第二講GIS地學(xué)基礎(chǔ)

2023/2/41GIS地學(xué)基礎(chǔ)空間信息、地理空間、空間現(xiàn)象地理(地球)空間的定義地理空間的數(shù)學(xué)建模地理空間的構(gòu)成要素？空間要素進(jìn)行定位？(參照)選擇一個(gè)合適的坐標(biāo)系？平面上？地圖投影地圖GIS中地圖投影的一般原則1、地圖投影的定義？2、地圖投影的變形？3、地圖投影的分類？4、高斯克呂格投影？5、地圖投影的選擇？6、常用的地圖投影？地理坐標(biāo)系的建立？1、地圖比例尺2、地圖分幅和編號(hào)空間要素表達(dá)？1、優(yōu)點(diǎn)2、缺點(diǎn)地理空間整體框架地理信息系統(tǒng)的地理基礎(chǔ)

地理基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分。它主要包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)以及統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)。統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)就是要為地理信息系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)一種或幾種適用的地圖投影系統(tǒng)和網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)。2023/2/44GIS的地學(xué)基礎(chǔ)地球模型坐標(biāo)參考系統(tǒng)地圖投影地圖比例尺制圖綜合地理信息編碼地理坐標(biāo)地表空間實(shí)體的位置按嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義表達(dá)成地理坐標(biāo)（球面坐標(biāo)）或平面坐標(biāo)，地理坐標(biāo)以經(jīng)度坐標(biāo)/緯度坐標(biāo)表示。地球的物理表面當(dāng)海洋靜止時(shí)，自由水面與該面上各點(diǎn)的重力方向（鉛垂線）成正交，這個(gè)面叫水準(zhǔn)面。在眾多的水準(zhǔn)面中，有一個(gè)靜止的平均海水面相重合，并假象其穿過(guò)大陸、島嶼形成一個(gè)閉合曲面，這就是大地水準(zhǔn)面。它實(shí)際上是一個(gè)起伏不平的重力等位面—地球物理表面。它所包圍的形體成為大地體。2023/2/46地表的垂直和水平基準(zhǔn)面地表以最近似平均海平面的地球重力等勢(shì)面作為高度為零的大地水準(zhǔn)面（Geoid)。以大地水準(zhǔn)面為參考測(cè)量得到的高度H被用于地形制圖，它是一種正射（視）高度。如果將大地水準(zhǔn)面換成一個(gè)橢球面，人們也可以計(jì)算一個(gè)幾何高度h或以橢球面為參考的高度。H-h即是大地水準(zhǔn)面和橢球面在基點(diǎn)的高度差。2023/2/49地球模型地球表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面鉛垂線地球橢球體幾何要素的量度地球的形狀與大小地球上的點(diǎn)位描述地圖上的點(diǎn)位描述

地球的形狀地球體：地球的真實(shí)形狀。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)，地球南北半球不對(duì)稱，北極凸出，南極凹進(jìn)；中緯度南半球凸出，北半球凹進(jìn)，形狀不規(guī)則。大地體:由大地水準(zhǔn)面所包圍的地球形體，稱為大地體。測(cè)量學(xué)里用大地體表示地球形體。大地水準(zhǔn)面所包圍的形體。它是地球的物理模型，接近于一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球體。因此在幾何大地測(cè)量中，采用旋轉(zhuǎn)橢球體去逼近大地體，而作為地球的幾何形體。橢球體：在測(cè)量和制圖中用旋轉(zhuǎn)橢球體來(lái)代替大地球體，這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體通常稱為大地橢球體，簡(jiǎn)稱橢球體。

橢球的大小長(zhǎng)半徑a（赤道半徑）短半徑b（極半徑）扁率=(a-b)/a第一偏心率e2=(a2-

b2)/a2第二偏心率e`2=(a2-

b2)/b2

我國(guó)的橢球海福特橢球體（1942年國(guó)際第一個(gè)推薦值）。1952年前采用?？死鞣蛩够鶛E球體（前蘇聯(lián)）。1953-1980年采用。IAG75橢球體（1975年國(guó)際第三個(gè)推薦值）。a=6378140m,b=6356755m,f=1/298.257地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)大地坐標(biāo)系/地理坐標(biāo)系高程系

