GIS技術入門概念篇

1、GIS技術入門-概念篇一、什么是GIS?地理信息系統（GIS, Geographic Information System）是一種基于計算機的工具，它可 以對在地球上存在的東西和發(fā)生的事件進行成圖和分析。通俗地講，它是整個地球或部 分區(qū)域的資源、環(huán)境在計算機中的縮影。嚴格地講，它是反映人們賴以生存的現實世界 （資源或環(huán)境）的現勢與變遷的各類空間數據及描述這些空間數據特征的屬性，在計算機 軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應用的技術系 統。它是以采集、貯存、管理、處理分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內） 與空間和地理分布有關的數據的空間信息系統。GIS技術

2、把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作（例如 查詢和統計分析等）集成在一起。這種能力使GIS與其他信息系統相區(qū)別，從而使其 在廣泛的公眾和個人企事業(yè)單位中解釋事件、預測結果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實用價值。二、基本概念1、使用GIS系統的環(huán)境要求硬件：GIS軟件可以在很多類型的硬件上運行。從中央計算機服務器到桌面計算機， 從單機到網絡環(huán)境。軟件：輸入和處理地理信息的工具，數據庫管理系統QBMS），支持地理查詢、分析 和視覺化的工具，容易使用這些工具的圖形化界面（GUI）。數據：GIS系統中最重要的部件就是數據。地理數據和相關的表格數據可以自己采集 或者從商業(yè)數據提供者處購買。GI

3、S將把空間數據和其他數據源的數據集成在一起，而 且可以使用任何通用的數據庫管理系統，來管理空間數據。2、地理參考系統地理信息包含有明確的地理參照系統，例如經度和緯度坐標，或者是國家網格坐標。 也可以包含間接的地理參照系統，例如地址、郵政編碼、人口普查區(qū)名、森林位置識別、 路名等?，F在有一種叫做地理編碼的自動處理系統可以將間接的參照系統（如地址描述） 轉變成明確的地理參照系統（如多重定位）。目前我國采用的坐標系統主要包含兩個：54國家坐標系：采用克拉索夫斯基橢球參數，又稱北京坐標系。80國家坐標系：采用國際地理聯合會（IGU）第十六屆大會推薦的橢球參數，大地坐 標原點在陜西省涇和縣永樂鎮(zhèn)的大地坐

4、標系，又稱西安坐標系。3、矢量和柵格模式地理信息系統工作于兩種不同的基本地理模式一一矢量模式和柵格模式。在矢量模式中，關于點、線和多邊形的信息被編碼并以x、y坐標形式儲存。一個點 特征的定位，例如一個鉆孔，可以被一個單一的x、y坐標所描述。線特征，例如公路 和河流，可以被存儲于一系列的點坐標。多邊形特征，例如銷售地域或河流聚集區(qū)域， 可以被存儲于一個閉合循環(huán)的坐標系。矢量模式非常有利于描述一些離散特征，但對連 續(xù)變化的特征，就不太有用。柵格模式發(fā)展為連續(xù)特征的模式。柵格圖象包含有網格單元，有點像掃描的地圖或照 片。不管是矢量模式還是柵格模式，用來存儲地理數據，都有優(yōu)點和缺陷?，F代的GIS 都可

5、以處理這兩種模式。4、地圖類型A）數字高程模型（Digital Elevation Model, B）縮寫DEM）是在某一投影平面（如 高斯投影平面）上規(guī)則格網點的平面坐標C） （X，D） Y）及高程（Z）的數據集。DEM 的格網間隔應與其高程精度相適配，E）并形成有規(guī)則的格網系列。為完整反映地表形 態(tài)，F）還可增加離散高程點數據。G）數字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，H）縮 寫DOM）是利用數字高程模型（DEM）對經掃描處理的數字化航空像片，I）經逐像元 進行投影差改正、鑲嵌，J）按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數字正射影 像數據集。它是同K）時具有地圖幾

6、何精度和影像特征的圖像，L）具有精度高、信息 豐富、直觀真實等優(yōu)點。M）數字線劃地圖（Digital Line Graphic，N）縮寫DLG）是現有地形圖要素的矢量數據 集，O）保存各要素間的空間關系和相關的屬性信息，P）全面地描述地表目標Q）。R） 數字柵格地圖（Digital Raster Graphic，S）縮寫DRG）是現有紙質地形圖經計算機處理 后得到的柵格數據文件。每一幅地形圖在掃描數字化后，T）經幾何糾正，U）并進行內 容更新和數據壓縮處理，V）彩色地形圖還應經色彩校正，W）使每幅圖像的色彩基本 一致。數字柵格地圖在內容上、幾何精度和色彩上與國家基本比例尺地形圖保持一致。三、G

7、IS系統的應用過程GIS的應用范圍很廣泛，功能很強大，它可以幫助用戶進行地理信息查詢和分析。GIS具有將數據集合和地理信息鏈接起來的能力，可以輔助企業(yè)改進自己的機構和資源 的管理。GIS以地圖和附加報告的方式簡潔而清晰的提供查詢、分析結果信息，使決策 者集中精力于實際的問題，而不是花時間去理解數據。以GIS為基礎的圖形數據庫是 可以延續(xù)的，比例尺也不受限制。圖件可以以任何地點為中心，比例尺任意，使用突出 效果的特殊字符有效地顯示所選擇的信息。下面簡要介紹GIS的工作過程。1、數據輸入在地理數據用于GIS之前，數據必須轉換成適當的數字格式。從圖紙數據轉換成計 算機文件的過程叫做數字化。對于大型的

