地信第二章数据结构
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地理信息系统第二章GIS空间数据结构和数据库
§2.1 地理实体及其描述地理信息系统是以地理实体作为描述、反映现实世界中空间对象的单体。
在地理信息系统中需要描述地理实体的名称、位置、形状、功能等内容，这些内容反映了地理实体的时间、空间和属性三种特性，其中空间特性是地理信息所特有的，也是造成空间数据结构和数据库模型异常复杂的原因所在。
此外，实体间的空间关系对空间查询和分析具有重要意义。
一、地理系统和地理实体介绍地理系统和地理实体的概念。
二、实体的描述及存储介绍空间实体描述的内容，空间数据的基本特征、空间数据类型和空间数据存储方式。
三、实体的空间特征空间特征是地理实体所特有的特征，是GIS数据组织、处理和维护的难点所在，可以从空间维数，空间特征类型和实体类型组合三个方面来考察。
四、实体间的空间关系实体间空间关系对于地理信息系统查询和空间分析具有重要意义。
在此阐述空间关系的类型，和拓扑空间关系的定义、种类、表达及意义。
一、地理系统和地理实体地理信息来源于地理系统。
著名数学家钱学森曾指出：地理系统是一个开放的复杂巨系统。
所谓开放性是指地理系统与其它系统有关联，有物质和信息的交往，不是一个封闭系统；复杂巨系统是指地理系统有成千上万的种类繁多的子系统。
抽象是人们观察和分析复杂事物和现象的常用手段之一。
将地理系统中复杂的地理现象进行抽象得到的地理对象称为地理实体或空间实体、空间目标，简称实体(Entity)。
实体现实世界中客观存在的，并可相互区别的事物。
实体可以指个体，也可以指总体，即个体的集合.抽象的程度与研究区域的大小、规模不同而有所不同，如在一张小比例尺的全国地图中，武汉市被抽象为一个点状实体，抽象程度很大；而在较大比例尺的武汉市地图上，需要将武汉市的街道、房屋详尽地表示出来，武汉市则被抽象为一个由简单点、线、面实体组成的庞大复杂组合实体，其抽象程度较前者而言较小。
所以说，实体是一个具体有概括性、复杂性、相对意义的概念。
返回二、实体的描述和存储从实体需要描述的内容到计算机具体如何存储实体的过程见图2-1-1。
第二章 地理信息系统的数据结构ppt课件
第二章 GIS数据结构
第一节 地理空间及其表达 介绍地理空间概念和空间实体的表达 第二节 地理空间数据及其特征 包括GIS的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的拓扑关系 第三节 空间数据结构的类型 矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据结构，矢量与栅格数 据结构的比较 第四节 空间数据结构的建立 空间数据的建立过程及方法
任何地理实体都可以抽象为点、线、面、体等基本类型，以表示 它的位置、形状、大小、高低等特征。
19
第一节 地理空间及其表达
以地图为例，来了解空间实体的抽象及表达 点实体
❖有位置，无宽度和长度； ❖抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能
20
的500个地震位置
第一节 地理空间及其表达
线实体 ❖有长度，但无宽度和高度； ❖用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
c2
11
国际主要椭球参数
椭球名称
德兰勃(Delambre) 埃弗瑞斯(Everest)
贝赛尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke)
海福特 (Hayford) 克拉索夫斯基 (Krasovski)
1967年大地坐标系
1975年大地坐标系
1980年大地坐标系
年代 1800 1830 1841 1866 1880 1910
3
地理空间（Geo-spatial）一般分为： 绝对空间： 是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位 置的空间坐标组成； 相对空间： 是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间 的空间关系构成。
4
第一节 地理空间及其表达
1、 地球空间模型 为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根
第一节 地理空间及其表达 介绍地理空间概念和空间实体的表达 第二节 地理空间数据及其特征 包括GIS的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的拓扑关系 第三节 空间数据结构的类型 矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据结构，矢量与栅格数 据结构的比较 第四节 空间数据结构的建立 空间数据的建立过程及方法
任何地理实体都可以抽象为点、线、面、体等基本类型，以表示 它的位置、形状、大小、高低等特征。
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第一节 地理空间及其表达
以地图为例，来了解空间实体的抽象及表达 点实体
