哪里可自费学习3S制图

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作为给地理系本科GIS向的同学一些个人建议。考虑到国情差别,和题主想做开发的愿望,特此节选翻译如下:无责任翻译分割线————————————-————————————————————哥这些东西是写给想在GIS这条路上走下去的本科僧的,你们要是在坑里想出坑基本就是这六条道,它们分别是GIS software developergeospatial analystcartography/visualization specialistgeographic information scientistgeospatial database administratorspatial statistician............哥先来给你们讲一讲当个GIS 软件攻城狮的五个关键:如果你现在是一个地理系的学僧而且你想未来成为一个GIS软件攻城狮,首先你心里可能要嘀咕了“不然转专业去计算机系好不啦?”嗯...如果你还是大学里的小鲜肉,这么去念一个更被市场认可的学位还是很不错的嘛,很快就能被第一份工作上了。不过叻,你最好还是听哥的话待在地理系,同时也可以去上计算机系还有草鸡难搞的譬如数学系物理系还有随便神码你感兴趣的课。除了地理系,木有其他会教你怎么think spatially而我觉得这是这份工作最难的地方,啊晓得啊?当码农这种事情嘛,你在这个圈子里混了几年之后,就没人管你到底是什么专业毕业的了,人家看中的是:1. 阔不阔以写出扎实的代码?Can you write solid code?2. 是不是擅长解决棘手的问题(无论是技术上的还是其他)?Are you good at solving challenging problems – technical and otherwise?3. 能不能在口头和书面上都能有效地与人交流?Can you communicate effectively in both verbal and written forms?4. 是否能够建立并保持同团队成员卓有成效的工作关系?Are you able to establish and maintain productive working relationships with team members?5. 能否快速掌握新的技术?Can you learn new technologies quickly?笔记记好了咩,我们来一条一条看。1.阔不阔以写出扎实的代码?要写出扎实的代码就要掌握计算机科学的一系列核心内容。能掌握几门语言(C#或者Java)和计算机科学的理论就棒棒哒!最好么还能上一下关于数据结构和算法的课。你要他哦难过自学来学习如何写出扎实健壮的代码,买一本好书就非常非常重要啦。想一个简单的小项目然后写写看,不一定要很完美但是不能烂尾。还要学会怎么测评你做的东西非常非常重要!保证质量必须时刻记在心里体现在行动里,别写出来像翔一样的代码到处都是Bug.2.是不是擅长解决棘手的问题(无论是技术上的还是其他)?一般意义上要锻炼自己解决问题的能力,就去上一堆有(bian)趣(tai)的课程。对哥来说,就是当年就是上了一堆统计课想啥商学院的应用回归分析和经济系的计量经济学啦。地理系当然是有牛逼的课程了,但是有的时候出去看看别的也挺好,被你感兴趣的课上可以给你提供一个全新的角度。别担心会拉绩点,哥知道要在两年硕士或者四年本科里学这么多培养计划以外的东西是有点难,但是有那么多不同的卓越的想法等着你去探索叻你小子不长点心咩!3.能不能在口头和书面上都能有效地与人交流?多写。多写点东西给爸妈和爷爷奶奶外公外婆,在学习如何表达非技术类的内容的同时还可以收获满满的亲情。给教授和助教们写写邮件,把每一封都当作是重要的商业备忘。写个博客。给你觉着有意思的人发邮件或者打他们电话。学着如何取信于人让他们通过你写的东西来了解你的想法。信哥没错的,这个走到哪儿都很有用。找机会去做presentation. 主动请缨去通过PPT向全班介绍你们的项目,参加一些会议写点东西,学会咋用好PPT。你要是想让自己那些牛逼的想法被听进去你得学着怎么和人沟通。4.是否能够建立并保持同团队成员卓有成效的工作关系?和其他各色人好好处。这一点可能是最难得的部分咯。程序猿通常都是怪胎不过他们都是好人,虽然他们可能有怪癖而且内向,但是他们萌萌哒!给他们一点空间并诚心请教,会学到很多东西啦!但是更难搞的其他人,尤其当你在一个大公司里,会计啦法律顾问啦销售啦IT啦,这帮人会在你只想好好写代码的时候把你搅进办公室政治。又要保证自己的完整立场又要当个完美的团队成员并不容易,有些人真的就是小婊砸,不用非让自己喜欢他们。人生苦短,这些糟心事不得不面对哎哟我擦其实这方面哥也不是太牛逼...5.能否快速掌握新的技术?这个世界变化太快啦,京东老板娘跑了全场三折老板娘回来了全场又三折,当年还是奶茶妹的时候谁能想到有今天?当个GIS软件开发者每年都要学新东西,每三到六年就要跳一次槽。不一直保持着学习的状态,你觉得能行嘛!无责任翻译结束线—————————————————————————————因为考虑到软件的全球普适性,GIS开发工程师的部分可能是最贴近我们国内本科同学的实际情况的,其他的各个方向如果大家有兴趣也可以自行浏览,相信随着国内GIS教育水平的逐步提高,其他几个方向在未来也会变得更加切实可行。Jan 22, 2015 ,于Austin, TX, 温暖潮湿的夜Reference[1] ABLER, R. F. The National Science Foundation National Center for Geographic Information and Analysis. International Journal of Geographical Information Systems 1, 4 (1987), 303–326. doi:10..[2] Goodchild, M. F. (2010). Twenty years of progress: GIScience in 2010. Journal of Spatial Information Science, 1(1), 3–20. doi:10.5311/JOSIS.[3] MARK, D. M. Geographic information science: Defining the field. In Foundations of Geographic Information Science,M.Duckham,M. F. Goodchild, andM. F.Worboys, Eds. Taylor and Francis,New York, 2003, pp. 1–18. doi:10.009543.ch1.16324 条评论分享收藏感谢收起5440 条评论分享收藏感谢收起赞助商链接
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3S基础知识
3S 基础数字正射影像(Digital Orthophoto Map 简称 DOM)一、基本概念及特点..................................... 在通过航空摄影或由卫星传感器获取地面影像时,由于在摄影瞬间无法保证摄影机的绝对水平, 得到的是有一定角度的倾斜的影像,影像各部分比例尺不一致。另外,摄影机在成像时是中心投影,地形 起伏在像片上会引起投影差。我们使用的地图都是正射投影,要使影像具有地图的正射投影的特性,需要 对影像进行倾斜纠正和投影差的改正,经改正消除各种变形后得到的影像称为正射影像,简单地说,数字 正射影像就是经过平面纠正以数字形式进行存储的影像地图。 DOM 的基本特点:与传统的符号化线划图相比,DOM 所表达的信息更为丰富、直观,具有更大的开 发应用价值。 由于是数字的, 在计算机上可局部开发放大, 具有良好的判读性能与量测性能和管理性能等, 如用农村土地发证,指认宗界地界比并数字化其点位坐标、土地利用调查等等。DOM 可作为独立的背景层 与地名注名,图廓线公里格、公里格网及其它要素层复合,制作各种专题图。 二、数字正射影像的制作过程............................... 正射影像制作一般是通过在影像上选取一些地面控制点,利用该影像范围内的 DEM 数据,对影像同 时进行倾斜改正和投影差改正,生成正射影像。可以将多个正射影像拼接镶嵌在一起,并进行色彩平衡处 理后,按照一定范围裁切出来的影像就是正射影像图。