地理信息系统知识点总结

优选文档.绪论第一节地理信息系统的根本概念一、数据与信息1概念：数据是通过数字化并直接 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是向人们或机器提供的关于现实世界各种事物的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。2、信息的特点(1)信息的客观性(2)信息的适用性(3)信息的传输性(4)信息的共享性3、数据与信息的关系信息与数据是不可别离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。二、地理信息与地图1、根本概念地理数据：是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息：地理数据所蕴含和表达的地理含义2、地理信息的特征〔1〕属于空间信息〔2〕属性特征(多维结构特征)〔3〕时态特征十清楚显3、地理数据区别于一般计算机数据的本质特征〔1〕空间位置特征〔2〕空间特征数据和属性数据之间的一一对应的关系或链接关系地图地图是一种思维模型，它的建立依赖于制图者和读者对地图符号的“约定〞，地图是空间信息的图形载体。地图是地理信息的传统数据源，GIS查询与分析结果的表示手段也主要是地图。三、信息系统与地理信息系统1、信息系统根本概念信息系统是具有采集、治理、分析和表达数据能力的系统。由硬件、软件、数据和用户四个主要局部组成。从治理上把信息系统分有4个层次：事务处理系统〔TPS〕、治理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)、人工智能(AI)和专家系统(ES)从类型上分有非空间信息系统和空间信息系统之分地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、治理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和治理问题。2、地理信息系统根本概念地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、治理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和治理问题。用户界面系统和数据库治理数据库的建立和数据输入空间数据处理和分析产品生成和输出地理信息系统地理信息系统空间位置：〔x,y,z〕or(Topo)时间过程：〔t〕各种属性：a〔x,y,z,t〕数据存储、治理、处理、分析、显示与分发GIS=GI+S2、地理信息系统区别于其他信息系统的主要特点〔1〕地理空间数据和信息的特别复杂性〔2〕具备可视化功能〔3〕地域性和层次性〔4〕数据量大〔5〕注重空间分析第二节地理信息系统的分类GIS与CAD的共同点GIS与CAD的不同点都有空间坐标系统都能将目标和参考系联系起来都能描述图形数据的拓扑关系都能处理属性和空间数据CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合GIS处理的数据大多来自现实世界，较之人造对象更为复杂，数据量更大；数据采集方法多样化图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱GIs属性库结构复杂功能强大CAD中的拓扑关系较为简单强调对空间数据的分析，图形属性交互使用一再一般采纳几何坐标系GIS采纳地理坐标GIS与CAM的共同点GIS与CAM的不同点都有地图输出，空间查询，分析和检索功能CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；他与数据库的联系通常是一些简单的查询。CAM是GIS的重要组成局部综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息第三节地理信息系统的组成空间数据GIS的操作对象为空间数据空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构；空间数据治理：几何数据：文件属性数据：关系数据库…………应用人员地图生产者、地图出版者、地图使用者、地理学专家、数据采集者、数据库设计者、数据库治理者、系统开发人员GIS应用人员：包含系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素养和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。GIS应用人员的职责：人是GIS中重要的构成因素，仅有系统软件、硬件和数据还构不成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、治理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、为地理决策提供效劳。GIS只是一种技术手段和工具，它的作用在很大程度上取决于用户的水平、技能和经验。