武汉大学地理信息系统课程ppt,李建松著
地理信息系统空间数据结构71页PPT
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
地理信息系统空间数据结构
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
地理信息系统原理与方法PPT文档124页
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
地理信息系统原理与方法
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
李建松《地理信息系统原理》第2版笔记和课后习题含考研真题详解(地理空间数据表达基础)【圣才出品】
李建松《地理信息系统原理》第2版笔记和课后习题含考研真题详解第3章地理空间数据表达基础3.1复习笔记一、地理空间数据的空间参考系统1．地理坐标系统（1）相关概念①绝对空间绝对空间是具有属性描述的地理空间对象的空间位置和几何元素的集合，表现为一系列不同位置上的空间对象由空间坐标值和几何特征元素组成。
②相对空间相对空间是具有空间属性的地理空间对象的元素的集合，表现为不同空间对象元素之间的非图形化逻辑关系。
③地理坐标系统地理坐标系统是球面坐标系，是确定地理空间实体在地球表面上位置的空间参考系统，由椭球体和大地基准面两个因素组成。
④参考椭球体参考椭球体是人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照，推求出近似一个以地球短轴为轴的椭圆而旋转的椭球体。
⑤大地基准面大地基准面是由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义的数学模式。
此关系能以大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角6个量来定义。
（2）常用的椭球体及参数表3-1常用的椭球体及参数（3）地理坐标系概念①经纬度坐标系经纬网可以看作是加在地球表面的地理坐标参照系格网，经度和纬度是从地球中心对地球表面给定点量测得到的角度。
②经纬度的地理意义a．标示物体在地面上的位置，显示其地理方位，表示时差。
b．标示许多地理现象所处的地理带，可以利用经纬度来推断地理规律。
③经纬度的计算a．以通过赤道的纬线为0度纬度，向北称北纬0～90度，向南称南纬0～90度。
b．以通过格林尼治天文台的经线为0度经线，向东称为东经0～180度，向西称为西经0～180度。
④地理坐标地理坐标是一种球面坐标，可以用于地球表面地理实体的定位，但它不具有标准的长度度量标准，所以在使用时地理坐标还需要经过地图投影变换到投影坐标。
2．地理坐标系的定义图3-1地理坐标系的定义表3-2地理坐标系的定义（1）参心坐标系和地心坐标系表3-3参心坐标系和地心坐标系（2）地理坐标系和投影坐标系转换①地图投影地图投影是用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点、线和面状要素首先投影到可展的曲面上，再将这些可展曲面展开为平面，建立该平面上的点、线、面要素与地球椭球面上的点、线、面要素之间的对应关系的算法。
【精品】PPT课件 地理信息系统实验共55页
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
【精品】PPT课件 地理信 息系统实验
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
地理信息系统第四讲：GIS空间地理系统PPT共38页
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不量自己知道。——苏联
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
地理信息系统第四讲：GIS空间地理系统 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
《地理信息系统设计》教程(共43张PPT)
第二十二页，共四十三页。
数据(shùjù)质量控制体系
鉴定和验收数据质量的依据。 其内容主要包括： ➢ 数据的分类系统 ➢ 数据类型(或项目)的名称和定义
➢ 数据获取方法的评价
➢ 数据获取所使用的仪器设备及其精度的规定
➢ 数据获取时的环境背景和测试条件的规定
GIS数据库
总目录
要素1
…
要素N
…
要素P
第一级子目录
分幅A
…
分幅D
…
图层1
…
图层K
…
图形数据
属性数据
