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(gè)相關(guān)學(xué)科都提供了一些構(gòu)成GIS的技術(shù)與方法。

成都創(chuàng)新互聯(lián)專注于企業(yè)全網(wǎng)營(yíng)銷推廣、網(wǎng)站重做改版、仙桃網(wǎng)站定制設(shè)計(jì)、自適應(yīng)品牌網(wǎng)站建設(shè)、H5響應(yīng)式網(wǎng)站、成都商城網(wǎng)站開(kāi)發(fā)、集團(tuán)公司官網(wǎng)建設(shè)、外貿(mào)營(yíng)銷網(wǎng)站建設(shè)、高端網(wǎng)站制作、響應(yīng)式網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等建站業(yè)務(wù)，價(jià)格優(yōu)惠性價(jià)比高，為仙桃等各大城市提供網(wǎng)站開(kāi)發(fā)制作服務(wù)。

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(lái)看，GIS脫胎于地圖，而計(jì)算機(jī)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(jì)等提供了理論支持。同時(shí)，地圖還是目前GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號(hào)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(kù)也是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)之一。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要用于存儲(chǔ)、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)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(qiáng)與分類；大地測(cè)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(jià)地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測(cè)量方法的應(yīng)用使得攝影測(cè)量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來(lái)源?？傊?，遙感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。

第四，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對(duì)GIS起著關(guān)鍵性的影響。按照國(guó)際通行的定義，GIS軟件的開(kāi)發(fā)和使用基本屬于計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計(jì)算機(jī)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(kù)、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(jìn)（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要進(jìn)展都帶動(dòng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重大進(jìn)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(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)展有關(guān)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達(dá)的軟件與方法；計(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置與工作計(jì)劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了積極的影響（周成虎，1995）。

簡(jiǎn)而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲(chǔ)、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，是信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物。

GIS 技術(shù)

GIS技術(shù)可以為多種來(lái)源的空間信息數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識(shí)與處理。空間數(shù)據(jù)是指描述“空間實(shí)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(lái)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(jì)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?cái)?shù)量與分布的基礎(chǔ)上，借助于地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)農(nóng)用地的質(zhì)量進(jìn)行全面、科學(xué)、綜合的評(píng)價(jià)，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(qiáng)大的圖形編輯功能、數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能和空間分析功能，科學(xué)量化農(nóng)用地?cái)?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(duì)全自治區(qū)農(nóng)用地進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)，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(tái)，結(jié)合Excel電子表格和Access數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件，根據(jù)該自治區(qū)農(nóng)用地分等的技術(shù)路線，對(duì)MapGIS軟件進(jìn)行局部的二級(jí)開(kāi)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(kù)方便、快捷。

（一）資料整理與圖件準(zhǔn)備

將資料整理錄入計(jì)算機(jī)，對(duì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合核實(shí)，剔除不符合實(shí)際的特殊的極值，為入庫(kù)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(kù)（數(shù)字化）

具體工作過(guò)程中，采用各縣（市、區(qū)）1∶5萬(wàn)～1∶10萬(wàn)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(jìn)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(guò)圖像黑白轉(zhuǎn)換，進(jìn)行矢量化，轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)，把點(diǎn)、線分層存入，成為線文件或點(diǎn)文件，再進(jìn)行點(diǎn)、線、面的編輯，然后把編輯好的圖形文件進(jìn)行光柵處理，輸出圖件校對(duì)。其中，圖形編輯包括對(duì)點(diǎn)、線、面3種圖元的空間數(shù)據(jù)和圖形屬性進(jìn)行編輯。首先，對(duì)已經(jīng)矢量化好的圖形文件（線文件或點(diǎn)文件）進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（即分層設(shè)置、線形設(shè)置、符號(hào)設(shè)置、區(qū)顏色設(shè)置），編輯點(diǎn)、線屬性結(jié)構(gòu)；然后，對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)拓?fù)涮幚?，?jīng)過(guò)建立拓?fù)潢P(guān)系的圖形，每個(gè)區(qū)域賦予屬性并自動(dòng)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(píng)價(jià)單元的基本要求和單元?jiǎng)澐謺r(shí)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(diǎn)，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(píng)價(jià)單元，并按行政區(qū)劃編號(hào)。

在已經(jīng)編制好的各縣（市、區(qū)）分等評(píng)價(jià)單元圖上，進(jìn)行農(nóng)用地分等單元圖數(shù)字化，即將劃分好的分等評(píng)價(jià)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(jìn)行點(diǎn)圖元編輯。然后，在圖形編輯菜單中打開(kāi)區(qū)屬性編輯欄，根據(jù)單元編號(hào)所在的區(qū)域（即面域），輸入單元編號(hào)，編輯單元區(qū)屬性（即分等單元屬性編輯），使單元編號(hào)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)單元，讀出該評(píng)價(jià)單元所應(yīng)有的因素分值，即計(jì)算單元因素分值，對(duì)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(píng)價(jià)單元的自然質(zhì)量分錄入計(jì)算機(jī)，編制分等單元分等因素自然質(zhì)量分值表。

（五）分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性入庫(kù)

