者、数据库管理者、系统开发人员 GIS 应用人员：包括系统开发人员和 GIS 技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是 GIS工程及其应用成败的关键。GIS 应用人员的职责：人是 GIS 中重要的构成因素，仅有系统软件、硬件和数据还构不成完整的地理信息系统，需要人进展系统组织、管理

7、、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、为地理决策提供效劳。GIS 只是一种技术手段和工具，它的作用在很大程度上取决于用户的水平、技能和经历。应用模型 GIS 应用模型是为*一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然 GIS 为解决各种现实问题提供了有效的根本工具，但对于*一专门应用目的的解决，必须通过构建专门的应用模型，例如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优化模型和影响模型等。应用模型是地理信息系统技术产生社会效益的关键所在，也是地理信息系统生命力的重要保证。第四节 地理信息系

8、统的根本功能 一、数据采集与编辑 数据采集：是将系统外部的原始数据传输给系统部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的部格式的过程。数据编辑：图形：主要包括图形修改、增加和删除、图形整饰图形变换、图幅拼接、投影变换、误差校正和建立拓扑关系等。属性：通常与数据库管理结合在一起完成，主要包括属性数据的修改、删除和插入等操作。二、数据的处理和变换 数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、构造转换等；数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提取，

9、包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间插 三、数据存储与管理 数据存储 是将数据以*种记录格式存储在计算机部或外部的存储介质上。数据管理 是处理数据存取和数据运行的各种管理控制。空间数据管理是 GIS 数据管理的核输入 编辑 投影 缩小 放大 漫游 拼接 索引 提取 查询 变换 符号化 制图 报表 扩展方法 叠置 缓冲区 网络分析 DEM分影像分析 模糊逻辑 地图代数 数据整合 拓扑 规则校验 模型连接 根本方法 GIS方-.z 心。四、空间查询、统计与分析包括叠加分析、缓冲区分析、网络分析、地形分析等 空间查询与分析是 GIS 的核心，是 GIS 区别于其它信息系统的本质特征。主要包括数据操

10、作运算、数据查询检索、数据综合分析。综合分析功能 可以提高系统评价、管理和决策的能力，分析功能可在系统操作运算功能的支持下建立专门的分析软件来实现，主要包括信息量测、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析和多要素综合分析等。五、产品制作与演示 设置地图围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，定义文字字形字号，设置地图符号大小和颜色，标注图名和图例，以及图形编辑等 六、二次开发和编程 提供开发环境，可供用户在自己的编程环境中调用地理信息系统函数库，或将*些功能做成组件供用户开发语言调用。用户可以方便地编制自己的地理信息系统应用程序，生成可视化界面，完成各项应用功能的开发。第五节 地理信息

11、系统的应用 GIS 能解决哪些问题 位置问题，*个地方有什么？条件问题，符合*些条件的地理对象在哪里？变化趋势问题，*个地方发生的*个事件及其随时间的变化过程？模式pattern问题，分析已经发生的或正在发生的事件的形成因素？模型问题，*个地方如果具备*种条件会发生什么问题？一、资源管理 资源的清查、管理和分析是 GIS 应用最广泛的领域，也是目前趋于成熟的主要应用领域，包括森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、土地资源潜力的评价和土地利用规划以及水资源的时空分布特征研究等。二、区域规划 区域规划是 GIS 应用的一个重要方面。区域规划和城市规划中涉及到诸多方面和众多因素，如人口、交通、经济

12、、文化、教育、金融和根底设施等多个地理变量和大量数据。GIS技术能够进展多要素分析，它具有为规划部门快速提供大量信息的能力。三、国土监测、预测 在 GIS 中，预测主要采用统计方法，通过分析历史资料和建立数学模型，对事物进展定量分析，并对事物的未来作出判断和预测，例如洪水预报模型。监测是借助遥感遥测数据的搜集，利用 GIS 对环境污染、森林火灾、洪水灾情等进展监视推测，为环境治理和救灾抢险决策提供及时准确的信息。四、辅助决策 GIS 在其多要素空间数据库的支持下，通过构建一系列决策模型，并对这些决策模型进展比拟分析，为各部门决策提供科学的依据，辅助政府部门决策的制定。总之，随着社会的进步，科技

