GIS:揭开你潜在的面罩

By admin in 天文台 on 2018年10月12日

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GIS从出现到为人所知,只不过经历了短几十年时,尤其是走近几年,大发生发达的势,越来越多的人口开询问GIS。自己跟GIS打交道也尽快10年岁月了,所从的劳作为是将“阳春白雪”变成“下里巴人”,让再多的食指能够明了并以GIS,但时常向外行业的人数介绍GIS,还确实不是三言两语可以出口明白的事体,于是近日形容得多少和一篇,希望会吃想了解GIS的口一点点启示,也许GIS可以于您的行事受到大显身手呢。

1. GIS:你可知帮忙我开啊

  “GIS是啊,能干啊?”,我思以此问题也许是疑惑大多数GIS专业学生的题目,现在自然好过多,但当我们读那会儿,完全是混混沌沌,不知道后毕业了失去干嘛,当户死惊讶地发问于自己的正儿八经时,也够呛不便用只言片语跟人家描述清楚,那种学了n年还说不清自己专业的羞愧呐。。。直到后来Google
Map、Google
Earth横空出世,当大家发现就戏意儿能以处理器及看看好下房顶,找到玩转世界那种“君临天下”的感觉的早晚,我们算得傲娇地游说,俺的专业就是做是的lol(其实你了解)。

  当我们去询问GIS的概念,一般还见面如此介绍——“在电脑软硬件的支撑下,对地理数据进行得、存储、分析、显示、输出的音体系。”

  “那GIS不纵之所以电脑做地图也?”

  “GIS比计算机制图高级,因为我们出数据库支撑,我们尚可做空间分析……”

  听起无所不能的GIS,但每当异常丰富日子里实际也只是停留于做出专题图的流,像图1备受之渐变色就大清楚的来得有各省的阳同胞的平均身高,各位可很高效地在内心得出好有木有蘑菇后腿的结论,再或者可以与地图交互查询一下性能,压根儿用无交复杂的半空中分析。

                                     
  图片 1

                                                                       
   图1 神州各省男性平均身高

        
那GIS究竟能做啊吧?首先就是是收集地理信息,人类活动75%还同地理位置有关,比如想跟男朋友找个电影院看录像,出差到一个陌生的城寻找旅馆,这些都是地理信息,通过GIS能有效地管这些都存储起来,怎么存呢?excel吗?那怎么与地图关联起来?这是后话,当然这些题材无太用我们用户担心,业界大佬们已定义好了地理信息的各种囤方,文件要数据库都得,我们而以要求将信录入就足以了。

        
收集至之地理信息,现在呢单独是计算机受到的同等堆积表格,那怎么呢人们所见到为?这便是所谓的“可视化”了,各种图片是信息可视化的结果,那地理信息可视化的后果就是是“地图”,当然地图多较GIS出现的而早,这号长辈是GIS重要的发言人,GIS可以便宜地用募集及之音在地图上显示,如图1据此深浅变化之颜色表达身材的轻重,如果收集及之信息还有女性的身高,分分钟就可还做出一轴类似之阴身高图来。而即便你是一个制图高手,可以于CorelDraw、Illustrator甚至Photoshop中绘制有图1,但也甚不便再次是基础及即时绘制有另一样帧女性身高图来。

        
而空间分析其实离我们呢并无老,像群众点评这样的运都相当普及,我好非常有利地找到周边的酒馆,还有地图导航,都是通过GPS装置收集的而的地理位置然后,在地形图上找到正确的职显得,再进一步的兑现诸如查询检索等功用。

2. 数量:有料才是王道

  大体知道了GIS是什么,我们还来讨论下图1是怎么开下的,身高之类的多寡好好采访得,可是地图为?让咱追根溯源地怀念同一纪念地图到底是怎么画出的,在未曾测绘,没有RS,没有GPS的年份,我们的老祖先们即使是乘脚步来丈量土地,靠眼睛看到底来手绘地图,而现行RS可以由此卫星来深受地拍照,GPS可以实时定位,虽然已经摆脱了“数据基本靠走”的一时,但是想博得数码或者如消费数代价,大多数地理数据还没放得请,当然像图1蒙受如此比例尺级别(第4片段咱见面谈论到)的地形图,还是挺轻从网上取,那我们下载后,就可以于GIS软件被打开,将身高数据录入,从而快速的做出一幅地图来。

