En primer lugar, para poder entender mejor qué es un SIG, qué es y qué puede hacer, primero debemos entender algunos conceptos básicos de SIG.
En primer lugar, presentaré los siete aspectos relacionados con él, a saber, información y datos, información geográfica, sistema de información geográfica, su composición, sus características, y luego una introducción a sus funciones, así como disciplinas relacionadas del sistema de información geográfica.
1.1 Información y datos
Información: La información proporciona diversos conocimientos sobre el mundo real a personas o máquinas a través de números, caracteres, símbolos, lenguaje, gráficos, imágenes y sonidos. La información tiene las características de objetividad, aplicabilidad, entregabilidad y disfrute. La información proviene de los datos.
Los datos se refieren a todos los objetos que pueden ser procesados por las computadoras, incluidos números, caracteres, símbolos, gráficos, imágenes, etc. Es una materia prima cuyo formato depende del sistema informático.
Los datos son la representación de objetos objetivos, y la información es el significado de los datos, el contenido y la interpretación de los datos. La información y los datos son inseparables. En otras palabras, los datos son el portador de información. Sólo comprendiendo el significado de los datos podemos obtener la información contenida en los datos.
La información puede existir independientemente del sistema de información, o puede existir independientemente de los diversos componentes y etapas del sistema de información; el formato de los datos generalmente está relacionado con el sistema informático y varía con la forma del mismo; Dispositivo físico que lo carga y cambia. Los datos son hechos en bruto y la información es el resultado del procesamiento de datos. Las personas con diferentes conocimientos y experiencias obtendrán información diferente a partir de su comprensión de los mismos datos.
Información y datos se refieren en términos generales, principalmente nos referimos a información geográfica y datos geográficos en sistemas de información geográfica. La denominada información geográfica se refiere al término general para números, textos, imágenes y gráficos que representan la cantidad, calidad, características de distribución, interrelaciones y patrones de cambio de diversos elementos del sistema geográfico. Se refiere a la suma de información directa o indirectamente relacionada con la distribución de la ubicación espacial geográfica y el desarrollo temporal. La información geográfica pertenece a la información espacial y es la interpretación de datos geográficos que expresa la relación entre las características geográficas y los fenómenos geográficos. Su identificación de ubicación está ligada a los datos, que es el signo más significativo que distingue la información geográfica de otro tipo de información. Los datos geográficos son una representación simbólica de la relación entre diversas características y fenómenos geográficos, incluida la ubicación espacial, las características de los atributos y las características del dominio del tiempo.
La posición espacial es la posición de los objetos terrestres que podemos ver a través de la red de latitud y longitud o red de kilómetros.
Los datos de atributos son indicadores cualitativos o cuantitativos que describen las características de los objetos terrestres;
Las características del dominio del tiempo se refieren al tiempo o período durante el cual se recopilan datos geográficos o se producen fenómenos geográficos. La ubicación espacial, los atributos y el tiempo son los tres elementos básicos del análisis geoespacial.
El Sistema de Información Geográfica se denomina SIG. Diferentes campos de aplicación y diferentes especialidades tienen diferentes comprensiones e interpretaciones de los SIG. Es imposible explicar el concepto de SIG en unas pocas frases sencillas. En la actualidad, existen muchas definiciones de sistema de información geográfica en el país y en el extranjero. Generalmente, SIG se define de la siguiente manera:
Un sistema de información geográfica es un sistema informático utilizado para recopilar, almacenar, gestionar, procesar, recuperar, analizar y expresar datos geoespaciales.
B. El sistema de información geográfica está formado por el sistema informático, los datos geográficos y los usuarios. Generar y generar diversa información geográfica mediante la integración, almacenamiento, recuperación, operación y análisis de datos geográficos.
Espera.
Algunas de estas definiciones se centran en la connotación técnica de los SIG, mientras que otras enfatizan las funciones de aplicación de los SIG. La definición más conocida de SIG es la definición de SIG dada por el Comité Coordinador Federal de Mapas Digitales de EE. UU. Esta definición sostiene que “SIG es un sistema compuesto por hardware, software y diferentes métodos de computación.
El diseño del sistema respalda la recopilación, gestión, procesamiento, análisis, modelado y visualización de datos espaciales para resolver problemas complejos de planificación y gestión.
