GIS的技術(shù)基礎(chǔ)

GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而每個相關(guān)學(xué)科都提供了一些構(gòu)成GIS的技術(shù)與方法。

站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到灞橋網(wǎng)站設(shè)計與灞橋網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗，讓設(shè)計與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個性化、用戶體驗好的作品，建站類型包括：網(wǎng)站設(shè)計、成都做網(wǎng)站、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、域名與空間、虛擬空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋灞橋地區(qū)。

首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來看，GIS脫胎于地圖，而計算機制圖技術(shù)更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計等提供了理論支持。同時，地圖還是目前GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但地圖強調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。

其次，數(shù)據(jù)庫也是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡單的統(tǒng)計分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復(fù)雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強與分類；大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測量方法的應(yīng)用使得攝影測量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源。總之，遙感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。

第四，計算機科學(xué)的發(fā)展對GIS起著關(guān)鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發(fā)和使用基本屬于計算機應(yīng)用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計算機出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計算機不僅在容量與速度方面都有了質(zhì)的飛躍，而且隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計算機技術(shù)的重要進展都帶動地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重大進步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò)GIS、三維GIS等技術(shù)，每一步的重要發(fā)展都與計算機信息技術(shù)的進展有關(guān)。計算機輔助設(shè)計提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達的軟件與方法；計算機圖形學(xué)是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術(shù)方法；網(wǎng)絡(luò)的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構(gòu)的運行方式、設(shè)置與工作計劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。

簡而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它隨計算機技術(shù)發(fā)展應(yīng)運而生，是信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物。

GIS 技術(shù)

GIS技術(shù)可以為多種來源的空間信息數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識與處理?？臻g數(shù)據(jù)是指描述“空間實體”的空間位置特征與專題屬性的數(shù)據(jù)，通常包括不同來源和形式的遙感數(shù)據(jù)、地形圖數(shù)據(jù)、專題圖數(shù)據(jù)、野外采樣數(shù)據(jù)、統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)等。

廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等是在掌握全自治區(qū)農(nóng)用地數(shù)量與分布的基礎(chǔ)上，借助于地理信息系統(tǒng)和計算機技術(shù)，對農(nóng)用地的質(zhì)量進行全面、科學(xué)、綜合的評價，為提高農(nóng)用地管理提供依據(jù)。工作中主要利用MapGIS軟件強大的圖形編輯功能、數(shù)據(jù)庫管理功能和空間分析功能，科學(xué)量化農(nóng)用地數(shù)量、質(zhì)量和分布，形成數(shù)字化的各類農(nóng)用地分等工作底圖，對全自治區(qū)農(nóng)用地進行綜合分析、評價，提高了分等結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等采用的信息系統(tǒng)是以MapGIS軟件為基礎(chǔ)平臺，結(jié)合Excel電子表格和Access數(shù)據(jù)庫等軟件，根據(jù)該自治區(qū)農(nóng)用地分等的技術(shù)路線，對MapGIS軟件進行局部的二級開發(fā)，保證了廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整和功能齊全，建庫方便、快捷。

（一）資料整理與圖件準(zhǔn)備

將資料整理錄入計算機，對資料數(shù)據(jù)進行綜合核實，剔除不符合實際的特殊的極值，為入庫做好準(zhǔn)備。圖件的準(zhǔn)備工作包括工作底圖的準(zhǔn)備和其他專業(yè)要素圖件的準(zhǔn)備。圖件比例尺要滿足農(nóng)用地分等精度要求，圖上內(nèi)容要素齊全、圖面清晰，滿足掃描矢量化要求。

