土地信息系统第2章 土地信息技术基础12

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确定分级数的基本原则,
包括:
①分级数应符合数值估计精度的要求。分级数多, 数值估 计的精度就高; ②分级数应顾及可视化的效果; ③分级数应符合数据的分布特征。 确定分级界线的基本原则, 包括: ①使级内差异尽可能的小, 各级之间的差异尽可能的大; ②在任何一个等级内部都必须有数据, 任何数据都必须落 在某一个等级内; ③尽可能采用有规则变化的分级界线。
※ 标识码是联系几何信息和属性信息的关键字。
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属性信息编码方法举例:
如县级农用地分等单元编号:这是一种标识码, 单元编号用12位数字表示:省级行政代码(2位) +地级市行政代码(2位)+县级行政代码(2位)
+单元流水编号(6位)。行政代码按《中华人
第2章 土地信息技术基础
内容提要: 2.1 土地信息分类与编码 2.2 土地信息的空间参考体系 2.3 地图投影 2.4 地图分幅与编号
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2.1 土地信息分类与编码
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• 土地信息分类:将土地信息系统化,以便于管 理、应用和信息共享
2.1.1 信息分类的基础 2.1.2 土地利用信息分类 2.1.3 土地信息编码
坐标向80坐标转换的问题。
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美国国防部在1984年建立了世界大地测量坐标系统 (World Geodetic System),简称WGS-84坐标系统,是 目前国际上统一采用的大地坐标系。WGS-84坐标系统所 使用的地球椭球体,称为WGS-84椭球体。 目前GPS定位所得出的结果都属于WGS-84坐标系统。而 在工程中使用的大多是国家坐标系,因此要建立WGS-84 和国家坐标系之间的转换模型,目前已有坐标转换模型
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2.1.3土地信息编码 土 地 信 息 系 统
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概念区分:
编码:是将经过分类的信息用适当的数码 ( 字符串 或数值 ) 来表示,也称代码化。编码的类型是指代 码符号的表示形式,有数字型、字母型、数字和字 母混合型三类。
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,是计算机的符号,是计算机鉴别和 查找信息的主要依据和手段。 ※编码的直接产物就是代码,而分类分级则是编码 的基础。
一个国家或地区在建立大地参考系时,为使地球椭球 面更切合本国或本地区的自然地球表面,往往需要选择 合适的椭球参数、确定一个大地原点的起始数据,并进 行椭球的定位和定向。
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我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基椭球体 (Krassovsky)建立了我国的北京54坐标系统。到20世纪
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80年代初,我国已基本完成了天文大地测量,经计算表 明,54坐标系统普遍低于我国的大地水准面,平均误差 为29米左右。1978年采用国际大地测量协会推荐的1975 地球椭球体建立了我国新的大地坐标系统——西安80坐
标系统。我国大地测量就是依这两种坐标系统进行的。
由于两种坐标系统地球椭球参数、定位和定向的变化, 必然引起地形图的图廓线、公里线以及地形地物相关位 置的改变。因此,建立土地信息系统时,若同时使用根 据两种坐标系统测制的地形图的情况下,必然会涉及54
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2.2.2土地信息的空间参考系
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空间参考系:主要指大地参考系,是指用数学方法
来定义地面实体在通用坐标系中的绝对位置和大小。 大地参考系的基础是地球椭球体。常用的大地参考 系有:
地理坐标系 空间大地直角坐标系 平面直角坐标系
※同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式, 一种形式实际上就是一种坐标系。
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LIS中属性信息代码种类(分类码和标识码):
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分类码:根据土地信息分类体系设计出来的用于识 别不同类别的数据,根据它可以从数据中查找出所 需类别的全部数据。
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标识码:在分类码的基础上,对每类数据设计出 全部或主要实体的标识码,用以对某一类数据中 的某个实体进行个别查询检索,从而弥补分类码 不能进行个体分离的缺陷。
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面分类法:将给定的分类对象按选定的若干个属性或特
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征分成互不相依、互不相干的若干方面,每个面中又分 成许多彼此独立的若干个类目,由类目组合形成类的一 种分类方法。
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分级:是对事物或现象的数量或特征进行等级的 划分,主要包括确定分级数和分级界限。
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比较:空间坐标码有定位精确、图形显示直观的优 点,拓扑结构、四叉树结构能建立空间要素之间空 间位置上的相互联系,空间位置附加属性码便于人 的识别、记忆。因此,一个实用的土地信息系统往 往是同时使用上述三类编码,以相互取长补短。
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2.2 土地信息的空间参考系
思考:地球空间中空间实体的位置如何表达?