正射影像图): 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,经逐个像元纠正,按图幅 范围裁切生成的影像数据,它的信息比较直观,具有良好的可判读性和可量测性,从中可直接提 取自然地理和社会经济信息。 高程模型) : 通过等高线、或航空航天影像建立以表达地面高程起伏形态的数字集合。 栅格地图) : 数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品,可与 DOM、DEM 集成派生出新的 可视信息。 线划地图) : 利用航空航天影像通过对影像进行识别和矢量化, 建立基础地理要素分层存储的矢量数据 集,既包括空间信息也包括属性信息,可用于各专业信息系统的空间定位基础。 DOM (数字高程模型(Digital Elevation Model,缩写 DEM)是在某一投影平面(如高斯投影平面) 上规则格网点的平面坐标(X,Y)及高程(Z)的数据集。DEM 的格网间隔应与其高程精度相 适配, 并形成有规则的格网系列。 根据不同的高程精度, 可分为不同类型。 为完整反映地表形态, 还可增加离散高程点数据。 数字线划地图(Digital Line Graphic,缩写 DLG)是现有地形图要素的矢量数据集,保 存各要素间的空间关系和相关的属性信息,全面地描述地表目标。 数字栅格地图(Digital Raster Graphic,缩写 DRG)是现有纸质地形图经计算机处理后得到 的栅格数据文件。 每一幅地形图在扫描数字化后, 经几何纠正, 并进行内容更新和数据压缩处理,1 / 15 3S 基础彩色地形图还应经色彩校正,使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和 色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。 数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,缩写 DOM)是利用数字高程模型(DEM)对经 扫描处理的数字化航空像片,经逐像元进行投影差改正、镶嵌,按国家基本比例尺地形图图幅范 围剪裁生成的数字正射影像数据集。 它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像, 具有精度高、 信息丰富、直观真实等优点。 三、DOM(Digital Orthophoto Map)即数字正射影像图的英文缩写,是利用数字高程模型对扫描数字化的(或直接以数字方式获取)航空像片(或航天影像),经数字微分纠正、数字镶 嵌,再根据图幅范围剪切生成的影像数据集。数字正射影像图产品按颜色可分为彩色和黑白两类。主要应用:地形图的修测,复合型数字产品与三维景观图的制作,土地利用详查及动态监测,土地利用数据库建库及更新,国土资源环境动态监测,城市规划设计,GIS 系统的背景信息等。DEM (Digital Elevation Map)即数字高程模型图的英文缩写,是定义在 X、Y 域(或经纬度域)离散点(矩形或三角形)上以高程表达地面起伏形态的数据集,即在高斯投影平面上规格网点平 面坐标(X,Y)和其高程坐标(Z)的数据集。是我国基础地理信息数据产品的重要组成部分之一。 DEM 产品按格网类型分为两大类, 规格格网 DEM 和不规格格网 DEM, 又根据其高程精度不同而分为 不同等级的产品。主要应用:公路铁路选线和设计,水土流失治理的规划与动态监测,移动通讯基站布设设计及优化,矿山开发设计,大中型水库的选址设计,土方开挖及填埋的计算分析,洪水淹没的分析等。DLG (Digital Line Graphics)即数字矢量地图的英文缩写,是现有地形图上基础地理信息要素的矢量数据集,并且保存要素间的空间关系和相关的属性信息。主要应用:不同专业的地理信息系统、国土资源详查、车载机载 GPS 导航信息系统。 DRG (Digital Raster Graphics)即数字栅格地图的英文缩写,是以栅格数据格式存放的地图图形数据集,是我国基础地理信息数据产品的重要组成部分。数字栅格地图在内容、几何精度和规格、 色彩等方面与地形图基本保存一致。该产品可由模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化等处理后形成,也 可由矢量数据格式的地图图形数据转换而成。主要应用:计算机地图查询、不同专业的地理信息系统的背景图、城市规划设计用底图。四、 地图最大精度 视力正常的人的肉眼能分辨的图上最短距离是 0.1 毫米。因此,相当于图上 0.1 毫米的实地水平长度就是 地图上所能表示的最精密限度,称为比例尺的最大精度。 下表为国家基本比例尺地形图的最大精度: 比例尺 1:1 万 1:2.5 万 1:5 万 1:10 万 1:25 万 1:50 万 1:100 万 最大精度(m) 1 2.5 5 10 25 50 100 2 / 15 3S 基础 什么是数字地图 数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的,地图内容是通过数字来表示的,需要通 过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。 数字栅格地图(DRG) 数字栅格地图(DRG)是纸质地图的栅格数字化产品。每幅图经扫描、集合纠正、图幅处理与数据的压缩处 理,形成在内容、精度和色彩上与地图保持一致的栅格文件。 数字线划地图(DLG) 数字线划地图(DLG)是以矢量数据格式形成的数字地图。这种地图能进行空间信息的分层与叠加,提取 属性数据,根据矢量对象查询属性或根据属性查询矢量对象,数据易于更新与编辑和创建专题属性和绘制 专题地图等。 数字高程模型(DEM) 数字高程模型 (DEM) 是区域地面高程的数字表示, 是建立在地图投影平面上规则格网点的平面坐标 (x,y) 及其高程(z)数据集,是地理信息系统赖以进行分析的核心数据系统。DEM 的水平间隔可随地貌类型的 不同而改变,根据 不同的高程精度,可分为不同等级产品。 目前,世界主要发达国家纷纷建立了覆盖本国的数字高程模型系 数字正射影像(DOM) 数字正射影像(DOM)是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片或遥感图像(单色或彩色), 经逐个像元纠正,再进行影像镶嵌,根据图幅范围剪彩生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓整饰和 注记的平面图。 国家高精度 GPS 网? 我国从 20 世纪 90 年代开始着手建立国家高精度 GPS 网。国家 A 级网点共 33 个,B 级网点 818 个, 平均边长东部地区 50-70 公里,中部地区 100 公里,西部地区 150-200 公里。这两个网是在国际地 球参考框架(ITRF)下建立的新一代坐标框架,与我国的天文大地网之间建立了转换关系,使我国大地测 量坐标框架建设达到一个新的水平。地理坐标系和投影坐标系的区别1、首先理解地理坐标系(Geographic coordinate system),Geographic coordinate system 直 译为地理坐标系统,是以经纬度为地图的存储单位的。很明显,Geographic coordinate syst em 是球 面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上,如何进行操作呢?地球是一个不规则 的椭球,如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上?这必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭 球体具有特点:可以量化计算的。具有长半轴,短半轴,偏心率。以下几行便是 Krasovsky_1940 椭球 及其相应参数。 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 000 Semiminor Axis: 000 Inverse Flattening(扁率): 298.010000 然而有了这个椭球体以后还不够,还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中,可以看到 有这么一行: Datum: D_Beijing_1954 完整参数: Alias: Abbreviation: Remarks: 3 / 15 表示大地基准面是 D_Beijing_1954。 