（二）工作底圖的入庫（數(shù)字化）

具體工作過程中，采用各縣（市、區(qū)）1∶5萬～1∶10萬的土地利用現(xiàn)狀圖作為工作底圖，用掃描儀將工作底圖資料進行灰度掃描，以柵格形式存貯于圖像文件中（例如TIFF格式），在MapGIS軟件編輯功能下，經(jīng)過圖像黑白轉(zhuǎn)換，進行矢量化，轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)，把點、線分層存入，成為線文件或點文件，再進行點、線、面的編輯，然后把編輯好的圖形文件進行光柵處理，輸出圖件校對。其中，圖形編輯包括對點、線、面3種圖元的空間數(shù)據(jù)和圖形屬性進行編輯。首先，對已經(jīng)矢量化好的圖形文件（線文件或點文件）進行參數(shù)設(shè)置（即分層設(shè)置、線形設(shè)置、符號設(shè)置、區(qū)顏色設(shè)置），編輯點、線屬性結(jié)構(gòu)；然后，對圖形數(shù)據(jù)進行自動拓撲處理，經(jīng)過建立拓撲關(guān)系的圖形，每個區(qū)域賦予屬性并自動控制為區(qū)域填色。根據(jù)圖件的用途，可以更改區(qū)域參數(shù)及屬性。

（三）分等單元圖的編制

根據(jù)分等評價單元的基本要求和單元劃分時應(yīng)遵循的原則，結(jié)合廣西壯族自治區(qū)區(qū)域內(nèi)地貌類型多樣、地形復(fù)雜、土壤類型異常明顯，呈垂直分帶性、農(nóng)用地分布零碎等特點，采用疊置法將同比例尺的土地利用現(xiàn)狀圖（工作底圖）與地形圖、土壤圖疊加，手工劃分分等評價單元，并按行政區(qū)劃編號。

在已經(jīng)編制好的各縣（市、區(qū)）分等評價單元圖上，進行農(nóng)用地分等單元圖數(shù)字化，即將劃分好的分等評價單元的手工圖作為作者原圖，在已經(jīng)數(shù)字化的同比例尺土地利用現(xiàn)狀圖上，采用MapGIS在圖上進行點圖元編輯。然后，在圖形編輯菜單中打開區(qū)屬性編輯欄，根據(jù)單元編號所在的區(qū)域（即面域），輸入單元編號，編輯單元區(qū)屬性（即分等單元屬性編輯），使單元編號成為圖、表鏈接的關(guān)鍵字段，完成分等單元圖件數(shù)字化。

（四）編制單元因素分值

以手工劃分的分等評價單元圖為工作底圖，按照廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等所確定的分等因素圖逐一套合分等評價單元，讀出該評價單元所應(yīng)有的因素分值，即計算單元因素分值，對照“指定作物－分等因素－自然質(zhì)量分”關(guān)系表，將分等因素分值轉(zhuǎn)換成分等因素自然質(zhì)量分，再把各分等評價單元的自然質(zhì)量分錄入計算機，編制分等單元分等因素自然質(zhì)量分值表。

（五）分等評價單元的自然屬性和經(jīng)濟屬性入庫

將分等評價單元自然質(zhì)量分值表以Excel格式錄入計算機，成為電子表格文件，即分等評價單元的自然屬性入庫。分等評價單元的經(jīng)濟屬性指單元的土地利用系數(shù)和土地經(jīng)濟系數(shù)，是將有關(guān)資料在電子表格上按指標(biāo)區(qū)進行匯總計算得出，根據(jù)規(guī)程要求劃分土地利用等值區(qū)和土地經(jīng)濟等值區(qū)，將各分等評價單元所處的土地利用等值區(qū)的值與土地經(jīng)濟等值區(qū)的值讀出并錄入分等評價單元自然屬性表，再在計算機上對電子表格進行分析，計算出各類等指數(shù)，完成分等評價單元的自然屬性和經(jīng)濟屬性入庫，把Excel電子表轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫存為DBASE格式文件。