  所谓“巧妇难为无米之炊”,数据才是王道,否则GIS系统就是一个空架子。对于数据而言,GIS有三三两两非常基本存储模型,一种是矢量数据模型,一栽是栅格数据模型。如图2所著,同样信息的表达,在左侧的矢量数据中,我们看出的凡清晰的接触、线、面的实体,来抒发河流、湖泊、地块这样的音;而右侧边的栅格数据中,我们看的虽然是一个个之格子,相平等之比如元值在地图上显示起一致之颜料,从而也显现出水、湖泊、地块的形制。虽然都能发表出一致的音信,但是及时点儿种植存储模型是一心两样之,矢量是为目标呢单位,我们得将一个湖的面积等性能都存储在该目标中;而之所以栅格表达的话,湖泊是由于同组像长成的,我们无可能拿一切湖泊的面积分别予以每个像长。

                                                       
  图片 2

                                                                     图2
矢量数据模型与栅格数据模型

       
网上公开免费的多寡哪里可以下至也?在美国数的盛开水平还是相当强的,像人口普查之类的详尽数据了可抱到(http://thistract.com/),另外还有一些网站可以获取数据:

世界90m分辨率的DEM(高程数据)下载:

http://srtm.csi.cgiar.org/index.asp

Natural Earth提供了海内外1:10 000 000、1:50 000 000、1:110 000
000于例尺的矢量和栅格数据下载,格式为ESRI的shp、Geodatabase以及tiff:

http://www.naturalearthdata.com

Bathymetry是大洋深度的测数据,在 British Oceanographic Data Centre
的网站上足下到全世界海洋深度数据:

https://www.bodc.ac.uk/data

Globe land cover facility提供免费卫星图像,如Landsat、 Modis、 Ikonos、
Quickbird等,下载地址:

http://glcf.umiacs.umd.edu/

   对于中国用户,开放的免费数据获得途径有限,国家基础地理信息中心颁发了全国1:400万比例尺的矢量图,详细到县级行政数据。另外,如果我们只是用背景地图显示的话,可以不必获取旧数据,而利用叠加地形图服务的法。中国底ArcGIS
Online(http://www.arcgisonline.cn)为中华用户提供了免费的地图服务,我们只有待将该及我们的数量叠加,就可快做出一幅地图来,当然这里的地图服务不克一直开展询问,它的企图类似于背景图片。

3. 比例尺:地图的知己爱人

  早于晋代制图学家裴秀就提出“制图六体”的定义:分率、准望、道里、高下、方邪、迂直,首当其冲的分率指的便是比例尺。无论是我们购买之地貌图,还是我们在软件受到出图,都要干到比例尺,对于地图而言,比例尺是少不了的亲近爱人。就比如上省被我们关系Natural
Earth提供了全球1:10 000 000底矢量数据下载,这里的1:10 000
000纵是比例尺,它的含义是:地图上任意线段长度以及它象征的活生生水平去的较,也就是说要地图上片沾里测量的偏离也1mm,那么的的相距则是10km。

  简单来讲,地图还是对实际世界的肤浅缩小,比例尺就象征了纸上谈兵的程度。比例尺越小,抽象程度更强,表达的地物就掉要精炼;比例尺越老,抽象程度没有,表达的地物就愈加详细。如图3所出示,同一个湖泊在比充分比重地图上以面来代表,可以见见湖泊的大概,而当较小比例尺地形图及即止是为线来表示。这个针对地物进行抽象的历程在为数收集这环节,对于采集到之数码,在软件面临我们是足以实现比例尺的无极缩放的,这时候改变之就不再是抽象程度,而是显示的地理范围了。

                                               
 图片 3

                                                                    图3
不同比例尺对于地物的泛程度

   我国规定1:5主、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万八栽比例尺地形图为国家骨干比例尺地形图。编制这些地图要么通过全站仪、经纬仪等大地测量的艺术,要么通过航摄的艺术。因此这里以要引入两独概念:测图比例尺和航摄比例尺。由于人数眼在地图上的分辨率通常也0.1mm,不同比重尺图上0.1mm所表示的真切去,称为地形图比例尺的精度,该精度决定了测图比例尺。例如,某工程测量要会在祈求上表达有10cm之精度,则选择的测图比例尺应休低于0.1mm/10cm=1/1000。航摄比例尺与成图比例尺的涉表现下表(影像分辨率指的凡像所能认得别出的极致小地物单元的分寸)

                                                                       
  表1  成图比例尺与航摄比例尺及影像分辨率关系

成图比例尺

航摄比例尺

影像分辨率(m)

