GIS应用导论

GIS应用导论第二第二章章空间信息基础主要内容•第一节地理空间信息的描述•第二节空间数据的类型与关系•第三节空间数据结构•第四节ArcGIS基础操作你怎么描绘地球地球？？世界上最早的地理信息系统出现在什么时候什么时候？？•一、地球空间自然地球抽象地球模型地球数字地球•二、坐标坐标：用来用来表示某个点的绝对表示某个点的绝对表示某个点的绝对位置位置位置，，分为平面坐标分为平面坐标，，空间坐标空间坐标；；平面坐标系分为三类：1、绝对坐标：是以0原点为参考点，来定位平面内某一点的具体位置，表示方法为：A （X ，Y)；2、相对坐标：是以该点的上一点为参考点，来定位平面内某一点的具体位置，其表示方法为：A （@△X ，△Y)；3、极坐标：是指出平面内某一点相对于上一点的位移距离、方向及角度，具体表示方法为：A （@d<α）。

•二、坐标坐标：用来用来表示某个点的绝对表示某个点的绝对表示某个点的绝对位置位置位置，，分为平面坐标分为平面坐标，，空间坐标空间坐标；；空间坐标：为确定天球上某一点的位置，在天球上建立的球面坐标系。

有两个基本要素：①基本平面。

由天球上某一选定的大圆所确定。

大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极坐标。

②主点，又称原点。

由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈所产生的交点所确定。

天球上一点在此天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定：①第一坐标或称经向坐标。

作过该点和坐标系极点的大圆，称副圈，从主点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。

②第二坐标或称纬向坐标。

从基圈上起沿副圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。

天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一地确定。

这样的球面坐标系是正交坐标系。

对于不同的基圈和主点，以及经向坐标所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系坐标、黄道坐标系和银道坐标系。

•二、坐标坐标系：在一个国家或一个地区范围内统一规定地图投影的经纬线作为坐标轴，以确定国家或某一地区所有测量成果在平面或空间上的位置的坐标系统。

我国三大常用坐标系区别：坐标系长轴（单位：m）短轴（单位：m）扁率北京54坐标系637824563568631/298.3西安80坐标系637814063567551/298.25722101 WGS－84坐标系63781376356752.3141/298.257223563•三、影像对地理空间的描述主要通过不同的颜色和灰度来表示。

•四、要素符号对地理空间的描述按照一定比例、一定的投影原则，有选择地将复杂的三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号要素将这些内容表现出来。

空间实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。

•一、空间数据的基本特征1、空间特征表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。

空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。

2、属性特征表示现象的特征，例如变量、分类、数量特征和名称等等。

3、时间特征指现象或物体随时间的变化。

1.类型数据2.面域数据3.网络数据4.样本数据5.曲面数据6.文本数据7.符号数据•三、空间数据的拓扑关系1.邻接关系2.关联关系3.包含关系基本元素之间可能的基本元素之间可能的66种关系种关系：：点–点线–线点–线线–面点–面面–面关系的性质为:关联、相邻、包含、相交、相离、相重等关系如图所示，P2多边形和P3多边形分别在弧段C4的左边和右边，因此，多边形P2和多边形P3具有邻接性。

P1P2P3P4N1N2N3N4C1C2C3C4C5C6C7弧段左多边形右多边形C5P3P1C4P3P2C6P2P1.........多边形邻接(1) 拓扑邻接性指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系，如结点与结点之间的邻接关系，多边形与多边形的邻接关系。

结点与弧段的关联性（2）拓扑关联性指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系，如结点与弧段，多边形与弧段等。

结点弧段N 1C 1，C 3, C 6N 2C 1，C 2, C 3N 3C 2，C 3, C 4......多边形与弧段关联性多边形弧段P 1C 1，C 5, C 6P 2C 4，C 3, C 6P 3C 2，C 5, C 4......P 1P 2P 3P 4N 1N 2N 3N 4C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7(3)拓扑包含性指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系，如多边形的岛。

P 1P 2P 3P 4N 1N 2N 3N 4C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7包含关系分简单包含，多层包含和等价包含三种形式。

例如：多边形P 3简单包含P 4三、空间实体的空间关系地理空间数据及特征1、空间实体关系研究的意义铁路小镇铁路过小镇吗？线——点河流小路小路穿过河流吗？线——线河流小路河流在区域吗？线——面ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ地理空间数据及特征铁路区域有铁路吗？面——线˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜区域有邮局吗？面——点˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜邮局˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜˜区域相临吗？面——面因此因此，，实体之间的关系包括点实体之间的关系包括点、、线、面等之间组合面等之间组合。

面-面空间关系的形式化表达2、空间实体关系的形式化表示面-线空间关系的形式化表达面-点空间关系的形式化表达线-点空间关系的形式化表达在空间实体组合关系研究中在空间实体组合关系研究中，，可以使用可以使用““九交模型九交模型””来表示来表示。

休息数据结构指组织数据的形式，是适合于计算机储存、管理和处理的数据逻辑结构。

对空间数据而言，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

•一、栅格数据结构点：具有一定数值的删格单元 线：表现为按线特征相连接的一组单元 面：表现为按二维形状特征相连接的一组单元(b) 线的栅格表达+++++(a) 点的栅格表达(c) 面的栅格表达•二、矢量数据结构矢量维数实体类型空间表达描述代表地物零维点实数对（x，y）一个数据点，具有一对(x，y)坐标和至少一个属性，逻辑上不能再分。

水井、污染源等。

一维线：弧、链一组离散化的实数点对具有相同属性的点的轨迹，由坐标对序列表示，坐标对的顺序与线的形状有关，线上每个点有不多于二个的邻点。

道路、公共设施网等。

二维面：多边形一组闭合弧段所包围的空间区域所有具有相同属性点的轨迹，以(x，y)坐标队的集合表示，坐标队的排列顺序不影响面的形态、其内部点可以有多于三个的邻点，面内点具有相同属性。

土壤、植被、岩石分类区、行政区划等。

三维体由一组或多组闭合曲面所包围的空间对象地形，温度通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点线面等地理实体，坐标空间设为连续，允许认识位置、长度和面积的精确定义。

矢量表达法示意矢量表达法示意（（点、线、面）点：位置（x ，y ）属性：符号线：位置(x 1 ，y 1 ), (x 2 ，y 2 ) ，… ，(x n ，y n )属性：符号，形状、颜色、尺寸面：位置(x 1 ，y 1 ), (x 2 ，y 2 ) ，… ，(x n ，y n )属性：符号变化，等值线•二、矢量数据结构矢量表达法示意矢量表达法示意（（体：TIN ）三角形不规则网的表达•二、矢量数据结构•三、栅格数据结构于矢量数据结构的比较湖泊河道居民地流路比较内容矢量格式栅格格式数据量小大图形精度高低图形运算复杂、高效简单、低效遥感影像格式不一致一致或接近输出表示抽象、昂贵直观、便宜数据共享不易实现容易实现拓扑和网络分析容易实现不易实现•一、ArcMap基础操作1.ArcMap窗口介绍2.工具条3.属性查询图形4.查询属性表5.个体实体查询6.设置鹰眼7.新建要素并保存•二、地理空间参考与地图投影1.地图参考工具2.空间纠正工具3.坐标定义4.坐标转换思考题•空间三要素之间的关系；•属性表的功能和应用范围；•矢量和栅格数据结构的优缺点•ArcGIS可以读取那些类型的矢量数据；•坐标转换练习；•在ArcCatalog中对不同格式的数据进行地理坐标和投影坐标的定义；•用预定义坐标系统投影一个shapefile。