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GIS的空间数据结构GIS（地理信息系统）中的空间数据结构是指用来存储、组织和管理地理空间数据的方式和方法。
它们是构建GIS系统的基础，对于实现空间数据的高效查询、分析和可视化表示具有重要意义。
本文将介绍常见的空间数据结构，包括矢量数据结构、栅格数据结构和层次数据结构。
一、矢量数据结构（Vector Data Structure）是用点、线和面等几何要素来表示地理现象的空间数据结构。
常见的矢量数据结构包括点、线和面三种类型：1. 点（Point）是空间数据最基本的要素，它由一个坐标对(x, y)表示，常用于表示一个具体的地理位置或地物。
2. 线（Line）是由若干个连接起来的点所组成的线条，它可以用来表示道路、河流等线状地物。
3. 面（Polygon）是由若干个边界相连的线所围成的封闭区域，它可以用来表示国家、城市等面状地物。
矢量数据结构是一种拓扑结构，在存储空间数据时，常采用点-线-面的层次结构，以及节点、弧段和拓扑关系等数据结构来存储和组织地理空间数据。
二、栅格数据结构（Raster Data Structure）将地理空间数据划分为一系列均匀的像素或单元格，用像素值或单元格值来表示地物属性。
栅格数据结构适用于连续分布的地理现象，如温度、降雨等。
常见的栅格数据结构包括：1. 栅格图像（Raster Image）是将地理空间数据以图像的方式呈现，每个像素的灰度值或颜色代表了地物属性的强度或类型。
栅格图像可以通过数字遥感技术获取，并被广泛应用于地貌分析、图像处理等领域。
2. 数值地形模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种栅格数据结构，用于表达地球表面的海拔高度。
DEM常用于地形分析、洪水模拟等应用中。
栅格数据结构的主要优点是简单、易于操作和处理，但由于其离散性，对于空间数据的存储和处理需求较大。
三、层次数据结构（Hierarchical Data Structure）是一种将地理空间数据按层次结构进行组织和管理的数据结构。
GIS⼊门基础知识点 ⾃从国企辞职以后，找了⼀份关于GIS开发的⼯作，好多从事这个都是地理信息科学⽅⾯的专业。
由于⾃⼰才疏学浅，只能从头⼊门学起，先是⼤致了解公司的业务以及产品，学习⼀下相关地理信息的基础知识。
⾸先今天简单的学习了⼀下地理信息基础知识：1、坐标系统：地理坐标系 平⾯坐标系2、地图投影：圆柱投影 圆锥投影 ⽅位投影 ⾼斯-克吕格投影3、地理空间数据：GIS操作的对象为空间数据数据的组织形式有：⽮量结构 栅格结构3.1、栅格结构：将研究区域划分为⼤⼩均匀紧密相邻的⽹格阵列，每个⽹格作为⼀个像素。
它由⾏，列号定义，并包含⼀个代码，表⽰像素的属性类型或者量值⽐如遥感影像就是典型的栅格结构优点：数据结构简单，空间数据的叠加和组合⼗分⽅便，数字模拟⽅便。
缺点：图形数据量⼤，如果⽤⼤像素减少数据时，精度和信息量受损失。
地图输出不够精美，美欧表达拓扑关系。
投影变换花费时间多。
3.2、⽮量数据结构：Vector Data：在直⾓坐标系中，⽤x,y坐标来表⽰地图图形或者地理实体的数据。
⽮量数据⼀般通过记录坐标的形式来尽可能的将地理实体的空间表现出准确⽆误。
点实体：在⼆维空间中，点实体⽤⼀对坐标x,y来确定位置。
⾯实体优点：⾯向⽬标的，不仅能表达属性编码，⽽且容易定义和操作单个空间实体。
完整的描述拓扑关系。
表⽰地理数据的精确度⾼，图形输出精确美观。
严密的数据结构，数据量⼩。
图形数据和属性数据的恢复更新，综合都能实现。
缺点：数据结构复杂，⽮量多边形叠加算法复杂。
4、什么是4D数据？4D:（DRG,DLG,DOM,DEM）通过地理信息系统分析处理得到的DLG,DOM,DEM,DTM等信息产品DOM:数字正射影像图（Digital Orthophoto Map）:利⽤数字⾼程模型对扫描处理的数字化的航空相⽚，遥感影像，经过逐个象元纠正，按图幅范围裁切⽣成的影像数据DOM是需要DEM进⾏⼆次加⼯的，也是4D产品中最为⾼级额产品。
gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。
GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。