应用模型 GIS应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的根本工具，但对于某一特意应用目的的解决，必须通过构建特意的应用模型，例如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优化模型和影响模型等。应用模型是地理信息系统技术产生社会效益的关键所在，也是地理信息系统生命力的重要保证。输入编辑投影缩小放大漫游拼接索引提取查询变换符号化制图报表扩展方法叠置缓冲区网络分析DEM分析影像分析模糊逻辑地图代数数据整合拓扑规则校验模型连接根本方法GIS方法第四节地理信息系统的根本功能一、数据采集与编辑数据采集：是将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。数据编辑：图形：主要包含图形修改、增加和删除、图形整饰图形变换、图幅拼接、投影变换、误差校正和建立拓扑关系等。属性：通常与数据库治理结合在一起完成，主要包含属性数据的修改、删除和插入等操作。二、数据的处理和变换数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包含投影变换、辐射改正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包含数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提取，包含类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插三、数据存储与治理数据存储是将数据以某种记录格式存储在计算机内部或外部的存储介质上。数据治理是处理数据存取和数据运行的各种治理操作。空间数据治理是GIS数据治理的核心。四、空间查询、统计与分析〔包含叠加分析、缓冲区分析、网络分析、地形分析等〕空间查询与分析是GIS的核心，是GIS区别于其它信息系统的本质特征。主要包含数据操作运算、数据查询检索、数据综合分析。综合分析功能可以提高系统 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 、治理和决策的能力，分析功能可在系统操作运算功能的支持下建立特意的分析软件来完成，主要包含信息量测、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析和多要素综合分析等。五、产品制作与演示设置地图范围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，定义文字字形字号，设置地图符号大小和颜色，标注图名和图例，以及图形编辑等六、二次开发和编程提供开发环境，可供用户在自己的编程环境中调用地理信息系统函数库，或将某些功能做成组件供用户开发言语调用。用户可以方便地编制自己的地理信息系统应用程序，生成可视化界面，完成各项应用功能的开发。第五节地理信息系统的应用GIS能解决哪些问题位置问题，某个地方有什么？条件问题，符合某些条件的地理对象在哪里？变化趋势问题，某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程？模式〔pattern〕问题，分析已经发生的或正在发生的事件的形成因素？模型问题，某个地方如果具备某种条件会发生什么问题？一、资源治理资源的清查、治理和分析是GIS应用最广泛的领域，也是目前趋于成熟的主要应用领域，包含森林和矿产资源的治理、野生动植物的保护、土地资源潜力的评价和土地利用规划以及水资源的时空分布特征研究等。二、地域规划地域规划是GIS应用的一个重要方面。地域规划和城市规划中涉及到诸多方面和众多因素，如人口、交通、经济、文化、教育、金融和根底设施等多个地理变量和大量数据。GIS技术能够进行多要素分析，它具有为规划部门快速提供大量信息的能力。三、国土监测、预测在GIS中，预测主要采纳统计方法，通过分析历史资料和建立数学模型，对事物进行定量分析，并对事物的未来作出推断和预测，例如洪水预报模型。监测是借助遥感遥测数据的搜集，利用GIS对环境污染、森林火灾、洪水灾情等进行监视推测，为环境治理和救灾抢险决策提供及时精确的信息。四、辅助决策GIS在其多要素空间数据库的支持下，通过构建一系列决策模型，并对这些决策模型进行比较分析，为各部门决策提供科学的依据，辅助政府部门决策的制定。总之，随着社会的进步，科技的开展，GIS的应用将越来越广泛，必将产生庞大的经济效益和社会效益。第六节地理信息系统开展概况一、国际开展状况1.开拓阶段〔20世纪60年代〕注重空间数据的地学处理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出GIS这一术语，并建立加拿大地理信息系统〔CGIS〕；1969年，ESRI〔环境系统研究所〕建立；1969年，Integraph公司建立〔中国市场不能比mapinfo和arcgis,其他国家里用的比较多，也是很重要的，如geomidia〕。2.稳固开展阶段〔20世纪70年代〕注重空间地理信息的有用性治理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视1978年，ERDAS公司成立(现在和ESRI合并)3.