空間信息基礎(chǔ)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-16 08:12 本頁(yè)面
【正文】 第二章 空間信息基礎(chǔ) 第一節(jié) GIS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 ? 地理數(shù)據(jù)特征 ? 地圖對(duì)地理現(xiàn)象表達(dá) ? 遙感影像對(duì)地理現(xiàn)象表達(dá) 地理信息系統(tǒng)中的空間 ? 地理空間 (geospatial)：物質(zhì)、能量、信息的 存在形式 在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的 分布方式 和 格局 及其 在時(shí)間上的延續(xù) ，具體包括地球上 大氣圈 、 水圈 、 生物圈 、 巖石圈 和 土壤圈 交互作用的區(qū)域。 ? 地理信息系統(tǒng) 中的 空間 常用 地理空間 表述，一般包括地理空間 定位框架 及其所連接的 特征實(shí)體 。 ? 地理空間定位框架即 大地測(cè)量 控制，有 平面控制網(wǎng) 和 高程控制網(wǎng) 構(gòu)成，為所有地理數(shù)據(jù)的坐標(biāo)位置提供了一個(gè) 通用參考系 。 ? GIS的任何空間數(shù)據(jù)都必須納入一個(gè)統(tǒng)一的空間參照系中，以實(shí)現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)一。 地球表面幾何模型的建立 ? 最自然的面 ：包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，起伏不定，難以用一個(gè)簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)式描述。 ? 大地水準(zhǔn)面 ：假設(shè)一個(gè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向 處處正交 的一個(gè) 連續(xù) 、 閉合 的水準(zhǔn)面。但地球的重力方向 處處不同 ，處處與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面不可能是十分規(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 。 ? 橢球體模型 ：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 ——三軸橢球體 。 a b c 地球的近似 ? 地球并不是規(guī)則的圓球 ? 橢球 (ellipsoid) ? 長(zhǎng)半軸 ( a ) ? 短半軸 ( b ) ? 扁率 ( f ) ( ab )/a ? 地理坐標(biāo) 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 國(guó)家大地坐標(biāo)系 (1980) ? 基準(zhǔn)面 (datum) ： IUGG75橢球 (spheroid) ? a = 6378140m ? b = 6356755m ? f = 1/ ? 坐標(biāo)原點(diǎn) ：西安原點(diǎn)，設(shè)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn) ? 其他坐標(biāo)系： 1954北京坐標(biāo)系 地理空間坐標(biāo)系 ? 地理坐標(biāo)系是以地理極 (北極、南極 )為極點(diǎn)。 ? 通過 A點(diǎn)作橢球面的垂線，稱之為過 A點(diǎn)的法線。 ? 法線與赤道面的交角，叫做 A點(diǎn)的緯度 ψ。 ? 過 A點(diǎn)的子午面與通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午面所夾的二面角，叫做 A點(diǎn)的經(jīng)度 λ。 地圖投影：為什么要進(jìn)行投影 ? 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 ? 地圖是 2維的：以 x, y坐標(biāo)表示 ? 地球表面是 3維的：以緯度和經(jīng)度表示 ? 怎樣實(shí)現(xiàn) 3維向 2維的的轉(zhuǎn)變 ? 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 地圖投影 (Map Projections) ? 將地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度）從球面空間轉(zhuǎn)換成平面空間的直角坐標(biāo)的數(shù)學(xué)方法。 投影坐標(biāo)系 ? 又稱 平面直角 坐標(biāo)系 ? 建立在某種特定的地圖 投影 基礎(chǔ)上 ? 2維 笛卡爾 坐標(biāo) (x, y) 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。 ),(),(21????fyfx??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 地圖投影：投影分類 ? 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
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