一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。
1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。
每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。
2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。
常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。
空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。
二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。
常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。
2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。
常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。
3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。
常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。
4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。
常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。
三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。
1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。
2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。
gis概念GIS（地理信息系统）是一种涉及地理空间信息的技术，它主要用于收集、存储、处理、分析和展示各种地理空间数据。
它在很多领域都被广泛应用，例如流行的谷歌地图和百度地图应用就是基于GIS 系统来构建的。
在这篇文章中，我们将详细介绍GIS的概念。
第一步：GIS的定义GIS是由计算机硬件和软件支持下的地理信息处理系统。
它主要是通过使用空间（地理）型数据及非空间型数据来协调、处理不同事物之间的相互关系并加以分析的一种技术（又称空间信息技术），它展示了各种地理空间数据之间的联系和联系方式。
GIS系统通常包括数据采集、处理、分析和展示四个阶段。
第二步：GIS系统的特点GIS系统的最大特点就是它以空间位置为基础来处理和分析各种地理数据。
它有以下几个重要特点：1. 可以展示多种地理信息：GIS系统可以处理和分析各种地理数据，例如空气污染、人口分布、地形地貌、土地利用等各种信息。
2. 支持实时数据处理：GIS系统可以实时处理数据，通过监控传感器和卫星等手段及时更新数据。
3. 具有多种应用：GIS系统可以应用于城市规划、环境保护、农业、气象等多个领域。
4. 可以实现数据可视化：GIS系统可以通过可视化的方式展示各种地理数据，例如地图、图表等。
第三步：GIS系统的应用GIS系统在很多领域都被广泛应用，例如：1. 城市规划：GIS系统可以通过空间分析和模拟来实现城市规划和土地利用的效率和可持续性。
2. 环境保护：GIS系统可以通过污染排放、水质检测等方法分析空气和水的质量来协助环境保护。
3. 农业：GIS系统可以通过收集和分析土地、气候和作物等数据来帮助农民制定种植计划和优化生产。
4. 气象：GIS系统可以通过收集和分析气象数据，了解风向、温度、压强等信息来预测气象变化。
总的来说，GIS系统是一种非常强大的技术，它以空间位置为基础来处理和分析各种地理数据。
它在很多领域都被广泛应用，为各个行业提供了独特的解决方案和信息服务，为各行各业带来了极大的便利和发展机会。
GIS地理信息系统概述GIS（Geographic Information System，地理信息系统）是一种用于获取、存储、分析、管理和展示地理数据的技术系统。
它以地理空间数据为基础，利用计算机技术和地理学原理，实现对地理现象的收集、管理、分析和应用，为决策者和用户提供科学的地理信息支持。
