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title: GIS基础知识
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date: 2020-10-24
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author: ac
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tags:
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- GIS基础知识
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- GIS
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## GIS 基础知识
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**GIS** 系统是以地理空间数据库为基础，综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。<br/>
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从功能上看，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。<br/>
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**GIS 的核心就是地理空间数据库，GIS 依赖于地理空间数据。**<br/>
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### 1. 空间信息
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空间数据的**空间信息**是指对象在二维或三维空间的位置以及由其位置分布的差异而呈现的关系信息。<br/>
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除了拥有普通信息对象拥有的属性信息外，还拥有空间分布位置，这是区别二普通信息对象的重要特征 。<br/>
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GIS的操作对象是地理空间数据；<br/>
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空间数据特征：几何（形状）、属性、时间<br/>
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空间数据组织：矢量结构、栅格结构<br/>
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空间数据管理：<br/>
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几何数据：文件，如KML、GML、shapefile、GeoJSON、GPX等<br/>
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属性数据：关系型数据库，如Oracle、PostgreSQL等<br/>
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栅格数据：MongoDB<br/>
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在二维空间中，对现实世界进行几何的抽象，将实体的空间位置和形状信息使用基础几何图形的点、线、面元素来表示。具体表现是记录空间位置的空间参考坐标系和实体在坐标系中的坐标。在数据库中存储和表示地理空间数据，通常是使用OGC定义的简单特征模型（[Simple Feature Model](https://www.ogc.org/standards/sfa)）来实现。而在WebGIS中，不同的API都有相似的空间数据组织来表示点、线、面等特征要素。
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### 2. 矢量数据
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矢量数据是表示现实世界中地理要素的概念模型。地理要素的形状使用geometry表示，是由一个或多个相互连接的顶点组成。顶点使用X轴、Y轴和可选的Z轴来描述空间位置信息。X轴和Y轴的值将取决于所使用的**坐标参考系统**（CRS）。<br/>
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在矢量模型下，地理要素被表现为点、线、面等几何形式。<br/>
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- 点（Points）的几何形状由**单个顶点**（X，Y和可选的Z）组成。
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- 线（Lines）的几何形状由形成连接线的**两个或多个**顶点组成，没有宽度。
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- 面（Polygons）的几何形状由**至少四个**形成封闭区域的**顶点**组成。第一个和最后一个顶点始终在同一位置。
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### 3. 栅格数据
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> 应用场景：
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> 当我们想要显示跨区域**【连续】**且无法轻易分割为矢量要素的信息时，可以使用栅格数据；亦或是将要素简化为单个矢量要素的过程中，会丢失很多需要的信息，如植被的颜色、覆盖密度的变化等。
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栅格数据主要是图像的形式，如 .png、.jpg 等格式的图片或卫星影像图等。<br/>
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栅格数据就是将**空间分割成有规律的网格（像素矩阵）**，每一个网格称为一个单元，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式：
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- 点实体由一个栅格像元来表示；
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- 线实体由一定方向上连接成串的相邻栅格像元表示；
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- 面实体（区域）由具有相同属性的相邻栅格像元的块集合来表示。
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栅格结构是用有限的网格逼近某个图形，因此用栅格数据表示的地表是**不连续**的，是近似离散的数据。
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栅格数据非常适合显示**不断变化的信息** 。
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栅格单元的大小决定了在一个象元所覆盖的面积范围内地理数据的精度 ，网格单元越细栅格数据越精确，但如果太细则数据量太大。尤其按某种规则在象元内提取的值，如对长度、面积等的度量，主成分值、均值的求算等，其精度由象元的大小直接决定。
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