13、的开展，GIS 的应用将越来越广泛，必将产生巨大的经济效益和社会效益。第六节 地理信息系统开展概况 一、国际开展状况 1.开拓阶段20 世纪 60 年代注重空间数据的地学处理。1963 年，加拿大测量学家 R.T.Tomlinson 首先提出 GIS 这一术语，并建立加拿理信息系统CGIS；-.z 1969 年，ESRI 环境系统研究所建立；1969 年，Integraph 公司建立中国市场不能比 mapinfo 和 arcgis,其他国家里用的比拟多，也是很重要的，如 geomidia。2.稳固开展阶段20 世纪 70 年代注重空间地理信息的实用性管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视

14、 1978 年，ERDAS 公司成立(现在和 ESRI 合并)3.大开展阶段20 世纪 80 年代 1981 年，ESRI ARC/INFO GIS 发布；1985 年，GPS 成为可运行系统美国开发的；1986 年，MapInfo 建立中小型软件使用方便；1986 年，SPOT 卫星首次发射地学空间数据处理中重要的数据来源；1987 年，地理信息系统的国际杂志出版；1988 年，美国人口调查局第一次公开发布 TIGER公开的数据标准格式；1988 年，GIS World 首次发行；1989 年，Ingegraph 发布 MGEGIS 模块；4.应用普及阶段20 世纪 90 年代,注重 GIS

15、 社会应用与效劳，GIS 技术迅猛开展。数字地球：我相信我们需要一个数字地球1998 年美国副总统戈尔，即一种可以嵌入海量数据、多分辨率和三维的地球。掀起全球数字风暴 5.国外主流 GIS 软件 ARC/INFOArcView、ArcObject、ArcIMS MGEModular GIS Environment GeoMedia(Intergraph 公司的)MapInfoMapinfo Proserver、Map*、Map*treme、SpatialWare 二、我国 GIS 的开展 1.准备阶段70 年代 1974 年引进美国地球资源卫星图像，开展遥感图像处理和分析工作。1976 年召开

16、第一次遥感技术规划会议，先后开展京津唐红外遥感试验，*哈密航空遥感试验，*渤海湾地区环境遥感研究，*农业土地资源遥感调查等工作。国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测量。1977 年诞生了第一由计算机输出的全要素地图计算机制图。2.试验阶段80 年代 围绕建立数据规和标准、空间数据库建立、数据处理和分析算法及系统分析和应用软件开发 建立 1:100 万国土根底信息系统和全国土地信息系统 建立了 1:400 万全国资源与环境信息系统和 1:250 万水土保持信息系统。开场 GIS 软件系统的研制和应用 1986 年创立第一个开放型高新技术开发试验室资源与环境信息系统国家重点实验室。198

17、7 年在举行了国际地理信息系统学术讨论会 3.全面开展阶段90 年代 经济信息化根底设施和重大信息工程纳入国家方案，中国成为欧洲伽利略方案的重要合作伙伴，北斗定位系统区域定位也在不断推进。一些国家级和地方级的 GIS 相继建立，并投入运行和应用；一些涉及数字化空间信息技术的标准和规已经公布执行；一些专业遥感基地建立；初步建成相当规模数字测绘基地；很多高校设立地理信息学科和工程相关专业；一些专门从事地理信息产业活动的高科技企业活泼在市场中。1994 年正式成立中国 GIS 协会，以指导、协调和推动全国 GIS 的开展。-.z 九五期间，国家第一次将开展具有我国自主的地理信息系统软件产品列入重中之