有了 Spheroid 和 Datum 两个基本条件,地理坐标系统便可以使用。 3S 基础 Angular Unit: Degree (0.943299) Prime Meridian(起始经度): Greenwich (0.000000) Datum(大地基准面): D_Beijing_1954 Spheroid(参考椭球体): Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 000 Semiminor Axis: 000 Inverse Flattening: 298.、接下来便是 Projection coordinate system(投影坐标系统),首先看看投影坐标系统中的一些参 数。 Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: 000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 000 Semiminor Axis: 000 Inverse Flattening: 298.010000 从参数中可以看出,每一个投影坐标系统都必定会有 Geographic Coordinate System。 投影坐标系统,实质上便是平面坐标系统,其地图单位通常为米。那么为什么投影坐标系统中要存在坐标 系统的参数呢? 这时候,又要说明一下投影的意义:将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。 好了,投影的条件就出来了: a、球面坐标 b、转化过程(也就是算法) 也就是说,要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标,然后才能使用算法去投影!即每一个 投影坐标系统都必须要求有 Geographic Coordinate System 参数。 3、我们现在看到的很多教材上的对坐标系统的称呼很多,都可以归结为上述两种投影。其中包括我们常见 的“非地球投影坐标系统”。 大地坐标(Geodetic Coordinate):大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点 P 的位置用大地 经度 L、大地纬度 B 和大地高 H 表示。当点在参考椭球面上时,仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度 是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角,大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角,大 地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。 4 / 15 3S 基础 方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。 因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线, 所以称之为方里网,由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线,故又称直角坐标网。 在 1:1 万――1:20 万比例尺的地形图上,经纬线只以图廓线的形式直接表现出来,并在图角处注出相 应度数。为了在用图时加密成网,在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线(图式中称“分度带”), 必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。1:2 5 万地形图上,除内图廓上绘有经纬网的加密分 划外,图内还有加密用的十字线。 我国的 1:50 万――1:100 万地形图,在图面上直接绘出经纬线网,内图廓上也有供加密经纬线网的加 密分划短线。 直角坐标网的坐标系以****经线投影后的直线为 X 轴,以赤道投影后的直线为 Y 轴,它们的交点为坐标 原点。这样,坐标系中就出现了四个象限。纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负;横坐标从****经线算 起,向东为正、向西为负。 虽然我们可以认为方里网是直角坐标,大地坐标就是球面坐标。但是我们在一副地形图上经常见到方里网 和经纬度网,我们很习惯的称经纬度网为大地坐标,这个时候的大地坐标不是球面坐标,她与方里网的投 影是一样的(一般为高斯),也是平面坐标。 1 Geographic Coordinate Systems 地理坐标系 在 Geographic Coordinate Systems 目录中,我们可以看到已定义的许多坐标系信息,如典型的 Geographic Coordinate Systems\World 目录下的 WGS 1984.prj, 里面所定义的坐标参数描述了地 理坐标系的名称、大地基准面、椭球体、起始坐标参考点、单位等: GEOGCS[&GCS_WGS_1984&,DATUM[&D_WGS_1984&,SPHEROID[&WGS_7,29 8.]],PRIMEM[&Greenwich&,0],UNIT[&Degree&,0.943295]] 2 Projected Coordinate Systems 投影坐标系 在 Projected Coordinate Systems 目录中同样存在许多已定义的投影坐标系,我国大部分地图所 采用的北京 54 和西安 80 坐标系的投影文件就在其中,它们均使用高斯-克吕格投影,前者使用克拉索夫 斯基椭球体, 后者使用国际大地测量协会推荐的 IAG 75 地球椭球体。 Beijing 1954 3 Degree GK 如 CM 75E.prj 定义的坐标参数: PROJCS[&Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_75E&,GEOGCS[&GCS_Beijing_1954&,DATUM [&D_Beijing_1954&,SPHEROID[&Krasovsky_5.0,298.3]],PRIMEM[&Greenwich&, 0.0],UNIT[&Degree&,0.9433]],PROJECTION[&Gauss_Kruger&],PARAMETER[&F alse_Easting&,],PARAMETER [&False_Northing&,0.0],PARAMETER[&Central_Meridian&,75.0],PARAMETER[&Scale_Factor&,1. 0],PARAMETER[&Latitude_Of_Origin&,0.0],UNIT[&Meter&,1.0]] 可以看出,参数里除了包含地理坐标系的定义外,还有投影方式的信息。北京 54 和西安 80 是我们 使用最多的坐标系,在 ArcGIS 文件中,对于这两种坐标系统的命名有一些不同,看上去很容易让人产生 迷惑。 在此先介绍下高斯-克吕格投影的基本知识: 我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影 Gauss Kruger, 其通常是按 6 度和 3 度分带投影,1:2.5 万-1:50 万比例尺地形图采用经差 6 度分带,1:1 万比例尺的 地形图采用经差 3 度分带。具体分带法是:6 度分带从本初子午线开始,按经差 6 度为一个投影带自西向 东划分,全球共分 60 个投影带,带号分别为 1-60;3 度投影带是从东经 1 度 30 秒经线开始,按经差 3 度为一个投影带自西向东划分,全球共分 120 个投影带。为了便于地形图的测量作业,在高斯-克吕格投 影带内布置了平面直角坐标系统,具体方法是,规定****经线为 X 轴,赤道为 Y 轴,****经线与赤道交 点为坐标原点,x 值在北半球为正,南半球为负,y 值在****经线以东为正,****经线以西为负。由于 我国疆域均在北半球,x 值均为正值,为了避免 y 值出现负值,规定各投影带的坐标纵轴均西移 500km, ****经线上原横坐标值由 0 变为 500km。