什么技術和gis結合起來與gis相關的黑科技

地理信息系統知識點

什么是地理信息系統篇一：地理信息系統的基本概念

成都創新互聯專注于石柱土家族網站建設服務及定制，我們擁有豐富的企業做網站經驗。熱誠為您提供石柱土家族營銷型網站建設，石柱土家族網站制作、石柱土家族網頁設計、石柱土家族網站官網定制、小程序制作服務，打造石柱土家族網絡公司原創品牌,更為您提供石柱土家族網站排名全網營銷落地服務。

（一）數據與信息

數據是一種未經加工的原始資料，是通過數字化或記錄下來可以被鑒別的符號。數字、文字、符號、圖像都是數據。

信息（Information）是用文字、數字、符號、語言、圖像等介質來表示事件、事物、現象等的內容、數量或特征，從而向人們（或系統）提供關于現實世界新的事實和知識，作為生產、建設、經營、管理、分析和決策的依據。信息具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特征。信息來源于數據（Data）。

數據是客觀對象的表示，而信息則是數據內涵的意義，是數據的內容和解釋。例如，從實地或社會調查數據中可獲取到各種專門信息；從測量數據中可以抽取出地面目標或物體的形狀、大小和位置等信息；從遙感圖像數據中可以提取出各種地物的圖形大小和專題信息。

（二）地理信息

地理信息是指表征地理圈或地理環境固有要素或物質的數量、質量、分布特征、聯系和規律的數字、文字、圖象和圖形的總和。地理信息是有關地理實體的性質、特征和運動狀態的表征和一切有用的知識，它是對表達地理特征與地理現象之間關系的地理數據的解釋。而地理數據則是各種地理特征和現象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時域特征三部分。空間位置數據描述地物所在位置。這種位置既可以根據大地參照系定義，如大地經緯度坐標，也可以定義為地物間的相對位置關系，如空間上的相鄰、包含等；屬性數據有時又稱非空間數據，是屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標。時域特征是指地理數據采集或地理現象發生的時刻/時段。時間數據對環境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統學界越來越多的重視。空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大基本要素。

地理信息除了具有信息的一般特性，還具有以下獨特特性：

（1）空間分布性。地理信息具有空間定位的特點，先定位后定性，并在區域上表現出分布式特點，其屬性表現為多層次，因此地理數據庫的分布或更新也應是分布式。

（2）數據量大。地理信息既有空間特征，又有屬性特征，另外地理信息還隨著時間的變化而變化，具有時間特征，因此其數據量很大。尤其是隨著全球對地觀測計劃不斷發展，我們每天都可以獲得上萬億兆的關于地球資源、環境特征的數據。這必然對數據處理與分析帶來很大壓力。

（3）信息載體的多樣性。地理信息的第一載體是地理實體的物質和能量本身，除此之外，還有描述地理實體的文字、數字、地圖和影像等符號信息載體以及紙質、磁帶、光盤等物理介質載體。對于地圖來說，它不僅是信息的載體，也是信息的傳播媒介。

（三）地理信息系統

地理信息系統（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。

通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：

1、GIS的物理外殼是計算機化的技術系統，它又由若干個相互關聯的子系統構成，如數據采集子系統、數據管理子系統、數據處理和分析子系統、圖像處理子系統、數據產品輸出子系統等，這些子系統的優劣、結構直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數據處

理的方式和產品輸出的類型。

2、GIS的操作對象是空間數據，即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體。空間數據的最根本特點是每一個數據都按統一的地理坐標進行編碼，實現對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區別于其它類型信息系統的根本標志，也是其技術難點之所在。

3、GIS的技術優勢在于它的數據綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規方法或普通信息系統難以得到的重要信息，實現地理空間過程演化的模擬和預測。

4、GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數；電子速測儀、GPS全球定位技術、解析或數字攝影測量工作站、遙感圖像處理系統等現代測繪技術的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標的數字信息產品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，并促使GIS向更高層次發展。地理學是GIS的理論依托。有的學者斷言，“地理信息系統和信息地理學是地理科學第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發展是地理科學信息革命的一把鑰匙，那么，信息地理學的興起和發展將是打開地理科學信息革命的一扇大門，必將為地理科學的發展和提高開辟一個嶄新的天地”。GIS被譽為地學的第三代語言——用數字形式來描述空間實體。

GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區域性的和局部性的；按研究內容的不同可分為綜合性的與專題性的。同級的各種專業應用系統集中起來，可以構成相應地域同級的區域綜合系統。在規劃、建立應用系統時應統一規劃這兩種系統的發展，以減小重復很費，提高數據共享程度和實用性。

什么是地理信息系統篇二：地理信息系統名詞解釋大全(整理版本)

地理信息系統GeographicInformationSystemGIS作為信息技術的一種，是在計算機硬、軟件的支持下，以地理空間數據庫（GeospatialDatabase）為基礎，以具有空間內涵的地理數據為處理對象，運用系統工程和信息科學的理論，采集、存儲、顯示、處理、分析、輸出地理信息的計算機系統，為規劃、管理和決策提供信息來源和技術支持。簡單地說，GIS就是研究如何利用計算機技術來管理和應用地球表面的空間信息，它是由計算機硬件、軟件、地理數據和人員組成的有機體，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。地理信息系統屬于空間型信息系統。

