第二章空间信息基础

N
A 纬线
本
初
子
Q
午
线
赤道
S
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坐标参考系统—平面系统
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
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
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坐标系统—高程系统
A
H´A
任意水准面 HA
第二章 空间信息基础
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地理空间坐标系
地理坐标系是以地理 极(北极、南极)为极 点。
通过A点作椭球面的 垂线，称之为过A点 的法线。
法线与赤道面的交角， 叫做A点的纬度ψ。 E
过A点的子午面与通 过英国格林尼治天文 台的子午面所夹的二 面角，叫做A点的经 度λ。
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地图投影：为什么要进行投影
将地球椭球面上的点映射到平面上的方法， 称为地图投影
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
地球椭球体为不可展曲面 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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面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn) 属性：符号变化 等值线
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空间对象（实体）的遥感影像表达
遥感传感器平台
传感器
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空间现象及其描述
现实世界
特征 关系 行为
观察
选择 抽象 综合
空间数据
地图 遥感影像
测量：位置 编码：属性 建立关系： 表达
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空间对象（实体）类型
空间对象一般按地形维数进行归类划分 点：零维 线：一维 面：二维 体：三维 时间：通常以第四维表达，但目前GIS
还很难处理时间属性。 空间对象的维数与比例尺是相关的
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。
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。
相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割
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地图投影：投影选择因素
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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Байду номын сангаас
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地图投影：GIS中地图投影
GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地 理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不 可缺少。
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地图投影：投影分类
变形分类： 等角投影：投影前后角度不变 等面积投影：投影前后面积不变； 任意投影：角度、面积、长度均变形
投影面： 横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面
投影面位置： 正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直
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点实体
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲 可能的500个地震位置
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线实体
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多 • 度量实体距离
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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地图投影：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。
长度变形 面积变形 角度变形
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地图比例尺
地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系 纸质地图：内容、概括程度、数据精度等
GIS：数据精度 比例尺的含义：
制图区域较小，采用各方面变形都较小的地图投影，图上各处的比 例是一致的，故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比 例；
制图区域较大时，地图投影比较复杂，地图上长度因地点和方向的 不同而有所变化，这种地图比例尺一般是指在地图投影时，对地球半 径缩小的比率， 称为主比例尺。地图经过投影后，体现在图上只有个 别点线没有长度变形，也就是说，只有在这些长度没有变形的点或线 上，才可用地图上注明的比例尺 我国地图比例尺分级系统：
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地图投影：我国常用地图投影
1：100万：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、1:1万、1：5000采用高斯—克吕格 投影。
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大比例尺：1：500—1：10万
中比例尺：1：10万—1：100万
小比例尺：〈1：100万
无级比例尺概念
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空间对象（实体）的地图表达
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
大地水准面 铅垂线
hAB
H´B HB
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黄海海面 1952-1979年平 均海水面为0米
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水准原点 1985国家高
程基准，
72.2604米
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地图投影
为什么要进行投影？ 地图投影实质 投影变形 投影方法 投影选择所考虑的因素 我国常用的投影方法
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地图投影：投影实质
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地图投影：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 f2 (,)