第二章空间信息基础共64页
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地理空间信息及定位基础(分析“空间”文档)共31张PPT
展空间的同时，也带来一些新的问题。一方面，为了全球空间数据共享和大型GIS建设，
需要一套新的实用的“地图投影”模型，来满足全球多分辨率连续可视化和精确量算与地
理分析的需要；另一方面，为了强调区域特征或灵活方便地表达城市地图，需要编制变 比例尺地图。
◈北京“数字地球”国际会议上，全球空间数据基础设施(GSDI)委员会及技术工作组主席
图投影种类现有256种，依据不同的目的和要求，可以采 用不同的分类指标对如此繁多的地图投影进行分类。
分类1：基于投影面与球面相关位置的分类； 分类2：基于投影方法的分类； 分类3：基于投影方程的分类； 分类4：基于投影变形的分类。
基于投影面与球面的分类
区分等角、等面积、任意投影
形状不变
常见变形性质的确定
地理空间信息及定位基础
地理空间现象
地理空间的整体框架
地理空间的参照基础
空间数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
①现实世界中图形数 据的表示与存储
空间数据库
地理空间信息的表达 空间信息计算机表示
②现实世界中属性数据 的表示与存储
数据库
空间现象及其描述
现实世界
空间数据
地图 遥感影像
特征 关系
行为
选择
观察
抽象
综合
测量：位置
编码：属性
最自然的面 1952-1979年平均海水面为0米
空①间为现 什象么、要地把理球空面间的、转空换间为信平息面的？
：包括海洋底部、高山、高原等在内的固体地球表
地壳理是 数指据地则球是地各表种至地莫理霍特面征之和间现一象个间主关要系由的硅符酸号盐化矿表物示为，主包体括的空岩间石位构置成、的属薄性壳特。征及时域特征三部分。
建立关系：
需要一套新的实用的“地图投影”模型，来满足全球多分辨率连续可视化和精确量算与地
理分析的需要；另一方面，为了强调区域特征或灵活方便地表达城市地图，需要编制变 比例尺地图。
◈北京“数字地球”国际会议上，全球空间数据基础设施(GSDI)委员会及技术工作组主席
图投影种类现有256种，依据不同的目的和要求，可以采 用不同的分类指标对如此繁多的地图投影进行分类。
分类1：基于投影面与球面相关位置的分类； 分类2：基于投影方法的分类； 分类3：基于投影方程的分类； 分类4：基于投影变形的分类。
基于投影面与球面的分类
区分等角、等面积、任意投影
形状不变
常见变形性质的确定
地理空间信息及定位基础
地理空间现象
地理空间的整体框架
地理空间的参照基础
空间数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
①现实世界中图形数 据的表示与存储
空间数据库
地理空间信息的表达 空间信息计算机表示
②现实世界中属性数据 的表示与存储
数据库
空间现象及其描述
现实世界
空间数据
地图 遥感影像
特征 关系
行为
选择
观察
抽象
综合
测量：位置
编码：属性
最自然的面 1952-1979年平均海水面为0米
空①间为现 什象么、要地把理球空面间的、转空换间为信平息面的？
：包括海洋底部、高山、高原等在内的固体地球表
地壳理是 数指据地则球是地各表种至地莫理霍特面征之和间现一象个间主关要系由的硅符酸号盐化矿表物示为，主包体括的空岩间石位构置成、的属薄性壳特。征及时域特征三部分。
建立关系：
第二章 内积空间PPT课件
(,)TT
a 1 b 1 a 2 b 2 a n b n .