我國(guó)的大地坐標(biāo)系和高程系1954年北京坐標(biāo)系1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系1956年黃海高程系1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)地圖坐標(biāo)系統(tǒng)地理坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系(用于繪制地圖)平面極坐標(biāo)系(用于地圖投影計(jì)算)地圖坐標(biāo)系統(tǒng)的建立由投影幾何特征建立平面直角坐標(biāo)系;自行規(guī)定坐標(biāo)系(原點(diǎn)/橫、縱軸).大中比例尺地形圖坐標(biāo)系1：50萬(wàn)為高斯－克呂格投影；中央經(jīng)線和赤道投影后互為垂直的直線，作為直角坐標(biāo)軸；兩種坐標(biāo)網(wǎng)格：經(jīng)緯網(wǎng)和公里網(wǎng)2023/2/419坐標(biāo)參考系統(tǒng)—平面系統(tǒng)直接建立在球體上的地理坐標(biāo)，用經(jīng)度和緯度表達(dá)地理對(duì)象位置建立在平面上的直角坐標(biāo)系統(tǒng)，用（x，y）表達(dá)地理對(duì)象位置投影2023/2/420坐標(biāo)系統(tǒng)—高程系統(tǒng)任意水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面H′AHA鉛垂線AH′BHBhAB2023/2/421水準(zhǔn)原點(diǎn)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米2023/2/422地圖投影為什么要進(jìn)行投影？地圖投影實(shí)質(zhì)投影變形投影方法投影選擇所考慮的因素我國(guó)常用的投影方法2023/2/423地圖投影：為什么要進(jìn)行投影將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進(jìn)行距離、方位、面積等參數(shù)的量算地球橢球體為不可展曲面地圖為平面，符合視覺心理，并易于進(jìn)行距離、方位、面積等量算和各種空間分析2023/2/424地圖投影：投影實(shí)質(zhì)2023/2/425地圖投影：投影實(shí)質(zhì)

建立地球橢球面上經(jīng)緯線網(wǎng)和平面上相應(yīng)經(jīng)緯線網(wǎng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也就是建立地球橢球面上的點(diǎn)的地理坐標(biāo)（λ，φ）與平面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（x，y）之間的函數(shù)關(guān)系：當(dāng)給定不同的具體條件時(shí)，將得到不同類型的投影方式。2023/2/426地圖投影：投影變形將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長(zhǎng)度變形面積變形角度變形2023/2/427地圖投影：投影方法變形分類：等角投影：投影前后角度不變等面積投影：投影前后面積不變；任意投影：角度、面積、長(zhǎng)度均變形投影面：橫圓柱投影：投影面為橫圓柱圓錐投影：投影面為圓錐方位投影：投影面為平面投影面位置：正軸投影：投影面中心軸與地軸相互重合斜軸投影：投影面中心軸與地軸斜向相交橫軸投影：投影面中心軸與地軸相互垂直

相切投影：投影面與橢球體相切相割投影：投影面與橢球體相割根據(jù)投影面與球面相關(guān)位置的分類圖根據(jù)投影方程特征的分類圖地圖投影變形的圖解示例

（摩爾維特投影－等積偽圓柱投影）長(zhǎng)度變形角度變形地圖投影變形的圖解示例

（UTM－橫軸等角割圓柱投影）面積變形和長(zhǎng)度變形投影變形示意圖2023/2/433地圖投影：投影選擇因素制圖區(qū)域的地理位置、形狀和范圍制圖比例尺地圖內(nèi)容出版方式2023/2/434地圖投影：GIS中地圖投影GIS以地圖方式顯示地理信息，而地圖是平面，地理信息則在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過(guò)投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時(shí)，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過(guò)投影變換變換成指定投影的平面坐標(biāo)。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國(guó)家基本地圖系列的比例尺一致時(shí)，一般采用國(guó)家基本系列地圖所用的投影。2023/2/435地圖投影：我國(guó)常用地圖投影1：100萬(wàn)：蘭勃投影（正軸等積割圓錐投影）大部分分省圖、大多數(shù)同級(jí)比例尺也采用蘭勃投影1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)、1:1萬(wàn)、1：5000采用高斯—克呂格投影。2023/2/436地圖比例尺地圖比例尺反映了制圖區(qū)域和地圖的比例關(guān)系紙質(zhì)地圖：內(nèi)容、概括程度、數(shù)據(jù)精度等

