(整理)什么是GIS

1、什么是GIS地理信息系統(tǒng)（GIS）是以可視化和分析地理配準信息為目的，用于描述和表征地球及其他地理現(xiàn)象的一種系統(tǒng)。許多人已經(jīng)將GIS視為最強大的信息技術(shù)之一，因為它致力于整合來自多種來源的知識（例如，作為地圖中的各種圖層）并創(chuàng)建一個跨領(lǐng)域的合作環(huán)境。此外，對于大多數(shù)接觸過GIS的人們來說，它直觀易懂，具有很大的吸引力。它將強大的可視化環(huán)境（使用地圖進行溝通和可視化）與基于地理科學(xué)的穩(wěn)健的分析和建模框架相結(jié)合。這種結(jié)合孕育出一項科學(xué)、可信且易于交流（通過地圖和其他地理視圖）的新技術(shù)。在您開始使用ArcGIS時，應(yīng)了解GIS的一些基礎(chǔ)知識以及在軟件的使用過程中ArcGIS如何實現(xiàn)這些理論，這一點十

2、分重要。在本部分中，您將會了解到有關(guān)一些GIS重要方面以及如何依據(jù)一系列重要地圖概念構(gòu)建地理信息模型的信息。GIS的重要方面GIS利用基于圖層的地理信息模型來表征和描述世界。ArcGIS通過建模將地理信息轉(zhuǎn)化為一系列邏輯圖層或?qū)ｎ}數(shù)據(jù)。例如，GIS可包含帶有下列信息的數(shù)據(jù)圖層： 表示為中心線的街道 表示植被、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)等的土地利用區(qū)域。 行政區(qū) 水體與河流 表示土地所有權(quán)的宗地多邊形 用于表示高程和地形的表面 某一感興趣區(qū)域的航空影像或衛(wèi)星圖像地理信息圖層（例如這里所描述的圖層）使用一些常用的GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示點面要素類：要素類是同一類型要素的邏輯集合（例如此處所示的四種要素類型）。注記

3、柵格數(shù)據(jù)集:柵格是基于柵格單元的數(shù)據(jù)集，用于存放影像、數(shù)字高程模型以及其他專題數(shù)據(jù)。屬性和描述信息：這些是傳統(tǒng)表格信息，用于描述每個數(shù)據(jù)集中地理對象的要素和類別。要蓋類衣IDPINAmJkddrCod*7,545341CherryGt.SFR2l?-O2C0Q26,0343CherryGt.UNO3334.62.033-：C31345CherryGt.SFR4朗4347CherryGt.SFRsE.d34BCherryCtUNO翩1S2E0M&,9/34BCherryCtSFR33M-16d0D7B.eaci344CherryGt.SFR|-JnriIT|J|jl地圖可直觀地反映現(xiàn)象。此地圖顯

4、示出南加利福尼亞州部分地區(qū)的人口年齡分布情況。顏色越暗，表示對應(yīng)地區(qū)的人口平均年齡越大。單擊地圖上的一個要素即可顯示所選塊組的年齡分布情況。這樣，便可通過地圖來獲取豐富的地理信息和圖表信息。而關(guān)鍵在于，GIS地圖提供了地圖隱含信息的交互式報告-不僅是屬性列表，還有圖表、報告、照片和幾乎所有相關(guān)內(nèi)容（例如，網(wǎng)站鏈接）。定義如何報告要素和通過地圖要素可獲取哪些信息是創(chuàng)建GIS地圖時設(shè)計和捕獲的關(guān)鍵規(guī)范之一。您還可以將隨時間變化的圖層的地圖交互屬性定義和保留為GIS地圖定義的一部分。例如，下方是通過GPS追蹤設(shè)備獲得的動物遷徙情況動態(tài)地圖。您可以使用時間滑塊工具來顯示動物在不同日期所處的位置。單擊向

