地理信息系统概论第二章1.ppt
《地理信息系统概论第二章1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地理信息系统概论第二章1.ppt(50页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第二章 地理空间基础与 空间数据结构,学习目标 了解地理空间的概念及其表达 了解空间数据及其特征 掌握两种类型空间数据模型 掌握两种类型空间数据结构 重点:矢量与栅格数据结构,第二章 地理空间基础与 空间数据结构,第一节 地理空间及其表达 第二节 地理空间数据及其特征 第三节 空间数据模型 第四节 空间数据结构 第五节 空间数据结构的建立,第一节 地理空间及其表达,地理空间定义 地理空间模型建构 地理空间坐标系 地理空间距离量算 地理空间表达,第一节 地理空间及其表达,地理空间定义 “空间”(Space)概念不同学科的解释: 物理学,空间是指宇宙在三个相互垂直方向上所具有的广延性;天文学,空间
2、是指时/空连续体的一部分; 地理学,地理空间(Geographic space)是指物质、能量、信息的存在形式在空间形态、结构过程、功能关系上的分布、格局及其在时间上的延续。 地理信息系统中的“地理空间” 一般包括地理空间定位框架及其所关联的空间对象。,第一节 地理空间及其表达,地理空间定义 地理空间定位框架即大地测量控制,由平面控制网和高程控制网组成(空间参考); GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中,以实现不同来源数据的融合、连接与统一;,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 固体地球表面 大地水准面模型 三轴椭球体模型 数学模型,第一节 地理空间及其表达,地理空间模
3、型构建 固体地球表面,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 大地水准面模型 地球表面的72被流体状态的海水所覆盖,因此,可以假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时,从海平面延伸到所有大陆下部,而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面,这就是大地水准面。以大地水准面为基准,就可以方便地用水准仪完成地球自然表面上任意一点高程的测量。,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 三轴椭球体模型,三轴椭球体模型,是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。设椭球体短轴上的半径记为c,它表示从极地到地心的距离;椭球体长轴上的半径和中轴上的半径记为a和b,它们分别是赤道上的两个主轴。三者的
4、关系可用数学方程描述如下:,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 三轴椭球体模型,由于赤道扁率较极地扁率要小得多,因此可假定赤道面为圆形。因此,为便于计算,广泛采用双轴椭球体作为地球形体的参考模型,即用a代替b,双轴椭球体亦称为旋转椭球体。因此上面的方程就变为:,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 三轴椭球体模型,旋转椭球体是地球表面几何模型中最简单的一类模型,为世界各国普遍采用作为测量工作的基准。关于旋转椭球体的大小,由于采用不同的资料推算,椭球体的元素值是不同的。现将世界各国常用的旋转椭球体的数据列表如下:,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 数学模型 是在解决其他一
5、些大地测量学问题时提出来的,如类型地面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。,第一节 地理空间及其表达,地理空间模型构建 固体地球表面、大地水准面和椭球体模型之间的关系,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系,地理坐标系是以地理极(北极、南极)为极点。 通过A点作椭球面的垂线,称之为过A点的法线。 法线与赤道面的交角,叫做A点的纬度。 过A点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角,叫做A点的经度。,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 坐标参考系统平面系统,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 坐标系统高程系统,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 坐标系统高程系统,
6、第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 投影为什么要进行投影 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法,称为地图投影 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,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 投影投影的实质,第一节 地理空间及其表达,地理空间坐标系 投影投影的实质 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。,第一节
7、地理空间及其表达,地理空间坐标系 投影 地图投影变换引起了地理空间立体要素在平面形态上的变化,包括长度变化、方向变化和面积变化。但是,平面直角坐标系(,)却建立了对地理空间良好的视觉感,并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算,以及进一步的空间数据处理和分析。 GIS中的地理空间,一般就是指经过投影变换后放在笛卡儿平面坐标系中的地球表层特征空间,它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。,第一节 地理空间及其表达,地理空间中的距离度量 欧几里德距离 曼哈顿距离 时间距离,第一节 地理空间及其表达,地理空间中的距离度量 欧几里德距离 定义地理空间中所有点的集合,组成笛卡儿平面,记为R2。在R2
8、中,任意两点(i,i)和(j,j)间的欧几里德距离 d(i,j)如下: 地理空间中所有点间的欧几里德距离函数组成度量空间s。度量空间具有如下特点: (1)如i和j代表不同的点,则,d(i,j)0的条件在欧几里德空间中总得到满足。 (2)对称性,即,d(i,j) =d(j,i)。 (3)三角不等性,即,给定s中的任意3个距离m,n,l,则存在如下关系式: mnl,第一节 地理空间及其表达,地理空间中的距离度量 曼哈顿距离 曼哈顿距离是指两点在南北方向上的距离加上在东西方向上的距离,即: 曼哈顿距离又称为出租车距离。曼哈顿距离的度量性质与欧氏距离的性质相同,保持对称性和三角不等式成立。 曼哈顿距离
9、适用于讨论具有规则布局的城市街道的相关问题。,第一节 地理空间及其表达,地理空间中的距离度量 时间距离 时间距离(旅行时间距离)是根据从空间中一点到达另一点所需时间进行度量的。时间距离不具有前述欧几里德距离和曼哈顿距离的度量空间性质,即其对称性,三角形不等式不一定成立。,第一节 地理空间及其表达,地理空间中的距离度量,地理空间实体的表达 空间实体类型 空间对象一般按地形维数进行归类划分 点:零维 线:一维 面:二维 体:三维,第一节 地理空间及其表达,地理空间实体的表达 点实体 有位置,无宽度和长度 抽象的点,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,第一节 地理空间及
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地理信息系统 概论 第二
链接地址:https://www.31doc.com/p-2978015.html