三 地理信息系统基础

1、第三章 地理信息系统基础,3.1 空间数据的地理参照系,3.4 地理实体的分类与信息编码,3.3 地理信息的分类与编码,3.2 地图投影,经纬度坐标系（地理坐标）,3.1空间数据的地理参照系 P16-21,对空间定位有利，但难以进行距离、方向、面积量算。,1954年北京坐标系1980年国家大地坐标系,便于量算和进一步的空间数据处理和分析。,地图投影,椭球体模型,笛卡儿平面坐标系,1）北京54坐标系：1954北京坐标系统是苏联1942坐标系统的延伸，其原点并不在北京，而在苏联普尔科沃。 高程系统采用1956年黄海平均海水面为基准。2）西安80坐标系：大地原点设在我国西安市泾阳县永乐镇。其主要优点在于：椭球体参数精度高；椭球体面与我国大地水准面能够较好地吻合； 全国整体平差，提高了平差结果地精度坐标统一；大地原点选择在我国中部，缩短了推算大地坐标的路程，减少了推算误差地积累。,3）独立坐标系 为满足小范围、大比例尺地形图精度的需要，通过在特定区域范围内建立起一个本地基准点而创建适用于本地的独立坐标系，它通常由专门测绘部门测定建立。4）2000国家大地坐标系 2000国家大地坐标系与现行国家

2、大地坐标系转换、衔接的过渡期为810年。 现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。 现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。,描述空间点在垂直高度上的特性，由高程基准面起算的地面点的高度。,1956年黄海高程系,1985年国家高程基准,高程系统,H85=H56-0.029m,地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、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。, 3.2 地图投影 P24-31,地图投影，就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转化到平面上，使地理点的地理坐标（，）与地图上相对应的平面坐标（x，y）或者极坐标（，）间，建立一一对应的函数关系。,进行地图投影的意义,投影实质,投影变形,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

3、变形,投影分类,根据投影变形性质,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。,根据投影面的形状,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。,投影分类,根据投影面位置分类,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,投影分类,制图区域的地理位置、形状和范围制图比例尺地图内容:如交通图、航空图、军用地图等要求方向正确，应选择等角投影；自然地图和社会经济地图等要求保持面积对比关系的正确，应选择等积投影出版方式:地图在出版方式上有单幅图、系列图和地图集之分。单幅图的投影选择只需按上述原则选取，系列图由于性质相近，也可选择同一变形性质的投影，而地图集应该结合具体情况分析。,地图投影的选择因素,GIS与地图投影关系,我国现行地图中，常采用的投影方式有高斯克吕格投影、墨卡托投影、兰伯特投影，省区图多采用墨卡托投影，1：100万的地形图多采用兰伯特投影， 1:1万至1:50万的地形图多采用高斯克吕格投影。,1各国家GIS所配置的投影系统应与该国的系列国家基

4、本图(基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集)投影系统一致； 2系统一般最多只采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺； 3所用投影以等角投影为宜；4所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所用的网格系统在投影带中应保持完整。,GIS中地图投影设计与配置的原则（p27）,3.3 地理信息的分类与编码,p31-33,地理信息种类繁多、内容丰富，只有将它们按一定的规律进行分类和编码，使其有序地存储、检索，以满足各种应用分析需求。因此，基础地理数据的分类和编码是空间数据库建立的重要基础。,(1) 属性数据的分类,分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。基本原则科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性稳定性、不受比例尺限制、灵活性,分类的原则,线分类法 是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。,分类的方法,(1) 属性数据的分类,面分类法 是将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成彼此互不依赖的若干方面，每个面中又可以分成很

5、多彼此独立的若干个类目。优点是具有较大的弹性，易于添加和修改类目。,分类的方法,(2) 属性数据编码,在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的。例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。,编码：是指确定属性数据的代码的方法和过程。 编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。代码：是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。GIS中的代码分为分类码和标识码。,分类码,分类码是根据地理信息分类体系设计出的各专业信息的分类代码，用以标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查询出所需类别的全部数据。分类码一般由数字或字符或数字字符混合构成。,右图是上海市地理信息系统的分类码示例。其中，第一位为库码，分别以ABCD表示1:500、1:2000、1:10000、1:50000等不同的库要素。第二和第三位为特征码，按数据规范中定义的基础特征按顺序进行。第四和第五位为类型码，以基础特征中的属性域的类型进行定义。,标识码,标识码间接利用信息分类的

6、结果，在分类的基础上，对某一类数据中各个实体进行标识，以便能按实体进行存储和逐个进行查询检索。 标识码通常由定位分区和各要素实体代码两个码段构成。,3.4 地理实体的分类与信息编码,3.4.1 地理实体的分类,p69-71,地理实体 地理数据库中的实体，是一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。,地理目标 实体在地理数据库中的表示。,（1）基本概念,(2) 地理实体的分类,以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体可作为地理实体的一种类型。,只有特定的位置，没有长度,具有长度的实体，另外还有曲率和方向,具有面积、周长等空间特征,具有长度、宽度和高度等属性,点状实体,线状实体,1）实体长度：从起点到终点的总长2）弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。3）方向性：如：水流方向(上游下游);公路(单、双向之分)。,面状实体（多边形）,1）面积范围 2）周长3）独立性或与其它地物相邻如中国及其周边国家4）内岛屿或锯齿状外形：如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。5）重叠性与非重叠性： 如学校的分区，菜市场的服务范围等都有可能出现交叉重叠现象，而一个城市的各个城区一般说来不会出现重叠。,体状实体

7、,体积，如工程开控和填充的土方量。内岛。含有弧立块或相邻块。断面图与剖面图。,(3) 地理目标的分类,实体在地理数据库中的表示。其表示方法随比例尺、目的等变化而变化。按空间维来定义：,有位置无长度的目标,有长度的目标，如线,有长度和宽度的目标，如多边形,有长、宽和高的目标，如三维立体,(4) 地理数据的分层,地理目标数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层（Coverage）。,1）专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。,分层方法,2）时间序列分层 即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。,1982年,1992年,2004年,分层的目的,便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。1）便于管理：空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单；,分层的目的,2）便于查询：对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可加快查询速度；3）便于显示：分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性；4）便于分析：对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。,1、什么是地图投影？为什么进行地图投影？2、地图投影的选择因素；3、地图投影与GIS有何关系？4、 GIS中地图投影设计与配置的原则？5、地理信息分类的方法？6、地理实体的概念及分类？7、什么是图层？图层分层的方法及目的？,思考题,参考教材：,1、地理信息系统，张超等编，高等教育出版社2、地理信息系统实用教程，陆守一等编，中国林业出版社3、土地管理信息系统，朱德海等，中国农业大学出版社,

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