❖有位置，无宽度和长度； ❖抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能
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的500个地震位置
第一节 地理空间及其表达
线实体 ❖有长度，但无宽度和高度； ❖用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
c2
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国际主要椭球参数
椭球名称
德兰勃(Delambre) 埃弗瑞斯(Everest)
贝赛尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke)
海福特 (Hayford) 克拉索夫斯基 (Krasovski)
1967年大地坐标系
1975年大地坐标系
1980年大地坐标系
年代 1800 1830 1841 1866 1880 1910
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地理空间（Geo-spatial）一般分为： 绝对空间： 是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位 置的空间坐标组成； 相对空间： 是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间 的空间关系构成。
4
第一节 地理空间及其表达
1、 地球空间模型 为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根
第二章：土地信息的技术基础及数据结构
●过本幅图件中心点的子午线方向。
●磁力线指北向。
§2、空间实体及其描述
一、地理实体（空间实体）---GIS处理对象 1、定义：
指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元， 它是一个具有概括性，复杂性，相对意义的概念。
2、理解：
地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发 的，例如，在全国地图上由于比例尺很小，武汉就是一个 点，这个点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体， 而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都 要表达出来，所以武汉必须再分割，不能作为一个空间实 体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见， GIS中的空间实体是一个概括，复杂，相对的概念。
再将1：5万图件分为2╳2幅，即按纬差5´，经差7´30´´分幅， 形成1：2.5万图件。
再 将 1 ： 2.5 万 图 件 分 为 2╳2 幅 ， 即 按 纬 差 2´30´´ ， 经 差 3´45´´分幅，形成1：1万图件。 注意1：1万标准纸介图件尺寸与1：2.5万、1：5万、1：10万 图件是不相等的。 1：1万以下更大比例尺的地形图还有1：5千、1：2千、1：1 千、1：500，分法类同。 3）地形图分幅结果分析 ●地形图标准分幅是按固定的纬差与经差并从赤道与东经 180°逐次铺开分幅的。 ●地形图图廓线是经线与纬线构成，高斯-克吕格投影下图廓 线不构成规则矩形。
1）点状实体 点或节点、点状实体。点：有特定位臵，维数为0的物体。
A、实体点：用来代表一个实体。
B、注记点：用于定位注记。 C、内点：用于负载多边形的属性， 存在于多边形内。
D、角点、节点Vertex： 表示线段和弧段上的连接点。
2）线状实体
具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示， 并有如下特性： A、实体长度： 从起点到终点的总长 B、弯曲度： 用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。
地理信息系统概论第二章地理信息系统的数据结构.
黄海海面
1952-1979年平 均海水面为0米
水准原点 1985国家高 程基准，
72.2604米
坐标参考系统——平面系统
直接建立在球体上的地理坐标，用
经度和纬度表达地理对象位置
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
投影的概念：
将椭圆面上各点的大地坐标，按照一定 的数学法则，变换为平面上相应点的平面 直角坐标。
3、按数据特征分类
（1）空间定位数据：是表达空间实体在地 球上位置的坐标数据。
（2）非空间属性数据：是有关空间实体自 身的名称、种类、质量、数量等特征的数 据。
二、空间数据的基本特征
1. 空间数据的基本特征
属性特征：描述现象的特征，即是什么，如对象 的类别、等级、名称、数量等。 空间特征：描述现象的空间位置以及相互关系， 又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、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。
