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第四章空间数据的转换与处理
问题
为什么要进行空间数据的转换与处理?
为什么进行投影?
温故而知新
1、地图
地图是按一定的法则,以二维形式在平面上表示地理空间中的要素信息的图形或图像,包括位置及其上的特征。地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记等
由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同的,因此,通常说地图具有某种比例尺。所谓地图比例尺,指的是地图上的距离与地面上相应距离之比。
比例尺分类
大比例尺:大于和等于1:10万的地图
中比例尺:大于1:100万和小于1:10万的地图
小比例尺: 1:100万和更小比例的地图
1、地图投影---理论基础
地球椭面是曲面,但地图是平面,因此需要用一定的数学方法把大地坐标系转化为某投影面上的平面直角坐标系。GIS用各种平面坐标系统去描绘地球,而每种平面坐标均基于特殊的地图投影。
虽然由于地球表面形态发生了变化,但在一定的空间范围内却提供了很好的近似,可以帮助人们对地理空间建立一个良好的视觉感,进行各种量算以及进一步的空间数据处理和分析。
2、投影概念
投影指的是在两个点集之间建立一一映射关系。因为地球是一个不规则的球体,将地球表面的地理坐标转换为平面坐标的过程称为地图投影。空间信息系统不能仅依靠地理坐标,必须要有平面坐标,地图投影对空间信息系统来说是不可缺少的。地图投影的使用保证了空间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。
地图投影之后的结果记录是以地图作为保存形式的。
投影原理:设想的地球是透明体,在球心有一点光源S(投影中心),向四周辐射投影射线,通过球表面(各点A、B、C、D……)射到可展面(投影面)上,得到投影点a、b、c……,然后再将投影面展开铺平,又将其比例尺缩小到可见程度,从而制成地图。
2、地图投影—投影原理
3、地图投影—地图投影的变形
用地图投影的方法将球面展开为平面,虽然可以保持地域上的联系和完整性,但它们与球面上的经纬度网线形状并不一致。即投影后,地图上的经纬度网线发生了变形,同样根据地理坐标展绘在地图上的各种要素,也必然随着变形。
这种变形使得地理要素的几何特性受到破坏:
长度变形:地球仪上,纬线长度不等;同一纬线上,经差相同,纬线长度相同;同一经线上,纬差相同而经线长度不同;所有经线长度相等。
面积变形:地球仪上,同一纬度带内,经差相同的网格面积相等;同一经度带内,纬度越高,面积越小。
角度变形:地球仪上,经线与纬线处处呈直角相交。
3、地图投影—地图投影的变形
地图投影的变形示意
3、地图投影—地图投影的变形
按变形性质分类:
等角投影:角度变形为零。
等积投影:面积变形为零。
任意投影:长度、角度和面积都存在变形。
经投影后地图上所产生的长度变形、角度变形和面积变形是相互联系相互影响的:等积与等角互斥;任意投影不能等角和等积;等积投影角度变形大,等角投影面积变形大。
4、地图投影—地图投影的分类