一、地理信息系統(tǒng)

1、了解了解地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、地圖投影、地圖投影1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 地理系統(tǒng)地理系統(tǒng) 地理系統(tǒng)地理系統(tǒng) 地球內(nèi)地球內(nèi)部系統(tǒng)部系統(tǒng) 天體系統(tǒng)天體系統(tǒng) 自然環(huán)境系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)地貌、土壤、氣候、土地地貌、土壤、氣候、土地利用、水文、生物、海洋利用、水文、生物、海洋人口、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、建人口、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑、商業(yè)、貿(mào)易業(yè)、科學(xué)、教育、筑、商業(yè)、貿(mào)易業(yè)、科學(xué)、教育、衛(wèi)生、體育、金融、財(cái)政衛(wèi)生、體育、金融、財(cái)政人地關(guān)系系統(tǒng)人地關(guān)系系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)的空間特征的空間特征地

2、理單元地理單元位置位置土壤土壤地形地形水文水文土地覆蓋土地覆蓋居民地居民地河流河流行政單元行政單元1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）地理現(xiàn)象地理現(xiàn)象1地理現(xiàn)象是現(xiàn)實(shí)世界的反映。地理現(xiàn)象是現(xiàn)實(shí)世界的反映。地理實(shí)體是地理實(shí)體是對地理現(xiàn)象的觀察、抽象、綜合取舍，它是一個(gè)具對地理現(xiàn)象的觀察、抽象、綜合取舍，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜性，相對意義的概念。體有概括性，復(fù)雜性，相對意義的概念。23現(xiàn)實(shí)世界的現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象地理現(xiàn)象可抽象為可抽象為點(diǎn)實(shí)體、線實(shí)體、面實(shí)體、體實(shí)體點(diǎn)實(shí)體、線實(shí)體、面實(shí)體、體實(shí)體?，F(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界地理現(xiàn)象地理現(xiàn)象地理實(shí)體地理實(shí)體抽象、抽象、概括概括反映反映1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）地

3、理現(xiàn)象表達(dá)地理現(xiàn)象表達(dá) 在在一定研究尺度一定研究尺度下，現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象可以下，現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象可以用用點(diǎn)、線、面點(diǎn)、線、面和和體體來表達(dá)。來表達(dá)。面（湖泊、行政區(qū)域）面（湖泊、行政區(qū)域）點(diǎn)（車站、居民點(diǎn)等）點(diǎn)（車站、居民點(diǎn)等）線（公路、河流）線（公路、河流）1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）點(diǎn)、線、面在點(diǎn)、線、面在GIS中的表達(dá)中的表達(dá) a、矢量表示法(矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))點(diǎn)：位置：（x，y） 屬性：符號線：位置： (x1,y1),(x2,y2),(xn,yn) 屬性：符號形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),(xi,yi),(xn,yn) 屬性：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）點(diǎn)、

4、線、面在點(diǎn)、線、面在GIS中的表達(dá)中的表達(dá) b、柵格表示法(柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）2、地圖投影、地圖投影 地球是一個(gè)赤道略鼓，兩極稍扁的旋轉(zhuǎn)橢球體2、地圖投影、地圖投影 對精度要求不高的小比例尺地圖，有人將地球當(dāng)作一個(gè)規(guī)則的球體球體看待。 但是對于比例尺大于1：100萬的地圖，必須將地球定義為一個(gè)橢球體或者旋轉(zhuǎn)橢球體橢球體或者旋轉(zhuǎn)橢球體，不同的國家所定義的（旋轉(zhuǎn)）橢球體的參數(shù)往往是不同的，所以在選擇地圖投影時(shí)，必須選定一個(gè)合適的橢球體 橢球體的選擇橢球體的選擇。2、地圖投影、地圖投影 橢球體的選擇橢球體的選擇橢球體名稱橢球體名稱年代年代長半軸（米）長半軸（米）短半軸（米）短半軸（米）扁率扁率白塞爾(B