第二节 地理空间数据及其特征
一、GIS空间数据的分类
1、在地图上，一般把地理空间的实体按地形维数 （几何特征）进行归类划分： 点：零维 线：一维 面：二维 体：三维 时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理 时间属性。
土地信息系统：
城市信息系统：
系统功能与数据间的关系
空间数据结构的建立
二、空间数据的分类和编码
1、空间数据的分类 是指根据系统功能及国
家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素
区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组
织为不同的信息层，为数据采集、存储、管理、
地理信息系统第二章+空间数据结构2
c c
几何偏差
5 3
ac距离: 7/4 (5) 面积: 7 (6)
a
4
b
a
b
2.2 矢量数据结构
矢量是具有一定大小和方向的量,数学上和物理上 也叫向量。 线段长度表示大小，线段端点的顺序 表示方向。有向线段用一系列有序特征点表示， 有向线段集合就构成了图形。矢量数据 就是代表 地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集 合。
1
2
3
4
5
6
7
8
行程编码 各行(各列)数 据的代码发生变 化时依次记录代 码以及相同代码 重复的个数
1 2 3 4 5 6 7 8
3 3 1 1 1 1 1 1
3 3 3 1 1 1 1 1
3 3 3 3 1 1 1 1
4 3 3 3 1 1 1 1
4 4 4 4 3 2 1 1
4 4 4 4 2 2 2 2
栅格数据取值方法
1 中心归属法 中心归属法：每个栅 格单元的值以网格中 心点对应的面域属性 值来确定。
2 长度占优法
长度占优法：每个栅 格单元的值以网格中 线（水平或垂直）的 大部分长度所对应的 面域的属性值来确定。
3 面积占优法
面积占优法：每个栅 格单元的值以在该网 格单元中占据最大面 积的属性值来确定。
4 线实体
线实体则表示为在一定 方向上连接成串的相 邻象元集合。
5 面实体
面实体由聚集在一起 的相邻象元集合表示。
栅格数据层的概念
每个平面网格表示一种属性或同一属性的不同 特征，这种平面称为层。
现实世界
地图分层
栅格数据层
叠加分析
栅格数据组织方法
1.以象元为序。记录象元坐标和各层属性值。 节省了许多存储空间，因为N层中实际上只存了1 层的象元坐标。如图a 2.以层为基础。每一层又以象元为序记录它的 坐标和属性值，一层记录完后再记录第二层。这 种方法较为简单，但需要的存储空间最大。如图b 3.以层为基础，但每一层内则以多边形（也称 制图单元）为序记录多边形的属性值和充满多边 形的各象元的坐标。则节省了许多用于存储属性 的空间，同一属性的制图单元的ｎ个象元只记录 一次属性值。如图c
几何偏差
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ac距离: 7/4 (5) 面积: 7 (6)
a
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2.2 矢量数据结构
矢量是具有一定大小和方向的量,数学上和物理上 也叫向量。 线段长度表示大小，线段端点的顺序 表示方向。有向线段用一系列有序特征点表示， 有向线段集合就构成了图形。矢量数据 就是代表 地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集 合。
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行程编码 各行(各列)数 据的代码发生变 化时依次记录代 码以及相同代码 重复的个数
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3 3 3 1 1 1 1 1
3 3 3 3 1 1 1 1
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栅格数据取值方法
1 中心归属法 中心归属法：每个栅 格单元的值以网格中 心点对应的面域属性 值来确定。
2 长度占优法
长度占优法：每个栅 格单元的值以网格中 线（水平或垂直）的 大部分长度所对应的 面域的属性值来确定。
3 面积占优法
面积占优法：每个栅 格单元的值以在该网 格单元中占据最大面 积的属性值来确定。
4 线实体
线实体则表示为在一定 方向上连接成串的相 邻象元集合。
5 面实体
面实体由聚集在一起 的相邻象元集合表示。
栅格数据层的概念
每个平面网格表示一种属性或同一属性的不同 特征，这种平面称为层。
现实世界
地图分层
栅格数据层
叠加分析
栅格数据组织方法
1.以象元为序。记录象元坐标和各层属性值。 节省了许多存储空间，因为N层中实际上只存了1 层的象元坐标。如图a 2.以层为基础。每一层又以象元为序记录它的 坐标和属性值，一层记录完后再记录第二层。这 种方法较为简单，但需要的存储空间最大。如图b 3.以层为基础，但每一层内则以多边形（也称 制图单元）为序记录多边形的属性值和充满多边 形的各象元的坐标。则节省了许多用于存储属性 的空间，同一属性的制图单元的ｎ个象元只记录 一次属性值。如图c