地理信息是指表征地理圈或地理環境固有要素或物質的數量、質量、分布特征、聯系和規律等的數字、文字、圖像和圖形等的總稱；它屬于空間信息，具有空間定位特征、多維結構特征和動態變化特征。

地理信息科學與地理信息系統相比，它更加側重于將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題。地理信息科學在對于地理信息技術研究的同時，還指出了支撐地理信息技術發展的基礎理論研究的重要性。

地理數據是以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文景觀的數據，主要包括數字、文字、圖形、圖像和表格等。

地理信息流即地理信息從現實世界到概念世界，再到數字世界（GIS），最后到應用領域。

數據是通過數字化或記錄下來可以被鑒別的符號，是客觀對象的表示，是信息的表達，只有當數據對實體行為產生影響時才成為信息。

信息系統是具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。包括計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素。

四叉樹數據結構是將空間區域按照四個象限進行遞歸分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的數值單調為止。凡數值（特征碼或類型值）呈單調的單元，不論單元大小，均作為最后的存儲單元。這樣，對同一種空間要素，其區域網格的大小，隨該要素分布特征而不同。

不規則三角網模型簡稱TIN，它根據區域有限個點集將區域劃分為相連的三角面網絡，區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內。如果點不在頂點上，該點的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內則用三個頂點的高程）。

拓撲關系拓撲關系是指網結構元素結點、弧段、面域之間的空間關系，主要表現為拓撲鄰接、拓撲關聯、拓撲包含。根據拓撲關系，不需要利用坐標或距離，可以確定一種地理實體相對于另一種地理實體的位置關系，拓撲數據也有利于空間要素的查詢。

拓撲結構為在點、線和多邊形之間建立關聯，以及徹底解決鄰域和島狀信息處理問題而必須建立的數據結構。這種結構應包括以下內容：唯一標識，多邊形標識，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標值）。

游程編碼是逐行將相鄰同值的網格合并，并記錄合并后網格的值及合并網格的長度，其目的是壓縮柵格數據量，消除數據間的冗余。

空間數據結構是指適合于計算機系統存儲、管理和處理的地學圖形的邏輯結構，是地理實體的空間排列方式和相互關系的抽象描述。

矢量數據結構是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數據組織方式。這種數據組織方式能最好地逼近地理實體的空間分布特征，數據精度高，數據存儲的冗余度低，便于進行地理實體的網絡分析，但對于多層空間數據的疊合分析比較困難。

柵格數據結構基于柵格模型的數據結構簡稱為柵格數據結構，指將空間分割成有規則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數據組織形式。

空間索引是指依據空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數據結構，其中包含空間對象的概要信息。作為一種輔助性的空間數據結構，空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。

空間數據編碼是指將數據分類的結果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統表示出來的過程。編碼的目的是用來提供空間數據的地理分類和特征描述，同時為了便于地理要素的輸入、存儲、管理，以及系統之間數據交換和共享的需要。

Delaunay三角網即由狄洛尼三角形組成的三角網，它是在地形擬合方面表現最出色的三角網，因此常被用于TIN的生成。狄洛尼三角形有三個最鄰近的點連接而成，這三個相鄰點對應的Voronoi多邊形有一個公共的頂點，此頂點同時也是狄洛尼三角形外接圓的圓心。

Voronoi多邊形即泰森多邊形，它采用了一種極端的邊界內插方法，只用最近的單個點進行區域插值。泰森多邊形按數據點位置將區域分割成子區域，每個子區域包含一個數據點，各子區域到其內數據點的距離小于任何到其它數據點的距離，并用其內數據點進行賦值。

柵格數據壓縮編碼有鍵碼、游程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼等。其目的，就是用盡可能少的數據量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分。

邊界代數算法邊界代數多邊形填充算法是一種基于積分思想的矢量格式向柵格格式轉換算法，它適合于記錄拓撲關系的多邊形矢量數據轉換為柵格結構。它不是逐點判斷與邊界的關系完成轉換，而是根據邊界的拓撲信息，通過簡單的加減代數運算將邊界位置信息動態地賦給各柵格點，實現了矢量格式到柵格格式的高速轉換，而不需要考慮邊界與搜索軌跡之間的關系，因此算法簡單、可靠性好，各邊界弧段只被搜索一次，避免了重復計算。

DIME文件美國人口普查局在1980年的人口普查中提出了雙重獨立地圖編碼文件。它含有調查獲得的地理統計數據代碼及大城市地區的界線的坐標值，提供了關于城市街道，住址范圍以及與人口普查局的列表統計數據相關的地理統計代碼的綱要圖。在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。

空間數據內插即通過已知點或分區的數據，推求任意點或分區數據的方法。空間數據壓縮即從所取得的數據集合S中抽出一個子集A，這個自己作為一個新的信息源，在規定的精度范圍內最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。