5、essel)1841637739763560791：299.15克拉克(Clarke)1880637824963565151：293.5克拉克(Clarke)1866637820663565841：295.0海福特(Hayford)1910637838863569121：297克拉索夫斯基克拉索夫斯基1940637824563568631：298.3IUGG1967637816063567751：298.25埃維爾斯特(Everest)1830637727663560751：300.8表4-1：各種地球橢球體模型2、地圖投影、地圖投影 橢球體的選擇橢球體的選擇中國在1952年以前采用海福特（海

6、福特（Hayford）橢球體）橢球體從1953-1980年采用克拉索夫斯基橢球體克拉索夫斯基橢球體。1980年開始采用GRS（1975）新參考橢球體系。2、地圖投影、地圖投影 坐標(biāo)系坐標(biāo)系 包含兩方面的內(nèi)容：一是在把大地水準(zhǔn)面上的測量成果化算到橢球體面上的計(jì)算工作中，所采用的橢球的大小采用的橢球的大小；二是橢球體與大地水準(zhǔn)面的相關(guān)位置不同，對同一點(diǎn)的地理坐標(biāo)所計(jì)同一點(diǎn)的地理坐標(biāo)所計(jì)算的結(jié)果將有不同的值算的結(jié)果將有不同的值。因此，選定了一個(gè)一定大小的橢球體，并確定了它與大地水準(zhǔn)面的相關(guān)位置，就確定了一個(gè)坐標(biāo)系2、地圖投影、地圖投影 坐標(biāo)系坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系：年北京坐標(biāo)系：我國1954年在

7、北京北京設(shè)立了大地坐標(biāo)原點(diǎn)，采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)克拉索夫斯基橢球參數(shù)，由此計(jì)算出來的各大地控制點(diǎn)的坐標(biāo)，稱為1954年北京坐標(biāo)系。1980年大地坐標(biāo)系：年大地坐標(biāo)系：1986年宣布在陜西省涇陽縣陜西省涇陽縣設(shè)立了新的大地坐標(biāo)原點(diǎn)，并采用1975年國際大地測量協(xié)會(huì)推薦的大地參考橢球體（ GRS 1975） ，由此計(jì)算出來的各大地控制點(diǎn)坐標(biāo)，稱為1980年大地坐標(biāo)系。WGS-84：2、地圖投影、地圖投影 地理坐標(biāo)系統(tǒng)地理坐標(biāo)系統(tǒng)地理坐標(biāo)：地理坐標(biāo)：地面上任一點(diǎn)的位置，通常用經(jīng)度和緯度來決定。經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90度）的曲線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo)，稱為地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)

8、系。地理坐標(biāo)是一種球面坐標(biāo)2、地圖投影、地圖投影 坐標(biāo)系坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系：由于地球表面是不可展開的曲面，也就是說曲面上的各點(diǎn)不能直接表示在平面上，因此必須運(yùn)用地圖投影地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上任一點(diǎn)由地理坐標(biāo)（、）確定的點(diǎn)，在平面上必有一個(gè)與它相對應(yīng)的點(diǎn)，平面上任一點(diǎn)的位置可以用極坐標(biāo)或直角坐標(biāo)表示。平面直角坐標(biāo)系OBPYXAOXYYQXPO平面極坐標(biāo)系XY2、地圖投影、地圖投影 投影坐標(biāo)系統(tǒng)投影坐標(biāo)系統(tǒng) 地圖學(xué)中，地圖投影就是指建立地球表面上的點(diǎn)地球表面上的點(diǎn)與投影平面上點(diǎn)與投影平面上點(diǎn)之間的一一對應(yīng)關(guān)系一一對應(yīng)關(guān)

