地理信息系统培训

GIS可简单定义为用于采集、模拟、处理、检 索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。 GIS能为土地利用、资源管理、环境监测、交通运 输、经济建设、城市规划以及政府各部门行政管 理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策 服务。
GIS要能够实现数据采集、分析、决策应用的全部过程， 需要解决以下五类问题： (1)位置，可表示为地方名、邮政编码、地理坐标等。 (2)条件，即符合某些条件的实体在哪里的问题。 (3)趋势，即某个地方发生的某个事件及其随时间的变 化过程。 (4)模式，即某个地方存在的空间实体的分布模式的问 题。模式分析揭示了地理实体之间的空间关系。 (5)模拟，即某个地方如果具备某种条件会发生什么问 题。GIS的模拟是基于模型的分析。
4 .图形输出
（1）添加布局要素，设置比例尺，生成布局。 （2）布局打印输出。 （3）输出多种格式文件，常用的有：BMP、PDF、 JPG、TIF、GIF等等。
地理信息系统(GIS)是管理和研究空间数据的由计 算机系统、地理数据和用户组成的人机信息系统。它 可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理， 对数据进行有效管理，研究各种空间实体及相互关系。 它通过对地理数据的集成、存储检索、操作和分析， 生成并输入各种地理信息，通过对多因素的综合分析， 迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形 或数据的形势表示处理的结果。
（四）常用工具及应用效果
比较常用的一些地理信息系统软件，具体 包括ESRI、MapInfo、MapGis、TOPMAP 等。
ESRI
1、Desktop ArcInfo包括三个应用：Arc Map、 Arc Catalog和Arc Toolbox。 Arc Map实现了地图数据的显示、查询和分 析； ArcCatalog用于基于元数据的定位、浏览 和管理空间数据； Arc Toolbox是由常用数据分析处理功能组 成的工具箱。
ArcMap GIS 二维显示界面
ArcMap GIS DEM设置界面
ArcMap GIS影像校正界面
ArcMap GIS创建符号界面
2、ArcView-GIS
ArcView GIS是ESRI的桌面GIS系统，它以工程为中 心，实现了对地图数据、结构化的属性数据、统计图、 地图图面配置、开发语言等多种文档的管理。除了提供 脚本语言Avenue使用户可以定制系统以外，ArcView还 以“插件”的形式提供了一些扩展模块，包括： Spatial Analyst：栅格数据的建模分析； Network Analyst：网络分析； ArcPress：制图输出； 3D Analyst：利用DEM实现三维透视图的生成； Image Analyst：影像分析处理； Tracking Analyst：通过直接接收、回放实时数据，实 现对GPS的支持。
MapInfo Professional用户界面
4.MapGIS
MAPGIS是中国地质大学信息工程学院武汉 中地信息工程有限公司自行研制开发的地理信息 系统，是国产优秀的桌面GIS软件，它属于矢量 数据结构GIS平台，主要优势功能有：
将空间数据数字化输入、编辑、拓扑一体化。 具有强大的制图功能，包括各种专题图例符号的制
（二）地图数字化流程
地图数字化流程概图
1.扫描、配准
（1）纸图扫描 由于原始地图资料在纸介质或其他介质上时属于 模拟数据，因此我们要先将模拟数据转换成矢量数据， 通过扫描仪扫描图纸形成栅格数据，利用此栅格数据 作为显示背景，进行矢量化工作。扫描后的栅格数据 一般存储为TIFF格式或BMP格式。 可以使用图像处理软件（如PhotoShop）对栅格 数据进行预先处理（包括分类、去噪声、矫正等）， 提高栅格图像的对比度及其他质量，以便提高矢量化 的质量及效率。
作较其它软件方便灵活得多。 基本上完成了GIS方方面面的分析功能。
MapGIS用户界面
5.TOPMAP
TopMap地理信息系统拥有多年水利应用的经验，产品已经成功 应用于多个省部级的项目，软件具有图层管理、GIS交换格式导入 导出、标注设置、投影设置及转换、实体编辑、地图编辑、矢量 校准、属性数据操作、专题分析、空间分析、拓扑分析、网络分 析、插值分析、矢量打印、图像输出等功能。 在水利行业中的应用如下 ： 优化的等值线功能：任意指定分级级别、各级别颜色，自动生成 带颜色渲染的等值线、面分布图层；可以生成相邻等值线间的渲 染面，形成更加直观形象的面分布图。 栅格分析功能：TopMap中可对数字高层图层进行多种地形分析， 包括洼地填充、流向分析、流量累计、流域分析、坡度分析、坡 向分析等。 标准规范的行业符号库：内置了丰富的常用点、线、面样式库及 严格按照水利行业标准制定的水利样式，可满足大多数客户地图 表现和打印的需求，同时，客户也可以通过样式编辑器自由扩展， 满足苛刻的应用需求。
TOPMAP用户界面
二、地图数字化
地图数字化概述 地图数字化流程
（一）地图数字化概述
数字化是将地图上的空间特征转化成为用数
字形式表示数据的过程。在计算机中，构成一幅 地图的点、线、面各要素转化为X，Y 坐标表示。