18、重科技攻关方案；涌现了一批具有自主知识产权的 GIS 软件产品和软件企业，和一批优秀的根底软件平台，如 MapGIS、SuperMap、Geostar测绘科技大学吉奥之星等 一些国家重要工程，如载人空间飞船试验，以国产 GIS 软件为根底的应用系统投入了实用。GeoStar 测绘大学 MapGIS 中国地质大学 SuperMap 中科院超图公司一定的国际市场 CityStarRegion Management大学 第二章 空间数据构造 观察和认知 信息 选择、综合、简化和抽象 编码、表达、建立空间关系 数据结构对数据进行组织 空间事物或现象 概念模型 Conceptial Model 逻辑数据

19、模型 Logical Data Model 物理数据模型 Physical Data Model 空间数据库 最高层 中间层 最底层 概念世界 数据世界（计算机）现实世界 空间抽象第一节 地理空间实体 一、地理空间的概念 是指地球外表及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。二、地理空间实体的概念 就是对复杂地理事物和现象进展简化抽象得到的结果，简称空间实体。三、地理空间实体的典型特征 与一定的地理空间位置相关，并具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系。四、空间实体的计算机表

20、达 1、空间分幅 2、主题分层 3、时间分段 5、计算机中的数据逻辑构造 隐式表示法：采用没有大小的点来表示点记录坐标称为矢量数据构造 显式表示法：采用有固定大小的点来表示像元称为栅格数据构造 五、空间数据-表达空间实体的数据 1、空间数据的根本特征 1空间特征：指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系-.z 2属性特征：指空间对象的专题属性 3时间特征：指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。2、空间数据的分类：1按几何特征:点、线、面 2表示容可以分为：p27 3按数据发布形式：DLG、DRG、DEM、DOM 数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像 DEM

21、的主要表示模型 散点高程模型；等高线、地形特征线；规则格网模型Grid；不规则三角网TIN 数字正射影像图 DOM DOM 是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片遥感相片，经逐象元进展纠正，再按影像镶嵌，根据图幅围剪裁生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓外整饰和注记的平面图。3、空间关系 1度量空间关系 度量空间关系主要指空间实体间距离关系。距离度量可以定量化，如按欧氏距离计算得出 A实体距离 B 实体 500m；或应用与距离相关的概念，如远、近等进展定性地描述。2空间顺序关系 顺序关系是基于空间实体在地理空间的分布，采用上下、左右、前后、东南西北等方向性名词描述 3拓扑关系 拓扑T

22、opology：来自于希腊文，原意是形状的研究 拓扑学：几何学的分支，研究在拓扑变换(任意伸缩或变形，但不扭结或折叠)下能够保持不变的几何属性 地图上的拓扑关系 拓扑关系是明确定义空间构造关系的一种数学方法。是指图形在保持连续状态下的变形缩放、旋转和拉伸等，但图形关系不变的性质。组成一个图形的各元素结点、弧段、面域之间都存在着二元关系，即邻接关系和关联关系。在地图上这种关系可以借助图形来识别，而在计算机中这种关系需用拓扑关系加以定义。拓扑关系的类型 a、拓扑邻接同类元素之间 b、拓扑关联不同元素之间 c、拓扑包含同类但不同级的元素之间 拓扑关系的表达 拓扑关系的意义 a、不需要利用坐标或者计算

23、距离，就可以确定一种实体相对于另一种实体的空间位置关系；b、利用拓扑数据有利于空间要素的查询；铁路通过哪些地区、*县与那些县邻接 c、以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。如建立封闭多边形，实现道路选取，进展最正确路径计算等。第二节 地理空间定位系统 地理坐标系统 一、地表的几何模型 1、地球自然外表-.z 地球自然外表是一个起伏不平，十分不规则的外表。有高山、深谷、丘陵和平原，还有江河湖海，最高点珠峰8844.43 米，最深处马里亚那海沟-11034 米，且地球是一个椭球体。这个上下不平的外表无法用数学公式表达，也无法进展计算。2、水准面球体 为寻求一种规则曲面来代替地球自然外表，人们设想当

