【精品文档】地理信息的若干特性.ppt

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1、地理信息的若干特性大地测量基准大地测量基准地球是一个近似的椭球体，地形表面有起伏，地心重力也有偏移，椭球体是地球是一个近似的椭球体，地形表面有起伏，地心重力也有偏移，椭球体是地球是一个近似的椭球体，地形表面有起伏，地心重力也有偏移，椭球体是地球是一个近似的椭球体，地形表面有起伏，地心重力也有偏移，椭球体是用椭球长轴、短轴来定义地表基准面。用椭球长轴、短轴来定义地表基准面。用椭球长轴、短轴来定义地表基准面。用椭球长轴、短轴来定义地表基准面。全国统一的大地测量坐标系：全国统一的大地测量坐标系：全国统一的大地测量坐标系：全国统一的大地测量坐标系：5454北京、北京、北京、北京、8080西安。西安。西

2、安。西安。20002000国家大地坐标系，参考国家大地坐标系，参考国家大地坐标系，参考国家大地坐标系，参考WGS84WGS84，地球质心为原点，确定经度、纬度、离，地球质心为原点，确定经度、纬度、离，地球质心为原点，确定经度、纬度、离，地球质心为原点，确定经度、纬度、离开地心的距离，三个坐标。开地心的距离，三个坐标。开地心的距离，三个坐标。开地心的距离，三个坐标。城市局部平面坐标系：忽略地表曲率，方位平面投影，独立坐标系。城市局部平面坐标系：忽略地表曲率，方位平面投影，独立坐标系。城市局部平面坐标系：忽略地表曲率，方位平面投影，独立坐标系。城市局部平面坐标系：忽略地表曲率，方位平面投影，独立坐

3、标系。黄海高程系，国家高程基准。黄海高程系，国家高程基准。黄海高程系，国家高程基准。黄海高程系，国家高程基准。地图投影原理：地球是圆的，地图是平的地图投影原理：地球是圆的，地图是平的地图投影原理：地球是圆的，地图是平的地图投影原理：地球是圆的，地图是平的将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影地理坐标系、经纬度投影、地理坐标系、经纬度投影、经纬度坐标系经纬度坐标系投影坐标系、兰勃特投影投影坐标系、兰勃特投影投影坐标系、兰勃特投影投影坐标系、兰勃特投影高斯高斯-克吕格投影克吕格投影小范围、大比例尺地图采用地方坐标系，局部平面投影，也称平

4、行方位投影小范围、大比例尺地图采用地方坐标系，局部平面投影，也称平行方位投影方位投影、圆锥投影、圆柱投影是最基本的三种地图投影方位投影、圆锥投影、圆柱投影是最基本的三种地图投影投影投影地球表面是不可展开的曲面，运用地图投影方法才能使三维的地表变成二维的地图。地球表面是不可展开的曲面，运用地图投影方法才能使三维的地表变成二维的地图。地图投影的基本类型：方位投影、圆柱投影、圆锥投影。地图投影的基本类型：方位投影、圆柱投影、圆锥投影。我国的常用地图投影标准我国的常用地图投影标准1 1：100100万以上，兰勃特投影（圆锥投影）万以上，兰勃特投影（圆锥投影）1 1：1 1万万1 1：5050万万 ，高

5、斯，高斯克吕克投影（圆柱投影）克吕克投影（圆柱投影）1 1：5005001 1：20002000，城市局部平面投影（方位投影），城市局部平面投影（方位投影）n n靠软件可以在不同的投影之间转换，使数据来源的投影方式不同，变得统一。靠软件可以在不同的投影之间转换，使数据来源的投影方式不同，变得统一。n nArcGIS ArcGIS 均有灵活的投影功能均有灵活的投影功能简单、任意的数据结构n多边形由线围合而成，环状数据结构，公共边界要输入2次。n主要问题：数据质量难以保障，调整公共边界不方便数据输入时常见差错如何靠软件查出？数据输入时常见差错如何靠软件查出？拓扑型数据结构和拓扑关系拓扑型数据结构和

6、拓扑关系 topological data structure and topological relation借助拓扑学的原理来描述空间事物。空间数据不仅表达空间位置和几何特性，还表示空间关系。q 点：孤立点，没有大小q 线：没有宽度，由起结点、终结点加若干拐点组成，又称弧段、链q 面：由线围合而成，常称多边形q采用拓扑结构，多边形的公共边界只输入一次，修改方便线线结点式的拓扑数结点式的拓扑数据结构据结构(Line-Node Topological Data Structure）线结点式拓扑结构的四原则：n方向性（线必定从起结点开始到终结点结束）n连接性（线和线的连接处必定是结点）n围合性（

