1、地理信息系统高级教程 徐伟铭,空间数据模型,概念模型逻辑模型物理模型,场/域模型 对象模型,矢量模型 栅格模型,数据结构,2D 模型 3D模型 4D模型（时空数据模型）,层次维度,第三讲 地理空间数据,数据的类型 地理空间数据的类型 地理空间数据的生产 地理空间数据的质量,数据分类,按记录介质按记录符号按数据来源按数据内容,纸质数据 电子数据,文本表格数据 图像图形数据 音频视频数据,历史文献 统计数据 实验数据 测量遥感数据,人口数据 法人数据 自然资源数据 经济数据,磁带数据 磁盘数据 光盘数据,点：通常为矢量格式 线：通常为矢量格式 区 体,名称标度 等级标度 区间标度 比率标度,地理变
2、量数据 地理实体数据,地理空间 数据类型,按变量的标度 按数据集形式,矢量 栅格,点格式 线格式 区格式,矢量 栅格,三维矢量 三维栅格,数据的标度,名称标度（Nominal） 顺序标度（Ordinal） 区间标度（Interval） 比率标度（Ratio）,名称标度：标识、命名定性标度，不能进行算术运算，也称为类型测量尺度。它只对特定现象进行标识，赋予一定的数值（但是这些数值之间无数量关系）或符号而不定量描述。该数据的逻辑运算只有“等于”或“不等于”两种形式，而其近似均值只能使用众数。实例：土地利用类型、植被类型或岩石类型。,等级标度：等级或顺序排列半定量标度，线性坐标上不按值的大小，而是按
3、顺序排列的数，是基于对现象进行排序来标识的测量尺度。该数据的逻辑运算除了“等于”与“不等于”之外，还可以比较它们的大小，即“大于”或“小于”。由于不同次序之间的间隔大小可以不同，故不能进行加、减、乘、除等算术运算。实例：自然灾害的等级或发生的危险程度，山峰按高度的分级（极高山、高山、中山、低山和丘陵），坡度分级（陡坡、中坡、缓坡）。,区间标度：相对定量标度(无绝对零点)不参照某个固定点，而是按间隔表示相对位置的数（零值往往系人为规定）。按间隔量测的值相互之间可以比较大小，并且它们之间的差值大小是有意义的。实例：温度，时刻。,比率标度：绝对定量标度(有绝对零点)比例测量尺度的测量值，具有真零值且
4、测量单位是等间隔的，该数据支持加、减、乘、除等多种算术运算。实例：降雨量、人口密度。,地图数据的生产 遥感影像数据的生产,建立大地坐标系 建立平面坐标系 获取地理对象的空间位置与属性 转绘成图 地图整饰 出版发布,建立地球参考椭球体建立地球表面局部与地球参考椭球体表面之间的关系,地球表面的形态,地球表面,大地水准面,地球模型,地球模型：三级近似,地球自然表面,极不规则，无法用数学表面进行描述,水准面所包围的球体,大地水准面所包围的球体,旋转椭球体,不规则性、动态性、不唯一性,不规则性、相对唯一性,标准数学曲面 1906：海福特椭球 1940：克拉索夫斯基椭球 1978：1975年国际椭球,椭圆
5、的第二偏心率：,椭圆的长半轴： a 椭圆的短半轴： b 椭圆的扁率：,椭圆的第一偏心率：,中国在1952年以前采用海福特（Hayford）椭球体，从1953-1980年采用克拉索夫斯基椭球体，自1980年开始采用GRS（1975）新参考椭球体系。,一个国家或地区在建立大地坐标系时，为使地球椭球面更切合本国或本地区的自然地球表面，往往需要选择合适的椭球参数、确定一个大地原点的起始数据，并进行椭球的定位(大地原点）和定向（由此得到基准面）。,地图投影,采用地图投影的原因 地图投影的类型 高斯-克吕格投影 中国的地形图分幅,地理坐标系,地理坐标系以地理极(北极、南极)为极点。 通过P点作椭球面的垂线
6、，称之为过P点的法线。 法线与赤道面的交角，叫做P点的纬度 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，叫做P点的经度,球面向平面（地理坐标向平面坐标）的转换,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,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,如何把不可展曲面上的地理对象展绘在平面图纸上，使其能表示连续的地理对象？,地图投影,地图投影（map projection）的实质就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B,L）与地图上相对应的平面直角坐标（X,Y）之间一一对应的函数关系，所以它是在地球表面