GIS：數(shù)據(jù)精度比例尺的含義：制圖區(qū)域較小，采用各方面變形都較小的地圖投影，圖上各處的比例是一致的，故此時(shí)比例尺的含義是圖上長(zhǎng)度與相應(yīng)地面長(zhǎng)度的比例；制圖區(qū)域較大時(shí)，地圖投影比較復(fù)雜，地圖上長(zhǎng)度因地點(diǎn)和方向的不同而有所變化，這種地圖比例尺一般是指在地圖投影時(shí)，對(duì)地球半徑縮小的比率，稱為主比例尺。地圖經(jīng)過(guò)投影后，體現(xiàn)在圖上只有個(gè)別點(diǎn)線沒有長(zhǎng)度變形，也就是說(shuō)，只有在這些長(zhǎng)度沒有變形的點(diǎn)或線上，才可用地圖上注明的比例尺我國(guó)地圖比例尺分級(jí)系統(tǒng)：大比例尺：1：500—1：10萬(wàn)中比例尺：1：10萬(wàn)—1：100萬(wàn)小比例尺：〈1：100萬(wàn)無(wú)級(jí)比例尺概念GIS中地圖投影的設(shè)計(jì)與配置

一、地理信息系統(tǒng)與地圖投影二、地理信息系統(tǒng)中地圖投影設(shè)計(jì)與配置的一般原則

1）各國(guó)家的地理信息系統(tǒng)所采用的投影系統(tǒng)與該國(guó)的基本地圖系列所用的投影系統(tǒng)一致；2）各比例尺的地理信息系統(tǒng)中的投影系統(tǒng)與其相應(yīng)比例尺的主要信息源地圖所用的投影一致；3）各地區(qū)的地理信息系統(tǒng)中的投影系統(tǒng)與其所在區(qū)域適用的投影系統(tǒng)一致；4）各種地理信息系統(tǒng)一般以一種或兩種投影系統(tǒng)為其投影坐標(biāo)系統(tǒng)，以保證地理定位框架的統(tǒng)一。統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)

地理信息系統(tǒng)中地圖投影配置的一般原則為：

1）所配置的投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國(guó)家基本圖投影系統(tǒng)一致；2）系統(tǒng)一般地只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種服務(wù)于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸入輸出，另一種服務(wù)于中小比例尺；3）所用投影以等角投影為宜；4）所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)在投影帶中應(yīng)保持完整。我國(guó)地理信息系統(tǒng)中常用的地圖投影配置與計(jì)算

1）我國(guó)基本比例尺地形圖（1：100萬(wàn)、1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)、1：1萬(wàn)、1：5000萬(wàn)）除1：100萬(wàn)外均采用高斯-克呂格投影為地理基礎(chǔ)；2）我國(guó)1：100萬(wàn)地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國(guó)際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國(guó)際百萬(wàn)分之一地圖投影保持一致；3）我國(guó)大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影；4）Lambert投影中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中的空間分析和信息量度的正確實(shí)施。高斯—克呂格投影高斯投影是一種橫軸等角切橢圓柱投影，其條件為：1）中央經(jīng)線和地球赤道投影成為直線且為投影的對(duì)稱軸；2）等角投影；3）中央經(jīng)線上沒有長(zhǎng)度變形。由公式可分析出高斯投影變形具有以下特點(diǎn)：1）中央經(jīng)線上無(wú)變形2）同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；3）同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大；4）等變形線為平行于中央經(jīng)線的直線。高斯—克呂格投影示意圖高斯-克呂格投影的最大變形處為各投影帶在赤道邊緣處，為了控制變形，我國(guó)地形圖采用分帶的方法，每隔3°或6°的經(jīng)差劃分為互不重疊的投影帶。1：2.5萬(wàn)至1：50萬(wàn)的地形圖采用6°分帶方案。從格林威治0°經(jīng)線開始，全球共分為60個(gè)投影帶。我國(guó)位于東經(jīng)72°到136°之間，共11個(gè)投影帶（13-23帶）。1：1萬(wàn)以及更大比例尺地圖采用3°分帶方案。自1952年起，我國(guó)將其作為國(guó)家大地測(cè)量和地形圖的基本投影，亦稱為主投影。

