《地理信息系统》第三章空间数据获取

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高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。

图6-10：链码及其对细线的表示 (a)：链码的8个方向；(b)细线
图6-10（a）所示是链码的八个方向及它们的序号。图6-10（b）的细线的链码为 (3,0)21100066567，其中（3,0）为起始点坐标，之后的数值序列描述了方向。
（8）矢量线提取
将每个点链转化成为一条矢量线。每条线由一系列点组成，点的数目 取决于线的弯曲程度和要求的精度。
地理信息系统理论与实践
（2）数字化前准备
• 选择底图 • 确定需要数字化的要素分层和分幅 作用：一是有利于空间数据与属性数据的连接 二是有利于组织所需要的各种专题地图 三是有利于提高图形的显示速度 • 录入之前先输入至少3个定位点（注册点）
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（3）数字化方式
方式： A、点方式 点方式是当录入人员按下游标(Puck)的按键时，向计算机发送一个点的坐标。 B、流方式 流方式是当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标，它能够 加快线或多边形地物的录入速度。
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2、数据采集的方法
2.1图形数据的采集（矢量图形）
这里主要介绍图形数据的两种输入方法，即手扶跟踪数字化和扫描矢量化。
2.1.1手扶跟踪数字化 （1）数字化仪工作原理
• • • 手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备，是目前常用的地图数字化方式生 成矢量数据。 一种读取图形坐标数据的设备，是利用电磁感应的原理检测图形坐标数据。 由游标线圈(定位器)、工作桌面(包括铺设其下的栅格阵列导线)以及电子部件、 微处理器和输出装置等组成。游标线圈是一个电磁发射源，工作桌面则接收 游标线圈的发射信号，电子部件和微处理器把游标线圈在工作桌面上的位移 量转换成x，y坐标值，最后经输出装置输入计算机，从而完成数字化。

地理（空间）坐标系，也可称为真实世界的坐标系 ，是用于确定地物在地球上位置的坐标系。
一个特 定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一 种特定的地图投影构成。其中： 椭球体是一种对地 球形状的数学描述； 地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法。 绝大多数的地图 都是遵照一种已知的地理坐标系来显 示坐标数据 。
大比例尺 小比例尺
river 1:500 river 1:24000
city
1:5000
Ê
city 1:250000
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3、地图按结构分类
l线画地图用矢量数据结构来表示； l影像地图用栅格数据结构来表示。 任何图片或空间数据都可以表达为数字影像，GIS中 的数字影像与其它影像（如医疗影像）的区别是： 在GIS中数字影像具有地址编码，即影像中的像元点 具有准确的投影位置记录，并且一般能够显示几种空 间数据类型及其注记。 影像地图的分辩率指一个像元所覆盖的地表面积。 l数字地形图 把测区按一定比例缩小成立体模型，然后将模型上的 地形地物点用平行投影的方法表示在图纸平面上形成 的地图 。
交互地图是人可以通过一定的途径，例如选择观 察数据的角度、修改显示参数等来改变地图的显示 行为（Butterfield 1996）。在这个过程中，屏幕地 图（如双眼视觉立体地图），与应用人员人脑中相 关地学知识以及直觉等形成的心智图像（虚拟地图） 一直处于相互作用、相互比较、相互修改、逐渐完 善的信息联系和反馈状态。
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3.3 地图的投影 一、地图投影
由于球面的不可展示性，为了用平面坐标来表 示球面上目标的空间位置，必须进行球面坐标到 平面坐标的转换，这就是地图的投影变换。
地球曲面转换成地图平面，不仅仅存在着比例尺 变换，而且还存在着投影转换的问题

4、顺序关系描述 顺序关系中的一类重要关系是方向关系，如东、西、 南、北等。 （1）方向关系的定量描述 方向关系的定量描述主要是使用方位角来进行
（2）方向关系的定性描述 方向关系的定性描述主要有投影法(projection)和锥形 法(cone)。 1）投影法：是将空间目标投影到特定的坐标轴上，通 过各目标投影间的关系去描述与定义方向关系。其中的投 影可以是正射投影，也可以是斜率投影。 2）锥形法：是将空间目标及其周围的区域分成带有方 向性的几个区域，通过各目标本身及方向区域之间的交的 结果来描述空间关系。
7）西南关系
South_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
8）东南关系
South_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
以上8种关系通过点的投影可以精确判断。对于任意两点， 上述8种关系必有一种满足。 这些关系具有传递性。 另外，一些关系可进行相互转换，如North_East(Pi，Qj)和 South_West(Qj，Pi)。
课堂练习： 请大家分别算 出8种面面关系 的4元组矩阵
8种面/面关系
………………….
三种点/线拓扑关系。 课堂练习：请大家分别算出3 种点线关系的4元组矩阵。
两种点/点拓扑关系。
课堂练习：请大家分别算出2种点 点关系的4元组矩阵。
三种点/面拓扑关系，请 写出4元组矩阵。
2、空间关系描述结果的评价： 完备性是指空间关系描述结果能包含目标间所有可能的定 性关系； 严密性是要求所推出的一组关系是实际存在的或正确的； 唯一性要求所有关系是互斥的； 通用性指描述方法应能处理各种形状的目标和各类关系。