7、与投影面之间的映射关系，这种关系可以表示为投影公式。,空间直角坐标系统,1954北京空间直角坐标系 参考椭球：Krassovsky椭球 大地原点：前苏联普尔科沃天文台 Z轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向 X轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向 Y轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系,空间直角坐标系统,1980西安空间直角坐标系 参考椭球：1975国际椭球 大地原点：陕西泾阳县永乐镇 Z轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向 X轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向 Y轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系,Z,X,Y,地球质心,赤道,JYD1968,投影变
8、形,地图投影的变形，通常有： 长度变形 面积变形 角度变形不同的地图投影适应不同的应用目的。在实际应用中，根据使用地图的目的，选择适当的地图投影是建立地理信息系统必须考虑的基本问题之一。,按投影面按投影面与球面的关系按变形性质,方位投影 圆柱投影 圆锥投影,正轴（切、割）投影 横轴（切、割）投影 斜轴（切、割）投影,等角投影 等积投影 等距投影,地图投影分类,空间参考 空间参考是椭球、使用该椭球的基准面、地心/地理/投影坐标系统的组合。 在European Petroleum Survey Group (EPSG) 中预定义了一系列空间参考（定义参数），使用唯一的ID来引用，例如：EPSG:4
9、326（http:/spatialreference.org，该站还包括4362 个EPSG 空间参考；447 个ESRI空间参考；2380 IAU2000空间参考；1005 个spatial reference.org 的空间参考）,EPSG:21420 （北京54, 6带高斯-克吕格投影）,EPSG:21420：西安 1980 / Gauss-Kruger zone 20,高斯-克吕格投影（横轴圆柱等角投影）又称横轴墨卡托投影，其性质是：经线与纬线投影后保持正交；中央经线不变形，纬线中赤道变形最小，二者在投影后为直线；从中央经线和赤道向两侧变形逐渐增加。,常用投影之一高斯克吕格投影实质上是
10、横轴切圆柱正形投影。（等面积）,高斯投影6和3带分带,国家基本比例尺地形图的分幅和编号 国家基本比例尺地形图系列 大比例尺：1:1万，1:2.5万，1:5万，1:10万 中比例尺：1:25万，1:50万 小比例尺：1:100万 国家基本比例尺1:100万地形图分幅方式 全球统一分幅和编号，每幅经差6，纬差4； 从赤道起向北或向南至纬度88止，按纬差每4划作22个横列，依次用A、B、V表示；从经度180起向东按经差每6划作一纵行，全球共划分为60纵行，依次用1、2、60表示； 每幅图的编号由该图幅所在的“列号行号”组成。例如，北京某地的经度为1162608、纬度为395520，所在1100万地形
11、图的编号为J-50。,1:100万地形图分幅与编号,150万、125万、110万比例尺地形图的分幅和编号 这三种例尺地形图都是在1100万地形图的基础上进行分幅编号； 一幅1100万地形图再划分为4幅150万地形图，分别以代码A、B、C、D表示。将1100万图幅的编号加上代码，即为该代码图幅的编号，如左上角150万图幅的编号为J-50-A。 一幅1100万的图可再划分为16幅125万地形图，分别用1、2、16代码表示。将1100万图幅的编号加上代码，即为该代码图幅的编号，如左上角125万图幅的编号为J-50-1。 一幅1100万的图，可再划分为144幅110万的图，分别用1、2、144代码表示