地理信息系统的数据结构(精)
地理信息系统的空间数据结构
内部数据结构基本上可分为两大类：即矢量结构和栅格结构。两类结构 都可用来描述地理实体的点、线、面三种基本类型
矢量数据结构
栅格数据结构
• 实际应用中，每个网格通常会有不同的几种属性值，由于只能取一种，这就有不 同的取值方法。
（1）中心点法。即用处于栅格中心点的地物类或现象特性决定栅格的值。有时也称为网格交点归属法。 （2）面积占优法，就是以占栅格最大的地物类或现象特征决定栅格单元的值。 （3）长度最占优法。当覆盖的网格过中心部位时，横线占据该格中的大部分长度的属性值定为栅格单元的值。 （4）重要性法。根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型决定相应的栅格单元的值。如重要性
CELL树
• R树和R+在插入、删除和空间 搜索效率两方面难于兼顾
• 在空间划分时不再采用矩形作 为划分的基本单位，而是采用 凸多边形来作为划分的基本单 位，具体划分方法与BSP树有 类似之处，子空间不再相互覆 盖。CELL树的磁盘访问次数比 R树和R+树少，由于磁盘访问 次数是影响空间索引性能的关 键指标，故CELL树是比较优秀 的空间索引方法
地质图系列 土地利用图系列
植被图系列 土地能力图系列 自然资源图系列
常用的地图投影
比例尺
1 ：2.5万 1 ：5万 1 ：12.5万 1 ：25万 1 ：50万 1 ：100万
1 ：5万 1 ：25万 1 ：50万 1 ：100万
1 ：5万 1 ：12.5万 1 ：25万 1 ：50万
1 ：12.5万 1 ：25万 1 ：50万
2． 中央子午线投影后长度不变。赤道投影后其长 度距中央子午线愈远变形愈大；
3． 中央子午线东西两侧的点﹑线的投影以中央子 午线为对称轴而对称。直线的投影也是距中央子 午线愈远而长度变形愈大；
第二章 地理信息系统的数据结构
▪ 空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象 的空间关系或拓扑关系；
▪ 属性特征是指空间对象的专题属性；
▪时间特征是指空 间对象随着时间 演变而引起的空 间和属性特征的 变化。
▪ 对于绝大部分地理信息系统的应用来说， 空间特征数据包括地理实体或现象的定位 数据和拓扑数据，时间和专题属性数据结 合在一起共同作为属性特征数据，而空间 特征数据和属性特征数据统称为空间数据 （或地理数据）。
d元数据的类型
▪ 1）根据元数据的内容分类 科研型元数据 评估型元数据 模型元数据
2）根据元数据描述对象分类 数据层元数据 属性元数据 实体元数据
d元数据的类型
▪ 3）根据元数据在系统中的作用分类 系统级别元数据 应用层元数据
▪ 4）根据元数据的作用分类 说明元数据 控制元数据
e空间数据元数据的标准
е3
N4
е4
P4 е7
N3
е1
4、多边形与弧段的拓扑关系
P1
多边形
弧段
N2
е5
P1 е1 е5 е6 P2 е2 е4 е5
P2
P3 е3 е4 е6 е7
е2
•
•
•
•
•
•
NNе416 е4
1）地理空间定位框架
▪ 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控 制网和高程控制网组成；
▪ GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空 间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连 接与统一；
▪ 目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国 家大地坐标系，现在规定的高程起算基准面为 1985国家高程基准。
黄河、鸭绿江等；白洋淀、洪
3、间隔（Interval）量 泽湖和太湖等。
第二章 土地信息系统的空间数据结构
四川农业大学资源环境学院
土土
用计算机把现实世界的信息储存起
地地 来，并进行管理，需要人来完成转换工
信
息 作。
系 这一转换过程是先把现实世界抽象成 统统 思维模型(数据模型)，然后转变为描述
事物的形式逻辑模型(数据结构)，再转
换成计算机硬件可以接受的物理模型(文
件结构)。
四川农业大学资源环境学院
2.1.3 数据结构的内容
信
息 数据的基本单位,或称元素、结点、顶点、记录。
系
统统 一个数据元素可以由若干个数据项（也可称为 字段、域、属性）组成。
数据项是具有独立含义的最小标识单位。
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2.1.2 数据模型与数据结构
土土 为了便于研究问题，人们通常把数据结构 地地 问题抽象成四个层次：
信
息 现实世界 客观存在的事物，其中某些特 系 征可用数据来表达。 统统 数据模型 根据未来使用上的要求和事物
四川农业大学资源环境学院
空间数据的拓扑关系
土土
拓扑邻接
拓扑关联 拓扑包含
地地
信
息
系 统统
图2-2-2 空间数据的拓扑关系
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空间数据的拓扑关系
土土 地地