民共和国行政区划代码》( GB2260-91 )执行。 单元流水编号不足6位前面补0。
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空间信息的编码方式: 用空间坐标来表示地理要素的位置—空间坐标码 在空间要素间建立起联系,反映空间位置上的相
互关系—拓扑结构、四叉树结构 位置附加属性码
对空间要素人为的给定一些编码或字符串 — 空间
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地球的自然表面:它是一个起伏不平,十分不 规则的表面,包括海洋底部、高山、高原等在内 的固体地球表面——非常复杂,难以用数学表达 式描述,不适合建模,各种几何量算也十分的困 难。
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相对抽象的面,即大地水准面:假设当海水处
于完全静止的平衡状态时,从海平面延伸到所
可求得WGS-84和国家坐标系之间的转换参数,进而得到 国家坐标系成果。
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图2-1 地球的自然表面、大地水准面 面和地球椭球体之间的关系
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其他数学模型:为了解决特定的大地测量问题 而提出的。如类地形面(Tel1uriod) 、准大地水 准面、静态水平衡椭球体等。
&
因此, 原国家土地管理局制订两套土地利用信息分类 体系, 即 :“土地利用现状调查技术规程” 和 “城镇 地籍调查规程“(见书12页表2-1;2-2)
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从信息系统开发应用角度对土地信息分类:
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基础地理信息 指空间参考坐标系、地形地貌、水系、植被和线 状道路等基础信息 专题图形信息 指在建立土地信息系统时将涉及到的有关土地方 面的信息图层:地籍、规划、估价等 专题属性信息 包括反映特定地块最基本属性的信息:面积、权 属、地类等 土地相关属性信息 与土地相关的其他属性信息包括:人口、古迹、 植被、水文、气候、交通运输等
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2.1.2土地利用信息分类 土 地 信 息 系 统
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从土地利用角度对土地信息分类:
& 一般以土地利用的类型、土地利用的性质和土地经营 的特点为依据来设计分类系统;比如: 城市: 主要是考虑高密度的土地利用和配置, 并侧重于 经济要素和人文要素; 农村: 则主要是研究大量的自然资源信息及利用问题。
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面十分复杂,但从整体来看,起伏是微小的,很接近与绕自 转轴旋转的椭球体,所以在测量和制图中就用旋转椭球来代 替大地球体,这个旋转球体通常称地球椭球体。地球椭球体 是建立土地信息空间参考系的基础。
椭球体元素:
b a
•长半径(a) •短半径(b) •扁率(α),计算公式如下: α=(a-b)/b


依坐标绝对定位
依空间实体间的空间关系
土地数据输入必须在统一的(或转换为统一的) 土地空间参考框架下才能保证描述同一目标的不 同来源的土地信息相互正确地对照。
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2.2.1地球空间模型描述
根据大地测量学的研究成果,地球表面 几何模型可以分为四类: 地球的自然表面 相对抽象的面,即大地水准面 地球椭球体 其他数学模型
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。尽管大地水准面比起
实际的固体地球表面要平滑得多,但实际上, 由于海水温度的变化,盛行风的存在,可以导 致海平面高达百米以上的起伏变化,这使得大 地水准面十分复杂而不能在其上进行运算。
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地球椭球体:以大地水准面为基础建立的。虽然大地水准
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• ⑤易用性原则。分类名称尽量沿用专业习惯名称, 代码尽可能简短和便于记忆。 • ⑥灵活性原则。现有系统分类和编码可灵活转换成 标准的分类和代码。 • ⑦不受比例尺限制原则。分类和代码应当包容各种 比例尺数据库所涉及的全部要素。 • ⑧与有关国家规范和标准协调一致原则。凡已经颁 布实施的相关国家标准可以直接引用, 与有关行业 标准和地方标准求得最大限度地协调一致。 • ⑨考虑数据来源原则。土地利用数据一级分类应该 能够从卫星遥感影像识别, 便于卫星遥感监测土地 资源。
