GIS 概论 第二讲：空间数据(GI)获取与处理

地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
要素分层
五、GIS数据特征
1、地理位置特征 坐标系（平面、高程） 2、尺度特征

比例尺
3、图形特征

数据源（矢量、栅格） 图形单元 要素分类（分层）
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
4、属性特征
三、GIS软件所具备的功能
数据采集与编辑
数据存储与管理 数据处理与变换 空间分析与统计 产品制作与显示 二次开发和编程

数据变换 数据重构 数据抽取 基 本 应 GIS功能 用 功
资源管理
区域规划
功
能 拓扑叠合

能
国土监测
缓冲区建立 数字地形分析
辅助决策
空间集合分析
地理信息系统概论
讨论

如何理解GIS
GIS与其他计算机软件系统的本质区别？ 利用GIS可以为你做什么？
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
第二讲：地理信息(空间数据)获取与处理
----本书二、三章 1、地图投影（空间数据定位体系）； 2、比例尺（空间数据的表达尺度）； 3、地理空间要素的表达； 4、空间数据结构 5、空间数据特征（图形、属性、拓扑）； 6、空间数据获取（数据源、数字化）； 7、空间数据处理方法（图形编辑、属性编辑、 拓扑建立）；
地理信息系统概论
地球模型
水准面
垂直投影
地球表面 大地水准面
参考椭球体
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
一、空间参照系和地图投影
地图投影的变形
地图投影的变形示意
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
高斯－克吕格投影
高斯－克吕格投影是由高斯于19世纪20年代拟定，后 经克吕格补充而形成的一种地图投影方式，其特征包括： •中央经线和地球赤道投影成为直线，且为投影的对称 轴； • 等角投影； • 中央经线上没有长度变形； • 同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； • 同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大； • 在6°带范围内，长度变形线最大不超过0.14%。
属性特征是用于对图形数据的解译（说明）。 点：位置、分类、编码、名称、数值。。。。。。 线：起结点、终结点、长度、分类、编码、宽度、名 称。。。。。。 面：结点、左多边形、右多边形、面积、分类、编码、 名称。。。。。
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
5、空间关系特征

空间层次叠加（不同地理要素之间） 1）要素(分类） 2）图层（分层） 3）高程

点（Point/Lab）
线（Arc/Line） 面 体
（Polygon）曲面（Surface）
（Volume）
地理信息系统概论
地理空间要素表达
分类
植被类 图层
点层 面层 线层 点层 面层 线层 点层 面层 线层
属性
名称、物种
名称、面积 名称、长度 名称、类型 名称、面积 名称、长度 名称、类型 名称、面积 名称、长度
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
1、概念： 地图比例尺---比例尺表明了地图数据的详细（精
确）程度，因此不同比例尺地图往往需要采用不同的
地图投影方式。 2、几种表示方法： •数字比例尺：1：100000 •文字比例尺：地图上1mm等于实地1km
•图解比例尺或直线比例尺：
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
6、地理信息系统中地图投影配置的一般原则

所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图
（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集） 投影系统一致；

系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种服务
于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于 中小比例尺；
目的：为地球上每个地理要素（地理信息）分配一
个准确的位置，方便用数学或图形方式描述位置。 地理空间中的要素要进行定位，必须要嵌入到一 个空间参照系中，即在进行位置描述时，需要有一个 参照。根据地球椭球体模型建立的地理坐标——经纬 度坐标可以作为所有空间要素的参照系统。
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
拓扑
点拓扑 线拓扑 面拓扑
建筑类
交通类
抽象出地理信息
现实世界
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
地理空间要素表达（以矢量数据结构）
3、同一图层地理信息的性质特征用同一个属性表表达
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
3、属性要素：
字符型、数字型、日期型、货币型、
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
3°带投影，6°带投影投影
我国1:1万至1:50万的地形图全部采用高斯－克吕格投影。 1:2.5万至1:50万的地形图，采用6°分带方案，全球共分为60 个投影带；我国位于东经72°到136°间，共含11个投影带； 1:1万比例尺图采用3°分带方案，全球共120个带。
•面积比例尺：图上面积与实际面积之比 图上距离、实 地距离；
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
各种比例尺地图
市区1：1万
1：2000 1：25万
郊区1：5万
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统 2、GIS工程中常见比例尺：

1：400万、1：100万；
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
二、地图比例尺
目的：建立其实物（地理要素）与图形（图纸或 图形数据）之间的缩放比例，被综合的程度。 地图是以平面的方式记录地理空间中的要素信息，
包括位置及其上的特征。
由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之 间是不同的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所 谓地图比例尺，指的是地图上的距离于地面上相应距 离之比。
从0度开始， 自西向东每6 度分为一个 投影带。
从东经1度30 分开始，自 西向东每3度 分为一个投 影带。
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
5、地理信息系统中投影系统配置的一般特征

