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第二章空间信息基础第一节常规的地理空间信息描述法第二节地理信息数字化描述方法第一节常规的地理空间信息描述法地球空间模型描述第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不平，十分不规则的表面，非常复杂，难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数字建模；它在诸如长度、面积、体积等几何测量中都面临着十分复杂的困难第二类是相对抽象的面，即大地水准面。以大地水准面为基准，可以方便地用水准仪完成地球自然表面上任意一点高程的测量。尽管大地水准面比起实际的固体地球表面要平滑得多，但实际上，由于海水温度的变化，盛行风的存在，可以导致海平面高达百米以上的起伏变化。第三类是模型，就是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。大地水准面接近与绕自转轴旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体。这个旋转球体通常称地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面。椭球体的大小通常用两个半径——长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率α来决定。扁率表示椭球的扁平程度。扁率f的计算公式如下：f=(a-b)/aa、b、f称为地球椭球体的基本元素。010302图3-1地球表面、大地水准面和地球椭球体之间的关系第四类是数学模型，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(Tel1uriod)、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。2、地理空间坐标系的建立1根据地理坐标系，地面上任一点的位置可由该点的纬度和经度来确定。2地理坐标是一种球面坐标，难以进行距离、方向、面积等参数的计算。3需要把地面上的点表示在平面上，采用平面坐标系（笛卡儿平面直角坐标）。4曲面上的各点不能直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点。不考虑地形起伏等因素，则纬度λ、经度、地球旋转椭球体参量a、b与平面直角坐标x、y之间的变换关系如下：地图投影变换引起了地理空间要素在平面形态上的变化，包括长度变化、方向变化和面积变化。但是，平面直角坐标系(x，y)却建立了对地理空间良好的视觉感，并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算，以及进一步的空间数据处理和分析。地理信息系统中的地理空间，通常就是指经过投影变换后放在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。123三维地理信息系统中所涉及的地理空间，则是在上述笛卡儿平面直角坐标系上加上第三维z，代表地面相对于该旋转椭球体表面的高程。43、地图对地理空间的描述地图是现实世界的模型，它按照一定的比例、一定的投影原则有选择地将复杂的三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将这些内容要素表现出来。地理空间的实体分为点、线、面三种要素（1）点状要素点状要素，是指那些占面积较小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。因此，面状事物和点状事物的界限并不严格。如居民点，在大、中比例尺地图上被表示为面状地物，在小比例尺地图上则被表示为点状地物。通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征，以符号的尺寸表示数量特征，将点状符号定位于事物所在的相应位置上。图2-3为几种点状符号举例。图2-3几种点状符号图2-4几种线状符号(2)线状要素对于地面上呈线状或带状的事物如交通线、河流、境界线、构造线等，在地图上，均用线状符号来表示。对于线状和面状实体的区分，也和地图的比例尺有很大的关系。如河流，在小比例尺的地图上，被表示成线状地物，而在大比例尺的地图上，则被表示成面状地物。通常用线状符号的形状和颜色表示质量的差别，用线状符号的尺寸变化（线宽的变化）表示数量特征。图2-4是几种线状符号。面状分布的地理事物分布状况有连续分布的，如气温、土壤等，有不连续分布的，如森林、油田、农作物等；所具有的特征也不尽相同，有的是性质上的差别，如不同类型的土壤，有的是数量上的差异，如气温的高低等。因此，表示它们的方法也不相同。图2-5地图对面状要素的描述对于不连续分布或连续分布的面状事物的分布范围和质量特征，一般可以用面状符号表示。符号的轮廓线表示其分布位置和范围，轮廓线内的颜色、网纹或说明符号表示其质量特征。具体方法有范围法、质底法。例如土地利用图中，描述的是一种连续分布的面状事物，在地图上通常用地类界与底色、说明符号以及注记等配合表示地表的土地利用情况（见上图）。12面状要素对于连续分布的面状事物的数量特征及变化趋势，常常可以用一组线状符号—等值线表示，如等温线、等降水量线、等深线、等高线等，等值线的符号一般是细实线加数字注记。等值线的数值间隔一般是常数，这样，就可以根据等值线的疏密，判断制图对象的变化趋势或分布特征。01通过地图符号形状、大小