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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第二章 空间信息基础,第一节 常规地理空间信息描述法,第二节 地理信息数字化描述方法,1/27,第一节,常规地理空间信息描述法,1、地球空间模型描述,第一类是地球自然表面,，它是一个起伏不平，十分不规则表面，非常复杂，难以用一个简练数学表示式描述出来，所以不适合于数字建模；它在诸如长度、面积、体积等几何测量中都面临着十分复杂困难,2/27,第二类是相对抽象面,，即大地水准面。以大地水准面为基准，能够方便地用水准仪完成地球自然表面上任意一点高程测量。尽管大地水准面比起实际固体地球表面要平滑得多，但实际上，因为海水温度改变，盛行风存在，能够造成海平面高达百米以上起伏改变。,3/27,第三类是模型，,就是以大地水准面为基准建立起来地球椭球体模型。大地水准面靠近与绕自转轴旋转椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体。这个旋转球体通常称地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则数学表面。椭球体大小通惯用两个半径长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率来决定。扁率表示椭球扁平程度。扁率f计算公式以下：,f=(a-b)/a,a、b、f称为地球椭球体基本元素。,4/27,图3-1 地球表面、大地水准面和地球椭球体之间关系,5/27,第四类是数学模型,，是在处理其它一些大地测量学问题时提出来，如类地形面(Tel1uriod)、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。,6/27,2、地理空间坐标系建立,7/27,依据地理坐标系，地面上任一点位置可由该点纬度和经度来确定。,地理坐标是一个球面坐标，难以进行距离、方向、面积等参数计算。,需要把地面上点表示在平面上，采取平面坐标系（笛卡儿平面直角坐标）。,曲面上各点不能直接表示在平面上，所以必须利用地图投影方法，建立地球表面和平面上点函数关系，使地球表面上任一个由地理坐标确定点，在平面上必有一个与它相对应点。,8/27,不考虑地形起伏等原因，则纬度、经度 、地球旋转椭球体参量a、b与平面直角坐标x、y之间变换关系以下：,地图投影变换引发了地理空间要素在平面形态上改变，包含长度改变、方向改变和面积改变。不过，平面直角坐标系(x，y)却建立了对地理空间良好视觉感，并易于进行距离、方向、面积等空间参数量算，以及深入空间数据处理和分析。,地理信息系统中地理空间，通常就是指经过投影变换后放在笛卡儿坐标系中地球表层特征空间。,三维地理信息系统中所包括地理空间，则是在上述笛卡儿平面直角坐标系上加上第三维z，代表地面相对于该旋转椭球体表面高程。,9/27,3、地图对地理空间描述,地图是现实世界模型，它按照一定百分比、一定投影标准有选择地将复杂三维现实世界一些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将这些内容要素表现出来。,10/27,地理空间实体分为点、线、面三种要素,（1）点状要素,点状要素，是指那些占面积较小，不能按百分比尺表示，又要定位事物。所以，面状事物和点状事物界限并不严格。如居民点，在大、中百分比尺地图上被表示为面状地物，在小百分比尺地图上则被表示为点状地物。,通常以点状符号形状和颜色表示质量特征，以符号尺寸表示数量特征，将点状符号定位于事物所在对应位置上。图2-3为几个点状符号举例。,图2-3 几个点状符号,11/27,图2-4 几个线状符号,(2)线状要素,对于地面上呈线状或带状事物如交通线、河流、境界限、结构线等，在地图上，均用线状符号来表示。,对于线状和面状实体区分，也和地图百分比尺有很大关系。如河流，在小百分比尺地图上，被表示成线状地物，而在大百分比尺地图上，则被表示成面状地物。通惯用线状符号形状和颜色表示质量差异，用线状符号尺寸改变（线宽改变）表示数量特征。图2-4是几个线状符号。,12/27,（3）面状要素,面状分布地理事物分布情况有连续分布，如气温、土壤等，有不连续分布，如森林、油田、农作物等；所含有特征也不尽相同，有是性质上差异，如不一样类型土壤，有是数量上差异，如气温高低等。所以，表示它们方法也不相同。图2-5 地图对面状要素描述,对于不连续分布或连续分布面状事物分布范围和质量特征，普通能够用面状符号表示。符号轮廓线表示其分布位置和范围，轮廓线内颜色、网纹或说明符号表示其质量特征。详细方法有范围法、质底法。比如土地利用图中，描述是一个连续分布面状事物，在地图上通惯用地类界与底色、说明符号以及注记等配合表示地表土地利用情况（见上图）。