8、項目，現代GIS技術可以通過掃描技術來使 這個過程全部自動化，對于較小的項目，需要手工數字化（使用數字化桌）。目前，許 多地理數據已經是GIS兼容的數據格式。這些數據可以從數據提供商那里獲得并直接 裝入GIS中。2、數據處理對于一個特殊的GIS項目來說，有可能需要將數據轉換成或處理成某種形式以適應 你的系統。地理信息適用于不同的比例尺，在這些信息被集成以前，必須轉變成同一比 例尺。這可以是為了顯示的目的而做的臨時變換，也可以是為了分析所做的永久變換。 GIS技術提供了許多工具來處理空間數據和去除不必要的數據。3、存儲和管理對于小的GIS項目，把地理信息存儲成簡單的文件就足夠了。但是，當數據量很

9、大 而且數據用戶數很多時，則使用數據庫管理系統（DBMS），來幫助存儲、組織和管理 數據。有許多不同的DBMS設計，但在GIS中，關系數據庫管理系統的設計是最有用的。在 關系數據庫系統設計中，概念上數據都被存儲成一系列的表格。不同表格中的共同字段 可以把它們連接起來。4、查詢和分析GIS提供簡單的鼠標點擊查詢功能和復雜的分析工具，為管理者和類似的分析家提供 及時的信息。當你分析地理數據用于尋找模式和趨勢，或提出“如果.怎么樣”設想時， GIS技術實際上正在被使用。現代的GIS具有許多有力的分析工具，但是有兩個是特別 重要的。接近程度分析：例如用戶想了解類似這樣的問題，在這片水域周圍100米范圍

10、內有多 少房子等，GIS技術使用一個叫做緩沖的處理方法，來確定特征間的接近關系。覆蓋范圍分析：不同數據層的綜合方法叫做覆蓋。簡單的說，它可以是一個可視化操作， 但是分析操作需要一個或多個物理連接起來的數據層。覆蓋，或空間連接，例如可以將 稅收數據與土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。5、結果可視化輸出所有查詢和分析的結果最終都以地圖信息的形式輸出。圖件對于存儲和傳遞地理信息 是非常有效的。制圖者已經生產了上千年的地圖，GIS為擴展這種制圖藝術和科學提供 了嶄新的和激動人心的工具。地圖顯示可以集成在報告、三維觀察、照片圖象和例如多 媒體的其他輸出中。四、GIS相關產品1、部分國外產品介紹以

11、下是目前應用比較廣泛，有相當成功案例的國外GIS產品。ArcInfo，ESRI公司GIS產品。8.0版適用于NT，pc版適用于普通pc平臺。Pc版 安裝為26M。GeoMedia 5.0，InterGraph公司GIS產品，可以讀取多源矢量數據(MapInfo,Oracle, Access, ArcInfo, ArcView 等)，并與 Oracle 8i Spatial 有較好銜接。GeoMedia WebMap 3.0 InterGraph公司 WebGIS產品，用于在互聯網上發(fā)布矢量圖 形和數據，可以讀取多源矢量數據(MapInfo, Oracle, Access, ArcInfo, A

12、rcView等)。適用 于 NT。MapInfo 6.0，MapInfo公司GIS產品，主要用于管理矢量圖。帶大量矢量地圖示例。 全部安裝為454M。2、國內產品國內GIS產品近年來迅速成長，已經有相當的成熟產品參與到各行業(yè)的建設中，以 下簡單介紹幾個產品。eSuperMap，超圖公司產品。有較強的數據導入、數據編輯處理、數據分析、與GPS 數據的結合、導航等功能，是面向嵌入式設備的GIS二次開發(fā)平臺。Smrtmap，北京靈圖軟件技術有限公司產品。它是一個組件式二維地理信息系統平 臺，它和靈圖軟件推出的三維地理信息系統平臺VRMap 一起構成靈圖軟件地理系統平 臺解決方案。相關的其他信息可以在

13、各個公司的網頁上查詢。五、GIS與其它相關系統的區(qū)別與聯系1、管理信息系統和地理信息系統管理信息系統就是能對數據和信息進行采集、存貯、加工和再現，并能與用戶進行一 系列問題交互的系統。它包含四大功能：數據的采集、管理、分析和表達。簡單地說， 管理信息系統是基于數據的交互系統。GIS與一般管理信息系統的主要區(qū)別在于GIS處理空間數據，它除了包含一般數據庫 的字母數據庫外，還有圖形數據庫，而且要共同管理、分析和使用圖形數據和屬性數據， 所以，GIS在硬件和軟件方面均比一般管理信息系統更加復雜，但在功能上也比后者大 得多。例如電話查號臺可看作一個管理信息系統，它只能回答用戶所訪問的電話號碼， 而基于GIS的通訊信息系統除了可查詢電話號碼外，還可提供所有電話用戶的地理分 布、空間密度、最近郵電局、公共電話等信息。當然，管理信息提也作為相關的GIS 的一個組成部分。2、GIS與數字地圖的區(qū)別與聯系數字地圖是模擬地圖在計算機中的表示形式，它主要考慮地形、地物和各種專題要素 在圖上的表示，并且以數字形式