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基础知识库什么是GIS？ResourceCenter»基本知识库»什么是GIS？地理信息系统(GIS)是以可视化和分析地理引用信息为目的，用于描述和表征地球及其他地理现象的一种系统。许多人已经将GIS视为最强大的信息技术之一，因为它致力于整合来自多种来源的知识（例如，作为地图中的各种图层）并创建一个跨领域的合作环境。此外，对于大多数接触过GIS的人们来说，它直观易懂，具有很大的吸引力。它将强大的可视化环境（使用地图进行沟通和可视化）与基于地理科学的稳健的分析和建模框架相结合。这种结合孕育出一项科学、可信且易于交流（通过地图和其他地理视图）的新技术。在您开始使用ArcGIS时，应了解GIS的一些基础知识以及在软件的使用过程中ArcGIS如何实现这些理论，这一点十分重要。在本部分中，您将会了解到有关一些GIS重要方面以及如何依据一系列重要地图概念构建地理信息模型的信息。GIS的重要方面ResourceCenter»基本知识库»什么是GIS？ArcGIS结合了GIS的多个重要方面：GIS利用基于图层的地理信息模型来表征和描述世界。ArcGIS通过建模将地理信息转化为一系列逻辑图层或专题数据。例如，GIS可包含带有下列信息的数据图层：•表示为中心线的街道•表示植被、居民区、商业区等的土地利用区域。•行政区•水体与河流•表示土地所有权的宗地多边形•用于表示高程和地形的表面•某一感兴趣区域的航空影像或卫星图像地理信息图层（例如这里所描述的图层）使用一些常用的GIS数据结构来表示：•要素类：要素类是同一类型要素的逻辑集合（例如此处所示的四种要素类型）。•栅格数据集：栅格是基于栅格单元的数据集，用于存放影像、数字高程模型以及其他专题数据。•属性和描述信息：这些是传统表格信息，用于描述每个数据集中地理对象的要素和类别。与地图图层类似，GIS数据集也需要进行地理配准以便可以相互叠加并定位在地球表面上。有关建模和表示地理信息的详细内容，请参阅地理信息元素概述。GIS通过地图来显示和利用地理信息。每个GIS都包括一系列的交互式智能地图和其他视图（例如3D地球），用于显示地球表面上的要素以及要素之间的关系。可为基础地理信息构建各种地图视图，这些地图可作为“地理数据库的窗口”，通过它们可对地理信息进行查询、分析和编辑。还可通过地图访问用于派生新信息的地理建模工具。GIS地图是交互式地图，有助于传达大量信息。通过交互式地图，您可以为最终用户提供任何有助于他们完成任务并开展重要工作的信息。有关制图和可视化的详细信息，请参阅地图如何传达地理信息。GIS提供一套全面的分析和数据变换工具，用于执行空间分析和数据处理。GIS包括大量地理处理功能，用于从现有数据集中获取信息、应用分析功能以及将结果写入新的结果数据集。此外，还提供了大量空间运算符，例如此处所示的“缓冲区”工具和“相交”工具，它们可应用于GIS数据。每个地理处理工具将现有信息作为输入并得出新结果，这些结果随后可用于后续的操作。GIS的重要功能之一即，通过构建一个模型将一系列的逻辑操作串联在一起，从而便于用户进行空间分析和自动执行数据处理。有关地理处理的详细信息，请参阅地理处理-使用地理数据进行计算。地理配准和坐标系ResourceCenter»基本知识库»什么是GIS？地理配准是指使用地图坐标为地图要素指定空间位置。地图图层中的所有元素都具有特定的地理位置和范围，这使得它们能够定位到地球表面或靠近地球表面的位置。精确定位地理要素的功能对于制图和GIS来说都至关重要。要正确地描述要素的位置和形状，需要一个用于定义实际位置的坐标框架。地理坐标系用于将地理位置指定给对象。使用经度和纬度的全局坐标系就是这样一种框架。还有一种是由地球框架派生的平面坐标系或直角坐标系。地图使用格网、经纬网和标有各种地面位置的控制点标记来表示地球表面上的位置，测量单位既可采用经纬度，也可采用投影坐标系的单位（例如UTM米）。