坐標變換實質是建立兩個平面點之間的一一對應關系，包括幾何糾正和投影轉換，他們是空間數據處理的基本內容之一。

仿射變換是GIS數據處理中使用最多的一種幾何糾正方法。它的主要特性為：同時考慮到因地突變形而引起的實際比例尺在x和y方向上的變形，因此糾正后的坐標數據在不同方向上的長度比將發生變化。

數據精度是考察數據質量的一個方面，即對現象描述的詳細程度。精度低的數據并不一定準確度也低。

空間數據引擎是一種空間數據庫管理系統的實現方法，即在常規數據庫管理系統之上添加一層空間數據庫引擎，以獲得常規數據庫管理系統功能之外的空間數據存儲和管理的能力。代表性的是ESRI的SDE。

空間數據引擎在用戶和異種空間數據庫的數據之間提供了一個開放的接口，它是一種處于應用程序和數據庫管理系統之間的中間件技術。使用不同廠商GIS的客戶可以通過空間數據引擎將自身的數據提交給大型關系型DBMS，由DBMS統一管理；同樣，客戶也可以通過空間數據引擎從關系型DBMS中獲取其他類型GIS的數據，并轉化成客戶可以使用的方式。

數據庫管理系統是操作和管理數據庫的軟件系統，提供可被多個應用程序和用戶調用的軟件系統，支持可被多個應用程序和用戶調用的數據庫的建立、更新、查詢和維護功能。

空間數據庫是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的`與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。

空間數據模型是關于現實世界中空間實體及其相互間聯系的概念，為描述空間數據組織和設計空間數據庫模式提供了基本的方法。一般而言，GIS空間數據模型由概念數據模型、邏輯數據模型和物理數據模型三個有機聯系的層次所組成。

分布式數據庫是一組數據的集合，這些數據在物理上分布于計算機網絡的不同結點上，而邏輯上屬于同一個系統。它具有分布性，同時在邏輯上互相關聯。

對象－關系管理模式/型是指在關系型數據庫中擴展，通過定義一系列操作空間對象（如點、線、面）的API函數，來直接存儲和管理非結構化的空間數據的空間數據庫管理模式。

緩沖區分析是根據分析對象的點、線、面實體，自動建立他們周圍一定距離的帶狀區，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據。

疊合分析是指在統一空間參照系統條件下，每次將同一地區兩個地理對象的圖層進行疊合，以產生空間區域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系。

空間分析是基于空間數據的分析技術，它以地學原理為依托，通過分析算法，從空間數據中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態、空間形成、空間演變等信息。

網絡分析是運籌學模型中的一個基本模型，即對地理網絡和城市基礎設施網絡進行地理分析和模型化。它的根本目的是研究、籌劃一項網絡工程如何安排，并使其運行效果最好。

透視圖從數字高程模型繪制透視立體圖是DEM的一個極其重要的應用。透視立體圖能更好地反映地形的立體形態，非常直觀。與采用等高線表示地形形態

相比有其自身獨特的優點，更接近人們的直觀視覺。調整視點、視角等各個參數值，就可從不同方位、不同距離繪制形態各不相同的透視圖制作動畫。

網絡是一個由點、線的二元關系構成的系統，通常用來描述某種資源或物質在空間上的運動。

變量篩選分析是通過尋找一組相互獨立的變量，使相互關聯的復雜的多變量數據得到簡化的空間統計分析方法。常用的有主成分分析法、主因子分析法、關鍵變量分析法等。

變量聚類分析是將一組數據點或變量，按照其在性質上親疏遠近的程度進行分類的空間統計分析方法。兩個數據點在m為空間的相似性可以用這些點在變量空間的距離來度量。

數字地面模型簡稱DTM，是定義于二維區域上的一個有限項的向量序列，它以離散分布的平面點來模擬連續分布的地形。

數字高程模型當數字地面模型的地面屬性為海拔高程時，則該模型即為數字高程模型。簡稱DEM。

GIS應用模型是根據具體的應用目標和問題，借助于GIS自身的技術優勢，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機理和過程。

OGC即OpenGIS協會(OpenGISConsortium)其目的是使用戶可以開放地操縱異質的地理數據，促進采用新的技術和商業方式來提高地理信息處理的互操作性(Interoperablity)，OGC會員主要包括GIS相關的計算機硬件和軟件制造商，數據生產商以及一些高等院校，政府部門等，其技術委員會負責具體標準的制定工作。

開放式地理信息系統（OpenGIS）OpenGIS(OpenGeodataInteroperationSpecification,OGIS-開放的地理數據互操作規范)由美國OGC（開放地理信息系統協會）提出。其目標是，制定一個規范，使得應用系統開發者可以在單一的環境和單一的工作流中，使用分布于網上的任何地理數據和地理處理。它致力于消除地理信息應用之間以及地理應用與其它信息技術應用之間的藩籬，建立一個無“邊界”的、分布的、基于構件的地理數據互操作環境，與傳統的地理信息處理技術相比，基于該規范的GIS軟件將具有很好的可擴展性、可升級性、可移植性、開放性、互操作性和易用性。

