GIS的基本理论问题——地图代数的空间观.pdfVIP

第27卷第6期 武汉大学学报-信息科学版 Vol27No．6 ScienceofWuhan Dee．2002 2002年12月 Go：mmticsandInformation University 文章编号：1000-050X(2002)06-0616-06 文献标识码：A GIS的基本理论问题——地图代数的空间观 胡 鹏1 杨传勇1胡 海1 李圣权1 (1武汉大学资源与环境学院，武汉市璃喷路129号．43∞79) 摘要：通过分析比较地学各学科的空间概念，深入地论述了地球信息系统的空间概念这一基本理论问题，指 出了地球信息系统的空间数学基础是GIS空间概念的教学定义．揭示井论证了地理信息系统的空间数学基 础，并相应讨论了“无缝空间敷据库”技术的若干基本问题，认为“无缝”不但是形式上的“无缝可税”，曼重要在 于“无缝量度”、“无缝空间分析”、“规范地元缝集成”的实质性能力上。最后通过对“无缝空闻数据库”下的空 问分析理论和技术、空阍(数据)的表迭、国家地球空阃敷据框架和技术路线的论述，表明使GIS与各地球科 学学科的地球空间完全一致，将全面有矗于地球信息科学的新发展。 关键词：空闸数学基础；度量空间：空间分析；GIs；地图代数 中圈法分类号：P208；P282 作为空间科学，GIS的空闻概念和它的空问 化。它以旋转椭球体数学模型抽象概括了地球及 数学基础是GIS的基本理论问题。它影响并决 其周围空间，并以椭球几何研究了它的尺度，提供 定了一系列理论和技术问题，也涉及了空间信息 了地球空间准确的科学描绘，现在更是以不断精 基础设施，并影响整个空间信息获取、处理与应用 化的一组参数精密描绘地球，它是地学各学科空 服务的基本技术框架。它直接全面影响文献[1] 问定义的基础数学模型。显然，地理学的地理空 中所说的新一代GIS“既需要构建一个新的理论 间的描述与大地测量学中地球空间的描述本质上 体系，又需要有许多关键实现技术的突破，还需要 是统一的，并以后者为它的数学模型。 工程化的软件实现”。 1．3地图的地图空间和地图投影学【41 近代地图学承袭了大地测量学对地球空间的 1 当前GIS中显著的基本矛盾——概念，以可视和量度一体化的模拟产品形式描绘 GIS空闻概念阻碍了它的发展 地球信息，但受制于纸质媒体和计算、量度工具的 局限，采用了地图投影学来实现它的空间表达。 空间是事物的最基本特性，不存在没有空间特 地图投影学是研究把地球椭球体面展平到平 性的事物，也不存在虚无和绝对的空间。空间随 面上的科学。由于旋转椭球体的不可展特性，展 事物的性质、发展和要求的不周而有所变化。比较 平必然产生变形，因此针对不同用途、不同比例 一下地学各学科对空间的概念，无疑将十分有益。 尺、不同区域的地图，选择和设计各种变形特性的 1．1地理学的地理空间【2j 地图投影是地图投影学的主要内容。其主旨是把 地理学中地理空问是指物质、能量、信息的存 地球空间纳入欧氏空间，以实现地理信息的可视 在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式 和量度的一体化。它对地球空间作了近似描绘。 和格局及其在时间上的延续。它是地球上大气 1．4 GIS的地理空间[21 圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区 GIS中的地理空间通常就是指经过投影变换 域。这是普遍意义上的地理空间，是以整个地球