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第四章地理空间数据处理 第四章 地理空间数据处理 第一节 GIS的地学基础 第二节 地理空间数据插值 第三节 地理空间数据的三维处理 第一节 GIS的地学基础 一、地球表面形状 二、地理坐标 三、地图投影 四、坐标变换 第一节 GIS的地学基础 一、地球表面形状 1.地球表面形状的几级近似表示 大地水准面: 平均海面（物理上相当于静止海面），及其在陆地下的延伸所构成的一个闭合的环球水准面。它是重力测量和高程起算的基准面。（绝对高程，海拔高度） 地球椭球体： 由地球长、短半轴确定的的实际形状。（与大地水准面相差不到一二百米） 地球正球体：精度要求不高时，可以近似表示。 第一节 GIS的地学基础 2.两种椭球体 根据逼近方式不同，地球椭球体分为两类： 参考椭球体；（在局部范围内逼近大地水准面） 平均椭球体；（在全球范围内逼近大地水准面） 参考椭球体是局部定位的地球椭球体，是具体国家“大地测量网”的基础。为什么？ 第一节 GIS的地学基础 二、地理坐标（三种地理坐标） 地心坐标：GPS测得的坐标 大地坐标（依据参考椭球体建立）：GIS中常用的，具体国家的大地测量的地理坐标。 单纯的球面坐标（天文经纬度） 第一节 GIS的地学基础 三、地图投影 1.定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影 2.原因: 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析 第一节 GIS的地学基础 3. 投影实质 建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函数关系： 当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式。 地图投影：投影实质 第一节 GIS的地学基础 4.投影变形 将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。 长度变形 面积变形 角度变形 第一节 GIS的地学基础 5. 投影选择因素 制图区域的地理位置、形状和范围 制图比例尺 地图内容 出版方式 第一节 GIS的地学基础 6. 我国常用地图投影 1：100万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影） 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影 1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、1：5000采用高斯—克吕格投影。 第一节 GIS的地学基础 四、坐标变换(几何纠正或坐标校正) 含义：直角坐标之间的转换 X’=F1（X，Y）和Y’=F1（X，Y）关系式对坐标进行转换 分两类： 地理坐标化； 配准或校准；（不一定要转换为地理坐标） 技术路线：寻找地面控制点。线形关系；非线形关系。 第二节 地理空间数据插值 一、基本概念 二、整体插值法 三、局部插值法 第二节 地理空间数据插值 一、基本概念 1.概念 指通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的处理及其方法。 2.必要性 自然环境恶劣，数据难以采集，或由于某种原因数据缺失 数据分布不均匀； 转换格式或坐标校正等变化时，需要插值； 第二节 地理空间数据插值 3.内容：内插；外推 4.原则：尽量减少因插值带来的数据质量损失，空间变量数据源的分布最好比较适应空间变量的分布特点。 空间变量的分布特点：缓变（稀疏），剧变（密集），跃变（沿跃变带密集采样） 5.GIS中常见的数据源在空间分布上的类型 栅格数据（卫星，航空测量）； 较均匀的采样数据； 不均匀或不规则的数据。 第二节 地理空间数据插值 二、整体插值法（全局方法） 含义：利用每个可利用的控制点来构建一个方程或一个模型，而后该模型可用于估算未知数值。 1.趋势面分析（趋势面模型） 方法：用多项式拟合已知的数据值，并用于估算其他的点。 线形或一阶趋势面方程：Zx,y=b0+b1X+B2y 软件自带，最小二乘法计算 示例 第二节 地理空间数据插值 2.边界内插法 3.回归模型法 第二节 地理空间数据插值 三、局部插值法 含义：只能使用邻近点或样本数据来估算未知的点。 方法： 最邻近点法（泰森多边形法）； 移动平均插值法（距离倒数插值法） 第三节 地理空间数据的三维处理 一、基本概念 二、数字高程模型及其生成 三、其他派生数据或地形分析 第三节 地理空间数据的三维处理 一、空间数据三维处理的基本概念 1.基本思路 真三维处理； 2.5维处理。 第三节 地理空间数据的三维处理 一、空间数据三