GIS的发展渊源
据传世界上第一个使用地理方法解决问题的是约翰·斯诺。这人在1854年绘制点图来标识霍乱疫情的发展,通过分析得出疫情爆发中心在中心城区百老汇街的一口水井的公共水泵上。通过切断水泵终止了疫情爆发。
20世纪初,国外就有了在玻璃和塑料薄膜上绘制地图不同地物要素的先例,通过巨型摄像机融合成一副图像,这就非常类似于GIS里的图层概念了。但这并不等同于GIS图层,因为GIS图层里有附加的图层属性数据库。
到了20世纪60年代
在20世纪60年代早期,随着计算机的发展,各种武器的迭代,最终促成了计算机“绘图”的发展。
紧接着最早的地理信息系统诞生了。1967年,加拿大联邦林业和农村发展部在安大略省渥太华研发了世界上第一个真正应用的地理信息系统。该系统使用1:50000比例尺的加拿大土地统计局(CLI)收集的数据,确定加拿大农村的土地能力。CGIS一直使用到20世纪90年代,并在加拿大建立了一个庞大的数字化土地资源数据库。它被开发为基于大型机的系统以支持联邦和省级资源规划和管理,并具有大陆范围内的复杂数据分析能力。CGIS未被应用于商业。
再后来就是随着微型计算机硬件的发展,涌现除了ESRI和CARIS这样的牛叉GIS供应商,成功地兼并了大多数CGIS特征,并将对空间和属性信息方法引入数据库结构。
GIS基础概念
地理信息系统(英文缩写为GIS,Geographic Information System)是一门综合性学科,结合了地理学和地图学,已经广泛应用于不同领域。它是一种计算机系统,用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据。我觉得这个解释要比ArcGIS的要好很多。
GIS是用来做什么的:以数字数据的形式表现了现实世界客观对象(城市建筑、土地、海洋、高程、设备设施、海拔)
GIS系统中存储数据主要的二种方法为:栅格(网格)和矢量。
矢量数据利用了几何图形例如点、线(一系列点坐标),或是面*(形状决定于线)来表现客观对象。矢量数据的优势在于放大无数倍后不失帧。
栅格(网格) 数据由行和列组成,每个存储单元存放唯一的值。与栅格(网格)图像类似,除了使用适当的颜色外,每个单元记录的数值也可以是分类组(例如土地使用状况)、连续值(例如降雨量)或空值(当数据不可用时)。栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。通常存储单元代表地面的方形区域,但也可以用来代表其他形状。栅格数据既可以用来代表一个区域,也可以用来表示一个实体。栅格数据放大后会变模糊。
早些年GIS做的很大一部分工作是矢量化,矢量化就是把卫星、无人机等航拍的影像(栅格数据)进行数字化处理,变成矢量数据,然后放到GIS系统里应用。这不得不说到了坐标系、投影和转换。
坐标系:坐标系分为地理坐标系和投影坐标系,地理坐标系。
地理坐标系是指由经度、纬度和相对高度组成的座标系,能够标示地球上的任何一个位置[1]。经度和纬度常合称为经纬度,把球面上的经纬度显示在平面地图上需要采用某种地图投影。
投影坐标系:投影坐标系是平面坐标系,参考平面是水平面,坐标单位是米、千米等。
地图投影:假设地图是一个标准球体,地物分布在球面上,而地图必须是一个平面,因此将地球表面展开成地图平面必然会产生裂隙或褶皱,必须采用一定的数学表达方法将曲面展成平面,而且使其变形较小,这就需要某种数学算法实现。这就是所谓的地图投影。
还要了解一点,投影坐标系的基础是地理坐标系,没有地理坐标系,也就没有所谓的投影坐标系,投影坐标系是地理坐标系上的地物投射到具体投影面上的一种结果。
下一节咱们就来讲地理坐标系和投影坐标系的关系。