大开展阶段〔20世纪80年代〕1981年，ESRIARC/INFOGIS公布；1985年，GPS成为可运行系统〔美国开发的〕；1986年，MapInfo建立〔中小型软件使用方便〕；1986年，SPOT卫星首次发射〔地学空间数据处理中重要的数据来源〕；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开公布TIGER〔公开的数据 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 格式〕；1988年，GISWorld首次发行；1989年，Ingegraph公布MGE〔GIS模块〕；4.应用普及阶段〔20世纪90年代〕,注重GIS社会应用与效劳，GIS技术迅猛开展。“数字地球〞：“我信托我们需要一个‘数字地球’〔1998年美国副总统戈尔〕，即一种可以嵌入海量数据、多分辩率和三维的地球。〞掀起全球数字风暴5.国外主流GIS软件ARC/INFO〔ArcView、ArcObject、ArcIMS〕MGE〔ModularGISEnvironment〕〔GeoMedia〕(Intergraph公司的)MapInfo〔MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare二、我国GIS的开展1.打算阶段〔70年代〕1974年引进美国地球资源卫星图像，开展遥感图像处理和分析工作。1976年召开第一次遥感技术规划会议，先后开展京津唐红外遥感试验，X哈密航空遥感试验，X渤海湾地区环境遥感研究，X农业土地资源遥感调查等工作。国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测量。1977年诞生了第一张由计算机输出的全要素地图〔计算机制图〕。2.试验阶段〔80年代〕围绕建立数据标准和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及系统分析和应用软件开发建立1:100万国土根底信息系统和全国土地信息系统建立了1:400万全国资源与环境信息系统和1:250万水土保持信息系统。开始GIS软件系统的研制和应用1986年创立第一个放开型高新技术开发试验室——资源与环境信息系统国家重点实验室。1987年在X举行了国际地理信息系统学术商量会3.全面开展阶段〔90年代〕经济信息化根底设施和重大信息工程纳入国家方案，中国成为欧洲伽利略方案的重要合作伙伴，北斗定位系统〔地域定位〕也在不断推进。一些国家级和地方级的GIS相继建立，并投入运行和应用；一些涉及数字化空间信息技术的标准和标准已经公布执行；一些专业遥感基地建立；初步建成相当规模数字测绘基地；很多高校设立地理信息学科和工程相关专业；一些特意从事地理信息产业活动的高科技企业生动在市场中。1994年正式成立中国GIS协会，以指导、协调和推进全国GIS的开展。“九五〞期间，国家第一次将开展具有我国自主的地理信息系统软件产品列入“重中之重〞科技攻关方案；涌现了一批具有自主知识产权的GIS软件产品和软件企业，和一批优秀的根底软件平台，如MapGIS、SuperMap、Geostar〔X测绘科技大学吉奥之星〕等一些国家重要工程，如载人空间飞船试验，以国产GIS软件为根底的应用系统投入了有用。GeoStarX测绘大学MapGIS中国地质大学XSuperMap中科院超图公司〔肯定的国际市场〕CityStar〔RegionManagement〕X大学第二章空间数据结构第一节地理空间实体一、地理空间的概念是指地球外表及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的地域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该地域。二、地理空间实体的概念就是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称空间实体。三、地理空间实体的典型特征与肯定的地理空间位置相关，并具有肯定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系。四、空间实体的计算机表达1、空间分幅2、主题分层3、时间分段5、计算机中的数据逻辑结构隐式表示法：采纳没有大小的点来表示点〔记录坐标〕称为矢量数据结构显式表示法：采纳有固定大小的点来表示〔像元〕称为栅格数据结构五、空间数据-表达空间实体的数据1、空间数据的根本特征〔1〕空间特征：指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系〔2〕属性特征：指空间对象的专题属性〔3〕时间特征：指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。