GIS在很多领域如城市规划、自然资源管理、环境保护、交通运输等都得到广泛应用。
GIS的主要组成部分包括硬件、软件、数据和人员。
硬件通常包括计算机、服务器、输入设备和输出设备等。
软件是实现GIS功能的核心，包括数据采集、数据管理、地理分析和可视化等模块。
数据是GIS的核心，包括地图数据、影像数据、地理数据库等，数据的质量和完整性直接影响到GIS的准确性和可靠性。
人员是GIS的关键，包括GIS技术人员和领域专家，他们需要具备地理学、计算机科学和数据分析等方面的知识。
GIS的主要功能包括数据采集与存储、空间分析与建模、查询与显示以及应用开发等。
数据采集与存储是GIS的基础，可以通过现场调查、遥感技术、卫星遥感和地理数据库等方式进行数据收集和整理，然后存储到地理数据库中。
空间分析与建模是GIS的核心功能，通过对地理数据进行分析和建模，可以揭示地理现象和规律，为决策者提供科学的决策依据。
查询与显示是GIS的常见功能，可以对地理数据进行查询和显示，以便用户快速查找和分析需要的信息。
应用开发是GIS的重要应用领域，可以根据具体需求开发各种定制化的GIS应用，如地图导航、位置服务等。
GIS的应用领域广泛，包括城市规划、自然资源管理、环境保护、交通运输、农业、地质勘察、社会经济等。
在城市规划方面，GIS可以用于地形分析、土地利用规划、交通规划等，为城市规划部门提供科学的决策支持。
在自然资源管理方面，GIS可以用于森林资源管理、水资源管理、土地利用管理等，为自然资源相关部门提供可视化分析工具。
在环境保护方面，GIS可以用于环境监测、灾害预警等，为环境保护部门提供科学的预警和应急决策。
gis的基本构成
GIS的基本构成主要包括以下几个方面：
1. 空间数据：GIS处理的是地理空间数据，因此空间数据是GIS的基石。
空间数据包括点、线、面、栅格等形式的数据。
2. 数据库：GIS需要存储和管理大量的空间数据，因此必须有一个强大的数据库系统作为基础支持。
常用的GIS数据库包括ESRI的ArcSDE，Oracle Spatial，PostGIS等。
3. 地图制图：GIS的输出通常以地图形式呈现。
地图制图需要考虑的因素包括数据的显示、颜色、标注、图例等，同时还需要考虑输出格式和分辨率等。
4. 空间分析：GIS有强大的空间数据分析和处理能力，可以对数据进行空间查询、空间叠加、空间分析等操作，以便用户进行科学的决策。
5. 软件平台：GIS是一种计算机技术，因此必须有相应的软件平台。
常见的GIS 软件包括ArcGIS、QGIS、MapInfo、SuperMap等。
6. 应用领域：GIS的应用领域十分广泛，从农业到城市规划，从能源开发到灾害预警，都可以使用GIS技术进行数据处理和分析。
gis基础知识整理基础知识概括GIS（地理信息系统）是一种基于地理位置数据（如经纬度、海拔、地形等）的计算机系统，可用于捕获、存储、查询、分析和展示地理信息。
GIS的基础知识包括以下内容：1.地理坐标系统：GIS使用地理坐标系统来定位和描述地球上的位置。
常见的地理坐标系统包括经纬度、投影坐标系等。
2.空间数据：GIS数据主要包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据表示地理位置为点、线、面等几何对象，而栅格数据则是将地球表面划分为一系列等大小的网格，每个网格表示一个值。
3.数据采集：GIS数据可以通过多种方式采集，如GPS定位、航空摄影、遥感影像等。
4.数据存储：GIS数据可以存储在文件或数据库中。
常见的GIS文件格式包括Shape、KML等，而数据库中常用的GIS数据类型包括点、线、面等几何类型。
5.空间分析：GIS可以进行各种空间分析，如缓冲区分析、空间插值、空间统计等，以帮助用户理解和探索地理现象。
6.地图制图：GIS可以生成各种类型的地图，包括静态地图和动态地图。
地图可以包含各种地理信息，如地形、交通、人口等。
7.空间查询：GIS可以进行各种空间查询，如点查询、线查询、面查询等，以帮助用户查找和分析地理数据。
GIS应用广泛，包括城市规划、资源管理、环境保护、农业决策等领域。
掌握GIS基础知识对于从事相关领域的工程师和科学家非常重要。
地理坐标系统地理坐标系统是一种用于定位和描述地球上位置的系统。
地球是一个球体，因此需要一种特殊的坐标系统来表示地球上的位置。
通常使用的地理坐标系统包括经纬度和投影坐标系。