（1）拓扑邻接 指存在于空间图形的同类元素 之间的拓扑关系。例如结点邻接关系N1/N4, N1/N2,…；多边形邻接关系P1/ P3, P2/ P3, …。
统统
开始结点 表中只有第一个结点没有前结点 终结点 只有最后一个结点没有后结点
四川农业大学资源环境学院
（2）数据存储结构（Storage Structure）
土土 是逻辑结构用计算机语言的实现（亦称为映 地地 象），它依赖于计算机语言。对机器语言而 信 言，存储结构是具体的。一般，只在高级语 息 言的层次上讨论存储结构。
土土
用计算机把现实世界的信息储存起
地地 来，并进行管理，需要人来完成转换工
信
息 作。
系 这一转换过程是先把现实世界抽象成 统统 思维模型(数据模型)，然后转变为描述
事物的形式逻辑模型(数据结构)，再转
换成计算机硬件可以接受的物理模型(文
件结构)。
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2.1.3 数据结构的内容
信
息 数据的基本单位,或称元素、结点、顶点、记录。
系
统统 一个数据元素可以由若干个数据项（也可称为 字段、域、属性）组成。
数据项是具有独立含义的最小标识单位。
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2.1.2 数据模型与数据结构
土土 为了便于研究问题，人们通常把数据结构 地地 问题抽象成四个层次：
信
息 现实世界 客观存在的事物，其中某些特 系 征可用数据来表达。 统统 数据模型 根据未来使用上的要求和事物
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空间数据的拓扑关系
土土
拓扑邻接
拓扑关联 拓扑包含
地地
信
息
系 统统
图2-2-2 空间数据的拓扑关系
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空间数据的拓扑关系
土土 地地
（1）拓扑邻接 指存在于空间图形的同类元素 之间的拓扑关系。例如结点邻接关系N1/N4, N1/N2,…；多边形邻接关系P1/ P3, P2/ P3, …。
统统
开始结点 表中只有第一个结点没有前结点 终结点 只有最后一个结点没有后结点
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（2）数据存储结构（Storage Structure）
土土 是逻辑结构用计算机语言的实现（亦称为映 地地 象），它依赖于计算机语言。对机器语言而 信 言，存储结构是具体的。一般，只在高级语 息 言的层次上讨论存储结构。
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2）非几何投影
不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球
面与平面之间点与点的函数关系。在这类投影中，一
般按经纬线形状又分为下述几类： 伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其
余的经线均为对称于中央经线的曲线，且相交于纬线 的共同圆心。
伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线， 其余的经线均为对称于中央经线的曲线。
第二章 地理信息系统的 数据结构
第一节 地理空间及其表达 第二节 地理空间数据及其特征 第三节 空间数据结构的类型 第四节 空间数据结构的建立
第一节 地理空间表达基础知识
一、坐标系与地图投影 1．地球椭球体基本要素 （1）椭球体形状 当海洋静止时，它的自由水面必定与该面上各点的 重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做 水准面。但水准面有无数多个，其中有一个与静止的 平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海水面 穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水 准面（下图）。
高斯——克吕格投影
由于这个投影是由德国数学家、物理学家、天 文学家高斯于19世纪20年代拟定，后经德国大地测 量学家克吕格于1912年对投影公式加以补充，故称 为高斯——克吕格投影。
高斯——克吕格投影在英美国家称为横轴墨卡 托投影。美国编制世界各地军用地图和地球资源卫 星象片所采用的全球横轴墨卡托投影（UTM）是横轴 墨卡托投影的一种变型。高斯克吕格投影的中央经 线长度比等于1，UTM投影规定中央经线长度比为 0.9996。在6度带内最大长度变形不超过0.04%。
6度带是从0度子午线起，自西向东每隔经差6为一 投影带，全球分为60带，各带的带号用自然序数1，2， 3，…60表示。即以东经0-6为第1带，其中央经线为3E， 东经6-12为第2带，其中央经线为9E，其余类推（图413）。
3度带，是从东经1度30分的经线开始，每隔3度 为一带，全球划分为120个投影带。图4-13表示出6 度带与3度带的中央经线与带号的关系。
地图投影分类 （1）按变形性质地图投影可以分为三类：等角投影、 等积投影和任意投影。
（2）按照构成方法，可以把地图投影分为两大类： 几何投影和非几何投影。
