地理信息系统应用技术——空间信息基础(教案)

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1、第二章空间信息基础一、教学目标掌握地球空间模型描述，掌握地理信息数字化屮栅格数据和矢量数据的概念与表述方式；掌握空间数据的类型和关系；了解元数据的概念。二、内容纲要第一节常规的地理空间信息描述法一、地球空间模型描述根据人地测最学的研究成果，地球表血几何模型可以分为四类：第一类是地球的白然表而，它是一个起伏不平，十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面。第二类是相对抽象的面，即大地水准面。第三类是模型，就是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。椭球体的大小通常用两个半径——g半径々（长

2、轴，即赤道半径）和短半径Q（短轴，即极半径），或由一个半径和扁率f来决定。3、方、f称为地球椭球体的三元素，或称描述地球形状与人小的参数。笫四类是数学模型，是在解决其它一些大地测虽学问题吋提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。二、地理空间他标系的建立建立地理空间坐标系，主要的Id的是确定地面点的位置。也就是求出地面点对人地水准而的关系，它包括地面点在人地水准而上的平面位宜和地面点到人地水准面的高度。确定地面点的位置，最直截了当的方法就是用地理坐标（纬度、经度）来表示。长期以来，人们主要考虑

3、了二维地理空间的理论问题，至于三维地理信息系统中所涉及的地理空间，则是在上述笛卡尔平面直角坐标系上加上笫三维Z,并假设该笛卡尔平面是处处切过地球旋转椭球体的，这样2就代农了地面相对于该旋转椭球体表面的高程。当我们所研究的区域较小、地球曲率可以忽略不计时，这些假设可以提供良好的近似。三、地图对地理空间的描述地图是现实世界的模型，它按照一定的比例、一定的投影原则有选择地将复杂的三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将这些内容耍素表现出来。在地图学上,把地理空间的实体分为点、线、面三种要素，分別用点

4、状、线状、面状符号来表示。1、点状要素点状要素，是指那些占面积较小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。2、线状要素对于地面上呈线状或帯状的事物如交通线、河流、境界线、构造线等，在地图上，均用线状符号来表示。3、面状要素对于不连续分布或连续分布的而状事物的分布范围和质量特征，一般可以用面状符号表示。符号的轮廓线表示其分布位置和范围，轮廓线内的颜色、网纹或说明符号表示其质量特征。具体方法有范I韦I法、质底法。但对于连续分布的而状事物的数量特征及变化趋势，常常可以用一组线状符号一等值线表示，如等温线、等降水竝线、

5、等深线、等高线等，其屮等高线是以麻GIS建库屮经常用到的一种数据表示方式。四、遥感影像对地理空间的描述卫星遥感资料可以及时地提供广大地区的同一时相、同一波段、同一比例尺、同一精度的空间信息，航空遥感可以快速获収小范围地区的详细资料，也就是说，遥感技术在空间信息获取的现势性方血'得到了很人的提高。遥感影像对空间信息的描述主要是通过不同的颜色和灰度来表示的。通过遥感影像可以获取大量的空间地物的特征信息。第二节地理信息数字化描述方法传统的手段（地图和遥感影像）描述地理倍息已存在许多问题：①地图的生产周期A长,目前

6、科研、生产与管理工作都要求及时得到有关地表变化的信息，这种惜况下，传统的地图存储、生产已不能满足需要。②遥感影像因为存在着变形，须首先对其进行纠正，另外，遥感影像因为其成像方式的不同，不同的影像有不同的影像特征，必须解译才能变成人们所习惯的地图方式，这需要很人的工作量。在计算机内描述空间实体有两种形式：显式描述和隐式描述。例如一条河流，在计算机中的显示表示，就是栅格中的一系列像元，为使计算机认识这些像元描述的是河流而不是其它物体，这些像元都给予相同的编码值R或者用相同的颜色、符号、数字、灰度值来表示。河流的

7、隐式表示是由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示河流及其河心洲形状的矢量。计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称矢量数据结构。栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。栅格法：由一系列x,y坐标定位的像元，每个像元独立编码，并载有属性。矢量法：三种主要地理实体的点、线、血•屮，点类似于像元，但不占•有血积，其余两种均由一系列内部相关联的处标形成，一•定的而或线则与一•定的属性连接。第三节空间数据的类型和关系一、空间数

8、据的基本特征要完整地描述空间实体或现象的状态，一•般认为空间数据具有三个基本特征：1、空间特征：表示现彖的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以处标数据表示。2、属性特征：表示现象的特征，例如变量、分类、数量特征和名称等等。3、时间特征：指现象或物体随时间的变化。二、空间数据的类型由前曲的内容我们知道，表示地理现象的空间数据从几何上可以抽象为点、线、而三类,对点、线、而数据，按其表