24、海洋静止时，平均海水面穿过大陆和岛屿，形成一个闭合曲面，该面上的各点与重力方向铅垂线成正交，即水准面。水准面包围的球体，叫球体，它是对地球形体的一级逼近。3、地球椭球体面地球椭球体 受地球部物质密度不均等多因素影响而产生重力异常，水准面仍不规则，但整体上，它起伏微小，且形状接近一个扁率极小的椭圆绕球体短轴旋转的规则椭球体，称地球椭球体。其外表是一规则数学外表，可用数学公式表达，所以在测量和制图中用它替代地球自然外表。地球形体二级逼近。由于定位方法和最逼近的方式不同，地球椭球体分为两类：1局部参考椭球体：地球局部贴合水准面 2平均椭球体：全球围贴合水准面 参考椭球体、平均椭球体、大水准面的关系

25、1局部参考椭球体 这种与局部地区的水准面符合得最好的一个地球椭球体，称为局部参考椭球体。局部参考椭球体是具体国家测量控制网的根底，测量控制网无法在海上和难于涉足的陆地布设或进展，更不能够跨越国界。因此各国只能详细把握本国的水准面，测算出最贴合本国水准面的参考椭球面，因为这个参考椭球面是可用数学函数写出的，所以我们才在它的帮助下确定地表*处在这个椭球面上平面坐标。我国最早采用联延伸过来的克拉索夫斯基椭球。属参心坐标系，地心和参考椭球球心不重合 2平均椭球体 在全球围贴合水准面 作用：研究大尺度的全球问题时需要用 用一个假想的数学球体把全球地表模拟在一个地心坐标系中，比方：全球定位。随着技术进步可

26、以更准确确定地面点 属地心坐标系，地心和椭球体球心重合 二、定位 就是求出地面点对水准面的关系，包括确定地面点在水准面的平面位置球面坐标和地面点到水准面的高度 1、控制网 我国面积辽阔，在 960 万平方公里上进展测图的工作，需要分成假设干单元测区进展，而且测量的精度要符合统一的要求，为此必须建立统一的控制网，作为测制地图的根底。控制网分平面三角网和高程控制网水准测量，黄海平均海水面 2、三类坐标系 地心坐标系：与平均椭球相联系，地心半径观测点与地心的连线加地心经纬度，表达观测地点在全球地心系统中的具体位置，GPS 观测直接得到的地理坐标理论就是这种，我国自2008 年 7 月 1 日起启用

27、2000 国家坐标系，这个坐标系是全球地心坐标系在我国的具体表达 参心坐标：与参考椭球相联系，经度：本初子午面与*点子午面夹角，纬度：赤道面和过*点垂直线 与参考椭球面垂直的法线，除两极和赤道，垂直线不过参考椭球的中心 的夹角，高：陆地上*点距参考椭球面的垂直距离。三者合起来确定实际点相对参考椭球的位置。54、80 都是这种 地理球面坐标系：天文经纬度，借助重力方向铅垂线来定义，铅垂线是水准面的垂线，-.z 天文经纬度用于天文观测。地面上任一点都有自己的铅垂线、垂直线、地心半径。由于地球形状略扁，且不规则，三条线相互偏离，偏离程度不同，铅垂线与垂直线相当接近，即经纬度和天文经纬度相当接近；垂直

28、线偏离地心半径相对较大。经纬度与地心纬度数值差异相对明显。地球当正球体时三线合一，三种经纬度没有差异 3、坐标系 坐标系是测量中以参考椭球面包括局部和平均为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用经度、纬度和高度表示。坐标系确实立包括选择一个椭球、对椭球进展定位找最正确拟合点和确定起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着坐标系已经建立。1定位需要的参数 参考椭球体：长轴赤道半径、短轴极半径、地球扁 给定测量原点局部定位的地球椭球体 经纬度：经度，参考椭球面上*一点的子午面与本初子午面间的两面角 纬度，参考椭球面上*一点的垂直线与赤道面的夹角 原