1.经纬度：经纬度是一种基于球体坐标系的地理坐标系统，用于描述地球表面上的任意位置。
经度是从东到西的度量，以0°到180°的形式表示，以本初子午线（通常是格林威治子午线）为基准线。
纬度是从南到北的度量，以0°到90°的形式表示。
2.投影坐标系：投影坐标系是一种将地球的三维曲面投影到二维平面上的坐标系。
gis的基本原理宝子！今天咱们来唠唠GIS这个超酷的东西。
GIS呢，就是地理信息系统（Geographic Information System）啦。
你可以把GIS想象成一个超级智能的大地图盒子。
这个盒子里装着各种各样关于地球表面的信息呢。
比如说，你想知道你家附近哪儿有好吃的火锅店，GIS就能帮上忙。
它为啥这么厉害呢？这就得从它的基本原理说起啦。
GIS最基础的就是数据啦。
它的数据就像是拼图的小碎片，各种各样的。
有表示地形的，像哪里是高山，哪里是低谷；还有表示城市建筑的，哪条街有啥商场啊之类的。
这些数据呢，有的是通过卫星在天上拍下来的，你想啊，卫星就像一个超级摄影师，在太空里咔嚓咔嚓地给地球拍照，然后把这些照片信息变成数据传给GIS。
还有些数据是人们在地面上一点点测量出来的，就像那些测量员，拿着仪器跑来跑去，可辛苦啦，就是为了把准确的地理信息记录下来给GIS用。
GIS里的数据还有个特点，就是有空间位置信息。
啥叫空间位置信息呢？就好比你在地图上能找到你家的位置，这个位置就是空间位置。
GIS里的数据知道每个东西在地球上的哪里，就像每个小物件都有自己的小标签，写着“我在这儿呢”。
比如说，一个小公园的数据，它不仅知道这个公园有多大，里面有啥好玩的，还知道这个公园在城市的哪个角落。
再说说GIS的分析功能。
这可太有趣啦。
它就像一个超级大脑，可以对这些数据进行各种各样的分析。
比如说，你想找一条从你家到学校最短的路，GIS就能分析出来。
它会看道路的长度啊，有没有堵车的地方啊之类的。
又或者说，你想知道哪个区域最适合种某种农作物，GIS也能搞定。
它会看这个区域的土壤情况、气候条件，像阳光够不够啊，雨水多不多啊，然后告诉你这个地方种这种农作物合不合适。
GIS还有一个很厉害的地方，就是它可以把不同类型的数据叠加在一起分析。
这就像你把不同的透明塑料片叠在一起，每个塑料片上有不同的图案，叠在一起就能看到新的图案啦。
比如说，你把人口分布的数据和河流分布的数据叠加在一起，你就能知道哪些地方人口多但是水资源可能不够用，哪些地方人口少但是水资源很丰富。
地理信息系统知识：GIS在国土资源管理中的应用地理信息系统（GIS）是一种以空间数据为基础的计算机技术，它可以对地理空间信息进行有效的组织、管理、分析和展示。
在国土资源管理中，GIS可以应用于很多领域，如土地资源管理、自然资源保护、城市规划等。
本文将重点探讨GIS在国土资源管理中的应用。
一、土地资源管理GIS可以用于土地用途管制、土地整治、土地评估、土地资源调查、土地利用规划等方面。
首先，GIS可以帮助各级政府部门进行土地用途管制，这有助于避免乱占土地现象的出现。
政府可以将各种土地用途的选址和规模进行计算和管理，并对各种土地资源进行分类，以便在保护土地的同时，使土地的合理开发得到实现。
其次，GIS还可以用于土地整治。
土地整治是指对城乡土地进行规划调整、治理、建设和管理的一系列工作。
GIS可以帮助政府和相关企业对土地进行调查，分析土地利用现状，制定土地整治策略，并实现整治规划和土地利用的优化。
同时，GIS在土地评估方面也有很大的应用前景。
土地评估是指对土地价值或使用价值进行评价，针对化工厂、工业园区等地的安全性、环保程度和开发潜力，评估土地综合价值。
GIS可以帮助政府和企业对土地资源进行评估，把握土地资源的内在价值，合理开发和利用土地资源。
最后，GIS在土地利用规划方面也能提供咨询和数据支持。
在进行土地利用规划项目时，GIS可以用于制图、分析、计算、模拟、评估和展示等方面，支持政府制定合理、科学、系统的名地管理规划。
二、自然资源保护GIS在自然资源保护方面也有着广泛的应用场景。
它可以用于山地灾害预防、水资源管理、土壤保护与修复、湿地保护和森林资源管理等方面。
举例来说，GIS可以用于山地灾害识别和监测。
山地灾害是严重的自然灾害，对人类造成了巨大的损失和灾难。
GIS可以从多个方面来评估山地地形结构、地貌变化、地下水、岩土力学等因素，判断山地灾害的发生和可能性，从而提前预警并避免灾难的发生。
另外，GIS在水资源管理方面也有着广泛的应用。