2、空间数据的分类：〔1〕按几何特征:点、线、面〔2〕表示内容可以分为：p27〔3〕按数据公布形式：DLG、DRG、DEM、DOM数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像DEM的主要表示模型散点高程模型；等高线、地形特征线；规则格网模型〔Grid〕；不规则三角网〔TIN〕数字正射影像图DOMDOM是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片／遥感相片，经逐象元进行改正，再按影像镶嵌，依据图幅范围剪裁生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓内／外整饰和注记的平面图。3、空间关系〔1〕度量空间关系度量空间关系主要指空间实体间距离关系。距离度量可以定量化，如按欧氏距离计算得出A实体距离B实体500m；或应用与距离相关的概念，如远、近等进行定性地描述。〔2〕空间顺序关系顺序关系是基于空间实体在地理空间的分布，采纳上下、左右、前后、东南西北等方向性名词描述〔3〕拓扑关系①拓扑〔Topology〕：来自于希腊文，原意是“形状的研究〞②拓扑学：几何学的分支，研究在拓扑变换(任意伸缩或变形，但不扭结或折叠)下能够保持不变的几何属性③地图上的拓扑关系拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法。是指图形在保持连续状态下的变形〔缩放、旋转和拉伸等〕，但图形关系不变的性质。组成一个图形的各元素〔结点、弧段、面域〕之间都存在着二元关系，即邻接关系和关联关系。在地图上这种关系可以借助图形来识别，而在计算机中这种关系需用拓扑关系加以定义。④拓扑关系的类型a、拓扑邻接〔同类元素之间〕b、拓扑关联〔不同元素之间〕c、拓扑包含〔同类但不同级的元素之间〕⑤拓扑关系的表达⑥拓扑关系的意义a、不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种实体相对于另一种实体的空间位置关系；b、利用拓扑数据有利于空间要素的查询；铁路通过哪些地区、某县与那些县邻接c、以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。如建立封闭多边形，完成道路选取，进行最正确路径计算等。第二节地理空间定位系统2.2.1地理坐标系统一、地表的几何模型1、地球自然外表地球自然外表是一个起伏不平，十分不规则的外表。有高山、深谷、丘陵和平原，还有江河湖海，最高点珠峰〔8844.43米〕，最深处马里亚那海沟〔-11034米〕，且地球是一个椭球体。这个上下不平的外表无法用数学公式表达，也无法进行计算。2、大地水准面——大地球体为寻求一种规则曲面来替代地球自然外表，人们设想当海洋静止时，平均海水面穿过大陆和岛屿，形成一个闭合曲面，该面上的各点与重力方向〔铅垂线〕成正交，即大地水准面。大地水准面包围的球体，叫大地球体，它是对地球形体的一级逼近。3、地球椭球风光——地球椭球体受地球内部物质密度不均等多因素影响而产生重力异常，大地水准面仍不规则，但整体上，它起伏微小，且形状接近一个扁率极小的椭圆绕大地球体短轴旋转的规则椭球体，称地球椭球体。其外表是一规则数学外表，可用数学公式表达，所以在测量和制图中用它替代地球自然外表。地球形体二级逼近。由于定位方法和最逼近的方法不同，地球椭球体分为两类：〔1〕局部参考椭球体：地球局部贴合大地水准面〔2〕平均椭球体：全球范围贴合大地水准面参考椭球体、平均椭球体、大水准面的关系〔1〕局部参考椭球体这种与局部地区的大地水准面符合得最好的一个地球椭球体，称为局部参考椭球体。局部参考椭球体是具体国家大地测量操作网的根底，大地测量操作网无法在海上和难于涉足的陆地布设或进行，更不能够跨越国界。因此各国只能详细把握本国的大地水准面，测算出最贴合本国大地水准面的参考椭球面，因为这个参考椭球面是可用数学函数写出的，所以我们才在它的援助下确定地表某处在这个椭球面上平面坐标。我国最早采纳苏联延伸过来的克拉索夫斯基椭球。属参心坐标系，地心和参考椭球球心不重合〔2〕平均椭球体在全球范围内贴合大地水准面作用：研究大尺度的全球问题时需要用〔用一个假想的数学球体把全球地表模拟在一个地心坐标系中〕，比方：全球定位。随着技术进步可以更精确确定地面点属地心坐标系，地心和椭球体球心重合二、大地定位就是求出地面点对大地水准面的关系，包含确定地面点在大地水准面的平面位置〔球面坐标〕和地面点到大地水准面的高度1、大地操作网我国面积辽阔，在960万平方公里上进行测图的工作，需要分成假设干单元测区进行，而且测量的精度要符合统一的要求，为此必须建立统一的大地操作网，作为测制地图的根底。操作网分平面〔三角网〕和高程操作网〔水准测量，黄海平均海水面〕2、三类坐标系地心坐标系：与平均椭球相联系，地心半径〔观测点与地心的连线〕加地心经纬度，表达观测地点在全球地心系统中的具体位置，GPS观测直接得到的地理坐标理论就是这种，我国自2021年7月1日起启用2021国家大地坐标系，这个坐标系是全球地心坐标系在我国的具体表达参心坐标：与参考椭球相联系，大地经度：本初子午面与某点大地子午面夹角，大地纬度：赤道面和过某点垂直线〔与参考椭球面垂直的法线，除两极和赤道，垂直线不过参考椭球的中心〕的夹角，大地高：陆地上某点距参考椭球面的垂直距离。三者合起来确定实际点相对参考椭球的位置。X54、X80都是这种地理球面坐标系：天文经纬度，借助重力方向〔铅垂线〕来定义，铅垂线是大地水准面的垂线，天文经纬度用于天文观测。