29、点亦称基准点，即国家水平控制网中推算坐标的起标点。原点并不是指中国的几何中心。建国初期，我国使用的测量坐标系统是从前联测过来的，其坐标原点是前联玻尔可夫天文台，这种状况与我国的建立和开展极不相称。从年开场组织人力，搜集分析了大量资料，并根据原点的要求，对、等地的地形、地质、构造、天文、重力和测量等因素实地考察、综合分析，最后将我国的原点，确定在泾阳县永乐镇石际寺村境。原点的整个设施由中心标志、仪器台、主体建筑、投影台等四大局部组成。高出地面米多的立体建筑共七层，顶层为观察室，设仪器台；建筑的顶部是玻璃钢制成的整体半圆形屋顶，可用电控翻开以便观测天体；中心标志埋设于主题建筑的地下室中央。居中的一

30、座正方体的红色石基座。为了保证原点的稳定性，基座下灌注有 4 根 13 米高的水泥桩柱，直达地球部岩层。坐标为东经 10855、北纬 3432，海拔高度 417.20 米。2我国的坐标系统 1954 空间直角坐标系 参考椭球：Krassovsky 椭球 测量原点：前联普尔科沃天文台 Z 轴：平行于地球质心指向地极原点 JYD1968 的方向*轴：在起始子午面与 Z 轴垂直指向经度 0 方向 Y 轴：与 Z、*轴构成右手直角坐标系 1980 空间直角坐标系 参考椭球：1975 国际椭球 测量原点：泾阳县永乐镇 Z 轴：平行于地球质心指向地极原点 JYD1968 的方向*轴：在起始子午面与 Z 轴

31、垂直指向经度 0 方向 Y 轴：与 Z、*轴构成右手直角坐标系 2000 国家坐标系 CGCS2000 原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心 Z 轴 BIH(国际时间局)1984 定义的协议地球极CTP *轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面历元 2000.0的交点 Y 轴与 Z 轴、*轴构成右手正交坐标系-.z 3WGS84 空间直角坐标系 平均椭球：WGS-84 椭球 原点：地球质心 Z 轴：BIH(国际时间局)1984 定义的协议地球极CTP*轴：BIH1984 的零子午面与 CTP 赤道的交点 Y 轴：与 Z、*轴构成右手直角坐标系 高程 一、定义 指的是*点沿铅垂线方向到绝

32、对基面的距离，称绝对高程，简称高程。*点沿铅垂线方向到*假定水准基面的距离，称假定高程。二、分类 常用的高程系统共有正高、正常高、力高和高程 4 种 1、正高是指从一地面点沿过此点的重力线到水准面的距离。是天文地理坐标(，Hg)的高程分量。因此，水准面则是正高的定义根底。2、正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似水准面的距离。因此，似水准面则是正常高的定义前提。我国规定采用的高程系统是正常高系统。如果不是进展科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国也可以称为海拔高度。3、高是指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离。是地理坐标B，L，H的高程分量 H。三、高程基准 高程

33、基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。水准基面，通常理论上采用水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在验潮站附近，并构成原点网。用精细水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。用 GPS 可以测得高，要求算上面所说的高程用高减去高程异常。四、目前常用高程 我国目前正在使用的是1985 年国家高程基准 以验潮

34、站推算的黄海平均海水面为高程起算基准 投影坐标系统 一、地图投影 地图投影定义 地球球面与地图平面之间的矛盾 球面上任一点位置用地理坐标、表示，而平面上点的位置用直角坐标*,y或极坐标r，表示，所以要将球面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。二、投影类型 三、GIS 中地图投影配置 所配置的投影系统应与相应比例尺的国家根本图投影系统一致。根本比例尺地形图 根本省区图或国家大图集-.z 四、我国常用投影坐标系统 国家根本比例尺地形图 大比例尺地形图：1：5000；中比例尺地形图：1：10

35、000；1:2.5 万；1：5 万；小比例尺地形图：1:10 万；1:25 万；1:50 万；1:100 万 三度分带 25-45 3当地带号 1:1 万 六度分带 13-23；6203117适用于 1:2.5 万和 1:5 万地形图 地形图分幅与编号 为了保管和使用方便，每一种根本比例尺地形图都规定有一定的图廓大小，每一幅图都具有相应的标志，这项工作叫地形图的分幅和编号 我国 1：10 万 7000 幅；我省 1：1 万 8090 幅 地形图分幅方法：一是矩形分幅，一是经纬线分幅也叫梯形分幅。我国根本比例尺地形图采用经纬线分幅。五、高斯-克吕格投影 1、根本性质 等角横切椭圆柱投影；中央经线

