地图的矢量和栅格表示
遥感图像中信息的矢量和栅格表示
§2.空间数据的基本特征
空间数据的类型
空间特征数据(定位数据)、时间属性数 据（尺度数据）和专题属性数据(非定 位数据)。
对于绝大部分地形信息系统的应用来说， 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)。
◦ 隐式表示，是由一系列定义了始点和终点 的线及某种连接关系来描述，线的始点和 终点坐标定义为一条表示河流及其河心洲 形状的矢量
河流的显式和隐式表示
计算机对地理实体的显式描述也称栅格 数据结构，计算机对地理实体的隐式描 述也称矢量数据结构。
栅格和矢量结构是计算机描述空间实体 的两种最基本的方式。
GIS基本功能的实现过程
文件图表
数据获取
原始数据
数据的处理与应用 是GIS核心
空间查询 空间分析
数据编辑 投影变换
结构化数据
数据输出
制图、表格
交互展示
存储检索
空间 数据库
本章内容
地理空间信息描述法 空间数据的基本特征
§1.地理空间信息描述法
地理空间 常规的地理空间信息 地图对地理空间的描述 ◦ 遥感数据对地理空间的描述
地理空间信息的数字化描述方法
地理空间
❖ 地理空间范围
上至大气电离层，下至地幔莫霍面
❖ 地球空间模型
地球的自然表面
✓ 起伏不平，十分不规则 ✓ 包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面
大地水准面
✓ 当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆 下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面
一幅遥感影像
遥感图像解译-地貌和地质信息
地理空间信息的数字化描述方法
对地理信息进行数字化描述，就是要使 计算机能够识别地理事物的形状，为此， 必须精确地指出空间模式如何处理、如 何显示等。在计算机内描述空间实体有 两种形式：显式描述和隐式描述。
一条河流的表示
◦ 显示表示，就是栅格中的一系列像元。
在地图学上，把地理空间的实体分为点、 线、面三种要素，分别用点状、线状、 面状符号来表示。具体分述如下：
点状要素。指那些占面积较小，不能按 比例尺表示，又要定位的事物。因此， 面状事物和点状事物的界限并不严格。 如居民点，在大、中比例尺地图上被表 示为面状地物，在小比例尺地图上则被 表示为点状地物。
✓ 仍然起伏不平
地球表面的几何模型
地球自然表面 相对抽象的面-大地水准面 地球椭球体模型
✓以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型 ✓扁率 α=(a-b)/b ✓平均椭球体——全球范围内贴合大地基准面 ✓参考椭球体——局部范围内贴合大地基准面
•1954 北京坐标系——克拉索夫斯基椭球体 •1980 西安坐标系
对点状要素的质量和数量特征，用点状 符号表示。
线状要素
对于地面上呈线状或带状的事物如交通 线、河流、境界线、构造线等，在地图 上均用线状符号来表示。当然，对于线 状和面状实体的区分，也和地图的比例 尺有很大的关系。如河流，在小比例尺 的地图上，被表示成线状地物，而在大 比例尺的地图上，则被表示成面状地物。 通常用线状符号的形状和颜色表示质量 的差别，用线状符号的尺寸变化(线宽 的变化)表示数量特征。
地图对地理空间的描述
地图是现实世界的模型，它按照一定的比例、 一定的投影原则，有选择地将复杂的三维现 实世界的某些内容投影到二维平面媒介上， 并用符号将这些内容要素表现出来。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，使地表各点和地图平面上 的相应各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分 布规律，反映它们之间的方向、距离和面积。
空间数据的基本特征
1、空间特征 空间特征又称定位特征或几何特征。数据的空间
性是指这些数据反映现象的空间位置及空间位置关系。 通常以坐标数据形式来表示空间位置，以拓扑关系来 表示空间位置关系。 2、属性特征
✓ 含有地轴的平面，称为子午面
✓ 子午面与地球椭球体的交线，称为经线
✓ 垂直地轴的平面与椭球体的交线为纬线
S
▪ 地理坐标是一种球面坐标，难以进行距离、方向、面积等参数 的计算，为此，最好把地面上的点表示在平面上，采用平面坐 标系(笛卡儿平面直角坐标)。
▪ 由于地球表面是不可展开的曲面，也就是说曲面上的各点不能 直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球 表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一个由地理坐标 (x，y)确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点
数学模型
水准面
铅垂线
地球椭球体
地球表面 大地水准面
地理空间坐标系
N
确定地面点的位置，最直截了当的方法就是用地理坐标(A纬纬 度线 、
经度)来表示
本
地理坐标系
初
E
子
Q
✓ 直接建立在球体上用经度和纬度表达地理对象位置 午
线
✓ 以地理极(北极、南极)为极点。地理极是地轴
赤道
(地球椭球体的旋转轴)与椭球面的交点
遥感影像对地理空间的描述
遥感影像对空间信息的描述主要是通过 不同的颜色和灰度来表示的。这是因为 地物的结构；成分、分布等的不同，其 反射光谱特性和发射光诺特性也各不相 同，传感器记录的各种地物在某一波段 的电磁辐射反射能量也各不相同，反映 在遥感影像上，则表现为不同的颜色和 灰度信息。所以说，通过遥感影像可以 获取大量的空间地物的特征信息。
空间数据
表征地理空间内事物的数量、质量、分 布、内在联系和变化规律的图形、图像、 符号、文字和数据等统称为空间（地理） 数据。
空间数据是GIS的核心，也有人称它是 GIS的血液，因为GIS操作对象是地理 数据，因此，设计和使用GIS的第一步 工作就是根据系统的功能，获取所需要 的地理数据，并创建空间数据库 。
面状要素
面状分布的地理事物很多。其分布状况并不 一样，有连续分布的，如气温、土壤等，有 不连续分布的，如森林、油田、农作物等
对于不连续分布或连续分布的面状事物的分 布范围和质量特征，一般可以用面状符号表 示。
对于连续分布的面状事物的数量特征及变化 趋势，常常可以用一组线状符号——等值线 表示，如等温线、等降水量线、等深线、等 高线等，其中等高线是以后GIS建库中经常用 到的一种数据表示方式。