1）几何投影是把椭球面上的经纬线网投影到几 何面上，然后将几何面展为平面而得到。根据几何 面的形状，可以进一步分为下述几类（图4-11）
图4-11：各种几何投影
2000国家大地坐标系是全球地心坐标系 在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大 气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐 标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴 a＝101
地心引力常数 GM＝04418×1014m3s-2
自转角速度ω＝7.292l15×10-5rad s-1
中国各种地图投影 1）中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜 轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等 面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。 2）中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥 投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、 高斯-克吕格投影（宽带）。 3）中国大比例尺地图的投影：多面体投影（北洋 军阀时期）、等角割圆锥投影（兰勃特投影）（解 放前）、高斯-克吕格投影（解放以后）。
在高斯克吕格投影上，规定以中央经线为X轴， 赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。
我国1954年在北京设立了大地坐标原点，由此 计算出来的各大地控制点的坐标，称为1954年北京 坐标系。
我国1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大 地坐标原点，并采用1975年国际大地测量协会推荐 的大地参考椭球体，由此计算出来的各大地控制点 坐标，称为1980年大地坐标系。
地图投影的概念 在数学中，投影（Project）的含义是指建立两个
点集间一一对应的映射关系。 在地图学中，地图投影就是指建立地球表面上的
点与投影平面上点之间的一一对应关系。 地图投影的基本问题就是利用一定的数学法则把
地球表面上的经纬线网表示到平面上。 凡是地理信息系统就必然要考虑到地图投影，地
图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整 性，在各类地理信息系统的建立过程中，选择适当的 地图投影系统是首先要考虑的问题。
地理空间坐标
球面坐标系统
天文地理坐标 大地地理坐标 空间直角坐标系
参心空间直角坐标系 地心地固空间直角坐标系
平面坐标系
高斯平面直角坐标系 地方独立平面直角坐标系
图2.3 地理空间坐标分类表
我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1： 25万、1：50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。 1：2.5至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1 万比例尺地形图采用经差3度分带。
伪圆锥投影：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，
其余经线均为对称于中央经线的曲线。 多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均为于中央
经线上，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中 央经线的曲线。
（3）按照投影面积与地球相割或相切分类 1）割投影 以平面、圆柱面或圆锥面作为投影面，使投影面与 球面相割，将球面上的经纬线投影到平面上、圆柱 面上或圆锥面上，然后将该投影面展为平面而成。 2）切投影 以平面、圆柱面或圆锥面作为投影面，使投影面与 球面相切，将球面上的经纬线投影到平面上、圆柱 面上或圆锥面上，然后将该投影面展为平面而成。
一个半径和扁率来决定。扁率α表示椭球的扁平程度 。扁率的计算公式为：α=（a-b）/a。
由于地球椭球长半径与短半径的差值很小，所以 当制作小比例尺地图时，往往把它当作球体看待，这 个球体的半径为6371公里。
(3)坐标系统的分类及基本参数 一般情况，根据表达方式的不同，地理空间坐
标系统通常分为球面坐标系统和平面坐标系统（图 2.3）。平面坐标系统也常被成为投影坐标系统。
大地水准面所包围的形体，叫大地球体。 大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体来看， 起伏是微小的。它是一个很接近于绕自转轴（短轴） 旋转的椭球体。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，简称椭 球体。
（2）椭球体半径 地球椭球体表面是一个规则的数学表面。椭球体
的大小，通常用两个半径：长半径a和短半径b，或由