包含在各种地图图层中的地理元素依据给定的地图范围，按照特定顺序（相互叠放）进行绘制。GIS数据集在全局坐标系或直角坐标系中存储坐标位置以记录地理位置和形状。通过此种方式，可将多个GIS数据图层叠加在地球表面上。经度和纬度此种方法使用经度和纬度的球面测量值来描述地球表面上的地理位置。具体是指地球中心与地球表面上某一点构成的角（以度为单位）的测量值。此类坐标参考系常被称为地理坐标系。经度用于测量东西方向的角度。经度测量通常以本初子午线为起点，它是一条从北极点通过英格兰格林尼治并一直延伸到南极点的假想线。此角度的经度为0。本初子午线往西通常记为负经度，往东记为正经度。例如，加利福尼亚州洛杉矶的纬度约为“正33度，56分”，经度约为“负118度，24分”。尽管使用经度和纬度可定位到地球表面上的确切位置，但二者的长度和距离测量单位并不相同。只有在赤道上，一经度所表示的距离才约等于一纬度所表示的距离。这是因为，赤道是唯一一条长度与经线相同的纬线。（半径与球面地球半径相同的圆称为大圆。赤道和所有经线都是大圆。）在赤道上方和下方，用来定义纬度线的圆将逐渐变小，直到最终在南极点和北极点（所有经线均在此处相交）处变为一个点。由于经线沿极点方向逐渐会聚，所以一经度所表示的距离最终将减小为零。在克拉克1866椭球体上，赤道上的一经度等于111.321千米，而在60°纬度上，却只有55.802千米。由于经纬度的度数不对应某一标准长度，因此无法精确测量距离或面积，也难以在平面地图或计算机屏幕上显示数据。在使用许多（不是全部）GIS分析和制图应用程序时，经常需要由投影坐标系提供的更稳定的平面坐标框架。此外，用于空间运算符的某些算法可考虑到球面（地理）坐标系的几何行为。使用直角坐标系的地图投影投影坐标系是指用于平面（例如打印的地图或计算机屏幕）的任何坐标系。2D和3D直角坐标系都可使用x值和y值（在后面会讲到，也可使用栅格的列和行）描述要素的地理位置和形状。直角坐标系使用两个轴：一条水平轴(x)，表示东西方向，一条垂直轴(y)，表示南北方向。两轴的交汇点称为原点。地理对象的位置使用(x,y)标记法相对于原点进行定义，其中x表示沿水平轴的距离，y表示沿垂直轴的距离。原点定义为(0,0)。在下图中，标记(4,3)所记录的点在x轴方向距原点四个单位，在y轴方向距原点三个单位。3D坐标系投影坐标系也逐渐地开始使用z值来测量平均海平面以上或以下的高程。在下图中，标记(2,3,4)所记录的点在x轴方向距原点两个单位，在y轴方向距原点三个单位并且高程为地球表面以上四个单位（例如平均海平面以上4米）。地图投影中的属性和变形由于地球是球体，所以制图人员和GIS专家所要面临的一个挑战就是如何使用平面坐标系表达真实世界。要体会这种两难的困境，只需想一想如何将半个篮球变平即可；如果不改变它的形状或创建不连续的区域，就无法做到这一点。将地球变平的过程称为投影，由此而产生了术语地图投影。投影坐标系在二维平面中进行定义。可为2D(x,y)或3D(x,y,z)定义投影坐标，其中x和y测量值表示地球表面上的位置，z表示平均海平面以上或以下的高度。与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。不过，将地球表面表示为平面地图的所有地图投影会在某些方面（例如距离、面积、形状或方向）产生变形。用户可通过使用适合所需用途、特定地理位置和范围的地图投影来解决上述限制。GIS软件也可在坐标系之间进行信息转换，以支持对具有不同坐标系的数据集进行整合以及支持许多关键的工作流。许多地图投影具有特定用途。某一地图投影可能用于保持形状不变，而另一个可能用于保持面积不变（“等角”投影与“等积”投影）。在为每个GIS数据集和地图定义坐标系时，这些属性（地图投影连同椭球体和基准面）将成为重要的参数。通过为每个GIS数据集记录这些属性的详细描述，计算机可以动态地将数据集元素的地理位置重新投影并转换到适当的坐标系中。因此，可以从多个GIS图层中整合及合并信息，而不用考虑它们所使用的坐标系。