地理信息系统概论第二章ppt课件
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地理信息系统
Geographical Information System
第二章 地理信息系统的数据结构
.
1
第一节 地理空间及其表达
一、地理空间的概念 n 地理空间定义
n 不同学科dui “空间”（Space）概念的解释：
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。
当给定不同的具体条件时，将得到不同类型 的投影方式
2020/10/20
.
11
（3）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。
Mercator Projection Mollweide Projection
长度变形
.
3
1、GEO－SPATIAL研究内容
平面控制 网
高程控制 网
参考椭球 体
GEO-SPATIAL
地理空间 定位框架
空间实体
地理空间信息 的几何形态
地理空间信息 时空分布规律
地理空间信 息相互关系
2020/10/20
.
4
（1）定位坐标系：平面控制网
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
.
6
n 不同地理空间模型之间的关系
n 固体地球表面、大地水准面和椭球体模 型之间的关系
n
2020/10/20
.
7
（2）定位坐标系：高程控制网
A
H´A 黄海海面
均19海52水-19面79为任年0意平米水准面
HA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大地水准面
铅垂线
hAB
H´B
HB
水准原点
1985国家高
程基准，比
黄海平均海
平面高29mm
n 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
2020/10/20
.
10
（2）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（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标 （x，y）之间的函数关系：
x f1 ( , ) y f 2 ( , )
n 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。
2020/10/20
.
2
n 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）；
n 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；
2020/10/20
面积变形
角度变形
2020/10/20
.
12
（4）投影方法
地球
投影面
2020/10/20
.
13
（5）投影分类
几何投影
方位投影 圆锥投影 圆柱投影
地图投影
构成方式 变形规律
伪方位投影
非几何投影 伪圆锥投影
伪圆柱投影
等积投影
多圆锥投影
等角投影
任意投影
2020/10/20
.
14
（6）投影影响因素 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
.
19
空间实体表达：栅格表示法
2020/10/20
.
20
第二节 地理空间数据及其特征
一、GIS的空间数据的分类
1、按数据来源
（1）地图数据 普通地图和专题地图 （2）影像数据 卫星遥感和航空遥感数据 （3）文本数据 来源于各类调查报告，实
测数据，文献资料，解译信息等．
2020/10/20
.
21
一、GIS的空间数据的分类
2020/10/20
.
18
空间实体表达：矢量表示法
点：位置：（x，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),(x1,y1) 属性：符号变化， 等值线
2020/10/20
２、按数据结构分类
（1）矢量数据结构： 是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组 合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织 方式。
（2）栅格数据结构：基于栅格模型的数据结构， 即指将空间分割成有规则的网格，在各个网格 上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数 据组织形式。
GIS中，地理数据的显示可根据用户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。
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.
16
2地图投影
（8）我国常用的地图投影
小比例尺的中国行政区划图：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
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8
2、地图投影
（1）定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的 方 法，称为地图投影
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n 投影—为什么要进行投影
n 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为 地图投影
n 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
n 地球椭球体为不可展曲面
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2 地图投影
(7)GIS中的地图投影
GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息 则是在地球椭球上，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。
万、1：5000采用高斯—克吕格投影。 世界政区图：等差分纬线多圆锥投影；正切差分纬线多
圆锥投影 世界交通图、时区图：墨卡托投影（等角正轴圆柱投影）
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二 空间实体的表达
1、矢量表示法：如果采用一个没有大小的点（坐标）来表示 点元素时，就称为矢量表示法。
2、栅格表示法：如果采用一个有固定大小的点（面元）来表 达基本点元素时，就称为栅格表示法。
投 影
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建立在平面上的直角坐标系统，用
（x，y）表达地理对象位置
.