地面上任一点都有自己的铅垂线、垂直线、地心半径。由于地球形状略扁，且不规则，三条线相互偏离，偏离程度不同，铅垂线与垂直线相当接近，即大地经纬度和天文经纬度相当接近；垂直线偏离地心半径相对较大。大地经纬度与地心纬度数值差异相对明显。地球当正球体时三线合一，三种经纬度没有差异3、大地坐标系大地坐标系是大地测量中以参考椭球面〔包含局部和平均〕为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系实在立包含选择一个椭球、对椭球进行定位〔找最正确拟合点〕和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。〔1〕大地定位需要的参数①参考椭球体：〔长轴赤道半径〕、短轴〔极半径〕、地球扁②给定大地测量原点〔局部定位的地球椭球体〕③大地经纬度：大地经度λ，参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面间的两面角大地纬度ψ，参考椭球面上某一点的垂直线与赤道面的夹角“大地原点〞亦称“大地基准点〞，即国家水平操作网中推算大地坐标的起标点。原点并不是指中国的几何中心。建国初期，我国使用的大地测量坐标系统是从前苏联测过来的，其坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台，这种状况与我国的建设和开展极不相称。从１９７５年开始组织人力，搜集分析了大量资料，并依据“原点〞的要求，对X、X、X、X等地的地形、地质、大地构造、天文、重力和大地测量等因素实地考察、综合分析，最后将我国的大地原点，确定在泾阳县永乐镇石际寺村境内。大地原点的整个设施由中心标志、仪器台、主体建筑、投影台等四大局部组成。高出地面２５米多的立体建筑共七层，顶层为观察室，内设仪器台；建筑的顶部是玻璃钢制成的整体半圆形屋顶，可用电控翻开以便观测天体；中心标志埋设于主题建筑的地下室中央。居中的一座正方体的红色X石基座。为了保证原点的稳定性，基座下灌注有4根13米高的水泥桩柱，直达地球内部岩层。　坐标为东经108°55’、北纬34°32’，海拔高度417.20米。〔2〕我国的大地坐标系统①1954X空间直角坐标系参考椭球：Krassovsky椭球大地测量原点：前苏联普尔科沃天文台Z轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向X轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向Y轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系②1980X空间直角坐标系参考椭球：1975国际椭球大地测量原点：X泾阳县永乐镇Z轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向X轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向Y轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系③2021国家大地坐标系CGCS2021原点为包含海洋和大气的整个地球的质量中心Z轴BIH(国际时间局)1984定义的 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地球极〔CTP〕X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面〔历元2021.0〕的交点Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系〔3〕WGS84空间直角坐标系平均椭球：WGS-84椭球原点：地球质心Z轴：BIH(国际时间局)1984定义的协议地球极〔CTP〕X轴：BIH1984的零子午面与CTP赤道的交点Y轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系2.2.2高程一、定义指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，称绝对高程，简称高程。某点沿铅垂线方向到某假定水准基面的距离，称假定高程。二、分类常用的高程系统共有正高、正常高、力高和大地高程4种1、正高是指从一地面点沿过此点的重力线到大地水准面的距离。是天文地理坐标(Ψ，λ，Hg)的高程重量。因此，大地水准面则是正高的定义根底。2、正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。因此，似大地水准面则是正常高的定义前提。我国规定采纳的高程系统是正常高系统。如果不是进行科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国内也可以称为海拔高度。3、大地高是指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离。是大地地理坐标〔B，L，H〕的高程重量H。