地理信息系统的框架与基础一、地理信息系统的框架1.1概念地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种专门用于存储、管理、处理和分析地理空间数据的计算机系统，可以帮助人们更好地理解和把握地球表面上的空间分布规律和时空变化趋势。
1.2组成部分GIS的核心技术包括地图制作、空间数据管理、数据分析、空间模型构建和空间可视化等方面。
具体来说，GIS的组成部分包括地图、数据、软件、硬件和人员等，其中，地图和数据是GIS 的基础，软件和硬件是GIS的技术支撑，人员则是GIS的使用者和管理者。
1.3标准体系GIS的标准体系包括数据标准、软件标准、服务标准和元数据标准等，这些标准保证了GIS数据的互操作性，使得不同来源、格式、用途的数据可以在GIS系统中进行有效整合和分析，同时也为GIS应用的共享和交流提供了基础。
二、地理信息系统的基础2.1地图与地图投影地图是GIS系统的基础，它是将地球表面投影到平面上的一种表现方式。
地图制作需要选择合适的投影方式，投影方式的选择应当考虑数据的地理位置、形状、大小、距离、方向及比例等因素。
常见的投影方式包括等角圆柱投影、等积圆柱投影、等角圆锥投影、等积圆锥投影、等面等距投影等，每种投影方式都有其适用范围和优缺点。
2.2空间数据类型GIS系统主要管理和处理的是空间数据和属性数据，空间数据又包括矢量数据和栅格数据两种类型。
矢量数据是由离散的点、线、面等几何要素组成的，它采用坐标系来确定要素的位置和形状，通常用于表示地物的分布和空间关系。
栅格数据是由行列网格组成的，每个单元格代表一定大小的实际地面区域，栅格数据的值代表某一属性的信息，通常用于高程和遥感图像等数据的表达和分析。
2.3空间数据采集空间数据采集是GIS系统的关键环节，它决定了GIS数据的质量和精度，常见的空间数据采集方法包括GPS（全球定位系统）、航空摄影、遥感影像解译、地形测量和野外调查等。
GIS空间分析方法GIS（地理信息系统）空间分析是指利用GIS技术和方法对地理空间数据进行处理和分析的过程。
它包括了对地理空间数据进行统计、计算、模型建立和模拟等操作，旨在揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据。
1.点线面分析点线面是地理空间对象的常见形式，点线面分析是GIS空间分析的基础。
点线面分析涉及到对点、线、面要素进行拓扑关系的判定和属性数据分析，以及对点线面的距离测量、方位计算和空间关系的判断等操作。
这些操作可以用于地理空间对象的查找、选择、连接和组织等任务。
2.缓冲区分析缓冲区分析是指在地理空间对象周围建立一个等距离或者等属性值的区域，用于分析地理现象的时空关系。
通过缓冲区分析，可以确定一定距离范围内的地理对象数量、密度和分布情况，从而对资源分配、环境保护和区域规划等问题进行优化和决策。
3.可视化分析可视化分析是将地理空间数据以图形、图像或者动画的形式呈现出来，方便人们对数据进行直观理解和分析的过程。
可视化分析能够将地理空间数据转化为易于理解和记忆的图像，帮助人们发现地理空间模式、趋势和异常现象等信息，从而辅助决策和规划过程。
4.空间插值分析空间插值分析是利用已有的有限样本数据来推测或者估计未知位置上的属性值的方法。
通过空间插值分析，可以对地理现象的分布进行估计和预测，从而为资源管理、环境评价和风险分析等提供重要的参考。
5.空间网络分析空间网络分析是指在地理空间数据之上进行网络建模，进行路径分析和网络优化的方法。
空间网络分析常用于交通规划、物流分配和资源调度等问题的求解，可以帮助人们找到最优路径、确定最佳服务区域和优化交通运输等任务。
综上所述，GIS空间分析方法包括点线面分析、缓冲区分析、可视化分析、空间插值分析和空间网络分析等。
这些方法可以揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据，广泛应用于城市规划、环境保护和自然资源管理等领域。
地理信息系统基础知识地理信息系统（Geographic Information System，简称为GIS）是一种以数据为基础、以地理空间信息为核心、以计算机技术为手段、以空间分析为特色、以解决地理问题为目标的综合性技术体系。
GIS应用广泛，包括环境监测、城市规划、土地利用、交通管理、自然资源管理、农业规划、气候研究、地质勘探、公共安全等领域。