數據結構是地理實體的數據組織形式及其相互關系的抽象描述。

空間數據質量是對空間數據在表達空間位置、空間關系、專題特征以及時間等要素時，所能達到的準確性、一致性、完整性以及它們之間統一性的度量，一般描述為空間數據的可靠性和精度，用誤差來表示。

數字地球是把浩瀚復雜的地球數據加以數字化、網絡化，變成一個地球信息模型計劃。是一種可以嵌入海量地理數據、多種分辨率、三維的地球表達，是對真實地球及其相關現象的統一性的數字化重現和認識。其核心思想有兩點：一是用數字化手段統一處理地球問題；二是最大限度地利用信息資源。

虛擬現實也稱虛擬環境或人工現實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境，演練者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感。

地圖投影是建立平面上的點（用平面直角坐標或極坐標表示）和地球表面上的點（用緯度和精度表示）之間的函數關系。

投影轉換是從一種地圖投影變換為另一種地圖投影。其實質是建立兩平面場之間及鄰域雙向連續點的一一對應的關系。

虛擬地理環境簡稱VGE，是基于地學分析模型、地學工程等的虛擬現實，它是地學工作者根據觀測實驗、理論假設等建立起來的表達和描述地理系統的空間分布以及過程現象的虛擬信息地理世界，一個關于地理系統的虛擬實驗室，它允許地學工作者按照個人的知識、假設和意愿去設計修改地學空間關系模型、地學分析模型、地學工程模型等，并直接觀測交互后的結果，通過多次的循環反饋，最后獲取地學規律。

高斯-克呂格投影Gauss-KruegerProjection①是一種橫軸等角切橢圓柱投影。它是將一橢圓柱橫切于地球橢球體上，該橢圓柱面與橢球體表面的切線為一經線，投影中將其稱為中央經線，然后根據一定的約束條件即投影條件，將中央經線兩側規定范圍內的點投影到橢圓柱面上從而得到點的高斯投影。

②一種等角橫切橢圓柱投影。其投影帶中央子午線投影成直線且長度不變，赤道投影也為直線，并與中央子午線正交。

UTM投影全球橫軸墨卡托投影的簡稱。是美國編制世界各地軍用地圖和地球資源衛星象片所采用的橫軸墨卡托投影的一種變型投影。它規定中央經線長度比為0.9996。

電子地圖當紙地圖經過計算機圖形圖像系統光——電轉換量化為點陣數字圖像，經圖像處理和曲線矢量化，或者直接進行手扶跟蹤數字化后，生成可以為地理信息系統顯示、修改、標注、漫游、計算、管理和打印的矢量地圖數據文件，這種與紙地圖相對應的計算機數據文件稱為矢量化電子地圖。

元數據[空間]是指描述空間數據的數據，它描述空間數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特征，是空間數據交換的基礎，也是空間數據標準化與規范化的保證，在一定程度上為空間數據的質量提供了保障。

Web地理信息系統（WebGIS）是Web技術和GIS技術相結合，即利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項新技術。從WWW的任一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、制作專題圖、進行各種空間檢索和空間分析。

GIS互操作互操作是指在異構環境下的兩個或多個實體，盡管它們實現的語言、執行的環境和基于的模型不同，但仍然可以相互通信和協作，以完成某一特定任務。這些實體包括應用程序、對象、系統運行環境等。空間數據的互操作針對異構的數據庫和平臺，實現數據處理的互操作，與數據轉換相比，它是“動態”的數據共享，獨立于平臺，具有高度的抽象性，是空間數據共享的發展方向。

組件式GIS是采用了面向對象技術和組件式軟件的GIS系統（包括基礎平臺和應用系統）。其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個組件，每個組件完成不同的功能。各個GIS組件之間，以及GIS組件與其它非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟件開發工具集成起來，形成最終的GIS基礎平臺以及應用系統。

客戶機/服務器結構即C/S結構，是一種分布式系統結構，在該體系中，客戶端通常是同最終用戶交互的應用軟件系統，而服務器由一組協作的過程構成，為客戶端提供服務。客戶機和服務器通常運行相同的微內核，一個客戶機/服務器機制可以有多個客戶端，或者多個服務器，或者兼而有之。客戶機/服務器模式基于簡單的請求/應答協議，即客戶端向服務器提出信息處理的請求，服務器端接收到請求并將請求解譯后，根據請求的內容執行相應操作，并將操作結果傳

遙感與GIS 集成技術

隨著遙感技術的發展，遙感數據源的空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率都有了長足的進步。新型、海量的遙感數據使人們能夠獲得大量更加真實、準確的信息，與傳統的地圖數據采集過程相比，成本大幅度降低，數據更新周期顯著縮短。遙感數據已逐漸成為GIS 的主要信息源和實時更新數據的重要保證。RS 與 GIS、GPS 的集成，使得人們能夠實時地采集數據、處理信息、更新數據以及分析數據。它們之間的集成，不僅實現了互補，而且產生了強大的邊緣效應，將極大地增強以 GIS 為核心的綜合體系的功能。