三、高程基准高程基准是推算国家统一高程操作网中全部水准高程的起算依据，它包含一个水准基面和一个永久性水准原点。水准基面，通常理论上采纳大地水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以X港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在X验潮站附近，并构成原点网。用周密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程操作网的起算高程。用GPS可以测得大地高，要求算上面所说的高程用大地高减去高程异常。四、目前常用高程我国目前正在使用的是“1985年国家高程基准〞以X验潮站推算的黄海平均海水面为高程起算基准2.2.3投影坐标系统一、地图投影地图投影定义地球球面与地图平面之间的矛盾球面上任一点位置用地理坐标〔φ、λ〕表示，而平面上点的位置用直角坐标〔x,y〕或极坐标〔r，θ〕表示，所以要将球面上的点转移到平面上，必须采纳肯定的数学方法来确定地理坐标与平面坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。二、投影类型三、GIS中地图投影配置所配置的投影系统应与相应比例尺的国家根本图投影系统一致。根本比例尺地形图根本省区图或国家大图集四、我国常用投影坐标系统国家根本比例尺地形图大比例尺地形图：1：5000；中比例尺地形图：1：10000；1:2.5万；1：5万；小比例尺地形图：1:10万；1:25万；1:50万；1:100万三度分带25-453°×当地带号〔1:1万〕六度分带13-23；6°×20－3°＝117°〔适用于1:2.5万和1:5万地形图〕地形图分幅与编号为了保管和使用方便，每一种根本比例尺地形图都规定有肯定的图廓大小，每一幅图都具有相应的号码标志，这项工作叫地形图的分幅和编号〔我国1：10万7000幅；我省1：1万8090幅〕地形图分幅方法：一是矩形分幅，一是经纬线分幅〔也叫梯形分幅〕。我国根本比例尺地形图采纳经纬线分幅。五、高斯-克吕格投影1、根本性质等角横切椭圆柱投影；中央经线和赤道投影成垂直相交的直线；投影后没有角度变形；中央经线上没有长度变形，等变形线为平行于中央经线的直线2、分带方法〔1〕6°分带法〔1：2.5万—1：50万〕从本初子午线起，自西向东全球划分为60个投影带东半球中央经线位置＝〔6N－3〕°西半球中央经线位置＝〔6N－363〕°〔2〕3°分带法〔1：1万及更大比例尺〕从东经1°30′起，自西向东全球划分为120个投影带东半球中央经线位置＝〔3N〕°西半球中央经线位置＝〔3N－360〕°3、高斯平面直角坐标网每一个投影带构成一个单独的坐标系中央经线投影后的直线为X轴〔纵轴〕赤道投影后的直线为Y轴〔横轴〕X轴与Y轴交点为原点X值在北半球为正，南半球为负Y值在中央经线以东为正，中央经线以西为负4、说明我国规定各投影带的坐标轴均西移500km通用坐标横坐标Y值前加所在带号加以区分以km为单位，按等间距作平行于纵横轴的假设干直线〔段〕第三节空间数据结构的类型2.3.1空间数据结构的概念：合适于计算机系统存储、治理和处理的地理图形图像数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方法和相互关系的抽象描述2.3.2空间数据结构的主要类型一、矢量数据结构1、定义：矢量结构是通过记录坐标的方法来表示点、线、面等地理实体。用点、线和多边形〔闭合的线〕来表达空间对象的轮廓、空间位置及其几何关系，以属性数据描述地理事物本身性质及其相互联系2、特点：定位明显，属性隐含。3、矢量数据结构的构成二维空间坐标系几何数据：表达空间对象形状、位置及其位置关系每一点、线或多边形的唯一标识符属性数据：描述对象本身性质、空间关系及其他说明数据空间对象计算机中的表达点状：点坐标(x,y)线状：一串点坐标面状：一串首尾相连的点坐标根本属性数据和说明数据，常用关系表来组织4、矢量数据结构的主要类型〔1〕实体数据结构〔也称面条数据结构〕〔2〕拓扑数据结构：拓扑数据结构最重要的技术特征和奉献是具有拓扑编辑功能，包含多边形连接编辑和结点连接编辑。①实体数据结构以根本的空间对象为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据数据按点、线、或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，相互之间不关联多边形以闭合线段存储，公共边界被数字化两次，造成数据冗余和不一致岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系②拓扑数据结构数据组织方法：点是相互独立的，点连成线，线构成面独立点状地物的数据单独组织线始于起始结点，止于终止结点一个多边形由一个外环和零个或多个内环组成，一个环由一条或多条链组成。简单多边形没有内环，复杂多边形则可以有一个或多个内环〔“孔〞或“岛〞〕弧段或链段是数据组织的根本对象两个实例DLG数据格式美国地质测量所(美国地形图主要提供者)及其实例〔几何数据和属性数据在一起，数据以文本的方法提供〕第一局部：文件头，1-15行，描述该数据的生产日期、地点、人员、经纬度范围等第二局部，从16行起为各结点和独立地物点的数据，每点占两行，皆以字母N开头，点序号，点坐标，以该点为端点的线的数目，点属性，以此点为端点的线编号。