一、地理信息系統(tǒng)

了解地理信息系統(tǒng)（GIS）1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、地圖投影1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)地球內(nèi)部系統(tǒng)天體系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)地貌、土壤、氣候、土地利用、水文、生物、海洋…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、衛(wèi)生、體育、金融、財(cái)政…人地關(guān)系系統(tǒng)地理系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成及其與外部系統(tǒng)聯(lián)系1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)的空間特征地理單元位置土壤地形水文土地覆蓋居民地河流行政單元……1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）地理現(xiàn)象1地理現(xiàn)象是現(xiàn)實(shí)世界的反映。地理實(shí)體是對(duì)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(duì)意義的概念。23現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象可抽象為點(diǎn)實(shí)體、線實(shí)體、面實(shí)體、體實(shí)體?，F(xiàn)實(shí)世界地理現(xiàn)象地理實(shí)體抽象、概括反映1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）地理現(xiàn)象表達(dá)在一定研究尺度下，現(xiàn)實(shí)世界的地理現(xiàn)象可以用點(diǎn)、線、面和體來(lái)表達(dá)。面（湖泊、行政區(qū)域）點(diǎn)（車站、居民點(diǎn)等）線（公路、河流）1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）點(diǎn)、線、面在GIS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(hào)線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

屬性：符號(hào)—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)（3）點(diǎn)、線、面在GIS中的表達(dá)b、柵格表示法(柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）現(xiàn)實(shí)世界2、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、地圖投影對(duì)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)則的球體看待。但是對(duì)于比例尺大于1：100萬(wàn)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，不同的國(guó)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。2、地圖投影橢球體的選擇橢球體名稱年代長(zhǎng)半軸（米）短半軸（米）扁率白塞爾(Bessel)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1940637824563568631：298.3I．U．G．G1967637816063567751：298.25埃維爾斯特(Everest)1830637727663560751：300.8表4-1：各種地球橢球體模型2、地圖投影橢球體的選擇中國(guó)在1952年以前采用海福特（Hayford）橢球體從1953-1980年采用克拉索夫斯基橢球體。1980年開(kāi)始采用GRS（1975）新參考橢球體系。2、地圖投影坐標(biāo)系包含兩方面的內(nèi)容：一是在把大地水準(zhǔn)面上的測(cè)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??；二是橢球體與大地水準(zhǔn)面的相關(guān)位置不同，對(duì)同一點(diǎn)的地理坐標(biāo)所計(jì)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、地圖投影坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系：我國(guó)1954年在北京設(shè)立了大地坐標(biāo)原點(diǎn)，采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)，由此計(jì)算出來(lái)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：1986年宣布在陜西省涇陽(yáng)縣設(shè)立了新的大地坐標(biāo)原點(diǎn)，并采用1975年國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)推薦的大地參考橢球體（GRS

1975），由此計(jì)算出來(lái)的各大地控制點(diǎn)坐標(biāo)，稱為1980年大地坐標(biāo)系。WGS-84：2、地圖投影地理坐標(biāo)系統(tǒng)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(lái)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)是一種球面坐標(biāo)2、地圖投影坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系：由于地球表面是不可展開(kāi)的曲面，也就是說(shuō)曲面上的各點(diǎn)不能直接表示在平面上，因此必須運(yùn)用地圖投影的方法，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)（φ、λ）確定的點(diǎn)，在平面上必有一個(gè)與它相對(duì)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。2、地圖投影投影坐標(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)與投影平面上點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。地圖投影的基本問(wèn)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)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(kāi)，使其成為沒(méi)有破裂或褶皺的平面。2、地圖投影地圖投影地圖投影的變形：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(zhǎng)度變形2）面積變形3）角度變形2、地圖投影地圖投影的分類按變形性質(zhì)分類1)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3）等距投影沿某一特定方向的距離，投影前后保持不變2、地圖投影地圖投影的分類按構(gòu)成方法分類幾何投影和非幾何投影幾何投影2、地圖投影地圖投影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等，其中制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置是主要因素。2、地圖投影地圖投影中國(guó)各種地圖投影：我國(guó)規(guī)定1：1萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：50萬(wàn)比例尺地形圖，均采用高斯克呂格投影。