单个坐标代表一个点，一串坐标代表一条线，一
条或多条线围成一个区域（面或多边形）。所以 数字化是获取一系列点和线的过程。
２、GIS在水资源管理方面的应用，在水资源信息管 理系统中GIS发挥的作用大致有以下几个方面： （1）历史数据管理和实时数据的动态采集和加载； （2）信息的空间与属性双向查询和分析； （3）时空统计； （4）以多种方式直观地可视化表达各类信息的空 间分布及模拟动态变化过程； （5）区域水资源的空间分析 （6）区域水资源管理模式区划，如地下水禁采与 限采区划、水环境区划等。
（2）栅格配准 此时导入进来的栅格数据是没有空间位置的， 为了对扫描进来的栅格数据赋予实际地物空间的 位置，我们需要对其进行配准，对栅格图进行坐 标和投影的校正，以使得其坐标准确。同时配准 也可以纠正扫描时由于各种因素引起的图形变形。 如果没有参考图层，也可在配准图层上选取 控制点，根据已知的地图坐标进行配准。或是在 准备好的地图上找七到八个或是更多的交叉路口 点，用经纬仪到实地去将说原纸图概括了很多不同类的地理要素，为 了使矢量化工作更方便的开展，我们需要先制定一 个编码表，对不同地理要素进行分层，对各数据集 的表结构进行设定。对于一种地理要素需要建立一 个数据集，我们根据该地形图的内容，制定了一个 编码表。（参见下表）
点、线、面状图层编码表相关
（2）建立数据集、修改表结构 遵循归类分层管理的原则，按照先前已制作 好的编码表，分别对原纸图上的各种地理要素新 建不同的数据集（即图层分类矢量化）。可以对 当前的图层表结构页里进行一系列的操作，如： 新建修改字段，设置字段名称、字段类型、字段 长度及其他各种相关参数。 （3）屏幕跟踪矢量化过程 开始点、线、面各要素的手工跟踪矢量化地 图。用鼠标跟踪栅格图像，在其背景上绘制地图 的各要素。
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ArcView GIS用户界面
3.Mapinfo
Mapinfo是美国MAPINFO公司推出的适用于不同平 台的GIS系统 ，Mapinfo是以矢量数据结构为主体的 GIS平台，对空间数据管理采用无拓扑矢量结构，具 有强大的符合工业界数据库标准的管理系统，在城 市规划、行政管理等方面得到广泛应用。它的主要 优势是在空间数据库管理和分析方面，简单易学、 实用，而且桌面制图功能强，但在GIS空间分析方面 似乎落后于Arc/Info软件。
地理信息系统简介
李冬杰
主要内容
地理信息系统概述 地图数字化 ARCVIEW简单操作演示 地理信息系统在我公司系统中的应用
一、地理信息系统概述
• • • • （一）地理信息基本概念 （二）地理信息特征 （三）地理信息在水利中的应用 （四）常用工具及应用效果
（一）地理信息基本概念
1.地理信息系统
2．地理信息系统特征
地理信息系统具有以下三个方面的特征： (1)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信 息的能力，具有空间性和动态性。 (2)以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方 法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动 态预测能力，产生高层次的地理信息。 (3)由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并 由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作 用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的 任务。
3、GIS在水环境和水土保持方面的应用，这些以GIS技术为支撑的信息管理 系统和空间决策支持系统的功能主要有以下几个方面： （1）自然、地理、社会经济等基础背景数据，水利工程与设施，监测 站点，水质与水量的历史与实时数据，水环境评价等级，水质标准及法 规和条例，决策项目和边界条件数据，水污染预测数据的采集和管理。 （2）建立数据空间数据和属性特征的拓扑关系，用来进行数据的双向 查询。 （3）通过对区域或上下游水质的空间分析，找出某水质参数严重超标 的污染源。 （4）各类数据的可视化表达和可视化共享。 （5）水质水量模拟与预测。 （6）污染排放管理与控制。 （7）取水口位置最优化选择和各类突发事件的处理方案及优化。 4、GIS在水利水电工程建设和管理方面的应用，水利水电工程建设与管理 中利用GIS功能最多的有以下几个方面： （1）通过进行三维可视化显示及贯穿飞行模拟,实现位置或路线的优化； （2）空间信息的处理,叠加与分析,得出可作为决策辅导的信息； （3）通过防真模拟淹没分析,得到各种分析数据； （4）利用GIS平台实现交互式的工程布置方案修改。
（2）检查错误
上述工作中，由于操作人员的操作不当、计算出现误差或其他原 因，会出现不合实际或系统要求的错误，因此我们需要对矢量图进行 检查，如图形是否有遗漏，属性是否输入错误，作的图是否符合工程 精度要求等等，然后作出调整与修正。
（３）对图层要素进行配色
北京城市河湖现状图（配色）界面
（4）保存地图 对各图层进行修饰点缀及风格设置之后，就 要将他们保存为一幅地图以作打印输出。