GIS基本概念
什么是GIS空间（or地理空间）?
根据应用需求，对真实世界的一个抽象 和简化
GIS基本概念
真实世界-->GIS空间
GIS基本概念
GIS空间是由空间实体（Entity，Object） 组成。
空间实体指在地球上分布的地理现象和地 理过程。
在二维GIS空间中，空间实体分为点、线、 面三大类。
大地基准面
地球椭球体是非常接近大地水准面的曲面。 不同地域、不同国家的大地水准面起伏情况不一
样。 每个国家会根据自己的情况，通常采用与本国区
域内的大地水准面最为接近的地球椭球体来作为 本国地理坐标的基础，这便产生了大地基准面。
大地基准面
又称大地基准面
大地基准面
大地基准面（Geodetic datum）为最密合部分或全部大 地水准面的地球椭球体。它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。此关系能以 6个量来 定义，通常（但非必然）是大地纬度、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。
坐标2 （经纬度坐标）：
121.9469232, 46.5089274, 251.0
怎样认识它们？有何意义？内涵？
GIS坐标 认清GIS坐标=理解与分清以下概念：
大地水准面、似大地水准面(geoid)
参考椭球体(ellipsoid) 大地基准面(Geodetic datum)
大地坐标系(geodetic coordinate system)
GIS坐标——投影坐标
变形是必然的－－球面不可展 变形的分类
长度变形（主比例尺与局部比例尺）、面积变形、 角度变形 变形的表示 变形椭圆、等变形线
GIS坐标——投影坐标
按承影面的形状分为：方位投影（平面投影）、 圆锥投影、园柱投影
按变形性质分为：等积投影、等角投影、任意投 影
主要内容
1. GIS基本概念 2. GIS坐标 3. GIS数据 4. GIS空间分析
主要内容
1. GIS基本概念 2. GIS坐标 3. GIS数据 4. GIS空间分析
GIS基本概念
什么是GIS?
GIS是以测绘测量为基础，以数据库作 为数据储存和使用的数据源，以计算机 编程为平台的全球空间分析技术，这是 GIS的本质，也是核心。
线
GIS基本概念
空间实体的表达方式（symbol）
面
主要内容
1. GIS基本概念 2. GIS坐标 3. GIS数据 4. GIS空间分析
GIS坐标
作用：
对地球的位置进行精确定位。 GIS空间数据的构成单元。
GIS坐标
坐标1（直角坐标）：
40402130.04, 3539216.4, 101.0
方法：
forward(参数) //正变换：从经纬度->直角坐标 inverse(参数) //逆变换：从直角坐标->经纬度
我国常用投影
我国常用投影： 高斯—克吕格投影 （横轴墨卡托投TM ） 等角横切圆柱投影
我国常用投影
投影分带：
我国常用投影
投影分带：
GIS坐标——高程
1.正高是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到 通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离，正高用符号 Hg表示。 2.正常高是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该 点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离，正常 高用Hr表示。 3.大地高是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该 点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。 大地高也称为椭球高，大地高一般用符号H表示。大地高是一个纯 几何量，不具有物理意义，同一个点，在不同的基准下，具有不 同的大地高。
按承影面与地轴的关系分为：正轴投影、横轴投 影、斜轴投影
按承影面与地表的关系分为：切投影、割投影Fra bibliotek 投影分类示意图
N
N
N
S
S
S
正轴
横轴
斜轴
切园柱投影 割园柱投影 切方位投影
等积投影、等角投影、等距投影
形状不变
投影分类示意图
简单投影
所谓简单投影是指继承了几何投影的基本特征， 经纬网形状简单、变形规律亦不复杂的投影。
坐标 经纬度坐标 投影坐标（平面直角）
地球自然表面
地球的物理表面——大地水准面
地球的物理表面——大地水准面
地球表面
大地水准面
地球的物理表面——大地水准面
地球的物理表面——大地水准面
陆地上，大地水准面无法直接测出真值 只有用一个近似值 称为似大地水准面 “似大地水准面精化”就是使其无限接近大
/s/blog_4b700c4c0100r4yo.html
GIS坐标——高程
GIS坐标——高程
我国规定采用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。
大地高可用于三维GIS领域以及高分辨率遥感影 像正射纠正。
面向对象方法表达投影
Class MyTransMercatorProjection
成员变量：
double a; double b; double Origin_Latitude; double Central_Meridian; double False_Easting; double False_Northing; double Scale_Factor
1 方位投影 2 圆锥投影 3 圆柱投影
1 方位投影
方位投影以平面为投影。
2 圆锥投影
3 圆柱投影
3 、 圆柱 投影
地图投影的基本参数
中央经线(central_meridian): 105.000000000000000 参考椭球长半轴(major_axis): 6378137.000000000000000 参考椭球短半轴(minor_axis): 6356752.314199999900000 东偏移(false_easting): 500000.000000000000000 北偏移(false_northing): 0.000000000000000 起始纬度(origin_latitude): 0.000000000000000 投影类型(type): TransMercatorProjection 其它参数：。。。
GIS坐标——高程
我国高程控制网
高度的起算面 1985年国家高程基准面
GIS坐标——地理坐标
GIS坐标——地理坐标
GIS坐标——投影坐标
1 地图投影的概念
地图投影就是在球面与平面之间建立其经纬 度与直角坐标函数关系的数学方法
2 地图投影的变形 3 地图投影的分类
GIS坐标——投影坐标
地图投影是在几何投影的基础上发展起来的
球 面
平面
地图投影的实质就是球面上的经纬网按 照一定的数学法则转移到平面图纸上。
有“洞”的面
GIS基本概念
空间实体的基本特征 1 空间特征（定位数据）
表示现象的空间位置或现在所处 的地理位置。空间特征又称为几何 特征或定位特征，一般以坐标数据 表示
GIS基本概念
空间实体的基本特征 2 属性特征（非定位数据）
表示实际的现象或特征的信息， 例如变量、级别、数量特征和名称 等等
大地坐标系
大地坐标系=大地基准面+高程基准
大地坐标系
总结
主要内容
1. GIS基本概念 2. GIS坐标 3. GIS数据 4. GIS空间分析
GIS坐标——地理坐标
地理坐标（经纬度）
平面坐标
GIS坐标
直角坐标（地图投影） 正高
高程
正常高
大地高
GIS坐标——地理坐标
GIS坐标——地理坐标
GIS基本概念 点（Point）
特征：有位置信息，无长度、面积属性
GIS基本概念 线（ Line, Arc ）
特征：有位置，长度属性；无面积属性 特殊情况：首尾相接的线是“环”
线
环
GIS基本概念 面（ Polygon ）
特征：有位置，长度，面积属性。 特殊情况：中间有“洞”
面
地水准面，越接近精度越高
地球的物理表面——大地水准面
通常，GIS中大地水准面（似大地水准面） 是高程的起算面。
地球的数学表面——地球椭球体
地球的数学表面——地球椭球体
地球的数学表面——地球椭球体
地球的数学表面——地球椭球体
地球的数学表面——地球椭球体
通常，GIS中的平面坐标（X，Y或者经度、 维度）都是基于地球椭球体的。
GIS基本概念
空间实体的基本特征 3 时间特征（时间尺度）
指现象或物体随时间的变化情况， 其变化的周期有超短期的、短期的、 中期的、长期的等等
GIS基本概念
空间数据的基本特性[Jack Dangermond,1984]
GIS基本概念
空间实体的表达方式（symbol） 点
GIS基本概念
空间实体的表达方式（symbol）