联想到二次型 x T A x ，我们可得到下面的双线性型。
例 3 在向量空间 R n 中，对任意 x、yRn 和
A 实对称矩阵 ，定义实双线性型（Bilinear Form ）
[x ,y ] (A x ,y ) y T A x , A R n n
当向量元素在复数域内取值时，欧氏空间 就被推广到了酉空间。许多欧氏空间中的定义 和性质几乎可以“平滑地”推广到酉空间。欧 氏空间和酉空间统称为内积空间。
§1、欧氏空间的基本概念
向量空间中向量的长度与夹角是用内积 定义的，因此要在线性空间中引入相关 概念，自然要对内积的概念进行推广。
由于向量的内积与向量的线性运算无关， 所以欧氏空间实际上是特殊的线性空间， 即定义了内积的线性空间。
( 2 )|| || |||| ||;( R )
（ 3 ） || || || || ||||。
范数还具有下列平行四边形法则、极化恒等式和勾股 定理。 定理10 如果 V 是数域 R 上的欧氏空间，则对V 中
的任意向量 α、β V ，有：
( 1 ) | | α β | | 2| | α β | | 22 ( | | α | | 2| | β | | 2 ) ;
ti ( 2 , i )
i1
s1
( s , r 1 )
ti ( s , i )
i1
(由 内 积 的 双 线 性 性 )
(1,1)
s1
ti
(2,1)
i 1
(s,1)
(1,s1) (1,i) (2,s1) (2,i) 0,
(s,s1) (s,i)
这与 G 非奇异矛盾，所以 1,2, ,s 线性无关。
第二章 地球空间与空间数据基础
同时相、波段、比例尺和精度的空间信息，航空 遥感可快速获取小范围地区的空间信息。 遥感影像对空间信息的描述主要通过不同的颜色 和灰度来表示。 利用遥感影像可获取多层面的信息，对遥感影像 的提取可通过图像处理和解译来实现。
遥感图像及地图表示
五、地理信息的数字化表述
地理信息的数字化表述，就是使计算机能够识别 地理事物的形状。
Open GIS对地理空间的认识模型
九个抽象层次
尺度世界 （尺度语言）
项目世界 （project）
地理点列世界 （坐标几何）
地理空间世界 （GIS语言）
地理几何 特征世界
概念世界
现实世界
（自然语言） （基本语言）
地理要素 集合世界
地理要素 世界
GIS的三个抽象层次
现实世界 地理实体或者现象
概念世界
2
4
12 24
48
96 192
1
4
16 144 576 2304 9216 36864
1
4
36 144 576 2304 9216
第二节 地理空间坐标系与地图投影
地理空间坐标系的主要目的，是确定空间 实体在地理空间中的位置，最直接的方法是用 地理坐标（经度、纬度）和高程来表示。
地理坐标系——球面坐标系
地图投影
平面直角坐标系 （笛卡尔平面直角坐标系、欧几里德空间系）
一、在椭球面上表示点位置的坐标系统
（一）大地坐标系
大地坐标系是大地测 量中以参考椭球面为 基准面的坐标系。
根据不同的应用，域可以表示二维和三维地理 空间。
三、地图对地理空间的描述
地图上各种内容要素之间的关系，是按照 地图投影建立的数学规则，使地面上各点和地 图平面上的相应点保持一定的函数关系，从而 在地图上准确地表达地表空间各要素的关系和
遥感图像及地图表示
五、地理信息的数字化表述
地理信息的数字化表述，就是使计算机能够识别 地理事物的形状。
Open GIS对地理空间的认识模型
九个抽象层次
尺度世界 （尺度语言）
项目世界 （project）
地理点列世界 （坐标几何）
地理空间世界 （GIS语言）
地理几何 特征世界
概念世界
现实世界
（自然语言） （基本语言）
地理要素 集合世界
地理要素 世界
GIS的三个抽象层次
现实世界 地理实体或者现象
概念世界
2
4
12 24
48
96 192
1
4
16 144 576 2304 9216 36864
1
4
36 144 576 2304 9216
第二节 地理空间坐标系与地图投影
地理空间坐标系的主要目的，是确定空间 实体在地理空间中的位置，最直接的方法是用 地理坐标（经度、纬度）和高程来表示。
地理坐标系——球面坐标系
地图投影
平面直角坐标系 （笛卡尔平面直角坐标系、欧几里德空间系）
一、在椭球面上表示点位置的坐标系统
（一）大地坐标系
大地坐标系是大地测 量中以参考椭球面为 基准面的坐标系。
根据不同的应用，域可以表示二维和三维地理 空间。
三、地图对地理空间的描述
地图上各种内容要素之间的关系，是按照 地图投影建立的数学规则，使地面上各点和地 图平面上的相应点保持一定的函数关系，从而 在地图上准确地表达地表空间各要素的关系和
精确农业与GISGPS学习
概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农业生产的环境条 件，包括作物、土壤、气象等信息，用计算机管理决策系统 （包括模拟模型、农业专家系统、决策支持系统等）对其进
行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋 予定位实施。
第2页/共64页
精确农作技术思想:
基于田区差异的变量投入和最大收益
第26页/共64页
（三）精确农业技术的应用 1．精确施肥 2．精确灌溉 3．精确植保
第27页/共64页
二、GPS－全球卫星定位系统
顾名思义：即在地球上的任一点儿，在任何时间通过 系统可以确定这一点的位置。
1、GPS的组成
GPS卫星
1）空间星座（24颗卫星）
2）地面控制系统 1个主控站 3个注入站 5个监测站