分幅J 图层M
第二级子目录 第三级子目录
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返回(fǎnhuí)
空间 数据检索设计 (kōngjiān)
➢ 目的：从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据
➢ 实质：按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行查询检索， 形成一个新的空间数据子集
➢ 数据的计量单位(量纲)和数据精度分级(fēn jí)的规定
➢ 数据的编码或代表符号的规定 ➢ 数据的更新周期的规定
➢ 数据的密级和使用数据的规定
第二十三页，共四十三页。
数据(shùjù)质量标准制定原则
➢ 凡已有的国家质量标准或国际通用(tōngyòng)质量标准应优先采用 ➢ 目前尚无国家质量标准的数据，可采用权威专业部门拟订的质量标
➢ 点-点关系检索。主要是查询并判断点与点之间距离、方 向以及重叠等关系
➢ 线-面关系检索。主要是查询并判断线与面之间距离、方向、相 交及重叠等关系
第十一页，共四十三页。
空间 检索（续） (kōngjiān)
地理信息系统原理
地理信息系统原理：《地理信息系统原理》是2006年由武汉大学出版社出版的图书，作者是李建松。
本书为读者提供了地理信息系统的基本概念、基本理论和基该方法。
书籍概述：《地理信息系统原理》课是地理信息系统专业方向及专业特色课，本教学大纲适用于地理信息系统专业本科生教学。
通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的数据结构、GIS数据输入存储编辑方法、GIS空间分析方法、GIS产品等知识点；懂得如何利用GIS去解决实际问题的思路。
在学完本课程后，学生应对GIS有一个较全面的了解，提高利用GIS解决实际问题的能力。
内容简介共分七个部分，分别介绍了GIS的基本知识、空间数据的处理方法、空间分析的原理与方法、GIS的输出和地学可视化、GIS应用工程设计、GIS的高级应用技术。
图文并茂，内容丰富、新颖，贴近科学前沿，是一本教材。
学科：原理性描述地理信息系统的基本概念，系统的构成，功能及其运行环境，系统所具有的空间特征，数据的采集、组织与管理，数据结构和数学模型，系统的设计方法、原则、模式以及步骤。
开发的系统具有采集、管理、分析和以多种方式输出地理空间信息的能力，为管理和决策服务，使系统具有快速、准确并能综合的对复杂的地理系统进行空间分析和过程的动态分析。
表达一、如何用计算机来描述和表达地理现象？凭借计算机来研究地理，首先需要解决的问题是：如何用计算机来描述和表达地理现象？在这之前，古人用各种形式的纸张地图和各种文字数据等资料来描述地理现象，这些资料大都通过测量和调查等方式获取的。
如今有了计算机，那用计算机该如何展现地图和各种文字数据等资料呢？古人借助坐标，通过测量把地理上的现象描绘到纸张上，那自然我们也会想到用同样的思路，用坐标来描述，用图形来展现地图。
经过抽象，分别用点（X,Y),线（X0,Y0,X1,Y1……Xn,Yn)，面（X0,Y0,X1,Y1……Xn-1,Yn-1,X0,Y0）这三种坐标形式来表达各种地理现象.各种相关的文字数据等资料，将以属性字段的形式来描述.这种就是我们通常所说的矢量数据.而另一种描述方式——栅格数据，就是我们通常看到的图象，是由栅格所组成，每个栅格所在的位置和地理的相应区域是对应的，象素值就是对应的属性值。
李建松《地理信息系统原理》第2版笔记和课后习题(含考研真题)详解-第七章至第八章【圣才出品】
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c．在计算时，可能仅知道某个位置的值，对其进行处理； d．这些处理都是基于栅格单元一个一个被独立处理的，需要计算每个单元的值； e．一些算子和函数允许重新定义邻域的大小。 （2）运算符和函数 ①局部函数 处理单个栅格单元位置的值，输出生成一个新的栅格数据层，每个栅格单元的值是与这 个位置相关的一个或多个其他栅格数据层数值的函数。局部运算函数有 4 种类型： a．数学函数运算； b．分类函数； c．选择函数； d．统计函数。 ②焦函数或邻域函数 处理邻域内栅格单元的值，根据近邻的栅格大圆计算输出值。 ③分区函数 处理分区内栅格单元的值，是基于邻域的思想的。 ④块函数 处理移动窗口内的单元值。 ⑤全局函数 处理栅格数据集的所有栅格单元的值。 ⑥执行一个特定的应用分析 如水文分析函数等。 （3）栅格单元分析的几个问题
图 7-1 水平和垂直成本距离计算