5、前箭頭可移至下一天的觀測結(jié)果。9-3討丹I鼻ETUlli1T卜cm門2J*kpriiavJ齊HWH潮hnU-JM3faOctaber2BOctober302mit-命碗怡1啦山U勺Vd崗r=BHZ磴2JW）!】：席腎November1November15上方四張在線動態(tài)地圖快照顯示了叉角羚羊在300天遷徙過程中特定四天的位置。這些點表示在10個月時間（從2002年十月到2003年八月）內(nèi)叉角羚羊的每日遷徙情況。ArcMap中的“時間滑塊”工具用于以動態(tài)形式呈現(xiàn)動態(tài)地圖。通過分析獲得新信息GIS地圖將強大的可視化功能與穩(wěn)定的分析和建模系統(tǒng)相結(jié)合。GIS中的分析模型用于生成模型結(jié)果，生成的結(jié)果可作

6、為新獲得的地圖圖層添加到地圖顯示畫面中。正如可以通過各個地圖圖層獲得豐富的要素信息一樣，您可以通過地圖獲得大量分析結(jié)果。實際上，您通過GIS地圖來訪問分析模型并將分析結(jié)果顯示為新的地圖圖層，新圖層可具有相同類型的要素報告、可視化和動畫功能（即上文所述功能）。表示犯罪率的“熱點圖。顏色越偏向暖色調(diào)，表示犯罪率越高。影像由費城警局(aTlAS此地圖顯示了對非洲瘧疾流行情況的預(yù)測。顏色越暗，表示瘧疾病例的投影密度越高。影像由AdaptationAtlas(/)提供。此地圖中已繪制出三條路線，這些路線用于縮短車隊中的三輛車在停靠點之間的行駛時間

7、。使用網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化車輛路線的組織通常每年將節(jié)省20%或更多的運輸成本?？臻g分析是GIS中值得關(guān)注且引人注目的功能之一。通過空間分析，GIS用戶可借助于一組大型、豐富且復(fù)雜的空間運算符將來自許多獨立信息源的信息進行組合，從而得到一組全新的信息（結(jié)果）GIS專業(yè)人員使用地理處理將自己的想法編寫成程序以獲得分析結(jié)果。這些結(jié)果將轉(zhuǎn)而應(yīng)用于各種各樣的問題。獲得狀態(tài)報告在Web上，地圖可用于顯示狀態(tài)并確保團隊及時了解最新發(fā)生的事件。GIS信息具有動態(tài)性,并且對于很多圖層，GIS信息經(jīng)常更新。動態(tài)地圖是人們通過普通圖像了解最新信息的有效方式。-YY*tWflPSWE呵511jijOWjfh-hwsU卅防射f

8、iJSiwnshMOmBHllwmUhiLrttitnUhmoMiioiWh.pUliilLifnNona(NEixMilTtmaiiiDLtutfKhofCMtaCtiI*阿EM諒血如OMPliQbo頤岀血mdwtbgtjhcnptahf1Ku：rAMiho聯(lián)合國人道事務(wù)協(xié)調(diào)辦公室(OfficefortheCoordinationofHumanitarianAffairs,OCHA)提供的這張狀態(tài)地圖顯示了對2010年一月海地地震的人道主義救援活動的情況。影像由OCHA(/)提供。一種非常普遍的GIS應(yīng)用是顯示數(shù)據(jù)源和特定用戶組狀態(tài)的運營儀表板。

9、儀表板中的信息圖層針對特定用戶群和他們的運營需求，使他們能夠更為有效地工作并更為迅速地做出響應(yīng)。iq.i-ikFH-1J79卜嚴FVC1Tx13nr&rkeitJerIP:LK-aesistributianOperationsDashboardtjy-ArcQISS-erWfCj-rrirrt.Jx-fion.Nov4袖沖D，刊占rk駅d呂曰就也”3h6iiltfi1.CI出劇AwsSchemaLDJtlointescnp1lofi:IsnTrofiH:of2G卩1391_.呼.If口.丄丄腫_時口1991y*FH-119C-很多Web地圖被用作運營儀表板，這些儀表板將顯示多個工作團隊的狀態(tài)信