包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变 量喷雾设备、可变量灌溉设备等
第7页/共64页
4、智能机械装备技术
必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。 （1）在联合收割机上安装传感器
在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、工作幅宽等 传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位 置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。 （2）在拖拉机上安装传感器
成 传感技术 人工采集
成 DSS
指令生成 农田对策图 作业指令集
处方图
精准农业的技术路线图
决策实施 ICS 农机
常规操作
第9页/共64页
第10页/共64页
（一）数据采集
1．产量数据采集
2．土壤数据采集
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有机质、 土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详细的土壤信息是开 展精确农业工作的重要基础。
行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋 予定位实施。
第2页/共64页
精确农作技术思想:
基于田区差异的变量投入和最大收益
第26页/共64页
（三）精确农业技术的应用 1．精确施肥 2．精确灌溉 3．精确植保
第27页/共64页
二、GPS－全球卫星定位系统
顾名思义：即在地球上的任一点儿，在任何时间通过 系统可以确定这一点的位置。
1、GPS的组成
GPS卫星
1）空间星座（24颗卫星）
2）地面控制系统 1个主控站 3个注入站 5个监测站
包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变 量喷雾设备、可变量灌溉设备等
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4、智能机械装备技术
必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。 （1）在联合收割机上安装传感器
在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、工作幅宽等 传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位 置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。 （2）在拖拉机上安装传感器
成 传感技术 人工采集
成 DSS
指令生成 农田对策图 作业指令集
处方图
精准农业的技术路线图
决策实施 ICS 农机
常规操作
第9页/共64页
第10页/共64页
（一）数据采集
1．产量数据采集
2．土壤数据采集
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有机质、 土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详细的土壤信息是开 展精确农业工作的重要基础。
地理信息系统 第二章 地理空间信息基础汇总
元数据的标准 元数据的获取与管理
空间元数据
元
数
空空属时质数数元
据
间间性间量据据数
基 本
标特特特评管形据 识征征征价理式
集
元
数 数数主
据 基 础 集
据 集 摘 要
据 状 态
题 词
时 数 数 使 使 数址 数 存 数 元 元 元
间据据用用据据 放据数数数
周 期
收 集 期
来 源
限 制
面 境
持 有 者
存 放 地
公路技术等级为∶一 般一级路2.500公里，一般 二级路186.310公里，一般 三级路149.712公里。
从图查属性 点击左图的222国道，屏上即显示右侧文字
油田的油井属性
2.3 矢量数据类型和空间关系
矢量数据的表示类型 矢量数据的空间关系 邻接矩阵和关联矩阵
矢量数据的表示类型
点：节点 结点
如何以有效的形式表达它们，关系到计算机识别、 存储、处理的可能性和有效性。
地理实体
抽象成点、线和面
输入计算机
空间对象：点
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
美国加利福尼亚州地震监测站2002年9月该洲可能的500个地震位 置
空间对象：线
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体
香港城市道路网分布
元数据信息
元数据文件标识符：25052 元数据使用的语言：zh 元数据使用的字符集： GB2312 元数据创建日期： 元数据标准名称：地理信息共享的元数 据专用标准 元数据标准版本：1.0
元数据的作用
帮助数据生产者管理、维护数据； 提供数据的生产信息； 帮助用户选择数据； 提供数据的处理信息等。 是实现网络面境GIS（特别是WebGIS） 数据互操作的基础。
空间元数据
元
数
空空属时质数数元
据
间间性间量据据数
基 本
标特特特评管形据 识征征征价理式
集
元
数 数数主
据 基 础 集
据 集 摘 要
据 状 态
题 词
时 数 数 使 使 数址 数 存 数 元 元 元
间据据用用据据 放据数数数
周 期
收 集 期
来 源
限 制
面 境
持 有 者