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图 7-2 对角线成本距离计算 5．栅格数据的提取方法 （1）通过属性提取：根据设置的属性值，提取大于、小于或等于该值的栅格单元。 （2）通过形状提取：根据设定的图形形状，提取位于图形内的栅格单元。 （3）通过掩膜栅格数据提取：以掩膜栅格单元的值与源栅格数据的值做逻辑运算，真 值提取出来，将原值赋给该栅格；非真的其他栅格赋给无值。 6．栅格数据的概括分析 栅格数据的概括分析的目的是清理栅格数据中小的错误，或对数据进行综合，去掉小的 不必要的细节，获得概括的数据。 7．水文分析 （1）汇流盆地的概念 汇流盆地是水流和其他物质共同出口的一个区域。
（2）问题分解
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通过将问题分解为一系列的目标，发现为实现分析目的需要的一系列必要的处理步骤。
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地图投影和坐标系统
本章主题
怎样建立地球的表面模型？ 为什么要进行地图投影？ 地图投影的相关概念。 常用的基于地图投影的坐标系有哪些？ 怎样表示高程？
一、怎样建立地球的表面模型？
自然表面 大地水准面
参考椭球面
1、地球表面模型
地球的自然表面：起伏不规则，难以用数学描 述。
大地水准面：静止的平均海水平面穿过大陆和 岛屿形成的处处与重力方向正交的闭合曲面。 由于重力等影响，也是一个不规则曲面。 椭球模型：以大地水准面为基准建立的地球椭 球体模型。 数学模型
不同投影方法下经纬网形状的变化
圆柱投影 圆锥投影 方位投影
经纬距变化规律： 等距：投影为直线的经线上纬距相等 等积：投影为直线的经线上纬距缩小 等角：投影为直线的经线上纬距扩大
三、地图投影的相关概念
标准线：投影面与参考椭球的切线；
标准经线：延经线方向的标准线； 标准纬线：延纬线方向的标准线。
比例系数：局部比例尺与参考椭球比例尺 或主比例尺的比值。 中心线：
我国常用的投影坐标系
基本比例尺地形图(1：100万、1：50万、1：25 万、1：10万、1：5万、1：2.5、1：1万、1： 5000)除1：100万外：高斯—克吕格投影
1：100万地形图：Lambert投影 大部分省区图：多采用Lambert投影或属于同 一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投 影)。
2、地理坐标系(GCS)
定义：由经纬度来表示地面点的位置。
纬度(Latitude)：过P点作椭球面的垂线，该 线与赤道面的交角。
经度(Longitude)：过P点的子午面与通过英国 格林尼治天文台的子午面所夹的二面角。
地理格网
地理格网是地球表面空间要素的定位参照 系统。 组成：
经线：指通过地轴的平面和地球表面相交的大 圆弧线的一半； 纬线：与地轴垂直的平面与地表相交而成的圆； 原点：本初子午线与赤道的交点。
高斯—克吕格投影
横轴等角切（椭）圆柱投影
经纬距变化规律：
• 中央经线上纬距相等； • 赤道上经距从中央经线向东西扩大。
特点：常采用分带投影 用途：我国大、中比例尺地形图
高斯—克吕格投影的条件和特点
高斯投影的条件：
中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴； 等角投影； 中央经线上没有长度变形。
GIS中的正负经度和纬度值
纬度：
赤道以北为正； 赤道以南为负。
经度：
东半球为正； 西半球为负。
二、为什么要进行地图投影？
地理坐标系的特点：
地理坐标是一种球面坐标，可用于地球表面的 定位；
由于量测单位的不一致，导致相同的角度代表 不同的距离。因此，经纬度不具有标准长度 单位，直接用地理坐标难以进行距离、面积和 方向等参数的计算。
地图比例尺的表示
数字式比例尺（如 1:10 000 ） 文字式比例尺（如 一万分之一 ） 图解式比例尺
直线比例尺 斜分比例尺 复式比例尺
特殊比例尺
变比例尺 无级别比例尺
四、常用的基于地图投影的坐标系
正轴等积方位投影－－南北两极图
横轴等积方位投影－－东西半球图 斜轴等积方位投影－－水陆半球图 斜轴等距方位投影－－航空图
1、投影与重新投影
投影：将数字地图从经纬度值转成二维坐 标。
F（，）＝ f（x,y）
重新投影
从一种投影坐标系转成另一种投影坐标系。
投影坐标系
定义：平面上的坐标系统。具有在X和Y方 向的长度、 面积、角度等相同的度量单位。
平面极坐标系：用某点至极点的距离和方向来 表示该点的位置。(主要用于地图投影理论的 研究。 ) 平面直角坐标系：采用直角坐标来确定地面平 面位置。
