GIS地理信息系统
GIS(Geographic Information System)即地理信息系统,是用于捕获、存储、检查、显示和分析地理空间数据的计算机系统。它能对各种空间数据进行整合分析,主要具有以下功能:
1. 数据获取与处理
通过各种渠道获取地理空间数据,如卫星图像、GPS、测量等,并进行要素抽取、地理定位等处理。
2. 数据管理
对地理数据进行编目、存储和维护,支持各种空间数据形式,如矢量、栅格等。
3. 空间分析
进行属性和空间查询,距离分析,叠加分析等,实现对地理要素的测量和分析。
4. 数据可视化
通过电子地图将地理数据以图形方式显示,并提供地图绘制和空间分析的功能。
5. 数据共享
实现地理数据的发布和共享,支持网络API或云服务对接。
GIS通过对地理信息的科学管理和智能分析,广泛应用于自然资源管理、城市规划、车辆导航、应急响应等领域。常用的GIS软件有ArcGIS、MapInfo、GeoMedia、SuperMap等。
GIS中的坐标系可以分为几类:
1. 地理坐标系
直接以球体为参考椭球建立的坐标系,表示位置的球面坐标。常用的有经纬度坐标系统。
2. 投影坐标系
根据某种投影转换规则,在平面上建立的坐标系。更适合平面计算和距离测量。
3. 坐标参考系统
坐标系与datum的组合,定义了位置描述的参考框架。如WGS84坐标参考系统。
4. 网格坐标系
根据规整网格建立的坐标系,每个网格以编号标识。适合离散对象的标注。
几种常见的坐标系统:
- 经纬度坐标(WGS-84):地理坐标系,用于表示全球位置
- 国家或地区网格坐标(CGCS2000):投影坐标系,适合区域计算
- UTM坐标:将地球分带,以米为单位的投影坐标
- 像素坐标:栅格数据的网格坐标系
- 行政区划代码:以编码表示行政区域
GIS系统中主要的数据格式有:
1. 矢量数据格式
- Shapefile:最常用的矢量数据格式,用于存储几何图形对象
- GeoJSON:使用JSON格式存储地理数据
- KML:基于XML的地理数据格式,支持3D视图
2. 栅格数据格式
- TIFF:常用的栅格图像格式,无压缩
- JPEG2000:支持高压缩比的栅格图像格式
- NetCDF:支持网格气候、海洋等科学数据
3. CAD数据格式
- DWG:AutoCAD的二进制数据格式
- DXF:AutoCAD的数据交换格式
4. 元数据格式
- FGDC:联邦地理数据委员会 metadata标准
- ISO 19115:国际标准化组织制定的地理元数据标准
5. 数据库格式
- File Geodatabase:ESRI文件地理数据库格式
- PostGIS:在PostgreSQL中存储地理数据的扩展
GIS系统的典型架构可以概括为:
1. 数据存储
采用PostgreSQL/PostGIS来存储和管理空间矢量、栅格数据。
2. 地图渲染
使用GeoServer对地图数据进行渲染,生成地图图片。
3. 数据处理
利用GDAL/OGR工具进行空间数据的操作和分析。
4. Web服务
发布OGC标准的Web服务,如WMS、WFS,开放数据访问接口。
5. Web客户端
开发Web客户端,调用地图服务API,对数据进行可视化。
6. 桌面客户端
开发桌面GIS客户端,连接服务器查看编辑数据。
7. Mobile客户端
开发移动端GIS App,方便字段数据采集。
8. Python脚本
使用Python进行空间分析、数据处理的自动化。
常用组件包括PostGIS、GeoServer、Leaflet、Cesium、QGIS、GeoDjango等。