正軸圓錐投影

Lambert投影（正軸等角割圓錐投影）。

地理格網(wǎng)

按一定的數(shù)學(xué)規(guī)則對(duì)地球表面進(jìn)行劃分形成地理格網(wǎng)，可以用于表示呈面狀分布、以格網(wǎng)作為統(tǒng)計(jì)單元的地理信息。通過(guò)對(duì)地理格網(wǎng)劃分及編碼規(guī)則的深入分析研究，規(guī)定我國(guó)地理信息系統(tǒng)采用三種地理格網(wǎng)系統(tǒng)：

40×

60格網(wǎng)系統(tǒng)直角坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)

40×

60格網(wǎng)系統(tǒng)

以緯度40和經(jīng)度60進(jìn)行劃分而構(gòu)成的多級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)，主要適用于表示陸地與近海地區(qū)全國(guó)或?。▍^(qū)）范圍內(nèi)各種地理信息等。它的分級(jí)如下：格網(wǎng)等級(jí)1234567899格網(wǎng)單元邊長(zhǎng)30″15″7.5″3″1.5″0.75″0.3″0.15″5″比例尺1:100萬(wàn)1:50萬(wàn)1:25萬(wàn)1:10萬(wàn)1:5萬(wàn)1:2.5萬(wàn)1:1萬(wàn)1:5千1:20萬(wàn)

將地球表面按數(shù)學(xué)法則投影到平面上，再按一定的縱橫坐標(biāo)間距和統(tǒng)一的坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行劃分而構(gòu)成的多級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)。主要適用于表示陸地和近海地區(qū)為工作規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等應(yīng)用需要的地理信息。它的分級(jí)如下：

直角坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)*直角坐標(biāo)格網(wǎng)的比例尺與格網(wǎng)等級(jí)不是唯一對(duì)應(yīng)的，一種比例尺對(duì)應(yīng)兩種格網(wǎng)等級(jí)，用戶可根據(jù)需要選擇一種。

格網(wǎng)等級(jí)12345678999格網(wǎng)邊長(zhǎng)(m)100050025010050251052.5200100比例尺1:100萬(wàn)1:50萬(wàn)1:25萬(wàn)1:10萬(wàn)1:5萬(wàn)1:2.5萬(wàn)1:1萬(wàn)1:5千1:20萬(wàn)

在地理信息系統(tǒng)中，還需要用到1:2000、1:1000和1:500的地形圖，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定它們的格網(wǎng)等級(jí)和格網(wǎng)單元邊長(zhǎng)，可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)（一般為2.5m、2m、1m或0.5m的格網(wǎng)）。自行設(shè)計(jì)的格網(wǎng)系統(tǒng)

上述三種地理格網(wǎng)均按地球象限、經(jīng)緯度或直角坐標(biāo)進(jìn)行劃分，具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因此它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。三種格網(wǎng)的分級(jí)各呈一定的層次關(guān)系，構(gòu)成完整的系列，便于組成地區(qū)的、國(guó)家的或全球的格網(wǎng)體系。在建立數(shù)字城市時(shí)，通常采用直角坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)。它具有實(shí)地格網(wǎng)大小相等，便于將大比例尺解析測(cè)圖儀生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)作為信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源和便于同衛(wèi)星圖像、DTM數(shù)據(jù)重疊匹配等優(yōu)點(diǎn)。但采用高斯投影時(shí)，在分帶邊緣會(huì)產(chǎn)生許多不完整的網(wǎng)格，難以將分帶計(jì)算產(chǎn)生的網(wǎng)格拚接在一個(gè)坐標(biāo)系中。因此，若一個(gè)城市區(qū)域跨帶時(shí)需先進(jìn)行換帶計(jì)算，使整個(gè)城市納入一個(gè)投影帶，然后再建立地理格網(wǎng)。