遙感與 GIS 的緊密結合是未來發展的必然要求。但目前遙感圖像處理軟件和 GIS 軟件，或者立足于遙感影像的處理，略帶一些最基本的矢量數據瀏覽和編輯功能; 或者立足于矢量數據的編輯、空間分析和查詢統計，附帶一些影像數據的瀏覽和簡單的拉伸功能;即使是 RS/GIS 集成功能較好的商業性軟件 ERDAS，也只能進行簡單的矢量編輯，遠遠不能滿足實際工作的需要。從應用型系統開發來看，國內能很好地集成遙感影像的處理、信息提取功能和 GIS 的數據編輯、疊加分析、綜合查詢統計等功能于一體的案例尚不多見。

生態環境遙感監測子系統比較好地集成了遙感圖像的各種處理功能以及矢量數據的分析功能，形成了一個完備的生態環境監測、分析系統。從對遙感影像的校正、鑲嵌、裁切、拉伸、融合等操作，到植被、沙質荒漠化、土壤鹽漬化和土地利用等生態環境專題的信息自動提取，以及遙感信息提取所必需的遙感知識庫查詢和管理，再到基于柵格數據的圖像對圖像和分類圖對分類圖動態監測，構成了完整的基于遙感影像處理的柵格數據處理平臺。從矢量專題數據的后期修編，到多期專題數據的動態分析，到支持不同區域不同屬性的查詢統計，構成了比較完備的基于矢量數據的處理平臺。遙感監測子系統很好地實現了兩個平臺的有機集成，遙感信息自動提取的結果可以直接輸入到數據管理中，而數據管理模塊中調入的柵格數據也可以應用于遙感影像的處理中。

RS、GIS和GPS集成——3S技術系統

當前，以地理信息系統為核心的三S技術（遙感技術RS、地理信息系統GIS、全球定位系統GPS）與多媒體（MM）技術有機結合一體化，以其強大的空間信息（數據）采集、處理、分析綜合和表達與管理能力，為各行業實際應用部門提供了各種有用的決策信息，大大提高應用部門的生產力及其管理水平，已成為直接為國土資源勘查、生態環境和自然災害調查、評價、監測與防治等工作及社會生產與管理部門服務的一種實用技術方法。

20.2.1 地理信息系統（GIS）

20.2.1.1 地理信息系統的概念及其作用

地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）集計算機科學、地理學、測繪、環境科學、空間科學、地質學、信息科學和管理科學等為一體的多學科結合的新興邊緣學科。它以空間數據為研究對象，以計算機為工具，通過人的參與進行一系列空間操作和分析，為地球科學、環境科學、災害監測與評價、工程設計乃至企業經營等工作提供規劃管理的決策科學信息。

地理信息系統已被廣泛用于國土資源勘查和環境監測與評價等方面，特別在遙感制圖、礦產資源定量預測、工程布置的點位優選、勘探靶區優選等等方面，已有相當的成功實例與經驗。目前，地理信息系統已經作為一種主要的信息產業，取得了顯著的社會與經濟效益。實際上，地理信息系統所研究的對象及覆蓋面遠遠超出了地理學的范疇。

地理信息系統是管理空間數據的計算機系統。空間數據是指不同來源的用遙感和非遙感手段所獲取的數據，它有多種數據類型，包括地圖、遙感影像、統計數據等，其共同特點是都有確定的空間位置——地理坐標參照系統。其工作過程主要是通過空間實體的空間位置與空間關系來進行的，當然也可以通過它們的屬性來進行。它對空間數據除管理、檢索、查詢外，還必須進行各種運算和分析。其輸出除表格、文字、數據外，主要的形式是圖形。地理信息系統主要用來分析和管理在一定地理區域內分布的各種地學、社會現象和過程。它是地學、計算機、系統工程等學科知識的融合，是跨學科的技術系統。

遙感是地理信息系統重要的數據源和強有力的數據更新手段。遙感的多時相、量綱統一的、動態的全球范圍內的快速監測數據，是其他手段所不能替代和比擬的，因而地理信息系統作為一種空間數據管理、分析的有效技術，可為遙感提供各種有用的輔助信息和分析手段。目前，地理信息系統的一個重要發展趨勢，是加強空間信息管理系統與遙感圖像處理系統的結合，以提高資源與環境信息系統在動態分析、監測與預報方面的能力，改善遙感分析的精度。

20.2.1.2 系統構成

地理信息系統主要是由GIS的硬件、軟件、地理數據（庫）和系統的管理操作人員四個部分組成。

GIS硬件主要是計算機，包括必備的外部設備如數字化儀、打印機及繪圖儀。可選設備有掃描儀、激光繪圖儀及打印機、磁帶機等。

地理空間數據是指以地球表面空間位置作為參照系的各種景觀數據（如自然的、社會的、人文經濟的等）。這些數據可以是圖形、圖像、文字、表格和數字等形式，由系統的建立者通過有關的量化工具和介質輸入GIS，是系統程序作用的對象，是GIS所表達的現實世界經過模型抽象的實質性內容。