为了方便带间点位的区分,可以在每个点位横坐标 y 值的百千 米位数前加上所在带号,如 20 带内 A 点的坐标可以表示为 YA=20 745 921.8m。 5 / 15 3S 基础 在 Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954 目录中, 我们可以看到四种不同的命名方式: Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj Beijing 1954 GK Zone 13.prj Beijing 1954 GK Zone 13N.prj 对它们的说明分别如下: 三度分带法的北京 54 坐标系,****经线在东 75 度的分带坐标,横坐标前不加带号 三度分带法的北京 54 坐标系,****经线在东 75 度的分带坐标,横坐标前加带号 六度分带法的北京 54 坐标系,分带号为 13,横坐标前加带号 六度分带法的北京 54 坐标系,分带号为 13,横坐标前不加带号 在 Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980 目录中, 文件命名方式又有所变化: Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj Xian 1980 GK CM 75E.prj Xian 1980 GK Zone 13.prj 西安 80 坐标文件的命名方式、含义和北京 54 前两个坐标相同,但没有出现“带号+N”这种形式。 地图投影 1.地球椭球体 地球是一个表面很复杂的球体,人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照,推求出近似 的椭球体,理论和实践证明,该椭球体近似一个以地球短轴为轴的椭园而旋转的椭球面,这个椭球面可用 数学公式表达,将自然表面上的点归化到这个椭球面上,就可以计算了。下面列举了一些常用的一些椭球 及参数: 1)海福特椭球(1910) 2)克拉索夫斯基椭球(1940 Krassovsky) 3)1975 年 I.U.G.G 推荐椭球(国际大地测量协会 1975) 我国 52 年以前采用的椭球 北京 54 坐标系采用的椭球 西安 80 坐标系采用的椭球 a=6378388m b=1279m α=0. a=6378245m b=773m α=0. a=6378140m b=1575m α=0.8 4)WGS-84 椭球(GPS 全球定位系统椭球、17 届国际大地测量协会) WGS-84 坐标系椭球 a=6378137m b=2451m α=0.47 最常用的地理坐标系是经纬度坐标系,这个坐标系可以确定地球上任何一点的位置,如果我们将地球 看作一个椭球体,而经纬网就是加在地球表面的地理坐标参照系格网,经度和纬度是从地球中心对地球表 面给定点量测得到的角度,经度是东西方向,而纬度是南北方向,经线从地球南北极穿过,而纬线是平行 于赤道的环线。地理坐标可分为天文地理坐标和大地地理坐标:天文地理坐标是用天文测量方法确定的, 大地地理坐标是用大地测量方法确定的。我们在地球椭球面上所用的地理坐标系属于大地地理坐标系,简 称大地坐标系。 确定椭球的大小后,还要进行椭球定向,即把旋转椭球面套在地球的一个适当的位置,这一位置就是该地 理坐标系的“坐标原点”,是全部大地坐标计算的起算点,俗称“大地原点”。 需要说明的是经纬度坐标系不是一种平面坐标系,因为度不是标准的长度单位,不可用其量测面积长度; 平面坐标系(又称笛卡儿坐标系),因其具有以下特性:可量测水平 X 方向和竖直 Y 方向的距离,可进行长 度、角度和面积的量测,可用不同的数学公式将地球球体表面投影到二维平面上而得到广泛的应用。而每 一个平面坐标系都有一特定的地图投影方法。 6 / 15 3S 基础 2.地图投影 是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾, 用几何透视方法或数学分析的方法, 将地球上的点和 线投影到可展的曲面(平面、园柱面或圆锥面)上,将此可展曲面展成平面,建立该平面上的点、线和地球 椭球面上的点、线的对应关系。 地图投影的过程是可以想象用一张足够大的纸去包裹地球, 将地球上的地物投射到这张纸上。 地球表面 投影到平面上、圆锥面或者圆柱面上,然后把圆锥面、圆柱面沿母线切开后展成平面。根据这张纸包裹的 方式,地图投影又可以分成:方位投影、圆锥投影和圆柱投影。根据这张纸与地球相交的方式,地图投影 又可以分成切投影和割投影, 在切线或者割线上的地物是没有变形的, 而距离切线或者割线越远变形越大。 还有不少投影直接用解析法得到。根据所借助的几何面不同可分为伪方位投影、伪圆锥投影、伪圆柱投影 等。 地图投影会存在两种误差,形状变化(也称角度变化)或者面积变化。投影以后能保持形状不变化的投 影,称为等角投影 (Conformal mapping),它的优点除了地物形状保持不变以外,在地图上测量两个地 物之间的角度也能和实地保持一致,这非常重要,当在两地间航行必须保持航向的准确;或者另外一个例 子是无论长距离发射导弹还是短距离发射炮弹,发射角度必须准确测量出来。因此等角投影是最常被使用 的投影。等角投影的缺点是高纬度地区地物的面积会被放大。投影以后能保持形状不变化的投影,称为等 面积投影 (Equivalent mapping),在有按面积分析需要的应用中很重要,显示出来的地物相对面积比例 准确,但是形状会有变化,假设地球上有个圆,投影后绘制出来即变成个椭圆了。还有第三种投影,非等 角等面积投影,意思是既有形状变化也有面积变化,这类投影既不等角也不等积,长度、角度、面积都有 变形。其中有些投影在某个主方向上保持长度比例等于 1,称为等距投影。 每一种投影都有其各自的适用方面。 例如,墨卡托投影适用于海图, 其面积变形随着纬度的增高而加大, 但其方向变形很小;横轴墨卡托投影的面积变形随着距中央经线的距离的加大而增大,适用于制作不同的 国家地图。等角投影常用于航海图、风向图、洋流图等。现在世界各国地形图采用此类投影比较多。等积 投影用于绘制经济地区图和某些自然地图。对于大多数数学地图和小比例尺普通地图来说,应优先考虑等 积的要求。地理区域,诸如国家、水域和地理分类地区(植被、人口、气候等)相对分布范围,显然是十 分重要的内容。任意投影常用作数学地图,以及要求沿某一主方向保持距离正确的地图。常用作世界地图 的投影有墨卡托投影、高尔投影、摩尔威特投影、等差分纬线多圆锥投影、格灵顿投影、桑森投影、乌尔 马耶夫投影等。下面对我国地形图所采用的高斯克吕格投影进行简单的介绍。 2.1 高斯-克吕格直角坐标 高斯-克吕格投影(Gauss_Krivger)属于等角横切椭圆柱投影,是设想用一个椭圆柱横套在地球椭 球的外面,并与设定的中央经线相切。其经纬线互相垂直,变形最大位于赤道与投影带最外一条经线的交 点上,常用于纬度较高地区。 高斯-克吕格投影分带规定:该投影是我国国家基本比例尺地形图的数学基础,为控制变形,采用分 带投影的方法,在比例尺 1:2.5 万-1:50 万图上采用 6° 分带,对比例尺为 1:1 万及大于 1:1 万的 图采用 3° 分带。 6° 分带法:从格林威治零度经线起,每 6° 分为一个投影带,全球共分为 60 个投影带,东半球从东经 0° 为第一带,中央经线为 3° -6° ,依此类推,投影带号为 1-30。其投影代号 n 和中央经线经度 L0 的计 算公式为:L0=(6n-3)° ;西半球投影带从 180° 回算到 0° ,编号为 31-60,投影代号 n 和中央经线经度 L0 的计算公式为 L0=360-(6n-3)° 。 3° 分带法:从东经 1°30′起,每 3° 为一带,将全球划分为 120 个投影带,东经 1°30′-4°30′,...1 78°30′-西经 178°30′,...1°30′-东经 1°30′。 东半球有 60 个投影带, 编号 1-60, 各带中央经线计算公式: L0=3° ,中央经线为 3° 6° n 、 ...180° 。 西半球有 60 个投影带, 编号 1-60, 各带中央经线计算公式: L0=360° n ,中央经线为西经 177° ... -3° 、 3° 、0° 。 我国规定将各带纵坐标轴西移 500 公里,即将所有 y 值加上 500 公里,坐标值前再加各带带号。以 18 7 / 15 3S 基础 带为例,原坐标值为 y=m,西移后为 y=,加带号通用坐标为 y= 。 为了方便大家对不同比例尺的地形图检索,最后对我国地形图的分幅与编号规则进行简单的介绍。 