原點(diǎn)在地球質(zhì)心；

Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向；

X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP 赤道交點(diǎn)；

Y軸與Z軸，X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

WGS-84地心坐標(biāo)系統(tǒng)及其與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

WGS-84是美國(guó)國(guó)防部研制確定的，其幾何定義為：

GPS定位所得的結(jié)果都屬于WGS-84地心坐標(biāo)系統(tǒng)。

工程上實(shí)用的大多是國(guó)家坐標(biāo)系或是獨(dú)立坐標(biāo)系。目前我國(guó)已在建立全國(guó)高精度的GPS控制網(wǎng)。進(jìn)行地區(qū)性GPS測(cè)量時(shí)：已知(至少)一點(diǎn)高精度GPS成果，以此作為全網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，以相對(duì)定位法可得到網(wǎng)點(diǎn)的高精度WGS-84坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而得到國(guó)家坐標(biāo)系成果。另一種方法是進(jìn)行GPS基線向量網(wǎng)的約束平差，將地面網(wǎng)中的坐標(biāo)、邊長(zhǎng)和方位角作為GPS基線向量網(wǎng)的基準(zhǔn)而直接得到平差后國(guó)家坐標(biāo)系的成果。WGS-84國(guó)家坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換二、制圖綜合

制圖綜合的定義制圖綜合是指在地圖主題與用途、比例尺和制圖區(qū)域地理特點(diǎn)等條件下，通過(guò)對(duì)地圖內(nèi)容的選取、概括和關(guān)系協(xié)調(diào)，建立起能反映區(qū)域地理規(guī)律和特點(diǎn)的新的地圖模型的理論、方法和過(guò)程.

制圖綜合的實(shí)質(zhì)在于用科學(xué)的選取與概括手段，在地圖上正確、明顯、深刻地反映制圖區(qū)域的空間分布和變化規(guī)律。為何要進(jìn)行制圖綜合

(Generalization)主要解決在地圖有限的范圍內(nèi)表現(xiàn)繁雜廣闊的客觀世界的矛盾；突出空間事物分布的規(guī)律性；使地圖清晰易讀。第一次制圖綜合的核心內(nèi)容分類分級(jí)系統(tǒng)的確立抽象（選?。┓?hào)化基礎(chǔ)空間要素的

第二次制圖綜合主要內(nèi)容內(nèi)容選取（質(zhì)量/數(shù)量特征）圖形概括/數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)圖形關(guān)系協(xié)調(diào)專題空間要素的

第二次制圖綜合主要內(nèi)容分類分級(jí)(質(zhì)量/數(shù)量特征概括)合并符號(hào)化單比例尺成圖模式1:5萬(wàn)1:10萬(wàn)1:1萬(wàn)1:20萬(wàn)地圖地圖地圖地圖源數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)多比例尺成圖模式主數(shù)據(jù)庫(kù)地圖地圖地圖地圖源數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)制圖綜合制圖綜合的主要內(nèi)容(1)要素的選取(全額/部分選取)化簡(jiǎn)同質(zhì)合并異質(zhì)合并(重新分類與符號(hào)化)制圖綜合的主要內(nèi)容(2)圖形轉(zhuǎn)換夸大圖形協(xié)調(diào)(移位)制圖要素的選取過(guò)程確定選取的分界尺度(質(zhì)量/數(shù)量/圖形尺寸)確定選取定額(地圖的面積載負(fù)量)確定選取順序要素的自動(dòng)選取制圖綜合方法三、地理信息編碼地理信息編碼的意義定量信息可以被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別，而定性信息必須首先“數(shù)字化”才能被計(jì)算機(jī)接受，它是通過(guò)采用一種編碼方法將定性信息用“屬性特征碼”（簡(jiǎn)稱特征碼）表示，這樣就可以將定性屬性信息輸入計(jì)算機(jī)中。地理信息編碼的意義(續(xù))地理信息編碼就是用數(shù)字或字符標(biāo)記空間對(duì)象的屬性。它既是標(biāo)識(shí)空間對(duì)象的標(biāo)志，組織和編排地理數(shù)據(jù)的媒介，又是存儲(chǔ)和檢索的標(biāo)志，是不可缺少的空間數(shù)據(jù)的一個(gè)組成部分。地理特征碼簡(jiǎn)稱屬性碼，或特征碼。用來(lái)表示空間要素的類別、級(jí)別等分類特征或其它質(zhì)量特征的數(shù)碼或字符。地理信息編碼方法地理屬性編碼法圖形屬性編碼方法地理屬性編碼將真實(shí)世界地理事物和現(xiàn)象的定性與定量信息結(jié)合起來(lái)，直接進(jìn)行分類和分等定級(jí)，根據(jù)類別和等級(jí)賦予一定代碼的方法稱為地理屬性編碼。地理屬性編碼方法樹型分類結(jié)構(gòu)編碼法多維指標(biāo)結(jié)構(gòu)編碼法