一、GIS的基本概念1、地理信息系统（GIS）GIS是利用计算机软硬件进行地理信息获取、处理、存储、分析和表达的一种空间信息系统。
2、地理信息（GI）地理信息是一种关于地球表面及其特征和现象的数字形式。
二、GIS的数据类型1、地理位置数据地理位置数据是指通过对空间位置和空间关系进行描述，来进行数据表达的数据集。
2、属性数据属性数据是指与地理位置数据相关联的信息。
三、GIS的功能1、数据输入GIS的数据输入主要包括手工采集、自动采集、扫描转换、剖析获取、数据交换等。
2、数据处理GIS的数据处理指的是地理信息的总体技术，包括数据存储、数据分析、数据查询和数据输出等方面。
3、数据分析GIS的数据分析功能主要包括距离分析、区域分析、网络分析、地形分析等。
4、数据输出GIS的数据输出主要包括统计图表、地图、制图等。
四、GIS的应用GIS应用范围广泛，包括以下几个方面：1、资源与环境GIS在资源与环境管理中具有重要的应用价值。
例如，GIS可以对水资源、空气质量、土地利用进行监测，并提供各种类型的分析结果。
2、交通运输GIS在交通运输领域的应用主要包括智能交通、交通管理、物流管理等方面。
例如，GIS可以用于路况监控、智能交通控制、城市交通规划等方面。
3、城市规划GIS可以帮助城市规划者实现空间信息的快速获取、计算和分析，进而实现城市规划的科学化、合理化。
4、农业生产GIS可以帮助农业生产者实现对农业基础数据、农业生产数据、土地利用、资源与环境等信息的实时监测和分析。
五、GIS应用的发展趋势1、数据开发随着数据量的增加和技术的发展，GIS数据开发将成为GIS应用的重要方向。
第四章GIS的空间信息基础一、常规的地理空间信息描述1、地球空间模型描述为了研究地理空间，有必要建立地球表面的几何模型。
以便定义合适的地理参照系统。
根据大地测量学的研究，球表面几何模型分为4类：（1）地球的自然表面，起伏不规则。
难以简单数学描述。
（2）大地水准面，静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成的处处与重力方向正交闭合曲面。
由于重力等影响，也是一个不规则曲面。
（3）椭球模型，以大地水准面为基准建立的地球椭球体模型。
为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球，且这个旋转椭球是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的。
凡是与局部地区(一个或几个国家)的大地水准面符合得最好的旋转椭球，称为参考椭球。
经过长期的观测、分析和计算，世界上许多学者和机构算出了参考椭球的长短半径的数值。
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年国际椭球，并以此建立了我国新的、独立的大地坐标系。
当制图比例尺小于1：5，000，000时，使用球体；表达精度与椭球体差别不大。
基于圆的旋转体。
当制图比例尺大于1：1，000，000时，使用椭球体；以取得更高的表达精度。
基于椭圆的旋转体。
用扁率描述椭球体的形状（a 为长半轴，b为短半轴）α=（a-b）/bα通常为小值，通常用1/α表示。
例：WGS1984 地理坐标系统：a = 6378137.0 meters1/α = 298.257223563椭球体的选择原则是：能最好地拟合一个国家或地区为原则。
例：北美地区的旋转椭球体选用的是CLARKE 1866。
长半轴 6,378,206.4 meters,短半轴 6,356,583.8 meters.（4）数学模型，为解决其它大地测量问题提出的。
2、地理空间坐标系的建立为确定地面点的位置，而定义的空间参照系。
主要是确定地面点与大地水准面之间的关系。
最直截了当的方法是地理坐标（经纬度）。
（1）地理坐标系（GCS）根据地理坐标，地面任意点的位置由经纬度表示。
经纬度具有深刻的地理意义，它标示物体在地面上的位置，显示其地理方位(经线与南北相应，纬线与东西相应)，表示时差，此外，经纬线还标示许多地理现象所处的地理带，如气候、土壤等部门都要利用经纬度来推断地理规律。
经纬度的测定方法主要有两种，即天文测量和大地测量。
以大地水准面和铅垂线为依据，用天文测量的方法，可获得地面点的天文经纬度。
测有天文经纬度坐标(λ,Φ)的地面点，称为天文点。
以旋转椭球和法线为基准，用大地测量的方法，根据大地原点和大地基准数据，由大地控制网逐点推算各控制点的坐标(L，B)，称为大地经纬度。