我们在做 GIS 系统的时候,首先需要解决数据的问题,即建立相应的数据库,关系数据库或文件数据 库。 ArcGIS 可以不设置坐标系统也能显示, 只设置大地坐标也能显示, 设置了大地坐标和投影也能显示, 其意义难道是一样的吗?ArcGIS 地图显示实质都是把数据库中的坐标值当做一数学平面坐标值来显示的。 而其地理意义却不一样了。对于没有设置坐标系,那就没有任何地理意义,只是普通的一个数学平面坐标 中的坐标值;对于只设置了大地坐标,图上任意两点的距离就是两个点的球面坐标值(大地坐标值)的几 何直线距离,(X1-X2)^2+(Y1-Y2)^2,任意一个多边形的面积也是各个节点坐标直接计算的平面值;对 于投影后的在图上量的两个点距离就是该两点在投影面上的距离了, 面积亦同。 所以采用不同的坐标系统, 数据中的 Shape_Length 和 Shape_Area 值是不一样的。 由于不同坐标系下的数据其内部坐标值是不一样的。如果在 ArcGIS 中改变一个要素类的 XY Coordinat e System,其实是没有真正改变其内部坐标值的,只是改变了其坐标系描述信息(在.prj 文件中) 。要改 变一个数据的坐标系,可以通过 ArcTool Box 的 Projet,或者是在 ArcMap 中用 Spatial Adjustment 来改变数据中的坐标值。只有这样才算真正做了坐标转换。 在地图矢量化的过程中,把需要矢量化的栅格图片设置坐标系,新建一个要素类,也用相同的坐标系,由 于栅格数据开始时没有坐标,设置坐标系统之后,其坐标值是随机的,并不代表真正的空间坐标值,没有 控制点进行校正后再矢量化的话,要素类的坐标值也是不正确的。所以矢量化前要设置坐标系和用 Geore ferencing 工具对栅格图片进行坐标校正。或者矢量化完之后用 Spatial Adjustment 工具对矢量数据进 行校正。 地球形状和椭球 地球是个两极扁平的类似椭球的一个球体。 由于地球表面起伏,地面上各点的重力等位面构成了一个有起伏的大地水准面。 由于大地水准面起伏不规则,不便于数字计算,考虑一个可以用简单数学模型可以表达的几何形体来代替 大地水准面,于是就提出了参考椭球。 椭球形状大小由长短半轴决定,广泛使用的有克拉索夫斯基椭球体(北京 54、西安 80) 、1975 年国际椭 球体、WGS-84 椭球体(WGS-84) 。 大地基准面、大地坐标系 由了参考椭球来模拟地球形状,如何用这个参考椭球来拟合地球表面,这就需要对参考椭球定位和定向。 为了更好地用参考椭球体拟合我国疆土, 我国先后采用了两个拟合参数, (我国参照前苏联从 1953 年起采 用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京 54 坐标系,1978 年采用国际大地测量协会推 荐的 1975 地球椭球体建立了我国新的大地坐标系――西安 80 坐标系) ,得到了北京 54 基准面和西安 8 0 基准面(通常称谓的北京 54 坐标系、西安 80 坐标系) 投影 如果将大地坐标系下的地图直接在地图上显示(即将大地坐标系下的大地坐标直接在地图上标示显示) ,那 么经纬网就是一个直线网,这是因为同一个经度上的大地坐标经度(X 坐标值)是一样的,那么必然在同 一条直线上。 如此就把整个地球从西经 180 到东经 180 展成了一个矩形。 ArcGIS 其实就是把球面坐标值 当做平面坐标值直接在图上显示。等效于正轴圆柱投影。 由于上面这种不用投影直接在平面地图上显示大地坐标的方法不能满足地图显示的需要 (两极变形太大了) , 就需要其他投影方法。 有了大地坐标系和投影方法就可以确定一个平面坐标系了。该平面坐标系的原点为圆柱投影的中央子午线 和赤道交点,或者为方位投影的切点,或圆锥投影的圆锥顶点 投影的数学表达式: 通过以上的叙述,我们知道了一个大地坐标系统,是由参考椭球和参考椭球的定位定向参数决定的;一个 投影后的平面坐标系统,是由一大地坐标系统和一个投影方法共同决定的。具体体会可以在 ArcGIS 中的 8 / 15 3S 基础 新建大地坐标系统和新建投影后坐标系统中感受。 根据不同地区形状特点和地图需要,采用不同的投影 制图区域: 位置:极地附近宜选方位投影;中纬度地区宜选圆锥投影;赤道附近宜选圆柱投影。 区域形状:接近圆形的区域可选方位投影,东西延伸的区域在赤道附近选圆柱投影,在中纬度地区选圆锥 投影,南北延伸的区域选横轴圆柱投影。 固定模式:海洋地图都用墨卡托投影,航空基地图都用等距离方位投影,各国的地形图都同等角横切/割圆 柱投影。 几种常用投影 高斯-克吕格投影:等角横切圆柱投影 通用横轴墨卡托投影(UTM 投影) :横轴等角割圆柱投影 兰勃脱正形圆锥投影:等角圆锥投影我国地形图分幅与编号我国基本比例尺地形图分幅与编号,以 1:100 万地形图为基础,延伸出 1:50 万、1:25 万、1:10 万,再以 1:10 万为基础,延伸出 1:5 万、1:2.5 万及 1:1 万三种比例尺。 1:100 万从赤道起向两极每纬差 4° 为一行,至 88° ,南北半球各分为 22 横列,依次编号 A、B、... V; 由精度 180° 西向东每 6° 一列,全球 60 列,以 1-60 表示,如海南所在 1:100 万图在第 5 行,第 49 列,其编号为 E-49 。 在 1:100 万图上,按经差 3° 纬差 2° 分成四幅 1:50 万地形图,编为 A、B、C、D,如 E-49-A。按经 差 1°30′纬差 1° 分成 16 幅 1:25 万地形图,编为[1]、...[16],如 E-49-[1]。按经差 30′纬差 20′分 成 144 幅 1:10 万地形图,编为 1、...144,如 E-49-1。即后三种比例尺各自独立地与 1:100 万地 图的图号联系。 E-49-1-A。 1-A-1。 -49-1-A-(1)。 1:10 万图上每经差 15′纬差 10′分成四幅 1:5 万地形图,编为 A、B、C、D,如 1:5 万图上每经差 7′30″纬差 5′分成四幅 1:2.5 万,编为 1、2、3、4,如 E-491:10 万图上每经差 3′45″纬差 2′30″分成 64 幅 1:1 万地形图,编为(1)、...(64),如 E 1:1 万图上每经差 1′52″纬差 1′15″分成四幅 1:5000 地形图,编为 a、b、c、d,如 E-49-1-A-(1)-a。地籍201、什么是地籍? 地籍是记载土地的位置、界址、数量、质量、权属和用途等基本情况的簿册。 202、什么是地籍管理? 地籍管理是国家为了获取土地的位置、权属、界址、数量、质量、用途等信息,建立完整的地籍图、簿册, 而按统一的方法、要求和程序实施的一系列行政、经济、法律和技术工作措施体系。 我国的地籍管理包括:①土地调查;②土地登记;③土地统计;④土地定级估价;⑤地籍档案管理和地籍 管理信息系统。 203、什么是权属调查? 权属调查是针对土地所有者和土地使用者的土地登记申请书,对其所有或使用的土地权属和土地的位置、 界址、用途等基本情况进行实地调查与核实,为地籍测量提供依据的一项工作。 204、什么是地籍测量? 地籍测量是在权属调查的基础上, 精确测量每一宗土地界址点的平面位置、 形状、 面积、 地类的地籍要素, 然后绘制地籍图的测绘工作。 205、什么是地籍图? 地籍图是表示土地权属界线、面积和利用状况等地籍要素的地籍管理专业用图,是地籍调查的主要成果。 9 / 15 3S 基础 206、什么是界址点和界址线? 界址点是指宗地权属界线的转折点,即拐点,它是标定宗地权属界线的重要标志。 界址线是指宗地四周的权属界线,即界址点连线构成的折线或曲线。 207、什么是宗地? 宗地是被权属界址线所封闭的地块。通常,一宗地是一个权力人所拥有或使用的一个地块。 208、“宗地四至”是指什么? 宗地四至是指一宗地四个方位与相邻土地的交接界线。 209、什么是宗地图? 宗地图是反映一宗地的位置、 界址点、 界址线和相邻宗地关系的图件。 宗地图是地籍调查的重要成果之一, 应装订归档,其复制件作为土地证书的附图。 210、什么是土地登记? 土地登记是国家依照法律程序将土地的权属关系、坐落、面积、用途、等级、价格等在专门的簿册上进行 登记的一项重要土地行政管理制度。土地登记分为初始土地登记和变更土地登记。 211、什么是土地权属? 土地权属包括土地的所有权、使用权和他项权利。土地所有权是土地所有制的法律表现。全民所有的土地 所有权属于国家,集体土地的所有权属于农民集体。