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分级的基本方法:在分级时大多采用数学方法,如数列
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分级、最优分割等级等。 分类体系中的分级方法所依据的指标,一般以土地特征 的数量指标或质量指标为主。
分类与分级的关系:
•分类把研究对象划分为若干个类组,分级则是对同一类 组对象再按某一方面量的差别进行分级;
•分类描述地物间的分类关系、隶属关系,而土地分级描 述地物间的等级关系。
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o
Y
运用地图投影的方法,建立地球表面
和平面上点的函数关系,使地球表面上 任意一个由地理坐标确定的点,在平面 上必有一个与其相对应的点,平面上任 一点的位置可以用极坐标或直角坐标表
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地理坐标系
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地理坐标系:以经纬和纬度表示地面点位置 的球面坐标系。
地理坐标根据参考基准不同可分为:大地经 纬度、天文经纬度。
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大地经纬度以参考椭球面和法线作为基准面和 基准线;天文经纬度是以水准面和铅垂线为基准 N 面和基准线。
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空间大地直角坐标系
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以椭球中心O为笛卡尔坐标系原点,OZ轴与 椭球的旋转轴一致,OX轴位于起始子午面和 赤道面的交线 上,在赤道方 向上与X轴正交 的方向为Y轴, O~XYZ构成右 手坐标系。
图2-3 空间大地直角坐标系
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平面直角坐标系
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2.1.1信息分类的基础
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分类过粗:可能会影响将来分析的深度。 分类过细:增大工作量, 计算机负荷加重; 有时在 技术上也难以做到。
(1)分类原则
• ①科学性原则。按照土地信息特征进行科学分类, 采用层级分类法,形成树形结构。 • ②系统性原则。土地信息分类从最高一级到最低一 级应该排列成一个有机的整体。 • ③稳定性原则。土地信息分类应以我国使用多年的 基础信息和土地利用信息的常规分类为基础, 能在 较长时间里不发生重大变更。 • ④完整性和可扩展性原则。能容纳各专业领域现有 的和将来可能产生的所有信息,代码结构和具体编 码时应留有适当的余地和给出扩充办法。
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地 子
O L
B
E
图2-2 大地经纬度的起算基准
S
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大地经度:观测点大地子午面与起始大地子午面之间 的两面角,大地纬度:观测点椭球垂直线(法线)与 赤道面之间的夹角; 天文经度:观测点子午面与起始天文子午面之间的两 面角,天文纬度:观测点铅垂线(重力线)与赤道面 之间的夹角; 经度向东量度为东经(正),向西量度为西经(负) ,其 值各为0º ∽180º ;纬度向北量度为北纬(正) ,向南量 度为南纬(负) ,其值各为0º ∽90º 。 比如,我国地处东半球,又处于北半球,所以我国地 域内各点的地理坐标都是东经和北纬。如北京某地点 的地理坐标为东经116º28′,北纬39º54′。
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(2)分类体系
作为土地信息编码基础的分类体系,主要是由分类与 分级方法形成的。
• 分类的基本方法; • 分级的概念、原则及基本方法; • 分类与分级的关系。
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分类的基本方法:
线分类法:又称层级分类法。是将初始的分类对象按选
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定的若干个属性或特征依次分成若干个层级目录,并编排 成一个有层次的分类体系。对土地信息的分类一般是采用 线分类法。
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