地理信息系统第三讲

第二部分主要内容主要内容��第五章第五章地理空间信息基础地理空间信息基础��第六章第六章地理空间数据模型地理空间数据模型��第七章第七章地理空间数据结构地理空间数据结构��第八章第八章地理空间数据库地理空间数据库第五章第五章地理空间信息基础地理空间信息基础��地理空间信息是：地理空间信息是：��GISGISGISGISGISGISGISGIS研究的对象研究的对象��GISGISGISGISGISGISGISGIS表达的对象表达的对象��地理空间信息的描述方法地理空间信息的描述方法��矢量数据的属性描述矢量数据的属性描述5.15.15.15.15.15.15.15.1地理空间信息的描述方法地理空间信息的描述方法地理空间：绝对空间、相对空间绝对空间：具有属性描述的实体的空间位置的集合，它由一系列不同位置上的实体要素的空间坐标值组成；相对空间：具有空间属性特征的实体的集合，它由不同实体要素之间的空间关系构成。一、地球空间模型描述一、地球空间模型描述地球表面几何模型：•地球的自然表面模型•地球的相对抽象表面模型•地球的旋转椭球体模型•地球的数学模型1.1.1.1.地球的自然表面模型起伏不规则，不适合数字建模起伏不规则，不适合数字建模起伏不规则，不适合数字建模起伏不规则，不适合数字建模2.2.2.2.地球的相对抽象表面模型由大地水准面描述的模型。大地水准面：假设当一个海水面处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，且与地球重力方向处处正交的一个连续闭合的水准面构成的地表模型。3.3.3.3.3.3.3.3.地球的旋转椭球体模型地球的旋转椭球体模型为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球，且这个旋可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球，且这个旋转椭球是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的。转椭球是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的。参考椭球参考椭球：与局部地区（一个或几个国家）的大地水准：与局部地区（一个或几个国家）的大地水准面符合得最好的旋转椭球。面符合得最好的旋转椭球。地球表面大地水准面铅垂线参考椭球面三个重要的地球椭球体三个重要的地球椭球体��从从19531953195319531953195319531953年起采用克拉索夫斯基年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)(Krassovsky)椭球体，椭球体，建立了北京建立了北京5454545454545454坐标系；坐标系；��19781978197819781978197819781978年采用国际大地测量协会推荐的年采用国际大地测量协会推荐的19751975197519751975197519751975地球椭球体，建地球椭球体，建立了西安立了西安8080808080808080坐标系；坐标系；��WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984基准面采用基准面采用WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84椭球体，它是一种地心坐椭球体，它是一种地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPSGPSGPSGPSGPSGPSGPSGPS测量数据多以测量数据多以WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984WGS1984为基准。为基准。1:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.26635675263567526356752635675263567526356752635675263567526378137637813763781376378137637813763781376378137637813719841984198419841984198419841984WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS84WGS841:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.261:298.26635675563567556356755635675563567556356755635675563567556378140637814063781406378140637814063781406378140637814019751975197519751975197519751975IAG75IAG75IAG75IAG75IAG75IAG75IAG75IAG751:298.31:298.31:298.31:298.31:298.31:298.31:298.31:298.3635686363568636356863635686363568636356863635686363568636378245637824563782456378245637824563782456378245637824519401940194019401940194019401940克拉索夫斯基克拉索夫斯基扁率扁率短半轴短半轴米米长半轴长半轴米米年代年代椭球体名称椭球体名称4.4.4.4.