2、投影变形
1) 变形原因：由于要将不可展的地球椭球面展开 成平面，而且不能有断裂，那么图形在某些地 方被拉伸，某些地方被压缩，这样不可避免产 生了投影变形。 2) 变形的类型
• • • • 长度变形 角度变形 面积变形 方位变形
3、投影的类型
等角投影
全局性质，可应用与整幅地图投影，互 两者是互斥的。
中央纬线 中央经线
经纬线网和方里网
经纬线网:指由经线和纬线所构成的坐标网， 又称地理坐标网。
方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行 线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘 出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里 网，由于方里线同时又是平行于直角坐标 轴的坐标网线，故又称直角坐标网。
地图比例尺
地图比例尺：地图上长度与相应地面之间 的长度比例。 比例系数：局部比例尺与参考椭球比例尺 的比率，沿标准线的比例系数为1。 主比例尺：与参考椭球的比例尺相同的比 例尺。
1956年黄海高程系 取1950年－1956年共7年的验潮资料 水准原点高程为：72.289米
1985年国家高程基准 取1953年－1979年共27年的验潮资料 水准原点高程为：72.260米 地方高程系
本章小结——地面点的表示
球面上的地理坐标（经纬度）
天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度
椭球模型
1) 选用一个同大地体相近的、可以用数学方 法来表达的旋转椭球来代替地球，且这个 旋转椭球是由一个椭圆绕其短轴旋转而成 的。
2) 参考椭球：地球的简化模型，在其基础上 构建地图投影。
椭球模型的选取原则
1) 当制图比例尺小于1：5，000，000时，使 用球体；表达精度与椭球差别不大。
2) 当比例尺大于1：1，000，000时，使用椭 球体，以取得更高的表达精度。 3) 椭球家坐标系、地方坐标系
高程
绝对高程（海拔）、相对高程、高差
本章重要的概念和术语
参考椭球 投影和重新投影 标准线（标准经线，标准纬线） 中央线（中央经线，中央纬线） 等积投影、等角投影、等距投影 地理格网 比例系数 主比例尺 相对高程
本章要点回顾
进行投影的原因。 投影变形的原因及变形的类型。 不同的投影类型及其特点。 选择投影类型的依据。 标准线、比例系数的概念。 方里网的概念。
描述椭球模型的参数
椭球体的形状一般用扁率描述
α= （a-b）/a
由于α 通常为小值，常用1/α 表示。
我国曾经或正在采用的椭球体
椭球体名称 海福特 长半轴 6378388 扁率 1:297.0 1:298.3 使用年代 1953 年前 1953 年后
克拉索夫斯基 6378245 GRS75
6378140 1:298.257 1980 年后
高斯投影的特点：
中央经线上无变形；
同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 同一条经线上，纬度越低，变形越大。
五、怎样表示高程？
高程：由高程基准面起算的地面点的高度。
高程基准面：根据多年观测的平均海水面确定的 平面。 高程的表示方法：
绝对高程（海拔）
相对高程
高差
相对高程hAB=HB-HA
我国的高程系
范围 形状 地理位置 用途 出版方式
4、投影的方法
几何投影
圆锥投影(正轴、斜轴、横轴；相切，相割) 圆柱投影(正轴、斜轴、横轴；相切、相割) 平面(方位)投影(正轴、斜轴、横轴；相切、 相割)
非几何投影
圆锥投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）
圆柱投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）
方位投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）
课后应用练习
在某个GIS软件环境中完成地图投影：
将两张地图投影成现实世界坐标系； 从一个经纬度值的文本文件创建一个矢量文件， 并将其投影成现实世界坐标系； 将某个矢量文件从一个坐标系重新投影到另一 个坐标系中。
等积投影
等距投影 等方位投影
局部性质，只能在距投影中心较近区域实 现。
投影的选择
主要指中小比例尺的地图投影。 基本比例尺的地图投影类型由国家部门规 定。 减少变形，最好使等形线与制图区域的轮 廓形状基本一致。
例：圆形地区采用方位投影，两极用正轴方位 投影，赤道采用横轴，中纬度地区采用斜轴投 影。
选择投影考虑的主要因素