土地使用权是依法取得土地上的实际经营权和利用权, 根据我国法律国有土地和集体土地可依法确定给单位和个人使用。他项权利是指非土地所有者或使用者在 他人土地上享有的一定权利。 212、什么是土地权属变更? 土地权属变更是指初始土地登记以后,发生的土地所有权、使用权和他项权利的设定、转移、分割、合并、 终止等。 213、什么是土地分等定级? 土地分等定级是在特定的目的下,对土地的自然和经济属性进行综合鉴定,并使鉴定结果等级化的过程。 土地分等定级的主要理论依据是级差地租和区位理论。 214、什么是土地统计? 土地统计是指利用数据和图件等形式对土地的数量、 分布、 权属、 利用状况及其动态变化进行系统的调查、 整理、 分析和预测。 其特点是土地统计数据的取得必须利用图件――地图的形式和测绘技术进行实地调查, 才能保证土地统计的准确性和现势性。 215、什么是地籍档案? 地籍档案是指国家和地方各级土地管理部门及其所属单位在地籍管理工作中直接形成的、具有保存、查考 价值的历史记录,包括地籍的簿、册、图件、音像、软盘等材料地理信息1、地理信息系统(geographic information system ,即 GIS)――一门集计算机科学、信息学、地 理学等多门科学为一体的新兴学科,它是在计算机软件和硬件支持下,运用系统工程和信息科学的理论, 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系 统。 2、比较 gis 与 cad、cac 间的异同。 cad――计算机辅助设计,规则图形的生成、编辑与显示系统,与外部描述数据无关。 cac――计算机辅助制图,适合地图制图的专用软件,缺乏空间分析能力。 gis――地理信息系统,集规则图形与地图制图于一身,且有较强的空间分析能力。 3、图层:将空间信息按其几何特征及属性划分成的专题。 4、地理数据采集――实地调查、采样;传统的测量方法,如三角测量法、三边测量法;全球定位系统 (gps);现代遥感技术;生物遥测学;数字摄影技术;人口普查。 10 / 15 3S 基础 5、信息范例――传统的制图方法,称为信息范例,即假定地图本身是一个最终产品,通过使用符号、 分类限制的选择等方式交换空间信息的模式。这个范例是传统的透视图方法,由于原始而受到很多限制, 地图用户不能轻易获得预分类数据。也就是说,用户只限于处理最终产品,而无法将数据重组为更有效的 形式以适应环境或需求的变化。 6、分析范例(整体范例)――存储保存原始数据的属性数据,可根据用户的需求进行数据的显示、重 组和分类。整体范例是一种真正的用于制图学和地理学的整体方法。 7、栅格――栅格结构是最简单最直接的空间数据结构,是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网 格阵列,每个网格作为一个象元或象素由行、列定义,并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值,或 仅仅包括指向其属性记录的指针。 因此, 栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织, 组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。特点:属性明显,定位隐含,即数据直接记录属性 本身,而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标,即定位是根据数据在数据集中的位置得到的,在栅 格结构中,点用一个栅格单元表示;线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示,每个栅格单元最多只 有两个相邻单元在线上;面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示,每个栅格单元可有多于两 个的相邻单元同属一个区域。 8、矢量――它假定地理空间是连续,通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实 体,坐标空间设为连续,允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体,矢量结构中只记录其在特 定坐标系下的坐标和属性代码;对于线实体,用一系列坐标对的连线表示;多边形是指边界完全闭合的空 间区域,用一系列坐标对的连线表示。 9、 “拓扑” (topology) 一词来源于希腊文, 它的原意是“形状的研究”。 拓扑学是几何学的一个分支, 它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性――拓扑属性(拓扑属性:一个点在一个弧段的端点,一个 点在一个区域的边界上;非拓扑属性:两点之间的距离,弧段的长度,区域的周长、面积)。这种结构应 包括:唯一标识,多边形标识,外包多边形指针,邻接多边形指针,边界链接,范围(最大和最小 x、y 坐标值)。地理空间研究中三个重要的拓扑概念(1)连接性:弧段在结点处的相互联接关系;(2)多边 形区域定义:多个弧段首尾相连构成了多边形的内部区域;(3)邻接性:通过定义弧段的左右边及其方向 性来判断弧段左右多边形的邻接性。 10、矢量的实体错误――伪节点:即需要假节点进行识别的节点,发生在线和自身相连接的地方(如 岛状伪结点――显示存在一个岛状多边形,这个多边形处于另一个更大的多边形内部),或发生在两条线 沿着平行路径而不是交叉路径相交的地方(节点――表示线与线间连接的特殊点)。摇摆结点:有时称为 摇摆,来源于 3 种可能的错误类型:闭合失败的多边形;欠头线,即结点延伸程度不够,未与应当连接的 目标相连;过头线,结点的线超出想与之连接的实体。碎多边形:起因于沿共同边界线进行的不良数字化 过程,在边界线位置,线一定是不只一次地被数字化。高度不规则的国家边境线,例如中美洲,特别容易 出现这样的数字变形。标注错误:丢失标注和重复标注。异常多边形:具有丢失节点的多边形。丢失的弧。 11、空间分析方法――1、空间信息的测量:线与多边形的测量、距离测量、形状测量;2、空间信息 分类:范围分级分类、邻域功能、漫游窗口、缓冲区;3、叠加分析:多边形叠加、点与多边形、线与多边 形;4、网络分析:路径分析、地址匹配、资源匹配; 5、空间统计分析:插值、趋势分析、结构分析;6、 表面分析:坡度分析、坡向分析、可见度和相互可见度分析。 12、欧拉数――最通常的空间完整性,即空洞区域内空洞数量的度量,测量法称为欧拉函数,它只用 一个单一的数描述这些函数,称为欧拉数。数量上,欧拉数=(空洞数)-(碎片数-1),这里空洞数是外 部多边形自身包含的多边形空洞数量,碎片数是碎片区域内多边形的数量。有时欧拉数是不确定的。 13、函数距离――描述两点间距离的一种函数关系,如时间、摩擦、消耗等,将这些用于距离测量的 方法集中起来,称为函数距离。 14、 曼哈顿距离――两点在南北方向上的距离加上在东西方向上的距离, d j) 即 (i, =|xi-xj|+|yi-yj|。 对于一个具有正南正北、正东正西方向规则布局的城镇街道,从一点到达另一点的距离正是在南北方向上 旅行的距离加上在东西方向上旅行的距离因此曼哈顿距离又称为出租车距离, 曼哈顿距离不是距离不变量, 11 / 15 3S 基础 当坐标轴变动时,点间的距离就会不同。 15、邻域功能――所谓邻域是指具有统一属性的实体区域或者焦点集中在整个地区的较小部分实体空 间。邻域功能就是在特定的实体空间中发现其属性的一致性。它包括直接邻域和扩展邻域。 16、缓冲区分析――是指根据数据库的点、线、面实体基础,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲 区多边形实体,从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。缓冲区在某种程度上受控于目前 存在的摩擦表面、地形、障碍物等,也就是说,尽管缓冲区建立在位置的基础上,但是还有其他实质性的 成分。确定缓冲区距离的四种基本方法:随机缓冲区、成因缓冲区、可测量缓冲区、合法授权缓冲区。 17、统计表面――表面是含有 z 值的形貌,z 值又称为高度值,它的位置被一系列 x 和 y 坐标对定义 且在区域范围内分布。z 值也常被认为是高程值,但是不必局限于这一种度量。实际上,在可定义的区域 内出现的任意可测量的数值(例如,序数、间隔和比率数据)都可以认为组成了表面。