9、系。地圖投影的基本問題就是利用一定的數(shù)學(xué)法則把地球表面上的經(jīng)緯線網(wǎng)經(jīng)緯線網(wǎng)表示到平面上表示到平面上。 由于地球橢球體表面是曲面，而地圖通常是要繪制在平面圖紙上，因此制圖時(shí)首先要把曲面展為平面，然而球面是個(gè)不可展的曲面，即把它直接展為平面時(shí)，不可能不發(fā)生破裂或褶皺。若用這種具有破裂或褶皺的平面繪制地圖，顯然是不實(shí)際的，所以必須采用特殊的方法將曲面展開，使其成為沒有破裂或褶皺的平面。2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影地圖投影的變形地圖投影的變形：用地圖投影的方法將球面展為平面，雖然可以保持圖形的完整和連續(xù)，但它們與球面上的經(jīng)緯線網(wǎng)形狀并不完全相似。1）長度變形）長度變形2）面積變形）面積變形

10、3）角度變形）角度變形2、地圖投影、地圖投影 地圖投影的分類地圖投影的分類按變形性質(zhì)分類按變形性質(zhì)分類1) 等角投影等角投影任何點(diǎn)上二微分線段組成的角度投影前后保持不變某一微分面積投影前后保持相等,即在投影平面上任意一塊面積與橢球面上相應(yīng)的面積相等，即面積變形等于零。 2) 等積投影等積投影3）等距投影）等距投影沿某一特定方向的距離，投影前后保持不變2、地圖投影、地圖投影 地圖投影的分類地圖投影的分類按構(gòu)成方法分類按構(gòu)成方法分類幾何投影和非幾何投影幾何投影和非幾何投影幾何投影幾何投影2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影地圖投影的選擇地圖投影的選擇 選擇制圖投影時(shí)，主要要考慮以下因素：制圖制

11、圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置，地圖的用途、出版方區(qū)域的范圍、形狀和地理位置，地圖的用途、出版方式及其他特殊要求式及其他特殊要求等，其中制圖區(qū)域的范圍、形狀和區(qū)域的范圍、形狀和地理位置地理位置是主要因素。2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影中國各種地圖投影中國各種地圖投影： 我國規(guī)定1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬比例尺地形圖，均采用高斯克呂格投影。 1：2.5至1：50萬比例尺地形圖采用經(jīng)差6度度分帶分帶，1：1萬比例尺地形圖采用經(jīng)差3度分帶度分帶。 小于50萬的地形圖采用等角正軸割圓錐投影，又叫蘭伯特等角圓錐投影2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影

12、蘭伯特投影蘭伯特投影： 蘭勃特投影是由德國數(shù)學(xué)家蘭勃特?cái)M定的正形圓錐投影。有兩種：等角圓錐投影。設(shè)想用一個(gè)正圓錐切于或割于球面，應(yīng)用等角條件將地球面投影到圓錐面上，然后沿一母線展開成平面。投影后緯線為同心圓圓弧，經(jīng)線為同心圓半徑。沒有角度變形，經(jīng)線長度比和緯線長度比相等。適于制作沿緯線分布的中緯度地區(qū)中、小比例尺地圖。國際上用此投影編制1 100萬地形圖和航空圖；等積方位投影。設(shè)想球面與平面切于一點(diǎn)，按等積條件將經(jīng)緯線投影于平面而成。2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影蘭伯特投影蘭伯特投影：2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影高斯高斯-克呂格投影克呂格投影： 由德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天

13、文學(xué)家高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格于1912年對投影公式加以補(bǔ)充，故稱為高斯克呂格投影。高斯高斯克呂格投影示意克呂格投影示意2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影高斯高斯-克呂格投影克呂格投影： 6度帶度帶是從是從0度子午線起，自西向東每隔經(jīng)差度子午線起，自西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶，全球分為為一投影帶，全球分為60帶，各帶的帶號用自然序帶，各帶的帶號用自然序數(shù)數(shù)1，2，3，60表示。即以東經(jīng)表示。即以東經(jīng)0-6為第為第1帶，其帶，其中央經(jīng)線為中央經(jīng)線為3E，東經(jīng)，東經(jīng)6-12為第為第2帶，其中央經(jīng)線為帶，其中央經(jīng)線為9E，其余類推，其余類推 3度帶，度帶，是從東經(jīng)