解放前，我国实际上没有统一的大地坐标系。
解放初期从原苏联1942年坐标系经联测和平差计算引伸到我国，建立了1954年北京坐标系。
该坐标系的椭球面与我国大地水准面不能很好地符合，产生的误差较大，不能满足我国空间技术、国防尖端技术、经济建设的要求。
我国在积累了30年测绘资料的基础上，通过全国天文大地网整体平差建立了我国的大地坐标系。
该坐标系采用1975年国际椭球参数，国家大地原点设在陕西省。
该系统坐标统一、精度优良，可直接满足1：5000甚至更大比例尺测图的需要。
我国已开始用该80年坐标系，取代了1954年北京坐标系。
地理坐标是一种球面坐标，可以用于地球表面的定位。
但由于量测单位的不一致，导致相同的角度代表不同的距离。
例：On the Clarke 1866 spheroid, one degree of longitude at the equator equals 111.321 km, while at60° latitude it is only 55.802 km.经纬度不具有标准长度单位。
因此，直接利用地理坐标难以进行距离、面积和方向等参数运算。
也不能方便显示数据到平面上。
为此，最好把地面点表示在平面上，采用笛卡儿坐标系（平面直角坐标）。
所以要用平面坐标系表示地面上的任何一点的位置，首先要把曲面展开为平面，但地球表面是不可展开的曲面，因此必须应用投影的方法，建立建立地球表面与平面上的点的函数关系。
因此产生了不同的地图投影变换方法。
（2）投影坐标系统（平面坐标系）将椭球面上的点通过投影的方法投影到平面上时，通常使用平面坐标系。
平面坐标系分为平面极坐标系和平面直角坐标系。
平面极坐标系采用极坐标法，即用某点至极点的距离和方向来表示该点的位置的方法，来表示地面点的坐标。
主要用于地图投影理论的研究。
平面直角坐标采用直角坐标(笛卡尔坐标)来确定地面点的平面位置。
可以通过投影将地理坐标转换成平面坐标。
投影坐标系统是定义在平面上的坐标系统。
具有在X和Y方向长度、面积、角度等相同的度量单位。
（3）高程系高程——由高程基准面起算的地面点的高度。
而高程基准面是根据多年观测的平均海水面来确定的。
也就是说，高程(也称海拔高程、绝对高程)是指地面点至平均海水平的垂直高度。
地面点之间的高程差，称为相对高程，简称高差。
由于不同地点的验潮站所得的平均海平面之间存在着差异，所以，选用不同的基准面就有不同的高程系统。
一个国家一般只能采用一个平均海水面作为统一的高程基准面。
我国的高程基准原来采用“1956年黄海高程系”，由于观测数据的积累，黄海平均海水面发生了微小的变化，因此启用了新的高程系，即“1985年国家高程基准”。
在采用新的高程基准后，对已有地图的等高线高程的影响可忽略不计。
GIS的地理空间，通常是指经过投影变换后在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。
它的理论基础是旋转椭球体和地图投影变换。
3、地图投影的基本概念转换三维地球表面到二维地图平面的数学处理方法称之为地图投影。
是一种透视投影。
(1) 投影变形由于要将不可展的地球椭球面展开成平面，且不能有断裂，那么图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，因而投影变形是不可避免的。
投影变形通常包括三种，即长度变形、角度变形和面积变形。
长度变形(νμ)是长度比与1之差值，即νμ=μ－1而长度比(μ)则是指地面上微分线段投影后长度ds′与其固有长度ds之比。
即长度比是一个变量，不仅随点位不同而变化，而且在同一点上随方向不同也有大小的差异。
角度变形是指实际地面上的角度(α)和投影后角度(α′)的差值，即α－α′角度变形可以在许多地图中均可清晰地看到。
本来经纬线在实地上是成直角相交的，但经过投影之后，很多情况下经纬线变成了非直角相交的图形。
面积变形(v p)系指面积比P与1之差，即v p＝P－1上式中P是面积比，是地球表面上微分面积投影后的大小dF′与其固有面积dF之比值，即P＝dF′/dF面积比也是一个变量，它随点位不同而变化，因此，面积变形亦在许多投影中经常出现。
(2) 投影的类型地图投影是为特定的制图目的服务的。
有以下投影类型：A、等角投影（正形投影，正射投影）保持局部形状相似，但不能保证面积相等。
但面积较大时，也不能保证形状不变。
B、等面积不变，但角度、形状、和比例会发生变形。