（六）建立農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫

將編輯好的分等單元圖形屬性的數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)庫中的分等單元自然屬性和經(jīng)濟屬性質(zhì)量分值電子表（DBASE格式）數(shù)據(jù)文件，根據(jù)關(guān)鍵屬性字段（分等單元編號）掛接，即把已經(jīng)存在的圖形屬性信息和空間數(shù)據(jù)庫中的自然屬性和經(jīng)濟屬性信息用關(guān)鍵字段鏈接起來，使圖、表合一，成為統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫。這樣建立起來的農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫，可以把圖形屬性數(shù)據(jù)和空間屬性數(shù)據(jù)庫的采集并行，便于圖、表的修改，即對表格進行修改，就能使圖形自動完成更改，提高成圖的工作效率和精度。在計算機系統(tǒng)軟件屬性管理菜單中，根據(jù)屬性賦參數(shù)欄，對各種農(nóng)用地分等因素值、分等指數(shù)參數(shù)值規(guī)定一定范圍域，給范圍域設(shè)置顏色參數(shù)，完成顏色參數(shù)設(shè)置后，農(nóng)用地分等信息系統(tǒng)自動給數(shù)據(jù)圖形的值域賦予顏色，進行農(nóng)用地的各種因素圖件和等別圖件的制作，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的條件生成點文件，把區(qū)域?qū)傩赞D(zhuǎn)換成等別號，圖形上注解等級信息，由此完成廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫的建立。

（七）農(nóng)用地等別面積的匯總統(tǒng)計

根據(jù)等別圖圖形屬性數(shù)據(jù)文件，在MapGIS軟件實用服務(wù)功能上，打開投影變換菜單，點擊工具欄，在屬性生成文件文本目錄下，打開圖元文件，由圖形屬性庫（各單元圖形屬性）生成文件，存為TXT格式的報表文件，再由TXT文件轉(zhuǎn)為Excel電子表格，進行分等面積匯總。由圖形屬性文件轉(zhuǎn)換成的Excel電子表格文件，保留了農(nóng)用地各單元的屬性，例如，鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村、地類號、單元號、等別、面積等。在此基礎(chǔ)上分村匯總等別面積，并結(jié)合各縣（市、區(qū)）土地利用現(xiàn)狀變更臺賬數(shù)據(jù)，進行單元面積平差。經(jīng)過平差的農(nóng)用地單元面積，分村、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、縣（市、區(qū)）、全自治區(qū)4級，在計算機上進行等別面積匯總統(tǒng)計。

五分鐘學(xué)GIS _ 傾斜攝影技術(shù)

本期五分鐘學(xué)GIS我們來介紹傾斜攝影技術(shù)。

什么是傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是通過在飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個側(cè)視等不同角度采集影像。我們可以將它理解為一項進化了的攝影測量技術(shù)，它比傳統(tǒng)的攝影測量多了四個傾斜拍攝角度，從而能夠獲取到更加豐富的側(cè)面紋理等信息。

傾斜影像的采集

傾斜影像的采集主要分為兩個過程，首先是設(shè)備準(zhǔn)備，其次是設(shè)計航線和實拍。

設(shè)備準(zhǔn)備： 傾斜影像采集的設(shè)備包括航空器和傾斜相機。航空器可以是有人飛機或無人機，有人飛機多用于特大面積傾斜攝影，如國產(chǎn)的運十二、運五，中等規(guī)模作業(yè)可用無人直升機，如七維航測無人直升機，小范圍作業(yè)可用多旋翼無人機，如紅鵬無人機、大疆無人機等。傾斜相機方面，大多數(shù)傾斜相機采用下視、前視、后視、左視和右視五個鏡頭來獲取地物傾斜影像，比較常見的如徠卡RCD30傾斜相機、四維遠見SWDC-5傾斜相機、紅鵬微型傾斜相機等。

設(shè)計航線和實拍： 傾斜攝影的航線設(shè)計采用專用航線設(shè)計軟件進行設(shè)計，其相對航高、地面分辨率及物理像元尺寸滿足三角比例關(guān)系。設(shè)備組裝就緒并規(guī)劃好路線后，實施航拍，得到具有一定重疊度的多角度影像，傾斜影像采集部分就完成了。

傾斜模型生產(chǎn)

傾斜攝影獲取的傾斜影像經(jīng)過影像加工處理后可以進行模型生成。建模技術(shù)主要分為三類，他們分別是：

第一類傾斜攝影 + 機載激光掃描建模 ，即由傾斜攝影提供模型紋理、由機載雷達構(gòu)建模型骨架，再通過適度的人工干預(yù)生產(chǎn)出傾斜攝影模型，常見輸出的格式有.obj、.max等，目前具備這種建模工藝的數(shù)據(jù)廠商有：武漢華正、東方道邇及中科遙感等。