14、是從東經(jīng)1度度30分的經(jīng)線開始，每隔分的經(jīng)線開始，每隔3度為一帶，全球劃分為度為一帶，全球劃分為120個(gè)投影帶。個(gè)投影帶。2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影高斯高斯-克呂格投影克呂格投影：6度分帶度分帶3度分帶度分帶2、地圖投影、地圖投影 地圖投影地圖投影高斯高斯-克呂格投影克呂格投影： 在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經(jīng)線為中央經(jīng)線為X軸軸，赤道為赤道為Y軸軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。 X坐標(biāo)值在赤道以北為正，以南為負(fù)；Y坐標(biāo)值在中央經(jīng)線以東為正，以西為負(fù)。我國在北半球，X坐標(biāo)皆為正值。Y坐標(biāo)在中央經(jīng)線以西為負(fù)值，運(yùn)用起來很不方便。為了避免為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，將各帶

15、的坐標(biāo)坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，將各帶的坐標(biāo)縱軸西移縱軸西移500公里公里，即將所有Y值都加500公里。慶陽地區(qū)投影帶號選擇慶陽地區(qū)投影帶號選擇3度分帶中的度分帶中的36帶經(jīng)度范圍帶經(jīng)度范圍:10622 E 10843 E10630 E 10930 E，中央經(jīng)線108慶陽地區(qū)的慶陽地區(qū)的經(jīng)度范圍經(jīng)度范圍: 6度分帶中的度分帶中的18、19帶經(jīng)度范圍帶經(jīng)度范圍:18帶：1020 E 1080 E，中央經(jīng)線10519帶：1080 E 1140 E，中央經(jīng)線111慶陽地區(qū)投影帶號選擇慶陽地區(qū)投影帶號選擇ESRI ArcGIS體系體系1、桌面平臺、桌面平臺 ArcGIS for Desktop空間分析空間分析：

16、計(jì)算密度和距離 執(zhí)行高級的統(tǒng)計(jì)分析 進(jìn)行疊加和鄰近分析數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理： 瀏覽和查找地理信息 記錄、查看和管理元數(shù)據(jù) 創(chuàng)建和管理 Geodatabase 數(shù) 據(jù)模型ESRI ArcGIS體系體系 ArcGIS for Desktop制圖和可視化制圖和可視化： 大量的符號庫 簡單的向?qū)Ш皖A(yù)定義的地圖模板 成套的大量地圖元素和圖形高級編輯高級編輯：使用強(qiáng)大的編輯工具，可以降低數(shù)據(jù)的操作難度并形成自動(dòng)化的工作流。地圖投影地圖投影：諸多投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇，可以將來源不同的數(shù)據(jù)集合并到共同的框架中。高級影像高級影像： 對影像數(shù)據(jù)（柵格數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理，可以使用它作為背景（底圖）分析其它數(shù)據(jù)層?？蓪⒉?/p>

17、同類型規(guī)格的數(shù)據(jù)應(yīng)用到影像數(shù)據(jù)集，或參與分析。1、桌面平臺、桌面平臺 產(chǎn)品體系A(chǔ)rcMapArcMap是ArcGIS for Desktop中一個(gè)主要的應(yīng)用程序， 承擔(dān)所有制圖和編輯任務(wù)，也包括基于地圖的查詢和分析功能。對ArcGIS桌面來說，地圖設(shè)計(jì)是依靠ArcMap完成的。1、桌面平臺、桌面平臺 產(chǎn)品體系A(chǔ)rcCatalogArcCatalog應(yīng)用程序幫助用戶組織和管理所有的GIS信息，比如地圖、 數(shù)據(jù)文件、Geodatabase、 空間處理工具箱、 元數(shù)據(jù)、 服務(wù)等。它包括了下面的功能： 瀏覽和查找地理信息 創(chuàng)建各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù) 記錄、查看和管理元數(shù)據(jù) 定義、輸入和輸出 Geodata