存 放 地
公路技术等级为∶一 般一级路2.500公里，一般 二级路186.310公里，一般 三级路149.712公里。
从图查属性 点击左图的222国道，屏上即显示右侧文字
油田的油井属性
2.3 矢量数据类型和空间关系
矢量数据的表示类型 矢量数据的空间关系 邻接矩阵和关联矩阵
矢量数据的表示类型
点：节点 结点
如何以有效的形式表达它们，关系到计算机识别、 存储、处理的可能性和有效性。
地理实体
抽象成点、线和面
输入计算机
空间对象：点
• 有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
美国加利福尼亚州地震监测站2002年9月该洲可能的500个地震位 置
空间对象：线
• 有长度，但无宽度和高度 • 用来描述线状实体
香港城市道路网分布
元数据信息
元数据文件标识符：25052 元数据使用的语言：zh 元数据使用的字符集： GB2312 元数据创建日期： 元数据标准名称：地理信息共享的元数 据专用标准 元数据标准版本：1.0
元数据的作用
帮助数据生产者管理、维护数据； 提供数据的生产信息； 帮助用户选择数据； 提供数据的处理信息等。 是实现网络面境GIS（特别是WebGIS） 数据互操作的基础。
地理信息系统原理第二章 地球空间与空间数据基础
4.地理空间认知模型
基于对象（目标）的模型 基于网络的模型 基于域（场）的模型
对象模型
场模型
网络模型
星蓝海学习网22
第二章 地球空间与空间数据基础
对象模型/要素模型
•将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中, 对象模型强调地理空间中的单个地理现象。 •按照其几何（空间）特征分为点、线、面、体四种基本对象; •对象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、 面、体之间的拓扑关系; •每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对象; •对象模型把地理现象当作空间要素（Feature）或空间实体（Entity）,一个空间要素必须同时 符合三个条件：
y
（0,7）
松树
（0,4）
冷杉
槐树
（0,0）
（3,0） （7,0）
多种林分的森林
x
区域ID 主要林分
区域/边界
FS1
松树 (0,4),(7,4),(7,7),(0,7)
FS2
冷杉 (0,0),(3,0),(3,4),(0,4)
FS3
槐树 (3,0),(7,0),(7,4),(3,4)
按对象模型的林分建模
➢ 既要考虑用户易理解，又要考虑易于物理实现，易于转换成物理数据模型，例如UML建模
➢ 通常所称的空间数据模型其实是空间数据的逻辑模型。
物理数据模型
逻辑数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取， 是系统抽象的最底层。
星蓝海学习网21
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述
等； • 地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的
基于对象（目标）的模型 基于网络的模型 基于域（场）的模型
对象模型
场模型
网络模型
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第二章 地球空间与空间数据基础
对象模型/要素模型
•将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中, 对象模型强调地理空间中的单个地理现象。 •按照其几何（空间）特征分为点、线、面、体四种基本对象; •对象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、 面、体之间的拓扑关系; •每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对象; •对象模型把地理现象当作空间要素（Feature）或空间实体（Entity）,一个空间要素必须同时 符合三个条件：
y
（0,7）
松树
（0,4）
冷杉
槐树
（0,0）
（3,0） （7,0）
多种林分的森林
x
区域ID 主要林分
区域/边界
FS1
松树 (0,4),(7,4),(7,7),(0,7)
FS2
冷杉 (0,0),(3,0),(3,4),(0,4)
FS3
槐树 (3,0),(7,0),(7,4),(3,4)
按对象模型的林分建模
➢ 既要考虑用户易理解，又要考虑易于物理实现，易于转换成物理数据模型，例如UML建模
➢ 通常所称的空间数据模型其实是空间数据的逻辑模型。
物理数据模型
逻辑数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取， 是系统抽象的最底层。
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第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述
等； • 地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的
信息技术-信息技术校本教材64页 精品
第一章 计算机硬件系统简述第一节 硬件的组成计算机是一个整体的系统，它由硬件系统和软件系统两大部分组成。