1：2.5至1：50萬(wàn)比例尺地形圖采用經(jīng)差6度分帶，1：1萬(wàn)比例尺地形圖采用經(jīng)差3度分帶。

小于50萬(wàn)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、地圖投影地圖投影蘭伯特投影：蘭勃特投影是由德國(guó)數(shù)學(xué)家蘭勃特?cái)M定的正形圓錐投影。有兩種：①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(kāi)成平面。投影后緯線為同心圓圓弧，經(jīng)線為同心圓半徑。沒(méi)有角度變形，經(jīng)線長(zhǎng)度比和緯線長(zhǎng)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(guó)際上用此投影編制1∶100萬(wàn)地形圖和航空?qǐng)D；②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、地圖投影地圖投影蘭伯特投影：2、地圖投影地圖投影高斯-克呂格投影：由德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)德國(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格于1912年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，故稱為高斯——克呂格投影。高斯——克呂格投影示意2、地圖投影地圖投影高斯-克呂格投影：

6度帶是從0度子午線起，自西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶，全球分為60帶，各帶的帶號(hào)用自然序數(shù)1，2，3，…60表示。即以東經(jīng)0-6為第1帶，其中央經(jīng)線為3E，東經(jīng)6-12為第2帶，其中央經(jīng)線為9E，其余類推3度帶，是從東經(jīng)1度30分的經(jīng)線開(kāi)始，每隔3度為一帶，全球劃分為120個(gè)投影帶。2、地圖投影地圖投影高斯-克呂格投影：6度分帶3度分帶2、地圖投影地圖投影高斯-克呂格投影：在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，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(guó)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(lái)很不方便。為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，將各帶的坐標(biāo)縱軸西移500公里，即將所有Y值都加500公里。慶陽(yáng)地區(qū)投影帶號(hào)選擇3度分帶中的36帶經(jīng)度范圍:106°22′E——108°43′E106°30′E——109°30′E，中央經(jīng)線108慶陽(yáng)地區(qū)的經(jīng)度范圍:

6度分帶中的18、19帶經(jīng)度范圍:18帶：102°0′E——108°0′E，中央經(jīng)線10519帶：108°0′E——114°0′E，中央經(jīng)線111慶陽(yáng)地區(qū)投影帶號(hào)選擇ESRIArcGIS體系1、桌面平臺(tái)ArcGISforDesktop空間分析：

計(jì)算密度和距離

執(zhí)行高級(jí)的統(tǒng)計(jì)分析

進(jìn)行疊加和鄰近分析

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

ESRIArcGIS體系A(chǔ)rcGISforDesktop制圖和可視化：

大量的符號(hào)庫(kù)

簡(jiǎn)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(jí)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：諸多投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇，可以將來(lái)源不同的數(shù)據(jù)集合并到共同的框架中。高級(jí)影像：對(duì)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煌愋鸵?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(tái)產(chǎn)品體系A(chǔ)rcMapArcMap是ArcGISforDesktop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(duì)ArcGIS桌面來(lái)說(shuō)，地圖設(shè)計(jì)是依靠ArcMap完成的。1、桌面平臺(tái)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Geodatabase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(tái)產(chǎn)品體系管理運(yùn)行于SQLServerExpress中的ArcSDEGeodatabase管理文件類型的Geodatabase和個(gè)人類型的Geodatabase管理企業(yè)級(jí)Geodatabase，支持的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)包括IBMDB2、Informix、MicrosoftSQLServer（includingSQLAzure）、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(tái)產(chǎn)品體系A(chǔ)rcGlobe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2、服務(wù)器平臺(tái)ArcGISforServerArcGISforServer是基于SOA架構(gòu)的GIS服務(wù)器，通過(guò)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(kù)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GIS應(yīng)用。ArcGISforServer2、服務(wù)器平臺(tái)ArcGISforServer2、服務(wù)器平臺(tái)空間數(shù)據(jù)管理——具有兩種級(jí)別的基于相同的ArcGISGeodatabase模型的地理數(shù)據(jù)庫(kù)。借助空間數(shù)據(jù)服務(wù)（Geodataservices），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Web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ServerObjectExtention（SOE）進(jìn)行服務(wù)自定義擴(kuò)展，用來(lái)滿足用戶的不同需求。通過(guò)Web服務(wù)向桌面端、Web端和移動(dòng)端提供豐富GIS功能。ArcGISforServer2、服務(wù)器平臺(tái)空間可視化（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。在線編輯——利用ArcGISforServer可以將存儲(chǔ)在企業(yè)級(jí)空間數(shù)據(jù)庫(kù)或原生關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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。ArcGISforServer2、服務(wù)器平臺(tái)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，包括矢量和柵格分析、3D和網(wǎng)絡(luò)分析；還支持通過(guò)ArcGIS創(chuàng)建的地理處理模型、腳本和工具。實(shí)時(shí)