早期的GIS一直是以各種類型的地圖作為主要的數據源。隨著遙感技術的興起，遙感信息以其周期性、動態性、信息豐富、獲取效率高并可直接以數字方式記錄傳送等優點成為重要的GIS信息源和數據更新手段。遙感與GIS的結合是空間技術發展的趨勢。

系統開發、管理和使用人員是GIS的重要構成因素。因為GIS是一個動態的地理模型，光有系統軟硬件和數據不能構成完整的GIS，需要由人進行系統的組織、管理、維護和數據更新，使系統不斷得到完善，并合理使用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。

GIS軟件是GIS技術的核心，它既是GIS技術的集中體現，又是這一技術的應用基礎。一般商品化產品，如美國的ARC／INFO系統，中國的MAPGIS，主要由數據采集、數據管理、數據分析、數據轉換和數據輸出五部分構成。

（1）數據采集

其功能是完成地學數據采集與輸入工作，可用掃描儀、數字化儀、圖形終端或其他系統的磁盤數據文件輸入。主要的信息源有：專題地圖（包括地形圖）、統計表格、遙感影像、實測數據以及其他系統的數據文件。

數據采集方式主要有以下幾種：① 手工式，是早期和試驗時采用的方法，效率和精度均低。② 手扶跟蹤數字化，是當前最有效的地圖數字化方式，在手扶跟蹤數字化儀和數字化板支持下進行。通過這種方式可得到矢量格式的地圖數字化數據。③ 自動掃描，是最有前途的數字化方式。由掃描儀進行，掃描儀可以每英寸300～600點（線）采集地圖或影像的灰度或顏色，形成點陣像元數據或多波段數據。④ 數據通訊，是在聯網方式下獲取有關的其他信息系統的一種方式。無論用何種方式采集，其目的都是要把數據源變為GIS可以存貯管理和分析的形式。

（2）數據管理

其功能是實現空間（幾何）數據和屬性（非幾何）數據的存儲、檢索、查詢、編輯、修改。GIS與其他信息系統最大的不同之處是對空間數據的管理。如何實現空間數據與屬性數據的統一存儲、檢索、查詢、編輯和修改是評價GIS的一個重要方面。

一個功能強大的GIS產品能夠提供一個統一的空間數據庫管理系統，提供各種范圍內的雙向查詢、編輯、建模功能，允許快速地修正并更新空間數據及有關的描述數據。例如，最新推出的許多GIS軟件都使用了一個優化的、面向目標的數據庫管理系統，可以快速地存取大型關系文件，它把現實物體的空間關系、特征和屬性存儲在同一個網絡分布式關系數據庫中，所以做圖、拓撲數據結構是這種數據模型的特征。

（3）數據分析

數據分析部分借助地學模型（預置式模型或用戶自定義模型），完成地理數據的分析和計算工作，是GIS的核心內容。目前比較成熟的分析功能有地面數字高程模型、網絡分析模型、鄰近分析模型、區域分析模型、拓撲分析模型以及空間距離搜索模型等。

數字地面模型（DTM）在自然地理、地貌、水利、工程設計、管道布線等領域有著廣泛的應用。當地圖被數字化后，利用等高線通過插值可以生成數字地面高程模型（DEM），并由DEM進一步產生坡度、坡向、溝谷、山脊、地表粗糙度等10多個地形要素，構成DTM數據。利用這些地表信息與植被、土壤、人文要素的相關性，可建立不同的地學應用模型。

網絡分析模型在經濟地理、市場分析、交通管理等領域有著廣泛的應用。此模型根據網絡拓撲性質，可以在兩點間選擇最短路徑，并繪出其長度和有關信息，也可以比較各個市場中心服務范圍和影響區域。

定距離空間搜索（Buffer）模型和鄰近區域分析模型在區域規劃、國土整治、土地管理等領域有著廣泛的應用。通過指定空間搜索距離，用戶可以方便地進行空間檢索、查詢，了解在一定范圍內地理現象的空間分布；通過鄰近區域分析模型，用戶可方便地進行鄰近區域檢索、查詢、了解區域周圍的環境情況。由于用模式來定義表，表和空間數據聯系在一起，這樣用戶能進行集成的空間和屬性處理、報表生成、專欄處理、屬性標記和相互作用的屬性修改、更新等項內容。

點、線、多邊形是GIS圖形數據的基本單元，與之相應的拓撲分析模型在自然資源管理、生態評價、土地評價和規劃等領域有著廣泛的應用。它通過多幅專題圖或專題圖與圖像合并辦法，生成新的專題圖及新的屬性表，為運用不同評價和規劃模型，完成地理信息的分析和地理數據的計算提供了極大方便。

