第二章空间信息基础 第一节常规的地理空间信息描述法 地球空间模型描述 为了深入研究地理空间,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,分述如下 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,包括海洋底部、高 山高原在内的固体地球表面。固体地球表面的形态,是多种成分的内、外地貌营力在漫长的 地质时代里综合作用的结果,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。地球表面的72%被流体状态的海水所覆盖,因 此,可以假设当海水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,而与地球 重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面,这就是大地水准面。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。大地水准面虽然 十分复杂,但从整体来看,起伏是微小的,很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 个规则的数学表面。椭球体的大小通常用两个半径一一长半径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a的计算公式如下: a=a-b)b a、b、a称为地球椭球体的基本元素。 对于旋转椭球体的描述,由于计算年代不同,所用方法不同,以及测定地区不同,其描 述方法变化多样。美国环境系统研究所(SR)的ARC/INFO软件中提供了多达30种旋转椭 球体模型。我国目前一般采用克拉索夫斯基椭球体作为地球表面几何模型。 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 ( Tellurion)、准大地水准面、静态水平衡椭球体等13 第二章 空间信息基础 第一节 常规的地理空间信息描述法 一、 地球空间模型描述 为了深入研究地理空间，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，分述如下： 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，包括海洋底部、高 山高原在内的固体地球表面。固体地球表面的形态，是多种成分的内、外地貌营力在漫长的 地质时代里综合作用的结果，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。地球表面的 72％被流体状态的海水所覆盖，因 此，可以假设当海水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，而与地球 重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。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。大地水准面虽然 十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的，很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α的计算公式如下： α=(a-b)/b a、b、α称为地球椭球体的基本元素。 对于旋转椭球体的描述，由于计算年代不同，所用方法不同，以及测定地区不同，其描 述方法变化多样。美国环境系统研究所(ESRl)的 ARC／INFO 软件中提供了多达 30 种旋转椭 球体模型。我国目前一般采用克拉索夫斯基椭球体作为地球表面几何模型。 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