3s地理信息系统

一、3s的概念：

rs（遥感）：从航空航天器上利用一定的技术装备对地表物体进行远距离的感知。

Gps（全球定位系统）：利用卫星在全球范围内导航定位的系统。

Gis（地理信息系统）：用于存储、管理、和显示空间要素位置和属性的计算机系统。

二、大地水准面的定义：

假想水面静止，延伸则被淹没的面，就是大地水准面。

椭球体：

与地球形状比较接近的，是一个以椭圆短轴旋转而成的椭球，也称为椭球体。

矢量数据结构：

通过记录空间对象的坐标及空间关系表达空间对象的几何位置。

栅格数据结构：

是指栅格数据的存储方法或格式。

元数据：

提供空间数据信息的数据。

三、高斯投影定义：.高斯投影的概念

高斯是德国杰出的数学家、测量学家。他提出的横椭圆柱投影是一种正形投影。它是将一个横椭圆柱套在地球椭球体上，如下图所示：

椭球体中心O在椭圆柱中心轴上，椭球体南北极与椭圆柱相切，并使某一子午线与椭圆柱相切。此子午线称中央子午线。然后将椭球体面上的点、线按正形投影条件投影到椭圆柱上，再沿椭圆柱N、S点母线割开，并展成平面，即成为高斯投影平面。在此平面上：

①中央子午线是直线，其长度不变形，离开中央子午线的其他子午线是弧形，凹向中央子午线。离开中央子午线越远，变形越大。

②投影后赤道是一条直线，赤道与中央子午线保持正交。

③离开赤道的纬线是弧线，凸向赤道。

（2）分带投影n

6°带投影是从英国格林尼治子午线开始，自西向东，每隔6°投影一次。这样将椭球分成

60个带，编号为1～60带，如下图所示：

各带中央子午线经度(L)可用下式计算：

式中n为6°带的带号。

已知某点大地经度L，可按下式计算该点所属的带号：

有余数时，为n的整数商+1。

3°带是在6°带基础上划分的，其中央子午线在奇数带时与6°带中央子午线重合，每隔3°为一带，共120带，各带中央子午线经度(L)为：

式中n′为3°带的带号。

我国幅员辽阔，含有11个6°带，即从13～23带(中央子午线从75°～135°)，21个3°带，从25～45带。北京位于6°带的第20带，中央子午线经度为117°。

高斯克吕格平面坐标系的解算。

根据高斯投影的特点，以赤道和中央子午线的交点为坐标原点。，中央子午线方向为x轴，北方向为正。赤道投影线为y轴，东方向为正。象限按顺时针Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列，如下图所示：

在同一投影带内y值有正有负。这对计算和使用很不方便。为了使y值都为正，将纵坐标轴西移500km，并在y坐标前面冠以带号，如在第20带，中央子午线以西P点：

在20带中高斯直角坐标为：

高斯直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系不同，如下图所示：

高斯直角坐标系纵坐标为x轴，横坐标为y轴。坐标象限为顺时针划分四个象限。角度起算是从x轴的北方向开始，顺时针计算。这些定义都与数学中的定义不同。这样的做法是为了将数学上的三角和解析几何公式直接用到测量的计算上。

DLG（数字线划地图）：是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和。

DOM(数字正射影像图)：是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。

DRG(数字栅格地图)：根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据集。

DEM（数字高程模型）：

普通地图元素包括：

图名、地图主体、图例、指北针、比例尺、文字说明和图廓信息。

四、

空间分析需要哪些？

1）在栅格数据中的追踪分析

所谓栅格数据的追踪分析是指，对于特定的栅格数据系统，由某一个或多个起点，按照一定的追踪线索进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。如图2 所示例，栅格所记录的是地面点的海拔高程值，根据地面水流必然向最大坡度方向流动的基本追踪线索，可以得出在以上两个点位地面水流的基本轨迹。此外，追踪分析法在扫描图件的矢量化、利用数字高程模型自动提取等高线、污染源的追踪分析等方面都发挥着十分重要的作用。

5. 栅格数据统计与量算

需要了解一组栅格数据的整体特征和态势时，我们通常对其进行统计分析。例如，对于一副DEM，统计分析其最大高程、最低高程、平均高程以及某给定高程出现的频率，就可以数据有一个整体的了解。统计分析的目的是为了解数据分布的趋势或者通过趋势的了解回归拟合出某些空间属性之间的关系，以把握空间属性之间的关系和规律。栅格数据常规的统计分析主要指对数据集合的最大值、最小值、均值、中值、总和、方差、频数、众数、范围等参数进行分析。空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。栅格数据模型由于自身的特点很容易进行类似面积和体积等属性的量算。例如在DEM 上，要计算某种属性地形所占的面积，只需要统计出这种属性地形所占的栅格数乘以其栅格分辨率就可以得到面积；要求某一区域的体积，只需把对应栅格的高程累加即可，计算快捷方便。在工程土方计算、水库库容估计这种方法经常使用。

6、矢量数据的缓冲区分析缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区域多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法，如图4 所示。点、线、面矢量实体的缓冲区表示该矢量实体某种属性的影响范围，它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。例如，城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通线两侧所划定的绿化带，即可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲带。而多边形面域的缓冲带有正缓冲区与负缓冲区之分，多边形外部为多边形正缓冲区，内部为负。

7. 多边形叠置分析

多边形叠置分析是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。若需进行多层叠置，也是两两叠置后再与第三层叠置，依次类推。其中被叠置的多边形为本底多边形，用来叠置的多