上述系統底層通用分析模型僅提供了某些數據分析的工具。在具體應用領域還需結合專業知識和實際要求建立用戶的應用模型。

（4）數據轉換

是提供不同空間數據集的集成途徑。空間數據都是用矢量和柵格格式進行采集、存貯和處理的。矢量結構的數據更能表達我們的空間想像，因此它最常用于手工的數據采集。但是，數據自動采集方式往往產生與計算機的規則結構相匹配的柵格結構數據。因此，現代GIS應兼容矢量和柵格兩種數據格式，提供多種方法進行兩種數據的相互轉換，滿足多源信息綜合分析的需求。

（5）數據輸出

數據輸出部分將GIS信息或分析結果以可視的形式表示，如屏幕，繪圖儀、打印機輸出等。系統同時支持軟硬件拷貝顯示，使用戶能夠獲得在屏幕上所見結果，即在地圖成圖之前，用戶能預先看到硬拷貝輸出的圖形。用戶還可以在圖形窗口內編輯地圖，包括彩色設計，圖廓整飾、生成比例尺、注記、圖例、表格、公里網格等，最后由繪圖儀或打印機輸出。

20.2.2 全球定位系統（GPS）

全球定位系統（GPS：Global Position System）是美軍自20世紀70年代初期開始研制的新一代衛星導航和定位系統。它由21顆工作衛星和3顆備用衛星組成。工作衛星分布在6個軌道面內，衛星軌道面相對地球赤道面的傾角為55°，每個軌道平面配置3顆衛星，每隔一條軌道平面配備一顆備用衛星，軌道的平均高度約為20200 km，衛星運行周期為11小時58分。因此，在同一測站上，每天出現的衛星分布圖相同，只是每天提前幾分鐘。每顆衛星對地球的可見面積為地球總表面積的38%，每顆衛星每天約有5小時在地平線上。同時位于地平線上的衛星數目最少為4顆，最多為11顆。這樣的空間配置，可保證在地球上任何時間，任何地點至少可同時觀測到4顆衛星，加上衛星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球、全天候的連續實時導航定位系統。GPS的出現，為大量的野外高精度定位工作提供了極大方便，使定位與導航在精度和速度上都產生了質的飛躍，進入了電子化和自動化時代。

GPS作為新一代衛星導航與定位系統。不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性等優點，現在已廣泛地在全球應用。需要指出，全球定位系統的導航和定位在概念上是有所不同的，所謂定位是指運動載體，如汽車上安裝GPS信號接收機，然后實地測出接收天線所在的位置，這稱為GPS定位，也稱GPS動態定位。動態的意思是指定位是在極短的時間內完成的。如果GPS接收機在測得運動載體實時位置的同時，還測得運動載體的速度，時間和方位等狀態參數，進而可“引導”運動載體駛向預定的目標位置，這稱為導航。由此可知，導航是一種廣義的動態定位。

GPS是從軍事方面發展起來的，出于軍事目的，它提供兩種服務即標準定位服務SPS（Standard Positioning Service）和精確定位服務PPS（Precise Positioning Service）。前者用于民用事業，后者為美國軍方服務。美國政府為限制非軍事用戶和其他國家使用GPS的精度，分別在 1991年和 1994年實施了“SA（Selective Availability）”技術和“AS（Anti-spoofing）”技術，即“有選擇可用性”技術和“反電子欺騙技術”。使SPS服務水平定位精度降低到100 m，而在密碼保護下的PPS服務精度提高到1 m。

針對實施的“SA”技術，各國紛紛采用技術對策，出現了差分GPS即DGPS（Differential GPS）。“差分”的概念在無線電導航領域早就被采用，差分GPS的提出，使差分技術提高到過去從未有過的重要地位。采用差分GPS幾乎可以完全消除“選擇可用性”帶來的誤差。它利用某些地面發射站送出的已知精確位置的基準信號，將其與GPS的定位信號進行比較和修正。這樣，通過建立基準通訊鏈方式，使GPS數據實現精確校正。目前利用差分技術可使定位精度超過單獨使用PPS所得到精度。因此，美國比其他許多國家更快地將DGPS投入到實際使用中，目前其精度可達1 cm，用它可監視地球和冰川的微小運動。2001年美國取消了“SA”技術限制，GPS的定位精度大大提高。

全球衛星定位系統的迅速發展，引起了各國軍事部門和廣大民用部門的普遍關注。GPS定位技術的高度自動化及其所達到的高精度和具有的潛力，也引起了廣大測量工作者的極大興趣。特別是近十多年來，GPS定位技術在應用基礎的研究、新應用領域的開拓、軟件和硬件的開發等方面都取得了迅速發展。廣泛的科學實驗活動為這一新技術的應用展現了極為廣闊的前景，經典的大地測量技術經歷了一場意義深遠的變革，從而進入一個嶄新的時代。

目前，GPS精密定位技術已經廣泛地滲透到了經濟建設和科學技術的許多領域，尤其對經典大地測量學的各個方面產生了極其深刻的影響。它在大地測量學及其相關學科領域，如地球動力學、海洋大地測量學、天文學、地球物理勘探、資源勘察、航空與衛星遙感、工程變形監測、運動目標的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應用，充分地顯示了這一衛星定位技術的高精度與高效益。