7、面必定是由线围合而成）n相邻性（线必定有左多边形、右多边形）n拓扑结构靠计算机自动产生，重复输入的要素可以自动消除。针对网络的拓扑结构（也是线结点式拓扑结构）针对网络的拓扑结构（也是线结点式拓扑结构）借助拓扑结构的地址匹配借助拓扑结构的地址匹配临时的拓扑关系代替持久的拓扑结构临时的拓扑关系代替持久的拓扑结构n拓扑结构靠软件自动生成。拓扑数据结构的优缺点：n优点一：由软件检查数据输入的错误，容易保证数据质量，修改图形方便n优点二：网络分析必须要有拓扑，叠合分析有拓扑结构容易计算n缺点一：数据结构复杂，增加软件的复杂性，一般查询、显示效率低n缺点二：当数据量很大时，建立、更新拓扑关系需花计算时间n

8、为了克服上述缺点，可以用简单环状结构保存多边形（以获得较高的查询、显示效率），按需要临时产生拓扑结构（检验数据质量，查询空间关系）。不符合拓扑规则的要素仅占少数，可以随着数据维护、空间查询的结束手动或自动删除，也可持久保存，反复利用。n和传统拓扑结构持久保存、全面更新、结构重组的方法相比，后一种方法的对多用户运行的影响小，简单查询、显示效率高。但是对复杂分析不利，效率低，容易出差错。n软件是否有拓扑关系分3类：（1）没有，（2）持久，（3）按需要临时产生。拓扑关拓扑关系的标系的标准化准化拓扑结构、拓扑关系的实现拓扑结构、拓扑关系的实现nShapefile为非拓扑的点、线、面结构。nCovera

9、ge为传统的、显性的拓扑结构。nArcGIS Geodatabase既有非拓扑结构、临时、局部、可选的多种拓扑关系，又有隐含的、固定的拓扑结构。查询为主的适合用临时的、局部的拓扑关系，网络分析、地址匹配需要固定的拓扑结构。nArcGIS中关于Topology的操作针对临时、局部的拓扑关系。Network Dataset具有固定的拓扑结构。n矢量模型有空间连续问题，固定拓扑结构难适应。点拓扑规则点拓扑规则 Must Be Covered By Boundary Of Must Be Covered By Boundary Of 点必须在多边形的边界上点必须在多边形的边界上Must Be Prop

10、erly Inside Polygons Must Be Properly Inside Polygons 点必须在多边形内点必须在多边形内Must Be Covered By Endpoint Of Must Be Covered By Endpoint Of 点必须在线的端点上点必须在线的端点上Must Be Covered By Line Must Be Covered By Line 点必须在线上点必须在线上多边形拓扑规则多边形拓扑规则Must Not Overlap Must Not Overlap 同一多边形类的要素之间不能重叠同一多边形类的要素之间不能重叠Must Not Hav

11、e Gaps Must Not Have Gaps 多边形之间不能有间隙多边形之间不能有间隙Must Not Overlap With Must Not Overlap With 一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边形重叠形重叠Must Be Covered By Feature Class Of Must Be Covered By Feature Class Of 多边形要素类中的每一个多边形都被另一多边形要素类中的每一个多边形都被另一个要素类中的多边形覆盖个要素类中的多边形覆盖Must Cover Each Other Must C

12、over Each Other 两个要素类中的多边形相互满覆盖，外边界一致两个要素类中的多边形相互满覆盖，外边界一致Must Be Covered By Must Be Covered By 每个多边形要素都被另一个要素类中的单个多边形覆盖每个多边形要素都被另一个要素类中的单个多边形覆盖Boundary Must Be Covered By Boundary Must Be Covered By 多边形的边界必须与线要素中的线段重合多边形的边界必须与线要素中的线段重合Area Boundary Must Be Covered By Boundary Of Area Boundary Must

13、Be Covered By Boundary Of 某个多边形要素类的边界线在某个多边形要素类的边界线在另一个多边形要素类的边界线上另一个多边形要素类的边界线上Contains Point Contains Point 多边形内必须包含点要素多边形内必须包含点要素线拓扑规则线拓扑规则Must Not Overlap Must Not Overlap 同一要素类中，线与线不能相互重叠同一要素类中，线与线不能相互重叠Must Not Intersect Must Not Intersect 同一要素类中，线与线不能交叉同一要素类中，线与线不能交叉Must Not Have Dangles Must