36、和赤道投影成垂直相交的直线；投影后没有角度变形；中央经线上没有长度变形，等变形线为平行于中央经线的直线 2、分带方法 16分带法1：2.5 万1：50 万 从本初子午线起，自西向东全球划分为 60 个投影带 东半球中央经线位置6N3 西半球中央经线位置6N363 23分带法1：1 万及更大比例尺 从东经 130起，自西向东全球划分为 120 个投影带 东半球中央经线位置3N 西半球中央经线位置3N 360 3、高斯平面直角坐标网 每一个投影带构成一个单独的坐标系 中央经线投影后的直线为*轴纵轴 赤道投影后的直线为 Y 轴横轴*轴与 Y 轴交点为原点*值在北半球为正，南半球为负 Y 值在中央经线

37、以东为正，中央经线以西为负 4、说明 我国规定各投影带的坐标轴均西移 500km 通用坐标横坐标 Y 值前加所在带号加以区分 以 km 为单位，按等间距作平行于纵横轴的假设干直线段 第三节 空间数据构造的类型 空间数据构造的概念：适合于计算机系统存储、管理和处理的地理图形图像数据的逻辑构造，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述 空间数据构造的主要类型 一、矢量数据构造-.z 1、定义：矢量构造是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。用点、线和多边形闭合的线来表达空间对象的轮廓、空间位置及其几何关系，以属性数据描述地理事物本身性质及其相互联系 2、特点：定位明显，属性隐含。3、矢

38、量数据构造的构成 4、矢量数据构造的主要类型 1实体数据构造也称面条数据构造 2拓扑数据构造：拓扑数据构造最重要的技术特征和奉献是具有拓扑编辑功能，包括多边形连接编辑和结点连接编辑。实体数据构造 以根本的空间对象为单元进展单独组织，不含有拓扑关系数据 数据按点、线、或多边形为单元进展组织，数据编排直观，数字化操作简单 点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联 多边形以闭合线段存储，公共边界被数字化两次，造成数据冗余和不一致 岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系 拓扑数据构造 数据组织方式：点是相互独立的，点连成线，线构成面 独立点状地物的数据单独组织 线始于起始结

39、点，止于终止结点 一个多边形由一个外环和零个或多个环组成，一个环由一条或多条链组成。简单多边形没有环，复杂多边形则可以有一个或多个环孔或岛 弧段或链段是数据组织的根本对象 两个实例 DLG 数据格式 美国地质测量所(美国地形图主要提供者)及其实例几何数据和属性数据在一起，数据以文本的方式提供 第一局部：文件头，1-15 行，描述该数据的生产日期、地点、人员、经纬度围等 二维空间 坐标系 几何数据：表达空间对象形状、位置及其位置关系 每一点、线 或 多 边 形的 唯 一 标 识符 属性数据：描 述 对 象 本 身 性质、空间关系及其他说 明数据 空间对象 计算机中的表达 点状：点坐标(*,y)线

40、状：一串点坐标 面状：一串首尾相连的点坐标 根本属性数据和说 明数据，常用关系 表来组织-.z 第二局部，从 16 行起为各结点和独立地物点的数据，每点占两行，皆以字母 N 开头，点序号，点坐标，以该点为端点的线的数目，点属性，以此点为端点的线编号。起始为正 第三局部：多边形数据，每一多边形占两行，皆以字母 A 开头，非零数据依次为多边形序号，标签点坐标，围成该多边形的线的数目和各自序号，逆时针为负，如果有洞，线以 0 隔开，线的数目加一，环线方向反算 第四局部：线数据，皆以字母 L 开头，数据量最大的局部，非零数据依次为线序号，起始点序号，终结点序号，左多边形序号，右多边形序号，所含点的数目

