之前研究了 GIS,接触到了很多 GIS 的概念。因此找了《 ArcGIS 地理信息系统教程(第 4 版)》来看。书的版本比较老了,不过一些基本概念还是想通的,因为我重点在于 GIS 概念整理,而不是 ArcGIS。
以下以教材章节为顺序整理。本文目的主要是备查,因此有点流水账化:
GIS 实际上是采用地图数据进行工作的一种数据库
非空间数据指的与位置信息不直接相关的数据。
比如需要寄送给客户的账单信息、客户的电话号码之类的。这些数据和客户的空间位置相关,但是不必一定需要知道具体位置。
空间数据指的是对应精确位置的数据,对于空间数据而言,位置信息是最重要的。比如:
某一个区域发生了停电事件,那么服务部门要第一时间确定影响范围,定位出停电事故精确的发生地点,然后给维修服务人员规划前往维修的最短路径等等。
传统意义上,GIS 的组成也应当是包含硬件的。由于 GIS 涉及大量运算,以前的 GIS 只能在工作站上使用,不过现在可以用于 PC,所以对计算机硬件的关注就不用太多了。
作为 GIS 软件,不同的 GIS 软件提供的功能并不相同。不过 GIS 软件至少应当提供一些最低要求的基本功能:
教材中,对于 GIS 组成还列出了以下内容:
GIS 用途其实多种多样,而且视乎对 GIS 概念外延大小的定义不同,也有很多不同的说法。参考材料中的解释是:提供数据采集、数据管理和数据分析方法,并据此生成可以辅助决策的信息。
这里讲的是针对 GIS 项目的流程管理,包括以下部分:
这一章节主要说明 GIS 数据中的一些重要概念。
矢量模型指的是 GIS 中的数据以点、线、面(多边形)的形式存在,采用一个或多个 x-y 坐标对数据进行表达的空间要素。每一个要素通过要素识别码(FID)链接到数据库中的对应这一数据的其他属性数据。每个要素对应于表中的一行记录
空间要素本身,举例有:
需要注意的是,同一个对象,在不同的比例尺下,其存在的形式可能是不一样的。比如城市,在国际级的比例尺中,往往只是一个点,但是在省市级的比例尺下,则往往是一个多边形。
属性数据,则是针对对应模型数据的一些属性值。每个空间要素可以存储成百上千个属性值。比如一个城市,可以对应以下要素属性:
栅格模型将空间数据表示为一系列 cell 或 pixel 的小方格组成,这种很像一些城市建设游戏中的地形方格,但往往精度高很多。栅格模型的分类有:
栅格模型的定义比较虚,可能要搭配实际案例。
栅格模型的缺点有:
地球不是纯球形,所以需要使用专门设计的坐标系统对空间地理信息进行描述。教材中并没有清晰地列出常用的坐标系统。实际上其中一个常见的就是 WGS1984。
这一段主要是讲矢量模型要素之间的拓扑关系
这种模型中,文件要素为独立对象,彼此之间不相关联。比如1⃣以点的形式存在的各个城市,那么彼此之间就没什么联系。
这种模型中,要素在空间范围内是彼此相关。比如一个城市地图中的各行政区之间、各条道路之间,就包含了关系。这些关系包括以下内容:
这些性质在需要的时候,可以通过计算得出。但如果一些性质频繁存取的话,专门存储会更有效
以上性质也可以可用于分析要素之间的一致性,后文有专门章节讲
由于近年来 web GIS 的发展,现在的 ArcGIS 大致分为 Desktop 和 Server 两部分了。不过教材成文时,web GIS 还不是很普及,所以教材中并没有专门说明 web GIS。现在的 ArcGIS Desktop 已经变成 ArcGIS Pro,各组件还有,只是更多更强。
下文说明 ArcGIS Desktop(在当年)的组成。
本章主要说明一些基本概念:
比例尺分为大比例尺和小比例尺。比例尺就是我们在地图中常见的 1:1000,000 这样的比例。大比例尺的坟墓比较小,显示的地图细节比较多;而小比例尺分母比较大,显示的地图范围比较大。
这里讲的是各种 GIS 地图,可以按照什么来分类——
按照展示的数据信息类型来分类:
比如:省/市人口信息图,采用不同直径的符号表示,如下图:
数值数据的表现方式有:
开始一个 GIS 项目,文中建议按照如下工作流程开展:
还记得前面的空间要素数据吗?本章节说明和空间要素数据相关联的属性数据。属性数据存储在数据表中,数据表是一种数据结构,用于存储关于位置或者对象的多个属性。
数据文件类型有两种,如下:
本章讲的是使用 ArcGIS,将空间要素之间按照指定的条件,进行筛选并合并的功能。空间连接之后,会创建新的数据表,原油数据表并不会被修改。
这个功能其实很简单,具体可以去看书。
本章是第一种中 “要素的拓扑建模” 中 “分析要素之间的一致性” 展开的第一部分。其实就是数据的集合处理,这里只需要简单说明一下即可,都是些理所当然的功能。
将两个地图进行数据集处理:
本章节列举的是基于栅格数据(基于栅格模型的数据)所做的数据分析功能
本小节解释了栅格坐标系统,简单理解即可。栅格坐标系统包含了投影和基准面两个概念。
网络,其实就是现实生活中的各种网状架构,比如河流、道路、官网等等。对这些在 GIS 中抽象了之后的网络状的数据对象进行分析,就是网络分析。
网络由 “边线”(edge)和 “交汇点”(juction)组成
网络有可运行和不可运行两种状态,个人理解就是 enabled 和 disabled 两种状态
个人理解就是双向和单向两种网络。
在 ArcGIS 中,采用 ArcMap 里的 Solvers 套件进行分析。
本章节可以不用关注,主要是偏向地理方面。指的是所谓的 “地址标准化”(Address Standardization),是数据编制角度的概念,也就是将现实生活中的地址,提取标准元素,然后转换成可以在计算机语言中识别的地理位置特性信息。这些特性信息不见得就是地理定位,也可能是一系列的属性,甚至这些属性是一定程度上的 human readable。
本章讲的有三个概念,重点是通过这些概念,了解为什么需要存在坐标系统。
几个概念,需要知道一下:
地图投影是三维 GCS 的二维表达。ArcGIS 参考资料为:http://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/10.3/guide-books/map-projections/what-are-map-projections.htm
投影类型有以下几种:
我国处于中纬度,圆柱投影是最常用的。
按方向分类,有:
按照切割位置分类,有:
常用于高纬度地区
南极地图就是典型的方位投影;最适宜于具有圆形轮廓的地区。
本章节讲的是 ArcGIS 中编辑地图要素时的一些操作。简单了解即可:
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