【2019年整理】第3章网络GIS基本原理
《GIS原理第三章》PPT课件
扫描仪是一种图形 、图象输入设备， 可以快速地将图形 、图象输入计算机 系统，是目前发展 最快的数字化设备
四、影像处理和信息提取 生成栅格数据。
方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
扫描仪与数字化仪各有其优势和缺点：
扫描 仪
数字化仪
速度快但数据精度较差
速度虽慢而采集数据的精 度高
扫描过程简单，易操作
操作较复杂
后续处理工作难度高、工 作量大
后续处理简单，数据量小
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第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
从遥感影像上 直接提取专题 信息。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式
三、扫描方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一. 手工方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化
设备，是目前常用
二、手扶跟踪化数字方式 的地图数字化方式
三、扫描方式
生成矢量数据。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
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第一节 数字采集方式
一. 手工方式 二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
2、扫描数字化流程
（1）工作方式
快速全自动矢量化方法
– 对于简单图纸进行快速矢量化。在保证曲线精度的 情况下，对坐标数据点进行自动抽稀，从而大大减 少图形矢量化后的数据量。
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二、扫描仪矢量化方法
2、扫描数字化流程
GIS的基本工作原理
GIS的基本工作原理GIS是地理信息系统（Geographic Information System）的简称，它是一种涉及地理空间数据的技术和方法体系，常用于地理学、地理信息科学、测绘学、城市规划、资源环境管理等领域。
GIS的基本工作原理主要包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等环节。
首先，数据采集是GIS的基础环节。
数据采集可以通过多种手段实现，包括地理勘测、现场调查、遥感技术、全球定位系统（GPS）等。
在采集数据时，需要记录地理要素的空间位置、属性信息和属性值，并将这些数据转化为计算机可以处理的数字化形式。
其次，数据存储是GIS的核心环节。
GIS通过建立空间关系数据库或文件系统来存储地理空间数据。
数据库可以采用关系型数据库或面向对象数据库，将地理要素的空间位置和属性信息进行存储、管理和维护。
同时，地图投影和空间索引技术也常用于数据存储，以实现对大量地理数据的高效查询和分析。
数据分析是GIS的关键环节，通过数据分析可以揭示地理现象的内在规律和空间关系。
数据分析技术包括空间统计分析、缓冲区分析、网络分析、多属性协同分析等，通过对地理要素的位置、属性和关系进行分析，从而获取有关空间分布、空间关联和空间交互的信息。
数据分析可以用于解决诸如环境监测、资源优化、风险评估等问题，为决策提供科学依据。
最后，数据可视化是GIS的呈现环节，通过地图、图表、可视化模型等方式将数据可视化展示出来。
数据可视化可以直观地表现地理空间数据的特征和分布规律，帮助用户理解和解释地理现象。
通过数据可视化，用户可以对地理现象进行探索、分析和决策，为决策者提供直观的参考和可视化的模拟效果。
综上所述，GIS的基本工作原理包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等环节。
通过这些环节，GIS能够对地理空间数据进行有效管理和分析，从而提供准确、可靠、高效的地理空间信息服务。