41、和坐标序列。双重独立编码构造 DIMEDual Independent Map Encoding编码系统，它以城市街道为编码主体，特点是采用了拓扑编码构造，比拟适于城市信息系统。双重独立编码构造是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点及相邻多边形来予以定义。该编码构造还需要点、面文件。DIME 编码构造尤其适用于地籍宗地管理，界址点对应点、界址边对应线段，宗地对应多边形，各要素都有惟一标识。Arc/Info 的拓扑数据表达几何数据和属性数据分开局部拓扑数据放在关系表中。点、线和多边形的属性表中都有专门的序号成为部 ID，多数情况下与表头的记录号一直作为每一点、线和多边形的唯一标识符，

42、通过唯一标识符实现属性数据和坐标数据的挂接。Arc/Info 不在点属性表和多边形属性表中反映拓扑 理解数据构造中的文件格式 同样是采取拓扑数据构造，不同的数据供给商和软件商还会有自己具体的数据组织形式。即文件格式或数据格式。同是图像数据，我们知道有很多不同的文件格式，tif、jpg、bmp 等 二、栅格数据构造 1、定义：栅格构造是一种简单直观的空间数据构造，又称网格构造或像元构造，是将地球外表划分为大小相等的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行、列定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。2、特点：属性明显，定位隐含。3、栅格数据的表达 栅格可用

43、数字矩阵表示，空间坐标隐含在行列中。点实体是一个栅格单元；线实体由一串彼此相连的像元构成；面实体由一系列相邻像元构成。栅格空间分辨率是指一个像元在地面所代表的实际面积大小。优点:不同类型空间数据层可以叠加操作。4、栅格数据参数 栅格形状，单元大小，栅格原点，栅格倾角 5、栅格单元值的选取 面积占优法，长度占优法，中心点法，重要性法 6、栅格数据编码P42 1直接栅格编码 将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行列逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为特定目的还可采用其他特殊顺序。2链码 把线状地理事物或区域的边界，由起点和一系列在根本方向上的单位矢量，给出

44、每个后续点相对其前继点的 8 个根本方向之一表示。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。-.z 3游程编码构造 游程编码构造压缩比与图的复杂程度成反比。Q Re=1 m.n 式中：Q为图层相邻属性值变化次数的累加和，m为图层网格的行数，n为图层网格的列数。当 Re冗余度 1/5 时，说明栅格数据的压缩可取得明显的效果。只在各行或列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及一样代码重复的个数；4块码 采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。5四叉树编码 是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进展递归分割 2n2 n，且 n1，直到子象限的数

45、值单调为止均值方块缺乏 2n2n 的局部以 0 补足，n 为极限分割次数，n1 为四叉树最大层数。最后得到一棵四分叉的倒向树。四叉树分解，各子象限大小不完全一样，但都是同代码栅格单元组成的子块，其中最上面的一个结点叫做根结点，它对应于整个图形。不能再分的结点称为叶子结点，可能落在不同的层上，该结点代表子象限单一的代码，所有叶子结点所代表的方形区域覆盖了整个图形。从上到下，从左到右为叶子结点编号，最下面的一排数字表示各子区的代码。为了保证四叉树分解能不断的进展下去，要求图形必须为 2n2 n 的栅格阵列。n 为极限分割次数，也称为最大分解深度，分解深度能表达均值方块的大小 结点值 父结点指针 叶子结点的深度 常规四叉树除记录叶结点外还记录中间结点，结点之间借助指针联系，主要用于数据索引和图幅索引。线性四叉树只存储最后叶结点信息，包括结点位置、深度和本节点属性值或灰度值。线性四叉树叶结点的编号遵循一定的规则，这种编码称为地址码。隐含了叶结点的位置和深度信息。最便于应用的地址码是十进制的 MD 码，可以用栅格单元的行列号计算，遵循 C 语言规，矩阵的第一行为 0 行，第一列为 0 列，以此类推，先将十进制行列号转换为二进制，进展位运算.8、栅格数据构造的特征 属性明显，定位隐含 构造直观，算法简单，容易实现 占用存储空间大，可能造成数据冗余或误差