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地理信息系统基础学习笔记(1)

互助、共享、学习



学习真的是一件需要监督的事情,监督就是化一切压力为动力的源泉。ArcGisdada从去年开始个人书写这个公号以来,本是想的做做一些ArcGis软件操作与浅显理论的传播,并能给大家带来一定的学习素材就可以了。创建了微信群、公号也开通了底部广告、当然时不时还是会接一些新榜上的广告。一切当初的想法似乎也越来越脱离的轨道。究其原因其实还是ArcGisdada的学习不够,很多的问题涉及面太广了。而ArcGis作为一个地理信息系统的操作软件平台,并不如我开通此公众号前的仅仅是做一些简单操作的讲解,慢慢的深入才发现原来单单一个空间分析的工具模块就可以分为很多的分析方法工具、其原理的多样也仅仅是ArcGis这个软件的冰山一角。
所以,从以上的原因出发,想要对ArcGis软件了解的足够彻底就需要从其基础来学习,一步一个脚印。那么,今天我就开了这么一个学习笔记的第一条公号。以此作为约束同时也是我们大家一起学习的一个见证,来学习地理信息系统基础。
上面这本书就是我学习的教材,大家需要一起学习的可以点击购买。
本书是一本相对比较老的地理信息系统基础的书籍,2001年2月第一版,到2019年5月已经是地二十三印刷了。从其印刷量及其再版次数可以看出这是一本比较权威及历经考验的技术书籍。书籍定价42元,天猫淘宝33元左右。
一共八章(第一章绪论、第二章地理信息系统的构成、第三章空间数据的获取、第四章空间数据的表达、第五章空间数据处理、第六章空间数据管理、第七章空间查询与空间分析、第八章空间数据的可视化与地图制图)
今天我们就开始第一章绪论以及第二章地理信息系统的构成这两章的学习。
第一章绪论
绪论主要就是介绍了地理信息系统的起因、发展概况地理信息系统的定义地理信息系统的基本内容地理信息系统的特性
绪论这块可以洋洋洒洒的看看学学,觉得不错的词或者是不懂的词可以画下来或者像这样记录下来。一个是可以增加自己接触性课程的了解度;再一个带着问题去学习可以更好地完成以下各章的学习。
阅读绪论时我个人画下记录的文字词语有:地籍数据库、格网系统、基于栅格的操作方法、地理信息系统今后的发展着重研究的方面:1、空间数据处理的算法、2、数据结构、3、数据库管理系统。环境变化监测、遥感图像处理和解译工作。
信息(information)是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征。信息向人们(或系统)提供关于现实世界新的知识,作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。(注:专业名词的英语有余力的同学可以记记,对之后的论文写作还是有帮助的。)
信息来自数据(data),数据是未加工的原始资料。
地理信息是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。地理信息属于空间信息,其位置的识别是与数据联系在一起的,它具有区域性,具有多维结构的特征——即在同一XY位置上具有多个专题和属性的信息结构。具有明显的时序特征——动态变化的特征。
能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现,并能回答用户一系列问题的系统称为信息系统。信息系统的四大功能:数据采集、管理、分析和表达。

(计算机科学意义上的信息系统)
地理信息系统(GIS)是一种特定而又十分重要的空间信息系统,它是以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。
按其研究尺度大小可分为:全球、区域和局部的三种类型。
GIS属于技术科学,它主要涉及地理学、测量学、制图学、摄影测量与遥感、计算机科学。
GIS的内容主要包括:1、有关的计算机软、硬件;2、空间数据的获取;3、空间数据的表达及数据结构;4、空间数据的处理;5、空间数据的管理;6、空间数据分析;7、空间数据的显示和可视化;8、GIS应用;9、GIS的项目管理、开发、质量保证与标准化;10、GIS机构设置与人员培训。
机助制图、空间分析。要建立一个决策支持型的GIS应用系统,需要对多层的图形数据和属性数据进行深层次的空间分析,以提供对规划、管理和决策有用的信息,各种空间分析如缓冲区分析、叠置(叠加)分析、地形(貌)分析、资源分配等功能是必要的。
计算机辅助设计(CAD)\计算机辅助制造(CAM)
遥感栅格数据。几何处理、灰度处理、专题信息提取。
第二章地理信息系统的构成
这一章分为八个小节进行论述:概述、硬件配置、计算机及网络设备、存储设备、输入与输出设备、软件构成、地理信息系统的功能。
前六节的内容都是讲解计算机软硬件、网络、输入输出设备等,感兴趣的同学可以看看,由于本书编写于2001年且未作改动,涉及的计算机硬件参数相对较为落后。其余的计算机专有名词的解释和输入输出设备的介绍也可以结合ArcGis现今的使用模块来学习,网络连接部分可以学习学习各域网的连接。后两节是对GIS软件所需性能以及对应层次GIS软件的讲解,现在10.0以上的ArcGis版本基本都能满足其最高要求。
从计算机的角度看,地理信息系统是由计算机硬件、软件、数据和用户4大要素组成。

