地理空間及表達(dá)

1、測(cè)繪地理信息技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫地理空間及表達(dá)1.地理空間參考GIS的根本實(shí)質(zhì)是處理各種與地理空間信息有關(guān)的問題，既是與地理空間信息有關(guān)，則其必須要有統(tǒng)一的參照系，因此每個(gè)GIS自身的數(shù)據(jù)必須是在統(tǒng)一的地理參照系下的數(shù)據(jù)，也就是說GIS要有統(tǒng)一的坐標(biāo)系和高程系。（1）地球的形狀地球近似橢球體，其表面高低不平，極其復(fù)雜。為了便于處理各種地理空間信息，假想將靜止的平均海水面延伸到大陸內(nèi)部，可以形成一個(gè)連續(xù)不斷的、與地球比較接近的形體。把該形體視為地球的形體，其表面就稱之為大地水準(zhǔn)面。但是，由于地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻和地面高低起伏不平，使各處的重力方向發(fā)生局部變異，處處與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面顯然不

2、可能是一個(gè)十分規(guī)則的表面，且不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，因此，大地水準(zhǔn)面不能作為測(cè)量成果的計(jì)算面。為了測(cè)量成果計(jì)算的需要，選用一個(gè)同大地體相近的、可以用數(shù)學(xué)方法來表達(dá)的旋轉(zhuǎn)橢球來代替地球，且這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球是由一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的。凡是與局部地區(qū)（一個(gè)或幾個(gè)國(guó)家）的大地水準(zhǔn)面符合得最好的旋轉(zhuǎn)橢球，稱為參考橢球。參考橢球面是測(cè)量、計(jì)算的基準(zhǔn)面。我國(guó)在新中國(guó)成立之前采用海福特橢球參數(shù)，新中國(guó)成立之初采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)（其大地原點(diǎn)在前蘇聯(lián)，對(duì)我國(guó)密合不好，越往南方誤差越大）。目前采用的是1975年國(guó)際大地測(cè)量學(xué)與物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUGG）推薦的橢球，在我國(guó)稱為“1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系”。坐標(biāo)

3、原點(diǎn)在陜西省咸陽市涇陽縣永樂鎮(zhèn)。2008年7月1日我國(guó)啟動(dòng)了2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，計(jì)劃用810年完成現(xiàn)行國(guó)家大地坐標(biāo)系到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的過渡與轉(zhuǎn)換工作。（2）坐標(biāo)系坐標(biāo)系是確定地面點(diǎn)或空間目標(biāo)位置所采用的參考系，與測(cè)量相關(guān)的主要有地理坐標(biāo)系和平面坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系用經(jīng)緯度來表示地面點(diǎn)的位置。地面上任一點(diǎn)M的位置可用經(jīng)度和緯度來決定，記為M（，）。某點(diǎn)的經(jīng)度是指過某點(diǎn)的子午面與起始子午面（通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午面）所夾的二面角，也叫地理經(jīng)度，國(guó)際規(guī)定通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午線為本初子午線（或叫首子午線），作為計(jì)算經(jīng)度的起點(diǎn)，該線的經(jīng)度為0度，向東0-180度叫東經(jīng)，

4、向西0-180度叫西經(jīng)。某點(diǎn)的緯度是指在橢球面上某點(diǎn)的法線與赤道面的交角，也叫地理緯度。緯度從赤道起算，在赤道上緯度為0度，緯線離赤道愈遠(yuǎn)，緯度愈大，至極點(diǎn)緯度為90度。赤道以北叫北緯、以南叫南緯。平面坐標(biāo)系將橢球面上的點(diǎn)通過投影的方法投影到平面上時(shí)。通常使用平面坐標(biāo)系。平面坐標(biāo)系分為平面極坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。平面極坐標(biāo)系采用極坐標(biāo)法。即用某點(diǎn)至極點(diǎn)的距離和方向來表示該點(diǎn)的位置的方法，來表示地面點(diǎn)的坐標(biāo)。主要用于地圖投影理論的研究。平面直角坐標(biāo)采用直角坐標(biāo)（笛卡爾坐標(biāo)）來確定地面點(diǎn)的平面位置，可以通過投影將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)。高程系高程是指由高程基準(zhǔn)面起算的地面點(diǎn)的高度。高程基準(zhǔn)面是根

5、據(jù)多年觀測(cè)的平均海水面來確定的。也就是說，高程（也稱海拔高程、絕對(duì)高程）是指地面點(diǎn)至平均海水平的垂直高度。地面點(diǎn)之間的高程差，稱為相對(duì)高程，簡(jiǎn)稱高差。由于不同地點(diǎn)的驗(yàn)潮站所得的平均海平面之間存在著差異，所以，選用不同的基準(zhǔn)面就有不同的高程系統(tǒng)。一個(gè)國(guó)家般只能采用一個(gè)平均海水面作為統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面。我國(guó)的高程基準(zhǔn)原來采用“1956年黃海高程系”，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累，黃海平均海水面發(fā)生了微小的變化，因此啟用了新的高程系，即“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”。2.空間數(shù)據(jù)類型及其表達(dá)（1）空間數(shù)據(jù)類型地理信息中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型很多，概括起來主要有以下五種：幾何圖形數(shù)據(jù)。來源于各種類型的地圖和實(shí)測(cè)幾何數(shù)據(jù)

6、。幾何圖形數(shù)據(jù)不僅反映空間實(shí)體的地理位置，還要反映實(shí)體間的空間關(guān)系。影像數(shù)據(jù)。主要來源于衛(wèi)星遙感、航空遙感和攝影測(cè)量等。屬性數(shù)據(jù)。來源于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，文字報(bào)告，或地圖中的各類符號(hào)說明，以及從遙感影像數(shù)據(jù)通過解釋得到的信息等。地形數(shù)據(jù)。來源于地形等高線圖中的數(shù)字化，已建立的格網(wǎng)狀的數(shù)字化高程模型（DTM），或其他形式表示的地形表面（如TIN）等。元數(shù)據(jù)。對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行推理、分析和總結(jié)得到的有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權(quán)屬、數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、元數(shù)據(jù)比例尺、地理空間參考基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法等。在具有智能化的GIS中還應(yīng)有規(guī)則和知識(shí)數(shù)據(jù)。（2）空間數(shù)據(jù)的表示這些不同類型的數(shù)據(jù)都可抽象表示為點(diǎn)、線、面三種基本的圖形要素，如圖1所示。點(diǎn)（Point），點(diǎn)既可以是一個(gè)標(biāo)識(shí)空間點(diǎn)狀實(shí)體，如水塔等，也可以是結(jié)點(diǎn)（Node），即線的起點(diǎn)、終點(diǎn)或交點(diǎn)，或是標(biāo)記點(diǎn)，僅用于特征的標(biāo)注和說明，或作為面域的內(nèi)點(diǎn)用于標(biāo)明該面域的屬性。線（Line），具有相同屬性點(diǎn)的軌跡，線的起點(diǎn)和終點(diǎn)表明了線的方向。道路、河流、地形線、區(qū)域邊界等均屬于線狀地物可抽象為線。線上各點(diǎn)具有相同的公共屬性并至少存在一個(gè)屬性。當(dāng)線連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，也稱作弧段（Arc）或鏈（Link）。面（Area），是線包圍的有界連續(xù)的具有相同屬性值的面域，或稱為多邊形（Polygon）。多邊形可以嵌套，被多邊形包含的多邊形稱為