,13/27,对于连续分布面状事物数量特征及改变趋势，经常能够用一组线状符号等值线表示，如等温线、等降水量线、等深线、等高线等，等值线符号普通是细实线加数字注记。等值线数值间隔普通是常数，这么，就能够依据等值线疏密，判断制图对象改变趋势或分布特征。,经过地图符号形状、大小、颜色改变及地图注记对这些符号说明、解释不但能表示实体空间位置、形状、质量和数量特征，而且还能够表示各实体之间相互联络，如相邻、包含、连接等。,地图是地理实体传统载体，但伴随人们对地理信息需求量增加及对其需求质量和速度提升，再加之计算机技术发展，使得用计算机管理空间信息，建立地理信息系统成为可能。,14/27,4、遥感影象对地理空间描述,遥感影象对空间信息描述主要是经过不一样颜色和灰度来表示。,这是因为地物结构、成份、分布等不一样，其反射光谱特征和发射光谱特征也各不相同，传感器统计各种地物在某一波段电磁辐射反射能量也各不相同，反应在遥感影象上，则表现为不一样颜色和灰度信息。,所以说，经过遥感影象能够获取大量空间地物特征信息。,经过如右图所表示遥感图象，显著地能够取得这个区域地貌特征和断裂带信息。,15/27,还要说明是，利用遥感影象通常能够取得多层面信息，对遥感信息提取普通需要含有专业知识人员经过遥感解译才能完成。,（a）地貌信息 （b）断裂带信息,图2-7 遥感影象表示专题信息,16/27,第二节 地理信息数字化描述方法,1 传统伎俩（地图和遥感影象）描述地理信息存问题：,地图生产周期太长，不能满足当前科研、生产与管理工作需要及时得到相关地表改变信息要求。,遥感影象因为存在着变形，须首先对其进行纠正。另外，遥感影象因为其成像方式不一样，不一样影象有不一样影象特征，必须解译才能变成人们所习惯地图方式，工作量大。,17/27,2 对地理信息系统进行数字化描述,要使计算机能够识别地理事物形状，必须准确地指出空间模式怎样处理，怎样显示等。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,。,18/27,比如一条河流，在计算机中显示表示，就是栅格中一系列像元，以下列图所表示，为使计算机认识这些像元描述是河流而不是其它物体，这些像元都给予相同编码值R或者用相同颜色、符号、数字、灰度值来表示,19/27,河流隐式表示是由一系列定义了始点和终点线及某种连接关系来描述，线始点和终点坐标定义为一条表示河流及其河心洲形状矢量（如图3-8（c）。,（a）（b）（c）,图3-8 河流显示和隐式表示,20/27,栅格数据结构,：计算机对地理实体显式描述。矢量数据结构：计算机对地理实体隐式描述。,在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块（通常为正方形），地理实体位置是由占据小块横排与竖列位置决定，小块位置则由其横排竖列数码决定，每个地理实体形态是由栅格或网格中一组点来组成。,这种数据结构和遥感图象数据相同，因而数字遥感图象就是栅格数据结构。,21/27,在矢量数据结构中，地理实体形状和位置是由一组坐标对所确定。矢量数据结构对地理实体描述类似于地图对地理信息描述，普通也把地理实体分为点、线、面三种，每种实体有不一样编码方法，详细内容在第三章有专门介绍。,地图和遥感影象是空间信息常见载体，所以，下面看一看地图和遥感影象描述空间信息用数字化方式（栅格和矢量）怎样表示：,22/27,有一个如图3-9所表示地图，图中有点状地物高程点、烟囱，线状地物铁路，面状地物居民点、林地、菜地等，用矢量和栅格数据结构表示如图3-10所表示。在矢量数据结构中，点状地物用点状地物所在位置一对坐标表示其位置，其属性值（是高程点还是烟囱，高程点值是多少）则用其它数据项来表示。线状地物则用一组有序坐标对来表示，,23/27,如矢量图中铁路表示；面状地物则用组成面状地物边界来表示，如居民点、林地等。一样线状地物和面状地物属性值都要用其它数据项来表示。,(a)地图矢量表示,（b）地图栅格表示,图3-9 含有点、线、面三种要素地图,24/27,(a)地图矢量表示 （b）地图栅格表示,图 3-10 地图矢量和栅格表示,图 3-10 地图矢量和栅格表示,图3-9 含有点、线、面三种要素地图,用栅格结构表示地图，首先要给定每个物体编码，如给定高程点编码为9，烟囱编码为7，铁路编码为1，居民点编码为5，林地编码为3，菜地编码为4，则图3-9地图用栅格结构表示为3-10（b）。,25/27,对于如图2-6所表示遥感图象，用矢量和栅格表示如图3-11所表示。经过遥感影象提取不一样专题信息需用不一样文件分别存放和表示。,图3-11 遥感图象中信息矢量和栅格表示,26/27,由以上两例可看出，最少有两种数字化方法能够表示空间信息：,栅格法,：由一系列x,y坐标定位像元，每个像元独立编码，并载有属性。,矢量法,：三种主要地理实体点、线、面中，点类似于像元，但不占有面积，其余两种均由一系列内部相关联坐标形成，一定面或线则与一定属性连接。,27/27,
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