第二章空间信息基础.ppt
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1、2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,1,第二章 空间信息基础,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,2,GIS的地学基础,地球模型 坐标参考系统 地图投影 地图比例尺 地理数据特征 地图对地理现象表达 遥感影像对地理现象表达,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,3,地球模型,地球表面,大地水准面,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,4,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
2、角,叫做A点的经度。,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,5,坐标参考系统平面系统,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,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,6,坐标系统高程系统,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,7,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,8,地图投影,为什么要进行投影? 地图投影实质 投影变形 投影方法 投影选择所考虑的因素 我国常用的投影方法,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,9,地图投影:为什么要进行投影,将
3、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,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,10,地图投影:投影实质,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,11,地图投影:投影实质,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。,2019/7/17,西北大学城市与
4、资源学系 谢元礼,12,地图投影: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 角度变形,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,13,地图投影:投影分类,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 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 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:
5、投影面与椭球体相切 相割投影:投影面与椭球体相割,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,14,地图投影:投影选择因素,制图区域的地理位置、形状和范围 制图比例尺 地图内容 出版方式,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,15,地图投影:GIS中地图投影,GIS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。 GIS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。 GIS中,地理数据的显示可根据用户
6、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。,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,16,地图投影:我国常用地图投影,1:100万:兰勃投影(正轴等积割圆锥投影) 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影 1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5000采用高斯克吕格投影。,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,17,地图比例尺,地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系 纸质地图:内容、概括程度、数据精度等 GIS:数据精度 比例尺的含义: 制图区域较小,采用各方面
7、变形都较小的地图投影,图上各处的比例是一致的,故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比例; 制图区域较大时,地图投影比较复杂,地图上长度因地点和方向的不同而有所变化,这种地图比例尺一般是指在地图投影时,对地球半径缩小的比率, 称为主比例尺。地图经过投影后,体现在图上只有个别点线没有长度变形,也就是说,只有在这些长度没有变形的点或线上,才可用地图上注明的比例尺 我国地图比例尺分级系统: 大比例尺:1:5001:10万 中比例尺:1:10万1:100万 小比例尺:1:100万 无级比例尺概念,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,18,空间对象(实体)的地图表达,点:位置:(x
8、,y) 属性:符号,线:位置: (x1,y1),(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,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,19,空间对象(实体)的遥感影像表达,遥感传感器平台,传感器,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,20,空间现象及其描述,特征 关系 行为,观察,选择 抽象 综合,测量:位置 编码:属性 建立关系: 表达,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,21,空间对象(实体)类型,空间对象一般按地形维数进行归类划分 点:
9、零维 线:一维 面:二维 体:三维 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,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,22,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,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,23,线实体,有长度,但无宽度和高度 用来描述线状实体,通常在网络分析中使用较多 度量实体距离,香港城市道路网分布,2019/7/17,西北大学城市与资源学系 谢元礼,24,面实体,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
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