地球的数学模型在解决其它一些大地测量学问题时提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。二、地理空间参照系的建立表示地理实体要素位置的空间参照系统。类型：地理坐标系、投影坐标系。地理坐标系：为确定地面点的位置而定义的空间参照系，用经纬度来表示。投影坐标系：将椭球面上的点通过投影的方法投影到平面上，通常使用平面坐标系统。11、地理坐标系、地理坐标系��纬度（纬度（LatitudeLatitudeLatitudeLatitudeLatitudeLatitudeLatitudeLatitude））��通过椭球面通过椭球面PPPPPPPP点作椭球面的垂点作椭球面的垂线，即过线，即过PPPPPPPP点的法线。法线与赤点的法线。法线与赤道面的交角，叫做道面的交角，叫做PPPPPPPP点的纬度，点的纬度，以以φφ表示。赤道上纬度为表示。赤道上纬度为00000000度，纬线离赤道愈远，纬度愈度，纬线离赤道愈远，纬度愈大，至极点纬度为大，至极点纬度为9090909090909090度。度。��经度（经度（LongitudeLongitudeLongitudeLongitudeLongitudeLongitudeLongitudeLongitude））��过过PPPPPPPP点的子午面与通过英国格林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尼治天文台的子午面所夹的二面角，为面角，为PPPPPPPP点的经度，用点的经度，用λλ表示。表示。首子午线经度为首子午线经度为00000000度，向东度，向东0-0-0-0-0-0-0-0-180180180180180180180180度为东经，向西度为东经，向西0-1800-1800-1800-1800-1800-1800-1800-180度度为西经。为西经。��地面上点位的确定地面上点位的确定��经线和纬线是地球表面上两组经线和纬线是地球表面上两组相交为相交为9090909090909090度的曲线，地面上任度的曲线，地面上任一点的位置可用经度和纬度来一点的位置可用经度和纬度来决定，即决定，即地理坐标系地理坐标系。。22、投影坐标系、投影坐标系��投影坐标系投影坐标系：运用地图投影的方法，建立地球表面和平：运用地图投影的方法，建立地球表面和平面（直角坐标系）上点的函数关系，使地球表面上任一面（直角坐标系）上点的函数关系，使地球表面上任一点由地理坐标点由地理坐标（（φφ、、λλ））确定的点，在平面上得到一个确定的点，在平面上得到一个与它相对应的点，通常记为与它相对应的点，通常记为P(xP(xP(xP(xP(xP(xP(xP(x，，y)y)y)y)y)y)y)y)。。��高程系高程系��19561956195619561956195619561956年黄海高程系：年黄海高程系：以青岛验潮站以青岛验潮站19501950195019501950195019501950————————19561956195619561956195619561956年验潮资年验潮资料算得的平均海面为零的高程系统。原点设在青岛市料算得的平均海面为零的高程系统。原点设在青岛市观象山，高程为观象山，高程为72.28972.28972.28972.28972.28972.28972.28972.289米。米。��19851985198519851985198519851985年国家高程基准年国家高程基准：以青岛验潮站：以青岛验潮站19521952195219521952195219521952年～年～19791979197919791979197919791979年的年的潮汐观测资料为计算依据，建立了位于青岛的新水准潮汐观测资料为计算依据，建立了位于青岛的新水准原点。原点。��两个高程系的关系为：两个高程系的关系为：19851985198519851985198519851985年国家高程基准高程年国家高程基准高程=1956=1956=1956=1956=1956=1956=1956=1956年黄海高程年黄海高程--------0.029m0.029m0.029m0.029m0.029m0.029m0.029m0.029m。。三、地图投影的概念在计算机显示和地图输出时，需要将地球球面上的空间实体要素表示在平面上。地图投影和坐标系地图投影和坐标系1.1.地图投影的概念地图投影的概念��地球椭球面是不可展曲地球椭球面是不可展曲面，而地图是一个平面，而地图是一个平面，将地球椭球面上的面，将地球椭球面上的点映射到平面上来的方点映射到平面上来的方法，称为地图投影。对法，称为地图投影。对于较小区域范围，可以于较小区域范围，可以视地表为平面，这样就视地表为平面，这样就可以认为投影没有变形。可以认为投影没有变形。�投影变形：长度变形、角度变形、面积变形�投影类型：等角投影、等积投影、等距投影2.2.地地图图投投影影的的方方法法四、地理坐标系转换四、地理坐标系转换��是一个常遇到而又麻烦的问题是一个常遇到而又麻烦的问题��算法可见《坐标系转换公式》青岛海洋地质研算法可见《坐标系转换公式》青岛海洋地质研究所究所戴勤奋戴勤奋译。原文由译。原文由EPSGEPSGEPSGEPSGEPSGEPSGEPSGEPSG（欧洲石油勘（欧洲石油勘探组织）编写，初稿时间探组织）编写，初稿时间19951995199519951995199519951995，最新更新时间，最新更新时间20042004200420042004200420042004年年11111111月。月。��世界各国参考椭球体参数及基准面转换参数，世界各国参考椭球体参数及基准面转换参数，可上网查阅：可上网查阅：��（（://://://