起始为正第三局部：多边形数据，每一多边形占两行，皆以字母A开头，非零数据依次为多边形序号，标签点坐标，围成该多边形的线的数目和各自序号，逆时针为负，如果有洞，线以0隔开，线的数目加一，内环线方向反算第四局部：线数据，皆以字母L开头，数据量最大的局部，非零数据依次为线序号，起始点序号，终结点序号，左多边形序号，右多边形序号，所含点的数目和坐标序列。双重独立编码结构DIME〔DualIndependentMapEncoding〕编码系统，它以城市街道为编码主体，特点是采纳了拓扑编码结构，比较适于城市信息系统。双重独立编码结构是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点及相邻多边形来予以定义。该编码结构还需要点、面文件。DIME编码结构尤其适用于地籍宗地治理，界址点对应点、界址边对应线段，宗地对应多边形，各要素都有惟一标识。Arc/Info的拓扑数据表达〔几何数据和属性数据分开〕局部拓扑数据放在关系表中。点、线和多边形的属性表中都有特意的序号〔成为内部ID，多数情况下与表头的记录号一直〕作为每一点、线和多边形的唯一标识符，通过唯一标识符完成属性数据和坐标数据的挂接。Arc/Info不在点属性表和多边形属性表中反映拓扑理解数据结构中的文件格式同样是采取拓扑数据结构，不同的数据供应商和软件商还会有自己具体的数据组织形式。即文件格式或数据格式。同是图像数据，我们了解有很多不同的文件格式，tif、jpg、bmp等二、栅格数据结构1、定义：栅格结构是一种简单直观的空间数据结构，又称网格结构或像元结构，是将地球外表划分为大小相等的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行、列定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。2、特点：属性明显，定位隐含。3、栅格数据的表达栅格可用数字矩阵表示，空间坐标隐含在行列中。点实体是一个栅格单元；线实体由一串彼此相连的像元构成；面实体由一系列相邻像元构成。栅格空间分辩率是指一个像元在地面所代表的实际面积大小。优点:不同类型空间数据层可以叠加操作。4、栅格数据参数栅格形状，单元大小，栅格原点，栅格倾角5、栅格单元值的选取面积占优法，长度占优法，中心点法，重要性法6、栅格数据编码〔P42〕〔1〕直接栅格编码将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行〔列〕逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为特定目的还可采纳其他特别顺序。〔2〕链码把线状地理事物或地域的边界，由起点和一系列在根本方向上的单位矢量，给出每个后续点相对其前继点的8个根本方向之一表示。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。〔3〕游程编码结构游程编码结构压缩比与图的复杂程度成反比。QRe=1———m.n式中：Q为图层内相邻属性值变化次数的累加和，m为图层网格的行数，n为图层网格的列数。当Re〔冗余度〕>1/5时，说明栅格数据的压缩可取得明显的效果。只在各行〔或列〕数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数；〔4〕块码采纳方形地域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。〔5〕四叉树编码是依据栅格数据二维空间分布的特点，将空间地域按照4个象限进行递归分割〔2n×2n，且n>1〕，直到子象限的数值单调为止〔均值方块〕缺少2n×2n的局部以0补足，n为极限分割次数，n＋1为四叉树最大层数。最后得到一棵四分叉的倒向树。四叉树分解，各子象限大小不完全一样，但都是同代码栅格单元组成的子块，其中最上面的一个结点叫做根结点，它对应于整个图形。不能再分的结点称为叶子结点，可能落在不同的层上，该结点代表子象限单一的代码，全部叶子结点所代表的方形地域覆盖了整个图形。从上到下，从左到右为叶子结点编号，最下面的一排数字表示各子区的代码。为了保证四叉树分解能不断的进行下去，要求图形必须为2n×2n的栅格阵列。n为极限分割次数，也称为最大分解深度，分解深度能表达均值方块的大小结点值父结点指针叶子结点的深度①常规四叉树除记录叶结点外还记录中间结点，结点之间借助指针联系，主要用于数据索引和图幅索引。②线性四叉树只存储最后叶结点信息，包含结点位置、深度和本节点属性值或灰度值。线性四叉树叶结点的编号遵循肯定的规则，这种编码称为地址码。隐含了叶结点的位置和深度信息。最便于应用的地址码是十进制的MD码，可以用栅格单元的行列号计算，遵循C言语标准，矩阵的第一行为0行，第一列为0列，以此类推，先将十进制行列号转换为二进制，进行位运算.8、栅格数据结构的特征属性明显，定位隐含结构直观，算法简单，简单完成占用存储空间大，可能造成数据冗余或误差