这是GIS的一项基本功能。精确定位构成了几乎所有GIS操作的基础。了解有关地图投影的详细信息。地图如何传达地理信息ResourceCenter»基本知识库»什么是GIS？GIS的基本概念与地图及其内容密切相关。事实上，地图概念是全面了解GIS的基础。本主题将探究一些基本的地图概念并说明如何在GIS中应用和使用这些概念。地图地图以一系列专题图层的形式表示某一感兴趣区域的空间或地理信息。打印的地图还包含页面上排布和组织的其他地图元素。地图框架提供了信息的地理视图，而位于地图边缘的其他元素（例如符号图例、比例尺、指北针、描述性文本以及地图标题）可帮助您了解、阅读和解释地图的内容。用户还可以通过工具来使用计算机地图（即计算机屏幕上的交互式影像），这些工具允许用户查询地图的基础地理信息并与其进行交互。所有地图的共同特征就是表示真实世界要素的专题图层集。图层地理实体由一系列覆盖给定地图范围的地图图层表示。例如，可以查看公路、河流、地名、建筑物、行政边界、表面高程和卫星影像等地图图层。在地图中，地理元素即通过这一系列的地图图层进行描绘。地图图层是地理信息（例如交通、水和高程）的专题制图表达。每个地图图层使用符号、颜色和文本来描绘有关各个地理元素的重要的说明性信息。地图图层借助以下元素传达信息：•离散要素，例如点集合、线集合与面集合•地图符号、颜色和标注，用于帮助描述地图中的对象•覆盖地图范围的航空摄影或卫星影像•连续表面（例如高程），它可通过多种方式来表达，例如通过等值线与高程点集合或晕渲地貌地图布局与组成除地图框架外，地图还通过在页面上排布一系列的综合地图元素来呈现其他信息。常见的地图元素包括指北针、比例尺、符号图例及其他图形元素。这些元素会定义每个地图符号的含义并提供地图内容的相关信息，对于解读地图大有帮助。这样，地图只需以系统、直观的方式来描绘海量信息即可传达出更多的内容。而这样一来，也有助于每一位地图浏览者查看并理解其工作所需的相关内容。地图中的空间关系通过地图来表示地理关系能使其便于地图浏览者进行解释和分析。基于位置的关系称为空间关系。以下是一些示例：•地理要素相互连接（例如，WaterStreet与18thAve相连。）•地理要素彼此相邻（毗连）（例如，城市公园与大学相邻。）•某地理要素包含在某一区域内（例如，建筑物覆盖区包含在宗地边界内。）•地理要素互相叠加（例如，铁路与高速公路交叉。）•地理要素互相接近（邻近）（例如，法院靠近国会大厦。）•要素几何相同（例如，城市公园与历史古迹多边形相同。）•地理要素的海拔不同（例如，国会大厦位于水平面以上。）•某一要素沿着另一要素（例如，公交线路沿着街道网络。）在地图中，这样的关系并不会明确地表示出来。而是需要地图浏览者自身通过从地图元素（例如街道、等值线、建筑物、湖、铁路及其他要素）的相对位置和形状中获取信息来解释这些关系。在GIS中，可通过应用丰富的数据类型和行为（例如拓扑和网络）以及对地理对象应用一组综合性的空间运算符（例如缓冲区和面叠加）来对此类关系进行建模。如何在GIS中使用地图ResourceCenter»基本知识库»什么是GIS？地图在GIS中起着特殊作用：•地图以地图图层的形式描绘地理信息的逻辑集合。•地图是GIS应用的关键所在。•地图为地理信息的建模和组织提供了一种有效机制，即以一系列专题图层的形式进行建模和组织。此外，交互式GIS地图所提供的焦点将便于使用地理信息并使这些信息变得生动形象。同时，GIS地图是专业GIS用户之间以及与在线用户共享GIS内容的主要方式。本主题包含相关重要信息，用以说明在向众多新用户介绍GIS时地图所起到的作用。地图扮演着重要角色，几乎所有人都可从高质量地图中方便地获取所需信息。地图发展历经多个阶段-从传统的纸质地图和影像到计算机、网络和移动设备上使用的新型多媒体地图。GIS地图是一种新型地图，其所呈现的内容远非静态地图所能及。它为访问和使用所有地理信息、描述性数据以及GIS专业人士创建的丰富的空间分析模