GIS的基本工作原理
GIS的基本工作原理GIS（地理信息系统）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理数据的技术。
它可以帮助我们理解地理空间的关系，提供有关地理事物和现象的详细信息。
GIS的基本工作原理涉及数据采集、数据存储、数据处理和数据展示四个方面。
其次，GIS的数据存储是指将获取到的地理数据保存在数据库中，以便后续的分析和查询。
数据存储一般采用矢量数据和栅格数据两种形式。
矢量数据是将地理空间的点、线和面的信息以几何要素的形式存储，例如点坐标、线的起止点坐标和面的边界坐标。
栅格数据采用像素网格，每个像素都包含一个特定空间位置的属性值。
数据存储还可以使用自上而下的层次结构，其中每个层次都表示不同的地理要素。
第三，GIS的数据处理是指对存储的地理数据进行分析、处理和模型构建的过程。
数据处理被用于解决问题和获取有关地理事务的信息。
地理数据的分析包括查询、空间分析、编码和组织等。
查询是用于从数据库中检索信息的过程，例如查找特定地点的属性值。
空间分析是通过计算和分析不同地理要素之间的空间关系，来获取关于地理现象的新信息。
编码是将地理数据转化为数字格式，以便进行计算和分析。
组织是将地理数据按照不同的属性进行分类和组织，以便更好地理解数据。
最后，GIS的数据展示是指通过图形和地图来展示和可视化地理数据的过程。
数据展示可以采用2D和3D的形式。
2D展示通常是以平面地图的形式呈现，可以显示不同地理要素和属性，提供地图查询和导航功能。
3D展示可以以立体形式展示地理数据，使用户可以更直观地理解地理空间关系。
地理数据的展示还可以通过符号、颜色和图例来表达不同属性值的差异，以及地理现象的空间分布。
综上所述，GIS的基本工作原理包括数据采集、数据存储、数据处理和数据展示四个方面。
这个过程涉及了从地理数据的获取到数据的分析和展示的多个环节，可以帮助我们更好地理解和利用地理信息。
gis技术的基本原理
gis技术的基本原理
GIS技术的基本原理是通过空间数据的采集、存储、管理、处
理和可视化，实现对地理信息进行分析、展示和决策支持的一种技术体系。
1. 空间数据采集：GIS技术通过使用测量仪器、遥感影像、卫
星图像以及地理位置传感器等设备，采集地球表面上的空间数据。
这些数据包括地图、点、线、面等等。
2. 空间数据存储：采集到的空间数据需要被储存在计算机系统中，通常使用数据库来存储地理数据。
GIS技术能够将地理数
据按照其几何特征和属性信息进行组织和储存，以便后续的分析和处理。
3. 空间数据管理：地理信息系统中的管理涉及数据的更新、维护、查询和编辑等操作。
通过管理，GIS技术能够提供有效的
数据共享和协作，每个用户都可以共享、编辑和更新地理数据。
4. 空间数据处理：GIS技术通过各种地理分析算法和模型，对
空间数据进行处理和分析，以提取出有价值的信息。
常见的空间数据处理算法包括缓冲区分析、栅格分析、空间插值等。
5. 空间数据可视化：地理信息系统能够将处理后的数据以图表、地图、图像等形式进行可视化展示。
通过可视化，用户可以更直观地理解和分析地理数据，为决策提供支持。
综上所述，GIS技术的基本原理包括空间数据采集、存储、管
理、处理和可视化等环节。
通过这些环节的组合与应用，能够实现对地理信息的高效利用和分析。
网络GIS基本原理
地图 分层组织中的信息分类： 地图集 图层集 图层 主要缺点：
对现实世界中的地理现象进行几何抽象往往忽略了地理现象的本 质特征及现象的内在联系，导致获取的空间信息被极大地简化， 降低了GIS的信息容量
基 于 客 户 机 端 的 互 联 网 地 理 信 息 系 统 工 作 方 式 有 GIS Plug-in, GIS ActiveX和GIS Java Applet等。
3.2.2 三层及多层体系结构
数据逻辑层
业务逻辑层
表示逻辑层
数据
工作站
三层逻辑体系结构
多层体系结构与应用举例
Any GIS
AutoCAD
Server tasks Client tasks Server tasks Client tasks
Map browsing Query
Analysis Map drawing
Display