14、 Not Have Dangles 不允许线要素有悬结点不允许线要素有悬结点Must Not Have Pseudo Nodes Must Not Have Pseudo Nodes 不允许线要素有伪结点不允许线要素有伪结点Must Not Intersect Or Touch Interior Must Not Intersect Or Touch Interior 线和线不能交叉，端点不能线和线不能交叉，端点不能和非端点接触和非端点接触Must Not Overlap With Must Not Overlap With 两个线要素类中的线段不能重叠两个线要素类中的线段不能重叠Must B

15、e Covered By Feature Class Of Must Be Covered By Feature Class Of 某个要素类中的线段必须被某个要素类中的线段必须被另一要素类中的线段所覆盖另一要素类中的线段所覆盖Must Be Covered By Boundary Of Must Be Covered By Boundary Of 线要素必须被多边形要素的边界线要素必须被多边形要素的边界覆盖覆盖Endpoint Must Be Covered By Endpoint Must Be Covered By 线要素的端点被点要素覆盖线要素的端点被点要素覆盖Must Not Sel

16、f Overlap Must Not Self Overlap 线要素不能和自己重叠线要素不能和自己重叠Must Not Self Intersect Must Not Self Intersect 线要素不能自相交线要素不能自相交Must Be Single Part Must Be Single Part 线要素必须单独，不能相互接触、重叠线要素必须单独，不能相互接触、重叠ArcMap提供提供13种空间位置选择查询种空间位置选择查询n nIntersectIntersect（相交）（相交）n nAre within a distance ofAre within a distance of

17、（相邻，超出标准的拓扑）（相邻，超出标准的拓扑）n nContainContain（部分包含）（部分包含）n nCompletely containCompletely contain（完全包含）（完全包含）n nContainContain（ClementiniClementini）（包含，交叉）（包含，交叉）n nAre withinAre within（部分在内）（部分在内）n nAre completely withinAre completely within（完全在内）（完全在内）n nAre withinAre within（ClementiniClementini）（在内，交叉

18、）（在内，交叉）n nAre identical toAre identical to（）（）n nTouch the boundary ofTouch the boundary of（相切）（相切）n nShare a line segment withShare a line segment with（线包含）（线包含）n nAre crossed by the outline ofAre crossed by the outline of（穿越相交）（穿越相交）n nHave their centroid inHave their centroid in（形心在内）（形心在内）n n空间

19、关系的理解和民族语言、文化习惯有关空间关系的理解和民族语言、文化习惯有关分形几何（分形几何（Fractal Geometry）n自然曲线的长度往往是不稳定的，随着尺度、细节程度而变化。如果事先约定尺度，长度才有可比性。误差、不确定性、数据质量误差、不确定性、数据质量n地理信息往往是不确定的，无法避免的，原因是多方面的。n不确定性和误差这两个词汇可通用，但是前者的含义更广。在实际工作中，应对不确定性的主要对策是保障数据质量。n（1）精度。位置有精度、属性有精度、时间也有精度。n（2）分辨率。遥感影像有空间分辨率，像素内部事物有无变化，就有不确定性。纸质地图也有制图分辨率。矢量要素因概括而改变了原

20、始坐标或舍弃了细小的对象。计量单位是典型的属性分辨率，时间也有分辨率。n（3）一致性。矢量要素相互之间在空间上是否一致，一般利用拓扑关系来验证。城市人口和建成区的空间范围不一致是普遍现象。城市交通观测无法做到整体、同步，也是典型的不一致。n（4）完整性。观察、测量的对象在空间上有遗漏、有重复是空间信息不完整的常见原因。分类定义不周是常见的属性不完整问题。统计资料在时间上不连续，是典型的时间不完整性。学会和不确定性打交道学会和不确定性打交道n数据的不确定性无处不在、随时可见，既不能视而不见、置之不理，也不能望而却步、放弃应用。n学会如何在数据不确定的条件下，降低分析差错，减少管理失误，避免决策风险。可以从如下5方面思考或采取对策：n（1）质量的标准化。n（2）有限的质量要求。n（3）质量可验证，可检验。n（4）源头防范。防止垃圾进、垃圾出。n（5）相对的适用性。n（6）不隐瞒，不盲从。