1.GIS学习基本知识.ppt
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1、基本知识,闫磊,2023年6月23日,Page 2,本章内容,地理信息系统概念介绍GIS平台介绍GIS数据格式介绍地图比例尺,地图单位介绍和换算4D和3S概念介绍国际标准(梯形)分幅,图幅号编号的方法大比例尺矩形分幅图幅号编号的方法坐标系统介绍坐标变换和数据换带,Page 3,1、地理信息系统概念介绍,地理信息系统,简称GIS(Geographic Information System)。顾名思义,地理信息系统是处理地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息,又常称为空间信息。一般来说,GIS可定义为:用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统
2、,是分析和处理海量地理数据的通用技术。从GIS系统应用角度,可进一步定义为:GIS由计算机系统、地理数据和用户组成,通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析,生成并输出各种地理信息,从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识,为工程设计和规划、管理决策服务(陈述彭,1999),Page 4,1、地理信息系统概念介绍,地理信息系统基础是数据,就是对数据的显示,编辑处理,分析应用,打印输出的系统。有两个基本概念:地理学与地理信息。地理学是从时间与空间角度研究地球表面发生的宏观各种自然与社会现象的产生、演化直至消亡过程及其规律的基础科学
3、。这些地理现象的表达即是地理信息 地理信息系统有一种传统的说法,数据占7,软件占3,硬件占1,比例7:3:1,Page 5,2、GIS平台介绍,1、国外GIS ArcGIS:ArcInfo高级的功能完善的 ArcIMS互联网数据发布系 ArcGIS Server企业级GIS ArcPad为野外应用设计的开发的ArcEngine,Arcobjects Mapinfo:Mapinfo Professional:桌面MapX:控件开发MapInfo MapXtreme:WebGISMapInfo Vertical Mapper:栅格的工具 具有3D的分析和应用,Page 6,ArcGIS产品发展史,
4、Page 7,ArcGIS平台,Page 8,2007年 GIS 软件全球销售比率,Page 9,2、GIS平台介绍,CAD和GIS共同点:计算机图形,相似的输入、输出设备,和生成漂亮的彩色图像。同GIS相比,CAD较简单,这就是随着计算机图形学的发展,它发展更快的原因。下面是一个对比:CAD几何形状包含规则图形很多,如正方形,圆弧和曲线,水平线,垂直线,GIS相对较少在CAD中,一个典型的多边形有四个顶点;在GIS中,一个多边形可能有上千个顶点。在CAD中,诸如映射、旋转、比例、拷贝之类的操作频繁地被用到,在GIS中不常用。在CAD中,目标间的拓扑关系实际上不存在;在GIS中,拓扑是主要的考
5、虑之一。在CAD中,栅格很少用;但在GIS中,这是获取地图库或卫星数据的一个有效、经济的方法。CAD在机械制图,建筑有很广泛的应用,Page 10,2、GIS平台介绍,国内平台:MapGIS:武汉中地产品 Super Map:北京超图软件股份有限公司 TopMap:北京慧图信息科技有限公司 做水利比较多一些,Page 11,3、ArcGIS数据格式介绍,Page 12,3、ArcGIS数据格式介绍,File Geodatabase(File geodatabase-FGDB 是ArcGIS9.2推出新的是数据格式,Personal Geodatabase-PGDB 具于微软access 的MD
6、B,基于数据库oracle,sqlserver的arcsde格式geodatabase)Shape files 只有点、线、面 只有Geodatabase支持注记,支持拓扑、制图表达等等,Geodatabase将代替Coverage数据格式,Page 13,File Geodatabase 重点讲解,是9.2才有的格式,是文件数据库支持1TB而Personal Geodatabase 只支持2G,都是桌面端所带的功能,都免费)(相对Arcsde)对平台支持:FGDB跨平台,可以支持windows,linux,Solaris,PGDB(Mdb)只支持Windows 评价:这是个非常大的亮点,使得
7、数据可以更好的移植,Page 14,File Geodatabase 重点讲解,对数据格式支持:FGDB支持所有geodatabase的特征包括vector,raster,terrian、annotation 等等存储空间File Geodatabase 中比Personal Geodatabase 和Shapefile小5070%,数据处理,查询速度快20%10倍,其差异最根本的原因是数据结构。,Page 15,ArcGIS自身的数据格式,基于文件和数据库的geodatabase,区别在于文件,有容量限制,如access的2G限制,fgdb 目前是ITB,数据库geodatabase,功能是
8、强多的,需要ArcSDE的支持,支持三级索引 Shapefiles实际的dbf,查询dbf的sql语法,即=,Page 16,ArcGIS自身的数据格式 查询使用,总结字符串一般用单引号,特殊的查询,如西南交大,应为%西南交%大%,Page 17,4、地图比例尺和地图单位介绍,基本比例尺地形图:1:5千,1:1万、1:25万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万 大比例尺:1:500,1:1000,1:2000 比例尺有大小之分,由于比例尺是个比值,分母越大,比例尺也越小;通常称1:1000000、1:500000、1:200000为小比例尺地形图;1:100000、1:
9、50000和1:25000为中比例尺地形图;1:10000、1:5000、1:2000、1:1000和1:500为大比例尺地形图。地图比例尺:到底什么是比例尺,最简单的讲,比例尺=图上距离/实地距离,对于一幅挂图就是纸张和地图实际距离的比值。,Page 18,地图比例尺和数据精度,所以:比例尺 1:500的纸张1mm 对应地图500mm,0.5m,1:1万地图:纸张1mm:1*10000=10m,10米 一幅实际的实际地图实际上的数据精度,肉眼观察最小距离为0.1mm,所以:1:500的数据精度为:0.1*500=5cm,5公分 1:10000数据精度为:0.1*10000=1m,1米,Pag
10、e 19,地图单位介绍,长度单位1km(公里)=1000m(米,公尺)1m(米)=1000mm(毫米),1m=100cm(厘米)1m=10dm(分米)1m=3尺,面积单位1公顷=100亩,1公顷=1万平方米,1平方公里=100公顷,1亩=2000/3平方米1平方公里=100万平方米,1平方公里=1500亩,Page 20,地图单位介绍-特殊的单位英寸,电子世界的特殊单位(英寸),英寸很常见计算机屏幕,电视机等等,都是对角线长度计算的 1英寸(inch)=25.4mm,1英尺=12英寸,1米=1000/25.4=39.37英寸屏幕比例计算 1英寸=96像素,都转换为统一单位计算(英寸)打印的比例