C、等距离投影，既不等积，也不等角。
长度、角度、面积、比例均有变形。
但面积变形小于等角，形状变形小于等积。
(3) 投影方法：A、圆锥投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）B、圆柱投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）C、平面（方位）投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）（4）地图投影的选择主要指中小比例尺地图投影，基本比例尺地图投影类型有国家相关部门规定。
考虑因素：A、范围；B、形状；C、地理位置；D用途；E、出版方式。
以减少图上变形为目的，最好使等变形线与制图区域的轮廓形状基本一致。
其中范围、形状、地理位置最重要。
例：圆形地区采用方位投影，两极用正轴方位投影，赤道采用横轴，中纬度地区采用斜轴投影。
在中纬度东西延伸的地区，采用正轴圆锥投影，如中国和美国。
赤道东西延伸的地区，采用正轴圆柱，如印尼。
南北方向延伸的地区，采用横轴圆柱。
如智利等。
4、投影在GIS中的应用GIS所存贮记录、管理分析、显示应用的内容是地理信息，而地理信息的描述必须要有指定的地理参照系，且地理位置应以地理坐标或平面坐标的方式表示出来。
地图不仅是GIS的重要数据源，而且是表示地理信息的最佳媒介。
也就是说，在GIS中，地理信息基本上都是以地图的方式显示给用户的，用户也是在地图上进行空间信息的查询的，GIS空间分析的结果也是以地图的形式显示出来的，GIS输出的成果中大部分是地图，等等。
由于GIS大多是以地图的方式来显示地理信息的，而地图是平面，地理信息则是在地球椭球面上的，因此，地图投影在GIS中是不可缺少的。
例如，当GIS的地理数据库中的地理数据是以地理坐标(即经纬度)来存贮时，对于输入的以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换来转换成地理坐标，然后才能装入到GIS的地理数据库中，而当需要显示或输出地图时，则必须将地理数据库中的地理坐标表示的空间数据通过投影变换成指定投影的平面坐标。
在GIS中，地理数据的显示往往可以根据用户的需要，指定各种投影。
但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，往往采用与国家基本系列地图所用的投影。
我国常用的地图投影的情况为：(1)、我国基本比例尺地形图(1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5、1：1万、1：5000)除1：100万外均采用高斯—克吕格投影为地理基础；(2)、我国1：100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。
(3)、我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投影)；(4)、Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线，这有利于地理信息系统中和空间分析量度的正确实施。
高斯—克吕格投影高斯—克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。
它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱面与椭球体表面的切线为一经线，投影中将其称为中央经线，然后根据一定的约束条件即投影条件，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱面上，从而得到点的高斯投影。
高斯投影的条件为：(1)中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；(2)等角投影；(3)中央经线上没有长度变形。
根据高斯投影的条件推导出的高斯—克吕格投影的计算公式为：式中：X、Y为点的平面直角坐标系的纵、横坐标；φ、λ为点的地理坐标，以弧度计，λ从中央经线起算； S为由赤道至纬度φ处的子午线弧长；N为纬度φ处的卯酉圈曲率半径；其中η为地球的第二偏心率，a、b则分别为地球椭球体的长短半轴。
高斯投影由于是等角投影，故没有角度变形，其沿任意方向的长度比都相等，其面积变形是长度的两倍。
