一、地理信息系统

了解地理信息系统（GIS）1、数据结构2、地图投影1、数据结构地理系统地理系统地球内部系统天体系统自然环境系统社会经济环境系统地貌、土壤、气候、土地利用、水文、生物、海洋…人口、工业、农业、交通运输、建筑、商业、贸易业、科学、教育、卫生、体育、金融、财政…人地关系系统地理系统的内部构成及其与外部系统联系1、数据结构地理系统地理系统的空间特征地理单元位置土壤地形水文土地覆盖居民地河流行政单元……1、数据结构（1）地理现象1地理现象是现实世界的反映。地理实体是对地理现象的观察、抽象、综合取舍，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。23现实世界的地理现象可抽象为点实体、线实体、面实体、体实体。现实世界地理现象地理实体抽象、概括反映1、数据结构（2）地理现象表达在一定研究尺度下，现实世界的地理现象可以用点、线、面和体来表达。面（湖泊、行政区域）点（车站、居民点等）线（公路、河流）1、数据结构（3）点、线、面在GIS中的表达

a、矢量表示法(矢量数据结构)点：位置：（x，y）属性：符号线：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

属性：符号—形状、颜色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)

属性：1、数据结构（3）点、线、面在GIS中的表达b、栅格表示法(栅格数据结构）现实世界2、地图投影地球是一个赤道略鼓，两极稍扁的旋转椭球体2、地图投影对精度要求不高的小比例尺地图，有人将地球当作一个规则的球体看待。但是对于比例尺大于1：100万的地图，必须将地球定义为一个椭球体或者旋转椭球体，不同的国家所定义的（旋转）椭球体的参数往往是不同的，所以在选择地图投影时，必须选定一个合适的椭球体椭球体的选择。2、地图投影椭球体的选择椭球体名称年代长半轴（米）短半轴（米）扁率白塞尔(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埃维尔斯特(Everest)1830637727663560751：300.8表4-1：各种地球椭球体模型2、地图投影椭球体的选择中国在1952年以前采用海福特（Hayford）椭球体从1953-1980年采用克拉索夫斯基椭球体。1980年开始采用GRS（1975）新参考椭球体系。2、地图投影坐标系包含两方面的内容：一是在把大地水准面上的测量成果化算到椭球体面上的计算工作中，所采用的椭球的大小；二是椭球体与大地水准面的相关位置不同，对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。因此，选定了一个一定大小的椭球体，并确定了它与大地水准面的相关位置，就确定了一个坐标系2、地图投影坐标系1954年北京坐标系：我国1954年在北京设立了大地坐标原点，采用克拉索夫斯基椭球参数，由此计算出来的各大地控制点的坐标，称为1954年北京坐标系。1980年大地坐标系：1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点，并采用1975年国际大地测量协会推荐的大地参考椭球体（GRS

1975），由此计算出来的各大地控制点坐标，称为1980年大地坐标系。WGS-84：2、地图投影地理坐标系统地理坐标：地面上任一点的位置，通常用经度和纬度来决定。经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理坐标系。地理坐标是一种球面坐标2、地图投影坐标系平面坐标系：由于地球表面是不可展开的曲面，也就是说曲面上的各点不能直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一点由地理坐标（φ、λ）确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。2、地图投影投影坐标系统地图学中，地图投影就是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。地图投影的基本问题就是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上。由于地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面图纸上，因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面是个不可展的曲面，即把它直接展为平面时，不可能不发生破裂或褶皱。若用这种具有破裂或褶皱的平面绘制地图，显然是不实际的，所以必须采用特殊的方法将曲面展开，使其成为没有破裂或褶皱的平面。2、地图投影地图投影地图投影的变形：用地图投影的方法将球面展为平面，虽然可以保持图形的完整和连续，但它们与球面上的经纬线网形状并不完全相似。1）长度变形2）面积变形3）角度变形2、地图投影地图投影的分类按变形性质分类1)等角投影任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变某一微分面积投影前后保持相等,即在投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等，即面积变形等于零。2)等积投影3）等距投影沿某一特定方向的距离，投影前后保持不变2、地图投影地图投影的分类按构成方法分类几何投影和非几何投影几何投影2、地图投影地图投影地图投影的选择选择制图投影时，主要要考虑以下因素：制图区域的范围、形状和地理位置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制图区域的范围、形状和地理位置是主要因素。2、地图投影地图投影中国各种地图投影：我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。

1：2.5至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1万比例尺地形图采用经差3度分带。

小于50万的地形图采用等角正轴割圆锥投影，又叫兰伯特等角圆锥投影2、地图投影地图投影兰伯特投影：兰勃特投影是由德国数学家兰勃特拟定的正形圆锥投影。有两种：①等角圆锥投影。设想用一个正圆锥切于或割于球面，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开成平面。投影后纬线为同心圆圆弧，经线为同心圆半径。没有角度变形，经线长度比和纬线长度比相等。适于制作沿纬线分布的中纬度地区中、小比例尺地图。国际上用此投影编制1∶100万地形图和航空图；②等积方位投影。设想球面与平面切于一点，按等积条件将经纬线投影于平面而成。2、地图投影地图投影兰伯特投影：2、地图投影地图投影高斯-克吕格投影：由德国数学家、物理学家、天文学家高斯于19世纪20年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格于1912年对投影公式加以补充，故称为高斯——克吕格投影。高斯——克吕格投影示意2、地图投影地图投影高斯-克吕格投影：