12、。将1100万图幅的编号加上代码，即为该代码图幅的编号，如左上角110万图幅的编号为J-50-1。,401 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 1 2 3 4 2425 36 39 A B 37 4849 5 6 7 8 6061 723873 8485 9 10 11 12 9697 10837 C D 109 120121 13 14 15 16 132133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 14436114 115 116 117 118 119 120150万、125万、110万比例尺地形图的分幅和编号,15万、12.5
13、万、11万比例尺地形图的分幅和编号 这三种比例尺图的分幅、编号都是以110万比例尺地形图为基础； 将一幅110万的图划分成4幅15万地形图，分别以A、B、C、D数码表示，将其加在110万图幅编号后面，便组成15万的图幅编号，例如，J-50-144-A； 再将每幅15万的图幅划分成4幅12.5万地形图，并以1、2、3、4数码表示，将其加在15万图幅编号后面便组成12.5万图幅的编号，例如，J-50-144-A-2。 将110万图幅进一步划分成64幅11万地形图，并用（1）、（2）、（64）带括号的数码表示，将其加在110万图幅编号后面，便组成11万图幅的编号。例如，J-50-144-（62）。,
14、15000、12000比例尺地形图的分幅和编号 这两种比例尺图是在11万比例尺地形图图幅的基础上进行分幅和编号的： 将一幅11万的图幅划分成4幅15000图幅，分别在11万的编号后面写上代码a、b、c、d，例如，J-50-144-（62）-b。 每幅15000的图再划分成9幅12000的图，其编号是在15000图的编号后面再写上数字1、2、9，例如，J-50-144-（62）-b-8。,梯形分幅的图幅规格与编号,国家基本地形图的分幅与编号国家标准1992年12月，我国颁布了国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T139 8992国家标准，1993年3月开始实施。新的分幅与编号方法为： 分幅110
15、0万地形图的分幅标准仍按国际分幅法进行。其余比例尺的分幅均以1100万地形图为基础，按照横行数纵列数的多少划分图幅。 编号 1100万图幅的编号，由图幅所在的“行号列号”组成。与国际编号基本相同，但行与列间直接连接。如北京所在1100万图幅编号为J50。 150万至15000图幅的编号，由图幅所在的“1100万图行号（字符码）1位，列号（数字码）2位，比例尺代码1位，该图幅行号3位，列号（数字码）3位”共10位代码组成。例如：北京所在幅(1:25万）：J50C002003,建立大地坐标系 建立平面坐标系 获取地理对象的空间位置与属性 转绘成图 地图整饰 出版发布,建立大地坐标系 建立平面坐标系
16、 影像获取与传输 辐射校正 几何校正 地理编码 发布出售,遥感影像获取流程,数据质量的基本概念 地理空间数据质量问题的来源 地理空间数据误差的类型 地理空间数据中的质量问题 地理空间数据的质量控制,准确性（Accuracy） 精度（Precision） 空间分辨率（Spatial Resolution） 比例尺（Scale） 误差（Error） 不确定性（Uncertainty）,一个记录值（测量或观测值）与它的真实值之间的接近程度,对现象描述的详细程度,记录变化的最小空间距离,图上距离与实地距离之比,一个记录值（测量或观测值）偏离其真实值的程度,是指数据的随机性与模糊性，包括空间位置的不确定
17、性、属性的不确定性、时域的不确定性,空间现象（地理对象）自身的不稳定性 空间现象（地理对象）表达过程中的误差 空间数据处理过程中的误差 空间数据使用过程中的误差,地理空间数据质量问题的来源,几何误差（包括点误差与线误差） 属性误差（统计、测量、分类） 时间误差 逻辑误差（由上述三类误差引起）,地理空间数据误差的类型,测量数据遥感数据地图数据,系统误差 操作误差 偶然误差,记录误差（传感器误差） 数据传输误差 数据处理误差,地图固有误差 记录介质变形误差 数字化误差,地理空间数据中的质量问题,手工方法 地理相关法 元数据方法,地理空间数据的质量控制,定义内容功能,有关数据集的内容、来源与所有者的说明 有关数据质量说明 有关数据生产过程与方法的说明,辅助数据集的管理与维护 支持对数据集的查询检索操作 提供了解与使用数据集的信息,是描述数据的数据（ Metadata的中文译名），是关于数据集内容、质量、来源、生产过程与方法的说明。,元数据,思考题,在图层叠加分析中，误差是如何传递的？该如何控制？,