樹型分類結(jié)構(gòu)編碼法樹型分類結(jié)構(gòu)首先對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分類分級(jí)，隨著級(jí)別的層次不同，要用數(shù)位代碼來(lái)表示一種空間實(shí)體屬性。不同級(jí)別之間為從屬關(guān)系或具有層次結(jié)構(gòu)。這是一種常見的分類體系與編碼方式。

多維指標(biāo)結(jié)構(gòu)編碼法對(duì)于某種確定的空間現(xiàn)象的每個(gè)獨(dú)立因子變量用一位代碼表示，即每一位代碼表示一種屬性，碼位之間是并列關(guān)系，構(gòu)成二維表結(jié)構(gòu)。建立多個(gè)獨(dú)立變量之間的關(guān)系（模型），可推導(dǎo)出其它派生變量。圖形屬性編碼對(duì)空間事物和現(xiàn)象的類別與等級(jí)，按某種地圖表現(xiàn)形式賦予一定代碼，這種方法可稱為圖形屬性編碼。例如道路可用線型、寬度、顏色等參數(shù)值描述。屬性信息編碼原則一致性系統(tǒng)性通用性和標(biāo)準(zhǔn)化可擴(kuò)展性編碼的一致性一致性指對(duì)象的專業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)的定義必須嚴(yán)格保證概念的一致，對(duì)代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)必須是唯一的。編碼的系統(tǒng)性各種地理現(xiàn)象是地理系統(tǒng)的組成部分，彼此之間相互聯(lián)系、相互影響。編碼的系統(tǒng)性就是指在設(shè)置代碼時(shí)要明確地反映出現(xiàn)象之間的固有關(guān)系，具有嚴(yán)密的邏輯性、層次性和關(guān)聯(lián)性。編碼的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化即要與國(guó)家已頒布的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一致，直接引用或參照標(biāo)準(zhǔn)。這樣便于數(shù)據(jù)共享和交換，為數(shù)據(jù)的通用性創(chuàng)造條件。編碼的可擴(kuò)展性代碼的碼位設(shè)置一般要求緊湊經(jīng)濟(jì)，減少冗余代碼，但必須留有擴(kuò)展的余地，避免因新對(duì)象的出現(xiàn)而使原有編碼系統(tǒng)失敗。編碼設(shè)置的一般方法列出全部制圖對(duì)象（地理/圖形屬性)清單；對(duì)制圖對(duì)象進(jìn)行分類分級(jí)；擬定代碼(地理代碼/圖形參數(shù))系統(tǒng)；按確定的代碼和代碼格式，建立代碼和編碼對(duì)象對(duì)照表。2023/2/484空間現(xiàn)象及其表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界空間數(shù)據(jù)地圖遙感影像特征關(guān)系行為觀察選擇抽象綜合測(cè)量：位置編碼：屬性建立關(guān)系：表達(dá)2023/2/485空間對(duì)象：類型空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分點(diǎn)：零維線：一維面：二維體：三維時(shí)間：通常以第四維表達(dá)，但目前GIS還很難處理時(shí)間屬性?？臻g對(duì)象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的2023/2/486空間對(duì)象：點(diǎn)

有位置，無(wú)寬度和長(zhǎng)度；抽象的點(diǎn)美國(guó)佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置2023/2/487空間對(duì)象：線

有長(zhǎng)度，但無(wú)寬度和高度用來(lái)描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離香港城市道路網(wǎng)分布2023/2/488空間對(duì)象：面