数据处于核心地位,用户通过软件和硬件操纵数据。在地理信息系统的构成中,硬件、软件和数据的比通常为1:2:7。本书的目的是为GIS的开发人员和操作人员介绍地理信息系统的基础知识。
地理信息系统的硬件配置:单机模式、局域网模式、广域网模式。
计算机的核心部件包括中央处理器(CPU)和主存储器(RAM)。处理速度、字长和内存容量是用来描述计算机的主要性能。
中央处理器(central processing unit,简称CPU)是计算机必备和核心的部件,它主要用来执行程序和控制所有硬件的操作。
字长是中央处理器的一个重要指标,它是影响计算机效率的一个重要因素。字长由比特位来定义。
内存是可以被中央处理器直接快速访问的存储区域,也是影响计算机效率的一个重要指标。
字长和内存奠定了计算机效率,即处理速度。MIPS和时钟频率。
局域网(LAN--Local Area Network)是指小区域的计算机互连网。
网络服务器、网络工作站(无盘工作站、有盘工作站)、网络适配器、网络传输介质、网络附属设备、网络软件。
广域网(WAN--Wide Area Network)又称远程网。
网络互连:1、同构型局域网的互连(LAN-LAN);2、异构型局域网的互连(LAN-LAN);3、局域网与广域网(LAN-WAN);4、两个局域网经由广域网互连(LAN-WAN-LAN)。
网络互连协议、网络互联设备。
开放系统互连标准(OSI--Open System Interface)共包括七层协议:物理层、数据连接层、网络层、运输层、会话层、表达层和应用层。
传输控制协议(TCP/IP)更广泛应用于因特网中,共包括四层协议:网络连接层、交互层、主机之间的运输层和应用层。
网络互联设备——网间连接器,以连接层次的不同分为4种:中继器、网桥、路由器和网关。

(网间连接器及其与OSI/RM的关系)
中继器(repeater):最简单的网间连接器,提供对传送信号的放大和转发。
网桥(bridge):是一种在数据链路层实现LAN互连得存储转发设备。(本地桥和远程桥)
路由器(router):是在多种平台工作站、服务器及主机连成大规模广域网环境时,对路由选择、拥塞控制和容错及网络管理等方面能够满足要求,并对这方面进行了加强以获取更多的网络信息、并能为来到的信息包找到“最佳路由”。
网关(gateway):又称协议转换器,它工作在OSI/RM的传送层及其上的高层,用于互连不同体系结构的网络或媒体。
输入设备:数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量仪、全数字摄影测量工作站。
输出设备:矢量绘图机、栅格式绘图设备、图形终端。
地理信息系统的软件构成:1、数据输入子系统;2、图形及属性编辑子系统;3、空间数据库管理系统;4、空间查询与空间分析子系统;5、制图与输出子系统。其分类是按照GIS对数据进行采集、加工、管理、分析和表达的五个步骤进行。
数据输入子系统包括将现有地图、外业观测成果、航空像片、遥感数据、文本资料等转换成计算机兼容的数字形式的各种处理转换软件。
图形及属性编辑子系统主要功能是用于图形编辑。一方面,原始输入数据有误,需要编辑修改;另一方面,需要修饰图形、设计线型、颜色、符号、注记等,还需要建立拓扑关系,图幅接边,输入属性数据等。
空间数据库管理系统数据存储和数据库管理涉及地理元素(地物的点、线、面)的位置,空间关系以及属性数据如何组织,使其便于计算机处理和系统用户理解等。数据库管理系统(DBMS):层次模型、网状模型、关系网模型。
空间查询与空间分析子系统,主要用于支持空间查询,空间分析即:地形分析、土壤适应性分析、网络分析、叠置(加)分析、缓冲区分析、决策分析等。

制图与输出子系统是地理信息系统的一个主要功能之一计算机地图制图,包括地图符号设计、配置与符号化、地图注记、图框整饰、统计图表制作、图例与布局等内容。

地理信息系统的功能本书做了六部分的简介,大家感兴趣的可以逐一对其进行学习(结合现今ArcGis软件的相应模块),对于理解一个软件的构造及其设计初衷会有一个值得提升。1、GIS软件产品的基本类型;2、GIS软件支持的操作系统和数据库管理系统;3、GIS软件的数据结构、地理坐标和数据集成能力;4、GIS软件的数据获取方式、数据编辑和数据显示功能;5、GIS软件支持的数据格式;6、GIS软件的分析功能。


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