Analysis
Display
Map browsing
Query
二、基于服务器的应用系统 ▪ 基于服务器的WEB GIS依赖服务器上的GIS系统完成GIS分析和
ProServer
MapGuide,
GIS Plug-in, GeoMedia Web
是
GIS ActiveX,
Map,
GIS Java Applet ActiveMap,
GeoBeans
一、WEBGIS构建模式分类
•任务比较：
Server-ses
注重空间位置的描述，较少考虑以分类属性和相互关系为基础的 结构化实体的内在规律描述，致使空间分析能力较弱
gis的基本原理及其应用
GIS的基本原理及其应用1. GIS的定义GIS（Geographic Information System）是地理信息系统的英文缩写，是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理数据的技术体系。
它是基于电子计算机和网络通信技术的，能够对地理信息进行整合、处理和分析，用于支持决策制定、规划设计和资源管理等。
2. GIS的基本原理GIS的基本原理包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据展示等几个方面。
2.1 数据采集在GIS中，数据采集是最基础的环节之一。
数据采集的方式多样，可以通过现场测量、航拍、遥感、GPS定位等手段获取地理数据。
采集的数据包括地理位置、属性信息和拓扑关系等。
这些数据可以是点、线、面等地理实体的数据，也可以是栅格数据、网络数据等。
2.2 数据存储数据存储是GIS中的核心环节，用于存储采集的地理数据。
数据的存储方式通常有文件存储和数据库存储两种方式。
文件存储适用于小型数据集，可以使用常见的文件格式如Shapefile、GeoJSON等。
数据库存储适用于大规模数据集，可以使用关系数据库如Oracle、PostgreSQL等进行存储。
2.3 数据管理数据管理是GIS中的重要环节，用于对地理数据进行组织、分类、编辑和更新等操作。
数据管理包括数据的输入、输出、查询、修改、删除等功能。
通过数据管理，可以对地理数据进行有效的管理和利用，提高数据的质量和效率。
2.4 数据分析数据分析是GIS中的核心功能之一，主要用于对地理数据进行统计、空间分析和模型建立等操作。
数据分析可以帮助用户发现地理数据中的规律和关联性，提供决策支持和预测分析等功能。
常见的数据分析操作包括空间查询、空间叠加分析、网络分析、地理插值等。
2.5 数据展示数据展示是GIS中的重要环节，用于将分析结果以可视化的方式展示出来。
数据展示可以采用地图、图表、报表等形式，便于用户理解和应用地理数据。
通过数据展示，可以直观地呈现地理数据的特征和变化趋势，提供决策支持和信息传递的功能。
gis基本原理
gis基本原理地理信息系统（GIS）是一种基于电脑和数字化技术的系统，用于收集、存储、处理、分析和展示地理数据。
它基于地理空间位置和特征，将各种数据整合在一起，从而使用户能够更好地理解地理现象和解决地理问题。
GIS的基本原理包括以下几个方面：1. 地理数据：GIS系统以地理数据为基础。
地理数据可以是从卫星遥感、地形图、航空摄影等传感器获取的数字数据，也可以是人工收集的地理属性数据，如人口统计数据、土地使用数据等。
这些数据被组织成不同的图层，每个图层都包含相应的属性信息。
2. 数据捕捉：GIS系统通过多种方式获取地理数据。
其中包括数字化手段，将纸质地图转化为数字格式；遥感技术，使用卫星或飞机传感器获取地表特征的图像；全球定位系统（GPS），通过卫星信号精确测量物体的位置等。
3. 数据存储和管理：GIS系统使用数据库管理系统（DBMS）来存储和管理地理数据。
DBMS能够高效地组织和检索数据，同时提供数据完整性和安全性。
地理数据以矢量和栅格两种格式存储，矢量数据适用于点、线、面等几何要素的表示，而栅格数据适用于影像、地形等连续型数据的表示。
4. 空间分析：GIS系统利用空间分析技术对地理数据进行处理和分析。
空间分析包括空间查询、空间统计、缓冲区分析、叠置分析等操作，以提取地理现象和关系的有效信息。
通过空间分析，我们可以分析地理现象的分布模式、评估地理现象的影响范围，研究地理过程和解决地理问题。
