第2章-地理空间现象计算机表达(6-9学时)

第二章 地理空间现象计算机表达

第一节 地理空间及其度量

第二节 地理空间实体及地图表示

第三节 空间实体的数据描述

第四节 空间实体的矢量数据表示

第五节 空间实体的栅格表示

第一节 地理空间及其度量

一、地理空间的概念

1、地理空间

“空间”(Space)的概念在不同的学科有不同的解释。

在地理学上，地理空间(Geographic space)是指物质、 能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上 的分布方式和格局及其在时间上的延续。

地理信息系统中的空间概念常用“地理空间”(Geo- spatial)来表述。

地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。

第一节 地理空间及其度量

2、我国目前主要测量产品的大地测量坐标系参数

1980国家大地坐标系：采用1975年国际大地测量协会推荐 的国际椭球。

参数为：赤道半径=6 378 140 m；

极半径=6356755.288 157 528 7m；

地球扁率：

3、我国目前常用大地坐标系

1954北京坐标系(局部平差)

1980国家大地坐标系(西安坐标系，整体平差)

2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000 )

第一节 地理空间及其度量

2000国家大地坐标系基本情况：

(1)2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系；

(2)2000坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体 现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。

(3)地球椭球参数如下：

长半轴 a＝6378137m

扁率 f＝1/298.257222101

地心引力常数GM＝3.986004418×1014m3s-2

自转角速度 ω＝7.292115×10-5rad s-1

第一节 地理空间及其度量

(4)相关要求

( 2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接 的过渡期为8—10年。

( 现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐 标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用 2000国家大地坐标系。

( 现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家 大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统 应采用2000国家大地坐标系。

第一节 地理空间及其度量

(5)意义

( 国家大地坐标系是国家地理信息表达的基准；

( 国家测制基本比例尺地图的基础；

( 直接服务于国家经济建设、国防建设与社会活动。

(6)原坐标系存在的问题

( 我国于20世纪50年代和80年代分别建立了1954年北京坐 标系和1980西安坐标系，这两个坐标系都是根据局部大 地水准面最为密合的参考椭球定位的参心大地坐标系。

( 受当时技术条件的制约，精度还偏低，无法满足当前与今 后空间技术发展的要求，无法提供高精度、地心、动态、 统一、实用的大地坐标系的基础性保障。

第一节 地理空间及其度量

二、地理空间的距离度量

地理空间中两点间的距离有两种度量方法：

(1)沿着真实的地球表面进行

(2)沿地球旋转椭球体的距离量算

1．欧几里德距离

在相对较小的地理空间中，采用笛卡儿坐标系，定义地理空间 中所有点的集合，组成笛卡儿平面。

任意两点( ， )和( ， )间的欧几里德距离 如 下：

特点：非负性；对称性；三角不等式

第一节 地理空间及其度量

2．曼哈顿距离//出租车距离

曼哈顿距离是指两点在南北方向 上的距离加上在东西方向上的距离， 即

曼哈顿距离只适用于讨论具有规则布局 的城市街道的相关问题

3．时间距离

时间距离或旅行时间距离是根据 从空间中一点到达另一点所需时间进 行度量的。

第二节 地理空间实体及地图表示

一、空间实体(spatial entity)含义

空间实体——指具有确定的位置和形态特征并具有地 理意义的地理空间物体。

空间实体：地理信息系统 中不可再分的最小单元现象 称为空间实体.属性是空间实体已定义的特征(如人口数 量、林地上林木的平均胸径等)

空间实体：是指现实世界中地理实体 的最小抽象单位, 主要包括点、线和面三种类型.空间检索的目的是对给定的 空间坐标,能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象, 进而对空间对象进行拓扑关系 的分析处理

第二节 地理空间实体及地图表示

空间实体：在空间数据 中不可再分的最小单元被称 为空间实体.空间实体是对存在于自然界中的地理实体 进 行抽象,主要包括点、线、面和实体等基本类型

空间实体：地理信息系统将不可再分的最小单元称 为空间实体,如:一条断裂、一个湖泊、一个高程点 等,它 们在GIS中是用矢量数据 点、线、面表述的。

第二节 地理空间实体及地图表示

地理实体