18、base 數(shù)據(jù)模型 在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上搜索和查找的 GIS 數(shù)據(jù)1、桌面平臺、桌面平臺 產(chǎn)品體系 管理運(yùn)行于 SQL Server Express 中的 ArcSDE Geodatabase 管理文件類型的 Geodatabase 和個(gè)人類型的 Geodatabase 管理企業(yè)級 Geodatabase，支持的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫包括 IBM DB2、 Informix、Microsoft SQL Server（ including SQLAzure）、 Netezza、 Oracle、 PostgresSQL 管理多種 GIS 服務(wù) 管理數(shù)據(jù)互操作連接1、桌面平臺、桌面平臺 產(chǎn)品體系A(chǔ)rcGlob

19、e是ArcGIS桌面系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)3D可視化和3D空間分析的應(yīng)用，需要配備3D分析擴(kuò)展模塊。 ArcGlobe提供了全球地理信息連續(xù)、多分辨率的交互式瀏覽功能，支持海量數(shù)據(jù)的快速瀏覽。ArcScene是ArcGIS桌面系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)3D可視化和3D空間分析的應(yīng)用程序其他擴(kuò)展模塊其他擴(kuò)展模塊2、服務(wù)器平臺、服務(wù)器平臺 ArcGIS for ServerArcGIS for Server 是基于 SOA 架構(gòu)的 GIS 服務(wù)器，通過它可以跨企業(yè)或跨互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)形式共享二三維地圖、地址定位器、空間數(shù)據(jù)庫和地理處理工具等 GIS 資源，并允許多種客戶端（如 Web 端、移動(dòng)端、桌面端等）使用這些資源創(chuàng)建 GI

20、S 應(yīng)用。 ArcGIS for Server2、服務(wù)器平臺、服務(wù)器平臺 ArcGIS for Server2、服務(wù)器平臺、服務(wù)器平臺空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理具有兩種級別的基于相同的 ArcGIS Geodatabase模型的地理數(shù)據(jù)庫。借助空間數(shù)據(jù)服務(wù)（ Geodata services），管理員可以為發(fā)布的地理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)抽取，檢入/檢出（ check-in/check-out）以及復(fù)制等功能。 豐富豐富 Web 服務(wù)服務(wù)提供多種遵循 REST、 SOAP 及 OGC 標(biāo)準(zhǔn)的 Web服務(wù)， 包括二三維地圖服務(wù)、影像服務(wù)、要素服務(wù)、地理處理服務(wù)等多種服務(wù)類型。并支持使用 Server Objec

21、t Extention（ SOE）進(jìn)行服務(wù)自定義擴(kuò)展，用來滿足用戶的不同需求。通過 Web 服務(wù)向桌面端、 Web 端和移動(dòng)端提供豐富 GIS 功能。 ArcGIS for Server2、服務(wù)器平臺、服務(wù)器平臺空間可視化（空間可視化（ 制圖）制圖） 提供了 Web 制圖服務(wù)以支持二維和三維的動(dòng)態(tài)形式或者靜態(tài)緩存形式的地圖發(fā)布。 GIS 的分析人員僅僅點(diǎn)幾下鼠標(biāo)就可以配置一個(gè)基于 Web 制圖服務(wù)的瀏覽器應(yīng)用。在線在線編輯編輯利用 ArcGIS for Server 可以將存儲在企業(yè)級空間數(shù)據(jù)庫或原生關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的空間和屬性數(shù)據(jù)發(fā)布為要素服務(wù)，然后在桌面端、 Web 端或者移動(dòng)端進(jìn)行在線數(shù)據(jù)編輯。 ArcGIS for Server2、服務(wù)器平臺、服務(wù)器平臺空間分析和地理處理空間分析和地理處理提供了基于服務(wù)器的分析和地理處理