硬件是构成计算机的各种有形设备的总称，它是计算机的物质基础；软件是指计算机正常运行所需要的各种程序和数据，其作用是发挥和扩大计算机的功能，使计算机完成各项任务。
这两个部分相辅相成、不可分割。
一、微型计算机的组成微型计算机是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
如图1所示。
语言处理程序硬件系统软件系统主 机外部设备系统软件应用软件（中央处理器CPU ）（只读存储器ROM ）（随机存取存储器RAM ）控制器（、、）输入设备 键盘 鼠标 图形扫描仪等 （、、）输出设备 显示器 打印机 音响等 （、、、、）外存储器 硬磁盘 软磁盘 磁带 光盘 移动存储设备等 操作系统DOS 操作系统Windows 操作系统编译程序汇编程序文字处理软件辅助设计软件表格处理软件实施控制软件计算机系统运算器存储系统UNIX ，Linux 操作系统解释程序图1计算机系统硬件（hardware ）是指实际的物理设备，包括计算机主机和外部设备。
软件（software ）是指实现算法的程序和相关文档，包括计算机本身运行所需要的系统软件和用户实际操作过程中使用的应用软件。
在计算机中硬件是基础，软件用来发挥硬件的功能，若没有硬件，软件就没有物质基础，计算机就无法运行。
二、计算机的硬件系统计算机的硬件部分指构成计算机的物理设备的部分，这些设备是摸得着、看得见的，我们平时看到的计算机的外观其实就是计算机的硬件部分。
如图2所示。
目前所使用的各种型号的计算机均属于冯·诺依曼结构计算机，主要由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
下面来分别介绍各部分的功能。
图2计算机硬件1．CPU（中央处理器）CPU由运算器和控制器组成，它是计算机的核心部分。
因为控制器和运算器之间需要频繁地进行大量的信息交换，共用一些存储单元，所以常常将它们合称为中央处理器，即CPU。
《空间信息基础》PPT课件
通航情况 流水季节 通航： 1 常年河：1 不通航：2 时令河：2
消失河：3
河流特性分类与编码
河流长度
河流宽度
< 1 km： 1 < 2 km： 2 < 5 km： 3 < 10 km：4 > 10 km：5
<1 m ： 1 1 ~ 2 m： 2 2 ~ 5 m： 3 5 ~ 20 m： 4 20 ~ 50 m：5 >50m： 6
n: 结点数 a: 弧段数 b: 多边形数 c: 常数，为多边形地图特征。
若b包含边界里面和外面的多边形，则c=2， 若b仅包含边界内部多边形，则c=1
n = 6， a = 5 b = 2， c = 1，p=2（图形数）
n = 10， a = 12
n = 4， a = 5
b = 3， c = 1
b = 2， c = 1
管线:7
电力线71
地下电力线 与电缆72
管线73
地下检修井74
高压711
低压712
电杆713
电塔714
电线架715
依比例7141 不依比例7142
11.02.2021
a
31
空间对象的多源分类编码
按空间对象不同特性进行分类并进编码 代码之间没有隶属关系，反映对象特性 具有较大的信息量，有利于空间分析
GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地 图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成 地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表 示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平 面坐标。
GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定 投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系 列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图 所用的投影。
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06.04.2020
12
1.2 坐标系统
坐标和高程
采用不同的基准面和基准线，可以建立不 同的坐标系对地面点进行定位。
一般确定某点在基准面上的投影位置可以 采用大地坐标、天文坐标和（高斯）平面 直角坐标，而确定某点沿基准线到基准面 的距离可以采用大地高和正高。
要确定一个空间点的位置，实际上就是要 确定其坐标和高程。
1.3 地图投影
地球椭球体为不可展曲面。将不可展的地 球椭球面展开成平面，并且不能有断裂和 重叠，则图形必将在某些地方被拉伸，某 些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。
长度变形
面积变形
角度变形
06.04.2020
19
投影分类
1.3 地图投影
变形分类：
等角（正形）投影：投影前后角度不变
等面积投影：投影前后面积不变；
直接建立在椭球面上的大地地理坐标， 用经度和纬度表达地理对象位 置
地 图 投 影
建立在平面上的直角坐标系统，用
（x，y）表达地理对象位置
15
1.2 坐标系统
为什么要进行投影
地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、 方位、面积等参数的量算。
地图为平面，符合视觉心理，并易于进行 距离、方位、面积等量算和各种空间分析。
06.04.2020
16
1.3 地图投影