具有長(zhǎng)和寬的目標(biāo)通常用來(lái)表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國(guó)土地利用分布圖（不連續(xù)面）2023/2/489空間對(duì)象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。2023/2/490空間對(duì)象：體有長(zhǎng)、寬、高的目標(biāo)通常用來(lái)表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)香港理工大學(xué)校園建筑2023/2/491空間對(duì)象：描述要素編碼：區(qū)別不同的實(shí)體，包括分類碼和識(shí)別碼。分類碼表識(shí)空間對(duì)象的類別，而識(shí)別碼對(duì)每個(gè)空間對(duì)象進(jìn)行表識(shí)，是唯一的。位置：坐標(biāo)形式給出空間對(duì)象的空間位置類型：空間對(duì)象所屬的實(shí)體類型，或有那些實(shí)體組成行為：空間對(duì)象所具備的行為和功能屬性：空間對(duì)象所對(duì)應(yīng)的非幾何信息說(shuō)明：實(shí)體數(shù)據(jù)來(lái)源、精度等關(guān)系：與其他實(shí)體之間的關(guān)系2023/2/492空間對(duì)象：編碼為什么要進(jìn)行編碼？編碼對(duì)象：屬性數(shù)據(jù)編碼方法：層次分類編碼多源分類編碼編碼標(biāo)準(zhǔn)化2023/2/493空間對(duì)象：層次分類編碼分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系有明確的分類對(duì)象類別和嚴(yán)格的隸屬關(guān)系高壓711電線架715管線:7地下電力線與電纜72電力線71地下檢修井74管線73低壓712電桿713電塔714不依比例7142依比例71412023/2/494空間對(duì)象：多源分類編碼按空間對(duì)象不同特性進(jìn)行分類并進(jìn)編碼代碼之間沒有隸屬關(guān)系，反映對(duì)象特性具有較大的信息量，有利于空間分析河流特性分類與編碼通航情況通航：1不通航：2常年河：1時(shí)令河：2消失河：3<1km：1<2km：2<5km：3<10km：4>10km：5流水季節(jié)河流寬度河流長(zhǎng)度河流深度5~10m：110~20m：220~30m：330~60m：460~120m：5120~300m：6300~500m：7>500m：8<1m：11~2m：22~5m：35~20m：420~50m：5>50m：62023/2/495空間對(duì)象：空間關(guān)系表達(dá)描述空間對(duì)象之間的空間相互作用關(guān)系方法

絕對(duì)關(guān)系:坐標(biāo)、角度、方位、距離等；相對(duì)關(guān)系：相鄰、包含、關(guān)聯(lián)等相對(duì)關(guān)系類型拓?fù)淇臻g關(guān)系：描述空間對(duì)象的相鄰、包含等順序空間關(guān)系：描述空間對(duì)象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。度量空間關(guān)系：描述空間對(duì)象之間的距離等。地圖、遙感影象上的空間關(guān)系是通過(guò)圖形識(shí)別的，在GIS中的空間關(guān)系則必須顯式的進(jìn)行定義和表達(dá)?？臻g關(guān)系的描述多種多樣，目前尚未有具體的標(biāo)準(zhǔn)和固定的格式，但基本原理一致。不同的GIS可能采用不同的方法進(jìn)行描述2023/2/496空間對(duì)象：拓?fù)淇臻g關(guān)系

基于點(diǎn)集拓?fù)淅碚撏負(fù)湓兀狐c(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面：若干弧段組成的多邊形基本拓?fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)：不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系鄰接：相同拓?fù)湓刂g的關(guān)系包含：面與其他元素之間的關(guān)系層次：相同拓?fù)湓刂g的層次關(guān)系拓?fù)湓亓恐g的關(guān)系：歐拉公式點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系2023/2/497起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:2023/2/498鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線2023/2/499歐拉公式：歐拉公式在GIS中有著重要的意義，主要用來(lái)檢查空間拓?fù)潢P(guān)系的正確性，能發(fā)現(xiàn)點(diǎn)、線、面不匹配的情況和多余、遺漏的圖形元素。c+a=n+bn:結(jié)點(diǎn)數(shù)a:弧段數(shù)b:多邊形數(shù)c:常數(shù)，為多邊形地圖特征。若b包含邊界里面和外面的多邊形，則c=2，若b僅包含邊界內(nèi)部多邊形，則c=1n=4，a=4b=1，c=1n=6，a=5b=2，c=1，p=2（圖