6度带是从0度子午线起，自西向东每隔经差6为一投影带，全球分为60带，各带的带号用自然序数1，2，3，…60表示。即以东经0-6为第1带，其中央经线为3E，东经6-12为第2带，其中央经线为9E，其余类推3度带，是从东经1度30分的经线开始，每隔3度为一带，全球划分为120个投影带。2、地图投影地图投影高斯-克吕格投影：6度分带3度分带2、地图投影地图投影高斯-克吕格投影：在高斯克吕格投影上，规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。

X坐标值在赤道以北为正，以南为负；Y坐标值在中央经线以东为正，以西为负。我国在北半球，X坐标皆为正值。Y坐标在中央经线以西为负值，运用起来很不方便。为了避免Y坐标出现负值，将各带的坐标纵轴西移500公里，即将所有Y值都加500公里。庆阳地区投影带号选择3度分带中的36带经度范围:106°22′E——108°43′E106°30′E——109°30′E，中央经线108庆阳地区的经度范围:

6度分带中的18、19带经度范围:18带：102°0′E——108°0′E，中央经线10519带：108°0′E——114°0′E，中央经线111庆阳地区投影带号选择ESRIArcGIS体系1、桌面平台ArcGISforDesktop空间分析：

计算密度和距离

执行高级的统计分析

进行叠加和邻近分析

数据管理：

浏览和查找地理信息

记录、查看和管理元数据

创建和管理Geodatabase数据模型

ESRIArcGIS体系ArcGISforDesktop制图和可视化：

大量的符号库

简单的向导和预定义的地图模板

成套的大量地图元素和图形高级编辑：使用强大的编辑工具，可以降低数据的操作难度并形成自动化的工作流。地图投影：诸多投影和地理坐标系统的选择，可以将来源不同的数据集合并到共同的框架中。高级影像：对影像数据（栅格数据）进行处理，可以使用它作为背景（底图）分析其它数据层。可将不同类型规格的数据应用到影像数据集，或参与分析。1、桌面平台产品体系ArcMapArcMap是ArcGISforDesktop中一个主要的应用程序，承担所有制图和编辑任务，也包括基于地图的查询和分析功能。对ArcGIS桌面来说，地图设计是依靠ArcMap完成的。1、桌面平台产品体系ArcCatalogArcCatalog应用程序帮助用户组织和管理所有的GIS信息，比如地图、数据文件、Geodatabase、空间处理工具箱、元数据、服务等。它包括了下面的功能：浏览和查找地理信息创建各种数据类型的数据记录、查看和管理元数据定义、输入和输出Geodatabase数据模型在局域网和广域网上搜索和查找的GIS数据1、桌面平台产品体系管理运行于SQLServerExpress中的ArcSDEGeodatabase管理文件类型的Geodatabase和个人类型的Geodatabase管理企业级Geodatabase，支持的大型关系数据库包括IBMDB2、Informix、MicrosoftSQLServer（includingSQLAzure）、Netezza、Oracle、PostgresSQL管理多种GIS服务管理数据互操作连接1、桌面平台产品体系ArcGlobe是ArcGIS桌面系统中实现3D可视化和3D空间分析的应用，需要配备3D分析扩展模块。ArcGlobe提供了全球地理信息连续、多分辨率的交互式浏览功能，支持海量数据的快速浏览。ArcScene是ArcGIS桌面系统中实现3D可视化和3D空间分析的应用程序其他扩展模块2、服务器平台ArcGISforServerArcGISforServer是基于SOA架构的GIS服务器，通过它可以跨企业或跨互联网以服务形式共享二三维地图、地址定位器、空间数据库和地理处理工具等GIS资源，并允许多种客户端（如Web端、移动端、桌面端等）使用这些资源创建GIS应用。ArcGISforServer2、服务器平台ArcGISforServer2、服务器平台空间数据管理——具有两种级别的基于相同的ArcGISGeodatabase模型的地理数据库。借助空间数据服务（Geodataservices），管理员可以为发布的地理数据实现抽取，检入/检出（check-in/check-out）以及复制等功能。丰富Web服务——提供多种遵循REST、SOAP及OGC标准的Web服务，包括二三维地图服务、影像服务、要素服务、地理处理服务等多种服务类型。并支持使用ServerObjectExtention（SOE）进行服务自定义扩展，用来满足用户的不同需求。通过Web服务向桌面端、Web端和移动端提供丰富GIS功能。ArcGISforServer2、服务器平台空间可视化（制图）——提供了Web制图服务以支持二维和三维的动态形式或者静态缓存形式的地图发布。GIS的分析人员仅仅点几下鼠标就可以配置一个基于Web制图服务的浏览器应用。在线编辑——利用ArcGISforServer可以将存储在企业级空间数据库或原生关系数据库中的空间和属性数据发布为要素服务，然后在桌面端、Web端或者移动端进行在线数据编辑。ArcGISforServer2、服务器平台空间分析和地理处理——提供了基于服务器的分析和地理处理，包括矢量和栅格分析、3D和网络分析；还支持通过ArcGIS创建的地理处理模型、脚本和工具。实时