各国家的地理信息系统投影——与该国基本地图系 列所用的投影系统一致； 各比例尺GIS投影——与相应比例尺的主要信息源 地图所用的投影一致； 各地区GIS投影——与所在区域适用的投影一致； 各种地理信息系统一般以一种或两种（至多三种）


投影系统为其投影坐标系统，以保证地理定位框架 的统一；
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
3、目前国内常见坐标系统

1954北京坐标系


1980西安坐标系
地方独立坐标系 WGS全球定位系统坐标系 黄海高程系 珠江高程系 独立高程系
4、目前国内常见高程系

地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
一、地理要素位置描述
平面坐标系统 坐标系统 球面坐标系统
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
一、地理要素位置描述
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
一、空间参照系和地图投影 1、空间参照系统（B、L、H）
一、空间参照系和地图投影 2、地图投影
目的：建立地球球面坐标到平面坐标的一一 对应关系，方便使用；
投影指的是在两个点集之间建立一一映射关系。
因为地球是一个不规则的球体，将地球表面的地理坐 标转换为平面坐标的过程称为地图投影。空间信息系 统不能仅依靠地理坐标，必须要有平面坐标，地图投 影对空间信息系统来说是不可缺少的。地图投影的使 用保证了空间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够 保持在地域上的联系和完整性。

GIS的核心问题

空间位置信息 空间位置上的信息 上述两种信息相互之间关系

GIS用于回答


在哪里?
是什么? 有什么关系?
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
三、GIS的基本构成
GIS
用户
GIS软 件
系统硬件
空间数据
GI
系统软件
应用模型
GIS的方 法 地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
5）包含性：指面状物体包含哪些线状物体和点状物体. 如一个省内有
多少个城市，城区内分布哪些小学、一个居住小区内配套设施如 何等等 地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
拓扑关系: 空间地物的相互位置关系
线--线
点--线
点--面
线--面
面--面
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
1：50万、1：25万、1：5万、1：1万；
1：5000、1：2000、1：1000、1：500； 1：1万---1：1000万比例尺地图又称为国家基本比例尺地形图 1:500—1:5000大比例尺地图
3、同一地图要素在不同比例尺地图上有不同的表达方式
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
三、地理信息计算机表达
1、图形（点、线、面、体）
矢量 数据
2、属性（文字、表格、数字） 3、关系（拓扑关系：包含、相交、相临、连通等
属性关系：关联、连接等）
栅格 数据
4、图像
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
地理空间要素表达（以矢量数据结构）
1、按地理信息的不同类别分类表达
2、地理信息系统GIS（Geographical Information System） 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该 系统设计支持空间数据的采集、存储、管理、分析、建模 和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
进口缴款书 地理信息系统概论
地理信息----数字、文字、图形、图象
二、 GIS研究的核心问题
4、空间关系（拓扑）要素：

层次结构
拓扑结构
相交、相临、包含。。。。。。
地理信息系统概论
属性特征
地理信息的计算机表达形式
分层 植 物 建筑物 图形 点层 面层 面 属性 名称、物种
名称、面积
道 路
线
名称、长度
抽象出地理信息
现实世界
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
四、空间数据结构
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统

拓扑关系：所谓拓扑关系是指明确定义物体之间的空间关系的一
种数学方法.在地理信息系统中,表示空间关系的方法主要有以下5种:
1）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义
2）临接性:用多边形--弧段结构来确定多边形相互之间的邻接关系 3）连通性：以弧段—节点结构来确定弧段与弧段之间的连通性,多用 于路径分析、最佳路径计算、网络流程分析等 4）方向性：由起点至终点即确定了一个方向

所用投影以等角投影为宜； 所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的 网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
小结：
1、地理坐标（大地坐标）系建立（B、L）； 2、平面直角坐标系建立； 3、高程基准建立； 4、比例尺的产生；
如基础地理要素分10大类表达（按国家测绘局规范）：
控制点类 工矿建筑物及其它设施类 居民地及附属设施类 交通及附属设施类
管线及附属设施类
境界类 植被类
水系及附属设施类
地貌与土质类 注记类
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
地理信息表达（以矢量数据结构）
2、地理信息按图形特征分图层表达：
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
一、空间参照系和地图投影
1、几个概念： 参考椭球体（长轴、短轴、曲率）； 大地基准面； 大地原点（坐标系起算点）； 大地坐标（平面坐标、球面坐标）； 高程基准面； 2、投影方式： 高斯－克吕格投影； 中央子午线； 3°带投影，6°带投影； 我国范围：东经72 ° --136 ° ，包括11个6°投影 带，即13—23度带；包括22个3°投影带，即24— 46度带；
地理信息系统GIS
回收进口缴款书www.penghuize.com
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统
地理信息系统概论（复习）
一、基本概念：
1、地理信息GI（Geographical Information ) 是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、
质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形 等的总称。
2
邻 接 性 的 表 示
3
3
10 7
wenku.baidu.com
2
1
4
4
6
5
6 8
1
9
5
地理信息系统概论
RS&GIS技术集成————遥感与地理信息系统