將分等評(píng)價(jià)單元自然質(zhì)量分值表以Excel格式錄入計(jì)算機(jī)，成為電子表格文件，即分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性入庫(kù)。分等評(píng)價(jià)單元的經(jīng)濟(jì)屬性指單元的土地利用系數(shù)和土地經(jīng)濟(jì)系數(shù)，是將有關(guān)資料在電子表格上按指標(biāo)區(qū)進(jìn)行匯總計(jì)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(jì)等值區(qū)，將各分等評(píng)價(jià)單元所處的土地利用等值區(qū)的值與土地經(jīng)濟(jì)等值區(qū)的值讀出并錄入分等評(píng)價(jià)單元自然屬性表，再在計(jì)算機(jī)上對(duì)電子表格進(jìn)行分析，計(jì)算出各類等指數(shù)，完成分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性入庫(kù)，把Excel電子表轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫(kù)存為DBASE格式文件。

（六）建立農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫(kù)

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(kù)中的分等單元自然屬性和經(jīng)濟(jì)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(hào)）掛接，即把已經(jīng)存在的圖形屬性信息和空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性信息用關(guān)鍵字段鏈接起來(lái)，使圖、表合一，成為統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣建立起來(lái)的農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫(kù)，可以把圖形屬性數(shù)據(jù)和空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的采集并行，便于圖、表的修改，即對(duì)表格進(jìn)行修改，就能使圖形自動(dòng)完成更改，提高成圖的工作效率和精度。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件屬性管理菜單中，根據(jù)屬性賦參數(shù)欄，對(duì)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(dòng)給數(shù)據(jù)圖形的值域賦予顏色，進(jìn)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(diǎn)文件，把區(qū)域?qū)傩赞D(zhuǎn)換成等別號(hào)，圖形上注解等級(jí)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(kù)的建立。

（七）農(nóng)用地等別面積的匯總統(tǒng)計(jì)

根據(jù)等別圖圖形屬性數(shù)據(jù)文件，在MapGIS軟件實(shí)用服務(wù)功能上，打開(kāi)投影變換菜單，點(diǎn)擊工具欄，在屬性生成文件文本目錄下，打開(kāi)圖元文件，由圖形屬性庫(kù)（各單元圖形屬性）生成文件，存為TXT格式的報(bào)表文件，再由TXT文件轉(zhuǎn)為Excel電子表格，進(jìn)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(hào)、單元號(hào)、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(tái)賬數(shù)據(jù)，進(jìn)行單元面積平差。經(jīng)過(guò)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(jí)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行等別面積匯總統(tǒng)計(jì)。

什么是GIS技術(shù)？

GIS是英文Geographic Information Systems的縮寫，中文習(xí)慣譯為地理信息系統(tǒng)。通常泛指用于獲取、存儲(chǔ)、查詢、綜合、處理、分析和顯示地理空間數(shù)據(jù)及與其相關(guān)之信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理科學(xué)等的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，它通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各種地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、統(tǒng)計(jì)、分析和顯示，生成并輸出用戶所需要的各種地理信息，它由計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、分析應(yīng)用模型和圖形用戶界面及系統(tǒng)管理人員所組成。

自從20世紀(jì)60年代初GIS概念在加拿大提出以來(lái)，隨著多學(xué)科、多技術(shù)的發(fā)展和密切結(jié)合，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間分析理論的飛速發(fā)展，GIS的含義和應(yīng)用在不斷擴(kuò)大，GIS技術(shù)在最近20多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，土地信息系統(tǒng)可看成是GIS技術(shù)在土地管理的具體應(yīng)用，因此，GIS技術(shù)是土地信息系統(tǒng)建設(shè)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。

目前，GIS技術(shù)的幾個(gè)發(fā)展主要表現(xiàn)在：

（1）三維GIS和時(shí)態(tài)GIS的發(fā)展已取得了一定進(jìn)展。

（2)GIS和GPS、RS三者結(jié)合的技術(shù)日益成熟。

（3）空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理技術(shù)發(fā)展迅速。

隨著對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，將空間數(shù)據(jù)無(wú)縫集成在DBMS中已成為現(xiàn)實(shí)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（RDBMS）和GIS的結(jié)合，利用RDBMS存儲(chǔ)GIS數(shù)據(jù)，并通過(guò)RDBMS存取和操縱這些數(shù)據(jù)。新的RDBMS（如ORACLE產(chǎn)品）支持新的對(duì)象—關(guān)系模型，從而可以更好地支持空間數(shù)據(jù)類型（4）組件GIS技術(shù)。地理信息系統(tǒng)的組件化，就是采用組件（Component）技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)。其本質(zhì)就是軟件可復(fù)用技術(shù)。COM GIS就是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件軟件技術(shù)的GIS系統(tǒng)，其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)組件，每個(gè)組件完成不同的功能。各個(gè)GIS組件之間以及GIS組件與非GIS組件之間，都可以方便地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)及應(yīng)用系統(tǒng)。組件式GIS代表著當(dāng)今GIS發(fā)展的潮流。

（5)Web GIS技術(shù)。Web GIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能，是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)的產(chǎn)物。互聯(lián)網(wǎng)（Internet），尤其是萬(wàn)維網(wǎng)（WWW），已經(jīng)成為GIS的新的操作平臺(tái)。GIS通過(guò)WWW功能得以擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具，從WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Internet用戶可以瀏覽Web GIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進(jìn)入千家萬(wàn)戶。