1:500

1:2000-1:3000

0.05

1:1000

1:3500-1:4000

0.1

1:2000

1:6000-1:8000

0.2

1:5000

1:10000-1:20000

0.4-0.8

   通过达成表明中的自查自纠,我们好窥见成图比例尺基本是航摄比例尺的4倍增,为什么是4倍增,原因是精度决定,4加倍外的拍摄照片便够用了,刚好不会见油然而生马赛克,如果以拍摄比例尺确定得过小,造成图像模糊不穷,甚至出现“马赛克”图案,影响成图质量;反之,将录像比例尺确定得太好,“大材小用”造成不必要之资源浪费。

4.  坐标:究竟发差不多要

  很多时节遇到学员拿来这么的多少,坐标值不科学或无坐标系,无法和外数据科学的折叠加在一起显示,无法设置比例尺,也无力回天开拓扑检查之类的办事。坐标不得法的因由要有:在就此CAD等软件绘图的上从不设好对的地理坐标系,或者数字化纸质地形图要像的时候从不专注是不是由此配准这等同手续;坐标系缺失的动静就算又多了,导入数据的早晚只是导入了因为标值信息,或者数格式转换的时光忘记了点名坐标系。

  而一个地物怎样才能正确定位于地上?答案是不利的坐标值加上坐标单位。让咱小丢掉地球是单三维球体,先来好于面图及写出同样所房子的天职,现在知晓房的几个拐点坐标(1,1)(3,1)(3,4)(1,4)。首先我们必须使优先认可的凡坐标原点在乌?其次还要发出横轴和纵轴以及单位刻度(房子的长宽是米,现在坐标轴的刻度单位也是米),那图4面临所出示之虽是房子当在的职位。而地理数据一定也是同的法则,只不过大地坐标系的定义则是:以参考椭球体(用来效仿地球的光球体)中心也原点,本初子午面(英国格林尼治天文台所在位置呢本初子午线,即0过经线)为纵轴方向,赤道面为横轴方向,如图5所显示,红色点的坐标就当是(50,40),单位为度。

                           
 图片 4

                                                    图4 二维笛卡尔坐标系

                                       
  图片 5

                                                    图5 大地坐标系

  获取科学的地理坐标究竟发多重要?是勿是自己开同样帧地图所待的数据要使掌握科学的地理坐标呢?我们掌握得坐标并无是同码相当好的业务,草根的法门一般是以Google
Earth上助长地标,通过KML这种格式导入GIS软件生成矢量图,官方的不二法门就经购买了。但骨子里某些时候,坐标并无是咱所当的那重要,比如自己要是举行景观分析,研究一个村的布局,在斯基础及开片地形图,我思说,其实乃实在不必为地理坐标困扰,找一个航拍图,没有底话语纸质地图也足以,直接以地方描图获得数量,就比如小时候大家大概还撕了课本封面及之晶莹薄膜叠在其它图上描图,原理是一样的,只是你这获取之坐标是相对坐标罢了,既然自己未需以及其他地图叠加在一起定位,我以何必要关爱地坐标原点在乌呢? 
  

5.  影子:神马不是浮云

  我们解地球是一个形状不规则的椭球体,那若也地画一摆放平面画如,那该怎么尽可能真实地重现地球之诚实面貌为?前面我们询问及地理坐标系的概念:以球心为坐标原点,东西方向仍经度划分也360度,南北方向仍纬度划分为180过,也即是我们所说之WGS(大地坐标系)将地物进行恢复,如图6哪怕是按部就班经纬度直接写出的世界地图。

                           
  图片 6

                                                             图6
未投影的世界

        
一切看起还异常正规,正使产生本书所写“世界是如出一辙的”,但咱密切一看便会意识题目,A1A2中间的离和B1B2之间的离在觊觎上看起是当的,但是事实上,位于不同纬度的一样经度差绝对是休齐的,位于赤道上的离开远比位于两极的假设很群,因此用者提到的写真方式来开平面地图是无可知充分好地发挥距离,方向中的对立位置关系之,所以我们在制图的时才使引入投影,即将三维球面展现到面地图上,对于地图来讲,投影绝对免是浮云。

                           
 图片 7

                                                                图7
Albers投影

  这里我们选了Albers(等积圆锥投影),世界地图立马显现出不等同的造型,这里A1A2和B1B2之间的相距为起了变形,因为影子是三维向二维的照射,所以一定会来变形,我们可为歧用途的地图选取相应的黑影方式来保证面积,方向或角度的变形最小。

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