11、尺 300dpi=1英寸=300像素(点),Page 21,5、3S和4D介绍,3S遥感技术(Remote Senescing)RS 是一种技术不能独立使用地理信息系统(Geographical information System)-GIS 全球定位系统(Global Positioning System)-GPS 3S是技术上划分,4D是对数据类型划分,Page 22,遥感技术RS,一种不直接与目标物接触而感知其性质和状态的探测技术,是根据电磁波的理论,应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息,进行收集、处理,并最后成像,从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。基本原理
12、:任何物体都具有光谱特性,具体地说,它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同,同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体,在不同的时间和地点,由于太阳光照射角度不同,它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术就是根据这些原理,对物体作出判断。遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱波段进行探测。绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性;红光段探测植物生长、变化及水污染等;红外段探测土地、矿产及资源。此外,还有微波段,用来探测气象云层及海底鱼群的游弋。,Page 23,遥感影像的分辨率,遥感影像的分辨率是指在影像数据中一个像素代表地面的大小,通
13、常也是人眼能识别的最小地物大小,Page 24,地理信息系统GIS,是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。特点:GIS的物理外壳是计算机化的技术系统,GIS的操作对象是空间数据 GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力 GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。,Page 25,全球定位
14、系统GPS,GPS(Global Positioning System)是美国第二代(1989到1996建成,当有27颗卫星,第一代1973年12月),全球卫星定位系统,由24颗(目前还有3个备用)高度约2.02万千米的卫星组成(全球覆盖率高达98),运行周期约为11小时58分,分布在六个轨道面上(每个轨道面四颗),轨道倾角为55度。此分布使得在全球的如何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,在地面是GPS用户通过同时接受4颗以上卫星信号来计算出自己在地球上的位置(经纬度和高度)、速度和运行。这就提供了在时间上的连续的全球导航功能。,Page 26,全球定位系统GPS,GPS主要包括3部分的
15、设备:地面控制中心;导航卫星和GPS接收装置。GPS主控制站在美国科罗拉多,负责全权控制,另外的三个地面天线,五个监测站,分布在全球。主要是收集数据、计算导航信息、诊断系统状态、调度卫星这些杂事。太空中共有27颗GPS卫星,距离地面20200公里。27颗卫星有24颗运行、3颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。目前民用GPS数据精度为10米,军用为1米。,Page 27,总结,目前上3S的研究和应用开始向集成化方向发展。这种集成应用中,GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置;RS用于实时提供目标及其环境的信息、发现地球表面的各种变化,及时对GIS数据进行更新;GIS则是对多种来源的时空
16、数据进行综合处理、集成管理和动态存取,作为新的集成系统的基础平台,并为智能化数据采集提供地学知识。,Page 28,4D,数字线划图DLG(Digital Line Graphic)数字正射影像图DOM(Digitial Orthophoto Map)数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)数字栅格地图DRG(Digital Raster Graphic)1是矢量图,2是影像图,3,4是栅格,Page 29,1、数字线划图DLG(Digital Line Graphic),数字线划地图(DLG,Digital Line Graphic):是与现有线划基本一致的各地图
17、要素的矢量数据集,且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。内容包括行政界线、地名、水系及水利设施工程、交通网和地图数学基础(高斯坐标系和地理坐标系)。数字线划地图是满足地理信息分析要求的数据结构,可视为带有智能的数据集,不但含有几何数据,还有社会人文信息。,Page 30,2、数字正射影像图DOM,数字正射影像图(DOM,Digital Orthophoto Map):是对航空(或航天)像片(卫片、航片)进行数字微分纠正和镶嵌,按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。目前的Spot5是法国卫星2001年底发射升空,2002年初正式运营,分辨率最高可达
18、2.5米。可以用来做1:10000的数据 QuickBird(快鸟):2001年10月由美国DigitalGlobe公司发射卫星,最大分辨率0.61米,可以用来做1:2000数据,Page 31,2、数字正射影像图DOM-航片,航片就是航空像片,航空像片又称航摄像片。泛指用航空摄影装置拍摄的各类遥感像片。航空像片一般分辨率较高,影像清晰而且细致,反映的地物也较丰富,比较容易判读。但是航片获取成本也较高,而且它属于中心投影,校正处理比较复杂。一般在局部范围和制作大比例尺时使用。与航空像片相比,卫片的突出优点是:宏观性强、覆盖面积大;多时相重复,资料更新快,现势性强;以多波段方式观测,可反映地物光
19、谱特征;观测平台高,几何畸变小,在计算机图像几何精纠正之后制作的卫片,一般专业用图可不经纠正直接成图;大多数卫片可公开发售,无保密性,易于购买使用,同时价格相对低廉,一般相同面积区域的卫片成本不到航片的十分之一。,Page 32,3、数字高程模型DEM,它是用一组有序数值阵列形式表示地 面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型(DTM)的一个分支。一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子,如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布,其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型,其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。建立DEM的方法有多种。从数据源及
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