第2章 地理信息系数据结构.

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1、第第 二二 章章 数数 据据 结结 构构王王 大大 鹏鹏第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达 介绍地理空间概念和空间实体的表达介绍地理空间概念和空间实体的表达第二节第二节 地理空间数据及其特征地理空间数据及其特征 包括包括GISGIS的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的拓扑关系拓扑关系第三节第三节 空间数据结构的类型空间数据结构的类型 矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据结构，矢量与栅格数据结构的比较结构，矢量与栅格数据结构的比较第二章第二章 GISGIS数据结构数据结构 地理

2、空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。 地理空间（地理空间（Geo-spatialGeo-spatial）一般分为：）一般分为：绝对空间：绝对空间： 是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位置的空间坐标组成；置的空间坐标组成；相对空间：相对空间： 是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间的空间关系构成。的

3、空间关系构成。一、地理空间一、地理空间(Geo-spatial)(Geo-spatial)的概念的概念第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达1 1、 地球空间模型地球空间模型 为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根据大地测量学的研究成果，地球表面几何模型可以分为四类：据大地测量学的研究成果，地球表面几何模型可以分为四类：（1 1）地球的自然表面）地球的自然表面（2 2）大地水准面）大地水准面（3 3）椭球体模型）椭球体模型（4 4）数学模型）数学模型第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达（1 1）地球的自然表面）地球

4、的自然表面 地球的自然表面模型是地球的自然体，起伏而不规则，呈地球的自然表面模型是地球的自然体，起伏而不规则，呈梨形形状梨形形状 。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达（2 2）大地水准面）大地水准面 设当一个海水面处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸设当一个海水面处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，且与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合到所有大陆下部，且与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面构成的地表模型。以大地水准面为基准，就可以利用水的水准面构成的地表模型。以大地水准面为基准，就可以利用水准测量对地球自然表面任意一点进行高程测量。由于地球重力的准测

5、量对地球自然表面任意一点进行高程测量。由于地球重力的影响，大地水准面也是一个不规则曲面，但起伏远小于自然表面。影响，大地水准面也是一个不规则曲面，但起伏远小于自然表面。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达（3 3）椭球体模型）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。它是以大地水准面为基础的。凡一个椭圆绕其短轴旋转而成的。它是以大地水准面为基础的。凡是与局部地区是与局部地区

6、( (一个或几个国家一个或几个国家) )的大地水准面符合得最好的旋转的大地水准面符合得最好的旋转椭球，称为参考椭球。椭球，称为参考椭球。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达椭球体模型椭球体模型 就是以大地水准面为基准建立起来的椭球体模型。该模型用三就是以大地水准面为基准建立起来的椭球体模型。该模型用三个轴来描述椭球体。个轴来描述椭球体。x2a2y2b2z2c2+= 1c c：椭球体短轴半径：它表示：椭球体短轴半径：它表示 从极地到地心的距离从极地到地心的距离a a：椭球体长轴上的半径：椭球体长轴上的半径b b：中轴上的半径：中轴上的半径三

7、轴椭球体模型第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达fp=a cafe=a ba 长半径长半径a a 赤道扁率赤道扁率 极地扁率极地扁率 fpfe 主轴的地经纬度主轴的地经纬度a三轴椭球体模型参数如下三轴椭球体模型参数如下x2a2y2a2z2c2+= 1双轴椭球体模型双轴椭球体模型依据不同的大地水准面测量的数据，可以得到不同的三轴椭球体依据不同的大地水准面测量的数据，可以得到不同的三轴椭球体数学模型。较为常用的即用数学模型。较为常用的即用a a代替代替b b，双轴椭球体模型也称为旋转，双轴椭球体模型也称为旋转椭球体。椭球体。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达国际主要椭球参数国

8、际主要椭球参数椭球名称年代长半径a(m)扁率f附注德兰勃(Delambre)18006 375 6531:334.0法国埃弗瑞斯(Everest)18306 377 2761:300.801英国贝赛尔(Bessel)18416 377 3971:299.152德国克拉克(Clarke)18666 378 2061:294.978英国克拉克(Clarke)18806 378 2491:293.459英国海福特(Hayford)19106 378 3881:297.01942年国际第一个推荐值克拉索夫斯基(Krasovski)19406 378 2451:298.3苏联1967年大地坐标系1967

9、6 378 1601:298.2471967年国际第二个推荐值1975年大地坐标系19756 378 1401:298.2571975年国际第三个推荐值1980年大地坐标系19796 378 1371:298.2571979年国际第四个推荐值（4 4）数学模型）数学模型 地球的数学模型，是在解决其它一些大地测量学问题时提出地球的数学模型，是在解决其它一些大地测量学问题时提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达2 2、 地理空间（大地）坐标系地理空间（大地）坐标系地理（大地）坐标系地

10、理（大地）坐标系地球上任意一点通常用经度和纬度来决定地球上任意一点通常用经度和纬度来决定 。经线。经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为和纬线是地球表面上两组正交（相交为9090度）的度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理坐标系。坐标系。优点：优点：对空间位置的确定比较有利。对空间位置的确定比较有利。缺点：缺点：它是一种球面坐标，难以进行距离、方向它是一种球面坐标，难以进行距离、方向 、面积等参数、面积等参数的计算。的计算。第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达2 2、 地理空间（大地）坐标系地理空间（大地）坐标系笛卡儿平面直角坐标系

11、笛卡儿平面直角坐标系运用地图投影的方法建立地球表面和平面点的函数关系，使地球运用地图投影的方法建立地球表面和平面点的函数关系，使地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相对应的点。对应的点。 F F : :（ ， ）（x x，y y）；这里的函数关系）；这里的函数关系F F，即为，即为地图投影地图投影 第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达0XYX = f1(, )Y = f2(, )我国现有的三种大地坐标系(1)1954北京坐标系：克拉索夫斯基椭球体 参数： a=6378388m，b=6356912m 缺点：椭