5
人们对平面控制网的认识过程
地球自然表面
极不规则，无法用数学表面进行描述
水准面所包围的球体
不规则性、动态性、不唯一性
大地水准面所包围的球体 旋转椭球体
2020/10/20
不规则性、相对唯一性
标准数学曲面 1952：海福特椭球 1953：克拉索夫斯基椭球 1978：1975年国际椭球
Geographical Information System
第二章 地理信息系统的数据结构
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第一节 地理空间及其表达
一、地理空间的概念 n 地理空间定义
n 不同学科dui “空间”（Space）概念的解释：
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。
当给定不同的具体条件时，将得到不同类型 的投影方式
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（3）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。
Mercator Projection Mollweide Projection
长度变形
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1、GEO－SPATIAL研究内容
平面控制 网
高程控制 网
参考椭球 体
GEO-SPATIAL
地理空间 定位框架
空间实体
地理空间信息 的几何形态
地理空间信息 时空分布规律
地理空间信 息相互关系
2020/10/20
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（1）定位坐标系：平面控制网
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
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n 不同地理空间模型之间的关系
n 固体地球表面、大地水准面和椭球体模 型之间的关系
n
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（2）定位坐标系：高程控制网
A
H´A 黄海海面
均19海52水-19面79为任年0意平米水准面
HA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大地水准面
铅垂线
hAB
H´B
HB
水准原点
1985国家高
程基准，比
黄海平均海
平面高29mm
n 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
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（2）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（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标 （x，y）之间的函数关系：
x f1 ( , ) y f 2 ( , )
n 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。
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n 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）；
n 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；
2020/10/20
面积变形
角度变形
2020/10/20
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（4）投影方法
地球
投影面
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（5）投影分类
几何投影
方位投影 圆锥投影 圆柱投影
地图投影
构成方式 变形规律
伪方位投影
非几何投影 伪圆锥投影
伪圆柱投影
等积投影
多圆锥投影
等角投影
任意投影
2020/10/20
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（6）投影影响因素 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
.
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空间实体表达：栅格表示法
2020/10/20
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第二节 地理空间数据及其特征
一、GIS的空间数据的分类
1、按数据来源
（1）地图数据 普通地图和专题地图 （2）影像数据 卫星遥感和航空遥感数据 （3）文本数据 来源于各类调查报告，实
测数据，文献资料，解译信息等．
2020/10/20
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一、GIS的空间数据的分类
2020/10/20
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空间实体表达：矢量表示法
点：位置：（x，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),(x1,y1) 属性：符号变化， 等值线
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２、按数据结构分类
（1）矢量数据结构： 是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组 合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织 方式。
（2）栅格数据结构：基于栅格模型的数据结构， 即指将空间分割成有规则的网格，在各个网格 上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数 据组织形式。
GIS中，地理数据的显示可根据用户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。
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2地图投影
（8）我国常用的地图投影
小比例尺的中国行政区划图：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
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2、地图投影
（1）定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的 方 法，称为地图投影
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n 投影—为什么要进行投影
n 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为 地图投影
n 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
n 地球椭球体为不可展曲面
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2 地图投影
(7)GIS中的地图投影
GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息 则是在地球椭球上，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。
万、1：5000采用高斯—克吕格投影。 世界政区图：等差分纬线多圆锥投影；正切差分纬线多
圆锥投影 世界交通图、时区图：墨卡托投影（等角正轴圆柱投影）
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二 空间实体的表达
1、矢量表示法：如果采用一个没有大小的点（坐标）来表示 点元素时，就称为矢量表示法。
2、栅格表示法：如果采用一个有固定大小的点（面元）来表 达基本点元素时，就称为栅格表示法。
投 影
2020/10/20
建立在平面上的直角坐标系统，用
（x，y）表达地理对象位置
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人们对平面控制网的认识过程
地球自然表面
极不规则，无法用数学表面进行描述
水准面所包围的球体
不规则性、动态性、不唯一性
大地水准面所包围的球体 旋转椭球体
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不规则性、相对唯一性
标准数学曲面 1952：海福特椭球 1953：克拉索夫斯基椭球 1978：1975年国际椭球