5. 数据可视化：GIS系统可以将地理数据通过地图、图表、图形等方式进行可视化展示，帮助用户更直观地理解地理现象和解决地理问题。
可视化可以通过调整符号、颜色、渐变等方式表达不同地理属性和关系。
综上所述，GIS基于地理数据，通过数据捕捉、存储和管理、空间分析以及数据可视化实现地理现象的探索与解决。
它在各个领域，如城市规划、环境保护、资源管理、农业决策等都发挥着重要的作用。
GIS及其基本原理
GIS及其基本原理GIS，即地理信息系统（Geographic Information System），是一种用于捕捉、存储、管理、分析和展示地理数据的技术系统。
它将地理数据与地图相结合，使用户能够根据位置和空间关系更好地理解和应用这些数据。
GIS的基本原理涉及数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等方面。
首先，GIS的数据采集涉及到地理数据的获取和录入。
地理数据可以通过遥感技术、全球定位系统（GPS）和地理调查等方式获取。
遥感技术可以通过卫星图像、航空摄影、激光雷达等手段获取地理数据，GPS可以获取地理位置数据，地理调查可以通过问卷调查、实地勘察等方式获取地理属性数据。
获取的地理数据需要经过处理和整理，然后录入到GIS系统中。
其次，GIS的数据存储是指将采集到的地理数据存储在计算机系统中。
常用的数据储存格式有矢量数据和栅格数据。
矢量数据是基于点、线、面等几何要素的数学表示，它可以准确地储存地物的形状、属性等信息。
栅格数据是根据像元（像素）的网格表示整个地物，它对于连续分布的现象如高程、气候等场景的描述更为合适。
存储地理数据的格式通常是地理信息系统软件可以理解和处理的文件格式。
然后，GIS的数据管理是指对地理数据进行组织、分类和索引等操作，以方便数据的检索和分析。
在GIS系统中，地理数据通常会与属性数据相结合。
属性数据是描述地理对象的非空间属性，比如人口统计数据、土地所有者信息等。
合理的数据管理可以提高数据的存储效率和操作速度。
接下来，GIS的数据分析是通过应用统计、空间分析、网络分析等方法，从地理数据中提取有用的信息和知识。
统计分析可以通过计算和分析地理数据的统计特征来得出结论。
空间分析则是通过分析地理数据的空间分布和关系，识别地理模式和关联等。
网络分析则涉及到计算最短路径、网络服务区域等操作。
数据分析可以帮助用户理解地理现象、发现规律和做出决策。
最后，GIS的数据可视化是将地理数据以图形、图表和报告等形式展示给用户。
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卫星导航定位技术研究中心 唐 健
本章内容
3.1 网络GIS 概述 3.2 网络GIS 体系结构 3.3 网络GIS 数据组织与管理 3.4 网络GIS 的数据共享
3.1 网络GIS 概述
回顾计算技术的发展历史，可以发现从独立主机 时代到客户/服务器计算模式时代直至Internet的 分布式计算时代，其进化的动力始终围绕更高性 能、更低成本和更人性化的操作方式。
网络 GIS 概述 过去由于信息技术发展水平的限制，GIS多以独立主机结构的
计算模式为主。随着信息技术尤其是计算机通信网络的迅速 发展，人们需求信息的类型和数量发生了很大的变化。地理 空间信息的应用不仅仅限于专业人士，而是被广泛地应用于 各行各业。在这种情况下，独立主机结构 GIS的弊端就渐渐地 暴露了出来。
与计算模式发展相适应，GIS体系结构大致经历了 单机结构GIS和网络环境下的GIS两个发展阶段，
目前正向与网格计算、云计算相结合的模式推进。
二十世纪七十年代初到八十年代初期间，由于当时的
网络GIS 概述
计算机硬件平台只有大、中、小几种类型，相应的 GIS 技术应用体系结构的硬件平台是由一台或多台主 机和与主机相连的若干台用户终端构成，软件系统(包 括系统软件、应用软件和数据等)全部驻留在主机上。 1981年以后，PC的功能不断增强，存储容量不断增大， 性价比迅速提高，以前只能由小型机、中型机或更高 性能的计算机承担的任务，只要在一般的PC上就能完 成。同计算机及微处理技术发展相适应，在这一时期 出现了许多以 PC为硬件平台的 GIS软件，即单机结构 的GIS。 GIS由一台 PC及相关的输入输出等外围设备和装载于 PC硬盘上的GIS软件组成。这种以PC为核心的技术应 用体系结构，把原有集中在主机上的数据计算处理、 屏幕管理、用户界面生成和交互与数据维护等功能全 都在用户的本地机上实现。