第二類傾斜攝影 + 人工干預(yù)建模 ，也是對傾斜攝影數(shù)據(jù)進行自動化建模，再通過修飾軟件進行人工修飾。修飾的細節(jié)包括：模型的骨架變形、建筑物底部紋理的遮擋等。修飾后的模型成果不破壞自動化模型成果的結(jié)構(gòu)。目前具有這種工藝的軟件有天際航的DP-Modeler等。

第三類傾斜攝影自動化建模 ，只通過傾斜攝影獲取的多視角影像來生產(chǎn)模型，即Mesh（三角網(wǎng)）模型。目前市場上的自動化建模軟件包括街景工廠、Smart3DCapture、Altizure、PhotoScan、Pix4D、無限界等。這種模型輸出的常見格式有osgb、dae、obj、s3c（Smart3D私有格式）、3mx(輕量級的開放格式)等。自動化建模的過程可以簡單描述為：先經(jīng)過幾何校正、聯(lián)合平差等一系列復(fù)雜的運算得到帶有高程的稠密的點云數(shù)據(jù)，抽稀，然后構(gòu)建一張連續(xù)的TIN三角網(wǎng)，最后把拍攝的高分影像貼到三角網(wǎng)上，最終得到傾斜攝影模型，如下圖。

傾斜攝影建模技術(shù)有哪些優(yōu)勢？

傳統(tǒng)三維建模通常使用3ds Max、AutoCAD等建模軟件，基于影像數(shù)據(jù)、CAD平面圖或者拍攝圖片估算建筑物輪廓與高度等信息進行人工建模。這種方式制作出的模型數(shù)據(jù)外觀表達美觀，局部細節(jié)變形率低，但精度較低，紋理與實際效果偏差較大，并且生產(chǎn)過程需要大量的人工參與，制作周期較長。傾斜攝影技術(shù)通過高效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證，并且有效提升模型的生產(chǎn)效率，采用人工建模方式一兩年才能完成的一個中小城市建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需要三至五個月時間即可完成，大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟代價和時間代價。

傾斜攝影模型與

傾斜攝影模型作為三維GIS數(shù)據(jù)的重要來源之一，越來越多地應(yīng)用到三維GIS項目中。在智慧城市的管理體系、旅游、景區(qū)等行業(yè)應(yīng)用中，傾斜攝影模型能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實地反映地物的實際情況，彌補基于二維地圖及傳統(tǒng)虛擬三維模型應(yīng)用的不足。

傾斜攝影模型通過單體化操作，可以實現(xiàn)與其他傳統(tǒng)三維模型數(shù)據(jù)同樣的GIS應(yīng)用，如模擬建筑物拆除，滿足規(guī)劃行業(yè)應(yīng)用；對建筑物進行高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，應(yīng)用于水利、能源開采等管理系統(tǒng)；在三維場景中能看到房屋側(cè)面的緊急出口，傾斜模型上任意點之間可以進行準(zhǔn)確量算，比如計算通視距離、設(shè)計制高點和狙擊方案等，這些事發(fā)地周圍的詳細信息，在應(yīng)急行動中關(guān)乎人員及財產(chǎn)的安全，有時甚至能起到?jīng)Q定性作用。

最后，我們以傾斜攝影模型應(yīng)用案例來結(jié)束本期的內(nèi)容，在我國地理信息產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展中，傾斜攝影技術(shù)無疑將扮演更加重要的角色！

GIS技術(shù)的介紹

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ArcGIS入門級教程,詳細介紹了ArcGIS產(chǎn)品族及成員產(chǎn)品 1、GIS 的概念和需求 2、什么是ArcGIS 3、Geodatabase中的GIS數(shù)據(jù)概念 4、桌面GIS產(chǎn)品:ArcView, ArcEditor和ArcInfo等