一般使用的术语是 统计表面,因为在考虑的范围内 z 值构成了许多要素的统计学的表述(robinson et al., 1995)。 18、dem――数字高程模型(digital elevation model)。地形模型不仅包含高程属性,还包含其 它的地表形态属性,如坡度、坡向等。dem 通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示,广义的 dem 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系统中,dem 是建立数字地形模型 (digital terrain model)的基础数据,其它的地形要素可由 dem 直接或间接导出,称为“派生数据”, 如坡度、坡向。 19、空间插值――空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面,以便与其它空间现象 的分布模式进行比较,它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法:通过已知点的数据推求同一区 域未知点数据。空间外推算法:通过已知区域的数据,推求其它区域数据。20、泰森多边形――通过数学 方法定义、平分点间的空间并以直线相连结,在点状物体间生成多边形的方法。 21、线密度――用所有区域内的线的总长度除以区域的面积。 22、连通性――连通性是衡量网络复杂性的量度,常用 γ 指数和 α 指数计算它。其中,γ 指数等于给 定空间网络体节点连线数与可能存在的所有连线数之比;α 指数用于衡量环路,节点被交替路径连接的程 度称为 α 指数,等于当前存在的环路数与可能存在的最大环路数之比。 23、图形叠加――将一个被选主题的图形所表示的专题信息放在另一个被选主题的图形所表示的专题 信息之上。 24、栅格自动叠加――基于网格单元的多边形叠加是一个简单的过程,因为区域是由网格单元组成的 不规则的块,它共享相同的一套数值和相关的标注。毫无疑问,网格单元为基础的多边形叠加缺乏空间准 确性, 因为网格单元很大, 但是类似于简单的点与多边形和线与多边形叠加的相同部分, 由于它的简单性, 因此可以获得较高的灵活程度和处理速度。 25、拓扑矢量叠加――如何决定实体间功能上的关系,如定义由特殊线相连的左右多边形,定义线段 间的关系去检查交通流量,或依据个别实体或相关属性搜索已选择实体。它也为叠加多个多边形图层建立 了一种方法,从而确保连结着每个实体的属性能够被考虑,并且因此使多个属性相结合的合成多边形能够 被支持。这种拓扑结果称作最小公共地理单元(lcgu)。 26、矢量多边形叠加――点与多边形和线与多边形叠加使用的主要问题是,线并不总是出现在整个区 域内。解决该问题的最强有力的办法是让软件测定每组线的交叉点,这就是所谓的结点。进行矢量多边形 的叠加,其任务是基本相同的,除了必须计算重叠交叉点外,还要定义与之相联系的多边形线的属性。 27、布尔叠加――一种以布尔代数为基础的叠加操作。 28、制图建模――用以指明应用命令组合来回答有关空间现象问题的处理。制图模型是针对原始数据 也包括导出数据和中间地图数据进行一系列交互有序的地图操作来模拟空间决策的处理。 29、地理模型的类型――类似统计同类的描述性模型和与推理统计技术相关的规则性模型。 30、常见模型――1、注重样式与处理的问题长时间以来用于解释类似农业活动与运输成本间的关系 ――独立状态模型。2、最初为预测工业位置点的空间分布的样式而设计的 weber 模型,进行改进后可使 参与者寻找最佳商业和服务位置――位置-分配模型。3、建立在吸引力与到潜在市场的距离呈反比这一基 12 / 15 3S 基础 础上的经济地理模型――重力模型。4、通过空间验证思想如今广泛用于生态群落,通过地理空间跟踪动植 物运动――改进扩散模型。 31、专题地图――以表现某单一属性的位置或若干选定属性之间关系为主要目的的地图。专题图形设 计的一般程序包括合适的符号和图形对象的选择、生成和放置,以明确突出研究主题的重要属性和空间关 系,同时还要考虑参考系统。gis 专题地图输出的规则:不但要有精美的图形,最重要的是去读图、分析 地图和理解地图。 32、元数据――关于数据的数据,对数据库内容的全面描述,其目的是促进数据集的高效利用和充分共 享。使用元数据的理由:性能上,完整性、可扩展性、特殊性、安全性;功能上,差错功能、浏览功能、 程序生成。 33、聚合――将单个数据元素进行分类的大量数字处理过程。 34、克立金法――依靠地球自然表面随距离的变化概率而确定高程的一种精确内插方法。 35、四叉树――一种压缩数据结构,它把地理空间定量划分为可变大小的网格,每个网格具有相同性 质的属性。 36、比较工具型地理信息系统和应用型地理信息系统的异同。 工具型地理信息系统: 是一种通用型 gis, 具有一般的功能和特点, 向用户提供一个统一的操作平台。 一般没有地理空间实体, 而是由用户自己定义。 具有很好的二次开发功能。 arcinfo、 如: genamap、 mapinfo、 mapgis、geostar。 应用型地理信息系统:在较成熟的工具型 gis 软件基础上,根据用户的需求和应用目的而设计的用 于解决一类或多类实际问题的地理信息系统, 它具有地理空间实体和解决特殊地理空间分布的模型。 lis、 如 cgis、ugis。 37、详细描述应用型地理信息系统的开发过程 1、 系统总体设计:需求和可行性分析、数据模型设计、数据库设计、方法设计 2、 系统软件设计:开发语言、用户界面、流程、交互 3、 程序代码编写:投影、数据库、输入、编辑 4、 系统的调试与运行:α 调试、β 调试 5、 系统的评价与维护:功能评价、费用评价、效益评价 38、空间信息系统――以多媒体技术为依托,以空间数据为基础,以虚拟现实为手段的集空间数据的 输入、编辑、存储、分析和显示于一体的巨系统,体由若干个子系统组成。 39、地理数据测量标准――命名(对数据命名,允许我们对把对象叫什么做出声明,但不允许对两个 命名的对象进行直接比较)、序数(提供对空间对象进行逻辑对比的结果,但这种对比仅限于所谈论问题 的范围内)、间隔(可以对待测项逐个赋值,能够更为精确地估计对比物的不同点)、比率(用途最广的 测量数据标准,它是允许直接比较空间变量的惟一标准)。 40、根据样本进行推理的取样原则――未取样位置的数据可以从已取样位置的数据中推测出来;区域 边界内的数据可以合并计算;一组空间单元中的数据能够转换成具有不同空间配置的另外一组空间单元数 据。常用的方法:内插法:当有数值边界或知道缺失部分两端数值;外推法:当缺失的数据一侧有数值, 而另一侧每一数值。 41、LBS 位置服务(LBS,Location Based Services)――又称定位服务,是指通过移动终端和 移动网络的配合,确定移动用户的实际地理位置,从而提供用户所需要的与位置相关的服务信息,是利用 用户位置信息进行增值服务的一种移动通信与导航融合的服务形式。 42、GPS 全球定位系统(Global Positioning System)――是利用人造卫星进行点位测量导航技 术的一种,由美国军方组织研制建立,从 1973 年开始实施,到 90 年代初完成。 43、XML(可扩展标识语言)――是通用标识语言标准(SGML)的一个子集,它是描述网络上的数 据内容和结构的标准。13 / 15 3S 基础 44、OGC(OpenGIS 协会,OpenGIS Consortium)是一个非赢利性组织,目的是促进采用新的 技术和商业方式来提高地理信息的互操作(Interoperablity),OGC 会员主要包括 GIS 相关的计算机硬件 和软件制造商,数据生产商以及一些高等院校,政府部门等,其技术委员会负责具体标准的制定工作。 45、SIG 空间信息栅格(spatial information grid,SIG)是一种汇集和共享地理上分布的海量空 间信息资源,对其进行一体化组织与协同处理,从而具有按需服务能力的空间信息基础设施。(吴信才) 46、4D 产品 ――指数字线化图(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、 数字栅格图(DRG)。(2005) 47、数字高程模型(Digital Elevation Model 简称 DEM)――是在高斯投影平面上规则格网点平 面坐标 (x,y) 及其高程 (z) 的数据集。 DEM 的水平间隔可随地貌类型不同而改变。 根据不同的高程精度, 可分为不同等级产品。 