20.2.3 RS、GIS和GPS多功能綜合

作為空間信息處理的3S技術系統，在空間信息管理中各具特色，均可獨立完成自身的功能。同時，它們所能解決的問題之間又有很多關聯性，在解決問題的功能上又各自存在著優點和不足：GIS具有較強的空間查詢，分析和綜合處理能力，但獲取數據困難；RS能高效地獲取大面積的區域信息，但受光譜波段的限制，且數據定位及分類精度差；GPS能快速地給出目標的位置，對空間數據的精確定位具有特殊意義，但它本身通常無法給出目標點的地理屬性。因此，只有三者有機結合起形成一個多功能綜合的技術系統，才能發揮更大的作用（圖20-3）。在3S系統中，簡單地說，GIS相當中樞神經，RS相當傳感器，GPS相當定位器，三者的共同作用將使地球能實時感受到自身的變化，使其在資源環境和區域管理等眾多領域中發揮巨大作用。RS，GIS和GPS三者的結合與集成已成為當今空間信息系統的發展方向，也是空間科學發展的必然趨勢。

圖20-3 3S技術系統

20.2.3.1 GIS與RS的結合

GIS和RS都是獨立發展起來的支撐現代地學的空間科學技術，其中GIS是管理與分析空間數據的有效工具，RS是空間數據采集和分類的有效工具，它們的研究對象都是空間實體，二者關系十分密切。

GIS和RS的結合主要表現在RS對GIS動態地提供和更新各種數據，而GIS作為空數據處理分析的技術工具，可大大提高RS空間數據的分析能力及分析精度。在實踐中，RS和GIS結合的主要形式是利用遙感圖像經過計算機圖像處理、信息提取、目視解譯等方式，編制各種專題圖，而后通過數字化儀等輸入設備將專題圖上所需信息輸入到地理信息系統中，或者遙感數據經圖像處理、分類和模式識別等方式提取有關信息直接進入地理信息系統數據庫。這種結合方式的實質是用遙感形成專題系列數據庫（包括遙感圖像庫）提供給地理信息系統。數據庫中各專題要素因來自同一信息源，保證了時相和圖幅位置配準，所以很適合在地理信息系統中進行多重信息的綜合與復合分析，從而派生出綜合性數據及圖件，最大限度地發揮有關數據的作用。例如，在流域綜合治理中，根據單要素的坡度圖、土壤類型圖、地貌類型圖及植被類型圖，通過地理信息系統中的有關模型分析可得到土地利用評價圖及土地利用規劃圖等。

20.2.3.2 RS與GPS的結合

GPS和RS都可看作為GIS的數據源的獲取系統，而且，GPS和RS既分別具有獨立的功能，又可以互相彌補其不足。

首先，GPS的精確定位功能解決了RS獲取目標信息定位困難的問題。在GPS問世以前，地面同步光譜測量、遙感的幾何校正和定位等都是通過地面控制點進行大地測量才能確定的，這不但費時費力，而且當無地面控制點時更無法實現，從而嚴重影響數據實時進入系統。GPS的快速定位為RS數據實時、快速進入GIS系統提供了可能。也就是說，借助GPS可使RS迅速進入GIS分析系統，保證了RS數據及地面同步監測數據獲取的動態配準、動態地進入GIS數據庫。

其次，利用RS數據實現GPS定位遙感信息查詢。此外，利用GPS形成了一系列新技術，如GPS氣象遙感技術，利用GPS衛星和接收機之間無線電訊號在大氣電離層和對流層中的延遲時間，了解電離層中電子濃度和對流層中溫度濕度獲得大氣參數及其變化情況。因而目前建立和正在建立的全球許多GPS觀測網將是提供大氣參數的一個重要新數據源。對天氣預報尤其是短期天氣預報發揮巨大作用。

20.2.3.3 GPS與GIS的結合

GPS和GIS的結合，不僅能取長補短使各自的功能得到充分的發揮，而且還能產生許多更高級功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個新臺階。

通過GIS系統，可使GPS的定位信息在電子地圖上獲得實時的，準確的形象的反映及漫游查詢。通常GPS接收機所接收信號無法輸入底圖。若從GPS接收機上獲取定位信息后，再要回到地形圖或專題圖上查找，核實周圍地理屬性，該工作十分繁雜，而且花費時間長，在技術手段上也是不合理的。如果把GPS的接收機同電子地圖相配合，利用實時差分定位技術，加上相應的通信手段組成各種電子導航和監控系統，可廣泛用于交通、公安偵破、車船自動駕駛、科學種田和海上捕魚等方面。

GPS為GIS及時采集、更新或修正數據，例如在外業調查中通過GPS定位得到的數據，輸入給電子地圖或數據庫，可對原有數據進行修正、核實、賦予專題圖屬性以生成專題圖。

新聞標題：什么技術和gis結合起來與gis相關的黑科技
網站網址：http://m.newbst.com/article20/doihdco.html

成都網站建設公司_創新互聯，為您提供自適應網站、App設計、企業建站、網站維護、Google、商城網站