定义 投影变形 投影分类 GIS中的地图投影 我国常用的投影方法 通用横轴墨卡托投影 SuperMap Deskpro 5 的地图投影 SuperMap Deskpro 5 的坐标系
06.04.2020
17
1.3 地图投影
将地球椭球面上各点的大地坐标，按照
我国采用的椭球体：我国1952年前采用的海福特椭 球，1953年起改用克拉索夫斯基椭球，1978年后 开始采用1975年由国际大地测量与地球物理联合会 （IUGG）颁布的参考椭球体，并以此建立了我国新 的大地坐标系——1980年国家大地坐标系C80）。
06.04.2020
10
水准面
地球空间模型
地球表面 大地水准面
与平静的平均海水面相重合、并延伸穿过 陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面。
大地水准面所包裹的球体叫大地体。 大地水准面是不规则曲面，无法准确描述
和计算，也难以在其上处理测量成果。
06.04.2020
7
总椭球体与WGS84椭球体（1）
用一非常接近大地水 准面的数学面——旋 转椭球面代替大地水 准面，用旋转椭球体 描述地球。与大地体 最接近的椭球体，叫 做总地球椭球体，简 称总椭球体或总椭球， 其表面叫做总椭球面。
06.04.2020
5
水准面的特性
1.水准面上任一点的铅垂线都与水准面相 正交。
2. 是不规则的表面（受地球内部质量分布 不均匀的影响） ，有无穷多个。
3.水准面与铅垂线可作为野外实地采集空 间数据的基准面和基准线。
4.同一水准面上的重力位能处处相等。
06.04.2020
6
大地水准面和大地体
06.04.2020
13
地理坐标系
分别以旋转椭球 面和法线为基准 面和基准线的球 面坐标，称为大 地经度L和大地纬 度B；分别以大地 水准面和铅垂线 为基准面和基准 线的球面坐标， 称为天文经度λ 和天文纬度φ。
06.04.2020
1.2 坐标系统
14
06.04.2020
1.2 坐标系统
平面直角坐标系统
第二章 空间信息基础
常规的地理空间信息描述法 地理信息数字化描述法 空间数据的类型和关系 元数据 思考与练习
06.04.2020
1
§1 常规的地理空间信息描述法
地球空间模型 地理空间坐标系的建立 地图投影 地图比例尺 空间实体的地图表达
06.04.2020
2
1.1地球空间模型
一定的数学法则，变换为平面上相应点
的平面直角坐标，称为地图投影。所谓
地
地图投影，也就是建立大地坐标（L，B） 图
与对应点的平面坐标（x,y）之间的函数 关系：
投
x f1(L, B) y f2 (L, B)
影 的 定
当给定不同的具体条件时，将得到不同 类型的投影方式。
义
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投影变形
任意投影：角度、面积、长度均变形
投影面：
椭圆柱投影：投影面为椭圆柱
圆锥投影：投影面为圆锥
方位投影：投影面为平面
投影面位置：
正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合
斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交
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总椭球体与WGS84椭球体（2）
总椭球体必须满足以下几个几何条件：
• （1）总椭球体的中心应与地球质心重合； • （2）总椭球体的旋转轴应与地轴重合，赤道应与地球
赤道一致； • （3）总椭球体的体积应与大地体的体积相等，大地水
准面与总椭球面之间的高差平方和最小； • （4）总椭球体的总质量应等于地球的总质量； • （5）总椭球体的旋转角速度应等于地球的旋转角速度。
大地水准面与大地体 旋转椭球面与旋转椭球体
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地球的自然形体
局部特点： 高低起伏，极其复杂
整体特点：
1、近似一个两极略扁的椭球。
2、可视为水球（海71 %，陆29%）；地球的最大起伏
与地球半径相比很小。
3、无法用数学公式描述。
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水准面
液体受重力而形成的静止表面，称为水准面。水 准面是一个重力等位面。
1984年国际大地测量与地球物理联合会通过的模 拟地球的椭球体——WGS84椭球体，是目前应 用比较广泛的总椭球体，全球定位系统GPS观测 采用的就是该椭球体。
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参考椭球体
推求在全球范围内与大地水准面符合最好的总椭球 体，需要运用全球范围内的观测资料，这是很难做 到的，因而只能做到椭球面与所用资料区域的局部 大地水准面密切符合。测量学上称这样的椭球体为 参考椭球体，简称参考椭球。理论上总椭球只有一 个，而参考椭球可有无数个，它们都不尽相同 ，仅 用某国或某区域的天文、大地和重力测量资料推算。
旋转椭球面
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1.2地理空间坐标系的建立
要确定一个点的空间位置，实际上可以通 过确定这个点在某基准面上的投影及该点 沿基准线到该基准面的距离来进行。
野外实地采集空间数据采用的基准面和基 准线分别是大地水准面和与之垂直的重力 线（铅垂线）。
内业计算采用的基准面和基准线分别是旋 转椭球面和与之垂直的法线。