48、数字正射影像图(Digital Orthophoto Map 简称 DOM)――是利用数字高程模型对扫描处理 的数字化的航空相片/遥感相片(单色/彩色),经逐象元进行纠正,再按影像镶嵌,根据图幅范围剪裁生 成的影像数据。一般带有公里格网、图廓内/外整饰和注记的平面图。 49、数字线划地图(Digital Line Graphic 简称 DLG)――是现有地形图上基础地理要素的矢量数 据集,且保存要素间空间关系和相关的属性信息。 50、数字栅格地图(Digital Raster Graphic 简称 DRG)――是纸质地形图的数字化产品。每幅图 经扫描、纠正、图幅处理及数据压缩处理后,形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文 件。 51、正射影像――是指将中心投影的像片,经过纠正处理,在一定程度上限制了因地形起伏引起的 投影误差和传感器等误差产生的像点位移的影像。 52、WebGIS ――Internet 和 WWW 技术应用于 GIS 开发的产物,是实现 GIS 互操作的一条最 佳解决途径。从 Intemet 的任意节点,用户都可以浏览 WebGIS 站点中的空间数据、制作专题图、进行 各种空间信息检索和空间分析。是在 INTERNET 信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现 GIS 的在 线查询和业务处理等功能。 53、OpenGIS ――即开放式地理信息系统(Open Geodata Interoperation Specification,开 放的地理数据互操作规范),是指在计算机和通信环境下,根据行业标准和接口(Interface)所建立起来的 地理信息系统,是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性,以及在异构分布数据库中实 现信息共享的途径。(陈述彭) 54、嵌入式 GIS ――指地理信息系统在嵌入式设备如 PoketPC,PDA 上的应用,是指运行于运行在 嵌入式计算机系统中的地理信息技术,“典型的嵌入式 GIS 应用由嵌入式硬件系统、嵌入式操作系统和嵌 入式 GIS 软件组成”。 55、GridGIS(网格 GIS) ――是利用现有的网格技术、空间信息基础设施,空间信息网络协议 规范,形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境,将空间地理分布的、异构的各种设备与系统进行集成, 为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。 56、数字地球 ――就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与认识。(李德仁) 57、拓扑结构 是指分布式系统中各个计算单元之间的物理或逻辑的互联关系,结点之间的拓扑结构 一直是确定系统类型的重要依据。 58、空间数据融合(Fusion)――是指多种数据合成后,不再保存原来的数据,而产生了一种新的 综合数据,如假彩色合成影像。(邬伦) 59、空间数据结构 ――是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构,是地理实 体的空间排列方的抽象描述。 60、空间数据模型 ――是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念,为描述空间数据组织和 设计空间数据库模型提供了基本的方法。14 / 15 3S 基础 61、空间数据索引 ――就空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构,其中包 含空间对象的概要信息。(陈述彭) 62、空间数据引擎(spatial database engine,SDE) ――指提供存储、查询、检索空间地理数据, 以及对空间地理数据进行空间关系运算和空间分析的程序功能集合。 63、空间数据仓库 ――是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的和随时间变化的、持久地 和具有空间坐标的地理数据的集合。目的是为了处理积累的海量空间数据,抽取有用信息,并提供决策支 持。(邬伦) 64、信息系统 ――是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统,它能够为单一的或有组织 的决策过程提供有用的信息。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。 (邬伦) 65、地理信息系统 ――是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统。(陈 述彭) 66、 地理信息科学 ――是研究地理系统中的信息流的科学, 主要研究在对地理信息进行处理、 存储、 提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题,如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认 知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、 地理信息系统的社会实践等, 研究技术主要包括地理信息获取技术 (其中包括遥感技术和全球定位技术) 、 地理信息系统技术、地理信息传输技术等。(Goodchild1992) 67、数字地形模型 DTM ――是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属 性特征的数字描述。(邬伦) 是描述地面特征的空间分布的有序数值阵列。(陈述彭) 68、仿射变换 ――是基于仿射坐标系而建立的一种坐标变换数学模型。是经过原点平移,分别相对 两条坐标轴进行旋转和在两条坐标轴上分别进行尺度变换实现的,其数学模型为 X=a1x+a2y+a0,Y= b1y+b2x+b0(X、Y 为地形图坐标,x、y 为数字化仪坐标,ai、bi(i=0,1,2)为变换参数) 69、空间分析函数 ――分析函数是对地理空间数据按一定规则进行转换的图像函数,基于一定的 空间分析算法.以一个或多个数据平面作为输入,函数运算结果产生新的数据平面。许多专题分析模型要 求首先由空间分析函数将原始数据进行变换,以获取更多的符合模型要求形式的地理空间信息。空间分析 函数不仅可以向用户提供多种形式的空间信息、而且为地理信息系统分析模型的实现提供了极大的方便。 70、虚拟现实(VR,Virtual Reality)――是指利用计算机和一系列传感辅助设施来实现的使人能 有置身于真正现实世界中的感觉的环境,是一个看似真实的模拟环境。 71、虚拟地理环境 ――可以定义为包括作为主体的化身人类社会以及围绕该主体存在的一切客观 环境,包括计算机、网络、传感器等硬件环境、软件环境、数据环境、虚拟图形镜像环境、虚拟经济环境 以及虚拟社会、政治和文化环境,是区域自然环境和社会环境的虚拟模型,它在强调地理信息使用者身临 其境之感受的同时,还追求超越现实的理解。 72、四叉树编码 ――又名四元树编码,可以通俗理解为一个具有四分枝结构的树,它具有栅格数 据二维空间分布的特征,这是一种更为有效的编码方法。四叉树编码将整个图形区域按照四个象限递归分 割成 2n×2n 象元阵列,形成过程是:将一个 2×2 图像分解成大小相等的四部分,每一部分又分解成大小 相等的四部分,就这样一直分解下去,一直分解到正方形的大小正好与象元的大小相等为止,即逐步分解 为包含单一类型的方形区域(均值块),最小的方形区域为一个栅格单元。 73、 四叉树数据结构 ――这种数据结构的原理可以表述为:将空间区域按照四个象限进行递归分 割(2n×2n,且 n≥1),直到子象限的数值单调为止。凡数值(特征码或类型码)呈单调的单元,不论单 元大小,均作为最后的存储单元。 74、狄洛尼(Delaunay)三角网 ――在泰森多边形的构建中,首先要将离散点构成三角网,这 种三角网称为 Delaunay 三角网。或定义为:有公共边的 Voronoi 多边形(简称 V-多边形)称为相邻的 V-多边形。连接所有相邻的 V-多边形的生长中心所形成的三角网称为 Delaunay 三角网。15 / 15
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