3.2 网络GIS 体系结构
定义
网络体系结构是关于完整的计算机通信网络 的一幅设计蓝图，是设计、构造和管理通信网络 的框架和技术基础。 网络GIS体系结构是关于完整的基于计算机通信网 络的GIS设计、构造和管理的框架和技术基础。 两层体系结构 三层及多层体系结构
两层体系结构
两层体系结构把网络GIS分成客户机(也可称为 客户浏览器 ) 和服务器两个部分，它们之间通 过网络(包括局域网、Internet、Intranet等)在 一定的协议 (如TCP/IP 、HTTP 等)支持下实现 信息的交互，形成客户/服务器计算模式 (C/S)， 共同协调处理一个应用问题。
客户 / 服务器模式的计算机系统可以有多个客户端，
或者多个服务器。
客户/服务器模式基于简单的请求/应答方式。客户机 向服务器提出数据处理请求，服务器端接收请求并对 请求进行处理，根据请求的内容执行相应操作，并将 操作结果传至客户机一端。可以看出，只有经历这样 的一个来回才能完成一项任务的处理。
两层体系结构
GIS的分析能力有限
成本高昂
网络GIS 概述
网络GIS的特点
成本降低 无论是以何种结构来组织开发的网络GIS，它都是一个多 用户的空间信息系统。用户勿需拥有自主版权的GIS软件 系统就可以通过网络使用GIS功能。 实现企业的事务与GIS专业有机结合 网络GIS的出现可以使企业成员的交流合作与GIS专业操作 有机结合，构成企业群体生产力。 简单易用，操作难度降低 网络GIS中的WebGIS采用页面操作取代传统GIS的窗口操 作
传统GIS的不足 数据的互操作性较差
数据和应用程序集中管理，不同部门之间的地理信息的交互性 比较差，难以进行互操作。
GIS数据共享能力弱
文件：共享困难 传统GIS 数据库：没有统一的标准或规范,导 致很难在不同行业或同一行业的不 同部门之间实现共享 。
数据冗余严重
由于传统的GIS数据组织和管理是相对独立的，因此不 同GIS用户为了满足自身的需要，往往都需各自生产地 理空间数据和属性数据。 GIS中的空间数据往往都是海量的，而由于单个计算机 的处理能力有限，导致GIS对大数据量的数据处理能力 不高。
网络GIS的特点
动态系统
可以根据用户的请求随时向用户动态提供其所需的空间信 息服务，为用户提供个性化空间信息服务。
跨平台性好 网络GIS的分布性、多用户特点决定了网络GIS必须具有较 强的跨平台性能 互操作能力强 开放式地理信息系统(OpenGIS)规范和互操作技术的提出, 不仅为数据共享提供了崭新的思路 ,而且将GIS带入了开放 的时代,从而使得各个系统间实现不同类型地理数据和地理 处理方法的透明访问成为可能. 容易实现大范围的数据分发
工作站 工作站 PC PC 客户端 通信 网络 文件 服务 器
数据 库服 务器 服务器端
图3-1 两层结构示意图(客户/服务器模式)
两层体系结构
客户机和服务器是根据它们所承担的工作来加以区 分的。客户机和服务器是相互独立、相互依存、相互 需要的。
客户机通常是承载最终用户使用的应用软件系统的 单台或多台设备，而服务器的功能则由一组协作的过 程或数据库及其管理系统所构成，为客户机提供服务， 其硬件组成往往是一些性能较高的服务器或工作站。
GIS处理能力大为提高 由于网络GIS是一个任务分布处理系统，可以充分利用网 络资源，采用分布式协同计算来完成复杂、计算量大的地 理空间计算任务。这样，一些复杂的计算任务，诸如大规 模查询可交给性能比较强大的服务器来执行，而数据量较 小的简单操作则由本地计算机完成。这是一种比较理想的 全局优化模式。
按照逻辑关系，一个复杂应用程序可划分为表示
逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑。
--表示逻辑主要负责前端用户界面 -- 业务逻辑主要负责系统中业务规则和 流程处理 -- 事务逻辑主要负责应用程序访问数据 的安全性、完整性等 -- 数据逻辑主要负责数据库的存取、管 理等