10、息，以確保每位成員均能夠及時了解最新信息。這是公用事業(yè)水網(wǎng)的運營儀表板。此運營儀表板中顯示了直接來自現(xiàn)場、運營中心和呼叫中心的最新信息。編譯地理信息可使用地圖對要素和其他數(shù)據(jù)進行編譯和編輯，這些要素和數(shù)據(jù)在地理數(shù)據(jù)庫中進行管理和維護?？晒┚庉嫷淖罴袵IS地圖會提供要添加到地圖中的特定類型要素以及相關(guān)編輯工具和屬性特性。用戶可通過ArcGIS將這些編輯屬性作為圖層設(shè)計的一部分進行定義和共享。晝盍標題占-JiEFlnfQ-朗醐首血tJtso）書竇血&AdJ窗初地融理軸自定文由口tn帝助qo+J7止鴛虧CPk“創(chuàng)建要索叢單甘廊SHS內(nèi)蓉更蟲拆毎工且動”選擇1個要添協(xié)的要素類型丿QSj.；*扣門然后使

11、用地團來騙譯和編輯地理MAhH=?i.i.ll.Jfr已也*L兒54S7數(shù)據(jù)庫要壽1BJ-f在此地圖中，使用了表示土地利用類型的要素調(diào)色板來顯示不同類型的土地利用區(qū)域。您可以簡單繪制（繪制出輪廓）多個建議區(qū)域以便對各種土地利用方案進行可視化和分析?？墒褂靡苿覩IS地圖在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并在移動地圖上接收和查看狀態(tài)報告。展示構(gòu)想、概念、計劃和設(shè)計方案地圖有助于展示構(gòu)想、計劃和設(shè)計方案。結(jié)合交互式要素報告的有效圖層顯示是可視化、展示和了解多種不同方案的重要途徑。上方所示是一些用于開發(fā)和顯示設(shè)計方案的2D地圖和3D地圖，以及一些用作設(shè)計決策的輸入的分析結(jié)果。開放式共享地理知識如上方地圖示例所示，地圖可有

12、效并且高效地對地理知識進行形象化的展現(xiàn)。GIS用戶可憑借高質(zhì)量的地圖進行相互交流并共享地理信息和地理知識。地理信息元素地理信息元素概述與地圖一樣，GIS也是基于圖層的。就像地圖中的專題圖層，GIS數(shù)據(jù)集表示單個要素的邏輯集合，同時將各個要素的地理位置、形狀以及相關(guān)描述性信息作為屬性進行存儲。在GIS技術(shù)出現(xiàn)之前，地圖制作者通過創(chuàng)建一系列地圖圖層來描述地理位置并表示其特征。他們通常采用可在看版臺上進行疊加的透明度。這些集成顯示用于顯示空間關(guān)系并有助于了解某個地點的相關(guān)特征。專業(yè)人士會依據(jù)這些顯示進行解釋并得出相關(guān)結(jié)論。IanMcHarg博士就是一位將此過程應(yīng)用于規(guī)劃的夢想家，他既是一名景觀設(shè)計師

13、，也是在使用自然系統(tǒng)進行區(qū)域規(guī)劃方面的著名作家。他于1969年出版了重要著作設(shè)計結(jié)合自然，明確提出了生態(tài)規(guī)劃的概念，此概念即運用了地圖疊加原理?？赏ㄟ^維基百科”了解有關(guān)IanMcHarg及其著作的詳細信息。大約在同一時期，“GIS之父RogerTomlinson博士也提出了早期的GIS理念。他從GIS其他方面更深入地闡述了作為GIS基石的專題圖層及疊加圖層的概念。這些早期的GIS專業(yè)人士一直積極探索如何將地理信息分割成一系列邏輯信息圖層，而不僅僅是對象的隨機組合。他們曾經(jīng)設(shè)想將同類制圖表達的集合作為圖層進行管理。這些GIS用戶按數(shù)據(jù)主題（其中每個數(shù)據(jù)主題描述某一現(xiàn)象的分布情況）對信息進行分類并

14、對如何跨地理范圍描繪各個專題進行說明。他們發(fā)現(xiàn)可以使用相對簡單的GIS數(shù)據(jù)類型（點、線、面及柵格）。這些簡單的數(shù)據(jù)圖層可通過位置進行合并，也就是說，通過地理配準可在地圖中合并數(shù)據(jù)集或使用地理處理操作（如面疊加）進行疊加。這些先驅(qū)者同樣也提出了數(shù)據(jù)采集協(xié)議以及將這些采集數(shù)據(jù)作為地理數(shù)據(jù)圖層進行管理的方法。以下是一個表示土壤的示例。可為指定范圍內(nèi)的每個區(qū)域（面）分配一個主體土壤類型并使用每個面的屬性或特性對土壤類型進行分類和描述，從而確保其分類和描述信息保持一致。在土壤示例中，將為各個土壤多邊形記錄經(jīng)常涉及到的屬性集。55押耳可將主題定義為描述代表主體土壤類型的各個不同區(qū)域（也就是說，是土壤類型多

15、邊形的圖層集合及其作為屬性值的描述信息）。SoilsMapofOregon.Sources:USDASTATSGOfCIRGOSoHLbrrr:陽虛少總In腳口湎這種地理圖層組織原則后來成為了通用的GIS原則之一，為GIS系統(tǒng)如何表示、操作、管理和應(yīng)用地理信息奠定了基礎(chǔ)。地理信息圖層的三種基本制圖表達形式所有用于表示和管理地理信息的GIS行為都基于地理信息的三種基本制圖表達或表現(xiàn)形式:下文將對每一種類型進行描述。要素（點、線和面的集合）屬性影像要素-點、線和面地理要素用于表示位于地球表面或接近地球表面的事物。地理要素可以是自然事物（例如河流和植被），可以是人造事物（例如道路、管線、井和建筑物）

16、，還可以是細分用地（例如縣、行政區(qū)和地塊）。雖然還有多種其他類型的要素，但地理要素最常使用點、線或面來表示。點用于定義小到無法用線或面表示的地理要素的離散位置，例如井位、電話線桿和河水位標。點還可表示地址位置、GPS坐標或山峰。線用于表示寬度過小而無法用面表示的地理對象（例如街道中心線和河流）的形狀和位置。線還可用于表示只具有長度而不具有面積的要素，例如等值線和行政邊界。（等值線很值得關(guān)注，因為它們可作為連續(xù)表面的另一種表示方法。下文中將對等值線進行介紹。）面是閉合區(qū)域（多邊形），用于表示同質(zhì)要素（例如州、縣、宗地、土壤類型和土地利用區(qū)域）的形狀和位置。在以下示例中，面表示地塊。地圖通過地圖符

17、號、顏色和標注來傳達描述性信息。例如: 道路基于各自道路類（例如表示分車道高速公路、主街道、居住區(qū)街道、未鋪面道路和小路的線符號）來顯示。 河流和水體通常使用表示水的藍色來繪制。 城市街道標有名稱，并通常標有一些地址范圍信息。 特殊的點符號和線符號用來表示特殊要素，例如鐵路線、機場、學(xué)校、醫(yī)院和各種類型的事件。在GIS中，描述性屬性在表中進行管理，而表以一系列基本關(guān)系數(shù)據(jù)庫概念為基礎(chǔ)。屬性表為存儲和使用屬性信息提供了簡單、通用的數(shù)據(jù)模型。屬性表本身是開放的，因為所具有的簡單性和靈活性的特征使屬性表能夠廣泛支持眾多應(yīng)用程序。以下是幾個重要的概念：使用表組織描述性數(shù)據(jù)。表包含行。表中所有行具有相同

18、的列。每一列都具有一種類型，例如整型、小數(shù)型、字符型和日期型。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，這些概念還包括一系列可用于處理表及其數(shù)據(jù)元素的關(guān)系函數(shù)和操作符。即結(jié)構(gòu)化查詢語言“或SQL。賞絮類表pinAreaAddrCode3-1626-001341CherryGt,SFH334-1626-002343匚herryCtLIND10JB134SCherryCt.SPR3-1626-004幕54347CherryCt.sFr334-16Z6-005S48CherryCt.LJMD334-1626-M69.97&346CherrvCt.SFR334-1G2E3-0078.230344Chern/CtSFR3-lG2

19、G-D089.64342CherryCt.SFftPINOwnerRelatAcq.DatGAssessedTa3S4-1626-C01G.Heli50P%猶加仍334-1526-002HLH&lines-UK1993/106524.375.00314-162G-003W.Rcdg&r*!；HW19fiOOT2d(175500003341G264KM1WrllimscniHW1974ANra)Sl3-5r7SOW3-1&264)05HGcrodirMnSO19fr6/Q6Affi3J4-1626-0D6K.SteteyHW194271OT24S12flr750,0a334-1620-0071D

20、ocrriandUKEHO.GfjO.OD314-162G-009GonlejiHWS14r760.0a通過原點的參考坐標、像元大小以及行數(shù)和列數(shù)可自動定位每個像元。影像GIS中的影像通常指多種類型的基于像元或基于像素的數(shù)據(jù)源-用于衛(wèi)星、航空攝影、數(shù)字高程模型、柵格數(shù)據(jù)集等。影像作為一種柵格數(shù)據(jù)類型進行管理，這種類型的柵格數(shù)據(jù)由像元組成，像元則以行和列組成的格網(wǎng)結(jié)構(gòu)排列。除地圖投影之外，柵格數(shù)據(jù)集的坐標系還包含柵格數(shù)據(jù)的像元大小和一個參考坐標（通常位于格網(wǎng)的左上角或左下角）。通過這些屬性可使用從左上角一行開始的一系列像元值描述柵格數(shù)據(jù)集。原點血）列寬度寸高度典型的影像源包括可拍攝航空像片的照相

21、機，可根據(jù)地面位置對所拍攝的航空像片進行地理配準和校正（例如數(shù)字正射影像）。正射影像土地利用濃度人口坡度高程影像也用于收集電磁光譜的可見部分和不可見部分中的數(shù)據(jù)。例如美國陸地資源衛(wèi)星（Landsat）所攜帶的多光譜掃描儀，這一系統(tǒng)可使用電磁光譜中的七個波段（或范圍）來記錄影像。每一波段的測量值都會記錄到單獨的格網(wǎng)中。七個格網(wǎng)的堆棧共同構(gòu)成了多波段影像?？臻g關(guān)系和行為除GIS數(shù)據(jù)類型之外，要素和柵格還常與其他要素和保存在多個表中的屬性值產(chǎn)生關(guān)系。這些空間和屬性關(guān)系以及某些行為可誦過擴展三種基本類型的地理信息進行建模下面是空間和屬性關(guān)系的一些示例。網(wǎng)絡(luò)某些線狀要素會彼此相連。例如，道路網(wǎng)中的街段、

22、水網(wǎng)中的管道、水文網(wǎng)中的河流線以及電網(wǎng)中的電線都會互相連接。通過追蹤網(wǎng)絡(luò)可執(zhí)行許多操作，例如，查找最快行駛路徑、識別出水網(wǎng)中要關(guān)閉的閥門或者追蹤河流的下游。給水千管絢)OID形狀設(shè)備ID閥門類型1T3ft32811)45Y5TOID形狀給朮管ID材料131001141OV2拓撲許多要素彼此相鄰并具有重疊幾何；例如，相鄰的縣、宗地及其他行政區(qū)域共享重疊的邊。相關(guān)表要素的許多描述性信息通常存儲在單獨的屬性表中。使用標準的關(guān)系數(shù)據(jù)庫方法可將這些單獨屬性表中的屬性與各個要素相關(guān)聯(lián)。IOCimaIOCim662326781&16733MsZwilichIW3Polygion395.09242.S6286

23、i侶5,000,00623049PalvEon396.49241A67&I-0$52,000.0026-965falYEPn421.59492.552932678101+352Folveion407310678656460558,000.006-6286653956564606291214S62MeBeach17234Rollon430.512371.453954$56,0000012-416MrPoulenc18930MrSatie53956MrRawlMrfuccini21W2&6的=1啟=l所有看匯總所有類型的地理信息（要素、柵格和屬性）均可參與這些空間和屬性關(guān)系。在GIS中，可使用擴展的數(shù)據(jù)類型（例如拓撲和網(wǎng)絡(luò)）對這樣的關(guān)系進行建模。此外，可通過對地理對象應(yīng)用一系列的空間運算符來發(fā)現(xiàn)和識別出多種類型的空間關(guān)系。例如，可在要素周圍的給定距離處創(chuàng)建緩沖區(qū)并與另一個數(shù)據(jù)集進行