Así podemos ver el marco conceptual y la composición del SIG. La capa intermedia de la interfaz de usuario es la gestión del sistema y de la base de datos, y la capa inferior es el establecimiento de la base de datos, el procesamiento de datos espaciales y la generación y salida de productos.
Un SIG práctico debe respaldar la recopilación, la gestión y el procesamiento de datos espaciales. Análisis, modelado y salida. Muestra que su composición básica generalmente incluye las siguientes cinco partes principales: hardware del sistema, software del sistema, datos espaciales, personal de la aplicación y modelos de aplicación.
El hardware del sistema se refiere principalmente al host SIG. Equipo externo SIG y equipo de red SIG.
El software del sistema se refiere principalmente al software profesional SIG, el software de base de datos y el software de gestión de sistemas.
El software profesional SIG generalmente se refiere al software SIG general con funciones ricas. , que incluye varias funciones avanzadas para procesar información geográfica, se puede utilizar como plataforma para la construcción de otros sistemas de aplicaciones. Sus productos representativos incluyen ARC/INFO, Gio Star, MapInfo, MapGIS, GeoStar, etc. >1. Datos de coordenadas espaciales
El objeto operativo del sistema de información geográfica son los datos espaciales que describen específicamente las características espaciales, las características de atributos y las características temporales de las entidades geográficas. muchas fuentes de datos y tipos de datos, que se pueden resumir en: mapas Los datos provienen de varios tipos de mapas ordinarios y mapas temáticos; los datos de imágenes provienen principalmente de teledetección por satélite y teledetección aérea, incluida la multiplataforma y la multicapa. , datos de imágenes de teledetección multisensor, multitemporal, multiespectral y multiresolución Digitalización de mapas de contorno del terreno
2. incluir desarrolladores de sistemas y usuarios finales de tecnología SIG
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3 Modelos de aplicación
Por ejemplo, modelo de idoneidad de la tierra, modelo de ubicación de parques, modelo de pronóstico de inundaciones, modelo de erosión del suelo. , modelo de crecimiento forestal, etc. Las características del sistema de información geográfica incluyen tres aspectos, el primero es la visualización espacial, el segundo es la orientación espacial y el tercero es el pensamiento espacial.
Por ejemplo, con un mapa. de las divisiones administrativas de China, los datos de población de 1994 se pueden extraer de la base de datos del sistema de información geográfica y calcular la densidad de población, y de acuerdo con el índice de clasificación de densidad de población, utilizar diferentes colores y métodos de llenado para mostrar los parches correspondientes a las divisiones administrativas. , de modo que las características de los atributos temáticos de las características espaciales se puedan visualizar con información de referencia espacial a través de herramientas SIG
Orientación espacial
Utilizando sistemas de información geográfica, no solo podemos estudiar toda el área. del área de estudio, pero también utilizar las funciones básicas como zoom y roaming que proporciona el SIG para profundizar en las áreas de más interés para nosotros.
Pensamiento espacial
La función de pensamiento espacial del SIG nos permite revelar tareas que otros tipos de sistemas de información. no se puede completar, como relaciones espaciales, patrones de distribución espacial, tendencias de desarrollo espacial, etc.
1.6 Introducción a las funciones SIG
Las funciones de SIG incluyen principalmente dos aspectos
1 Es una función básica, que incluye principalmente 1. Editar la recopilación de datos 2. Almacenamiento de datos en la gestión. Procesamiento y conversión de datos, incluida la conversión de datos, la reconstrucción de datos, la extracción de datos 1.4 Superposición topológica, establecimiento de zonas de amortiguamiento, análisis digital del terreno, análisis de conjuntos espaciales, etc. Análisis espacial y estadísticas 1.5 Producción y visualización de productos 1.
2 Funciones de la aplicación
2.1 Gestión de recursos
El inventario, la gestión y el análisis de recursos son los campos más utilizados de los SIG y son actualmente las principales aplicaciones maduras en la región, incluyendo el manejo de recursos forestales y minerales, la conservación de la vida silvestre, la planificación del uso de la tierra, etc.
2.2 Planificación Regional
Por ejemplo, los planificadores utilizan SIG para analizar el flujo de tráfico, el uso del suelo y los datos de población para predecir las pendientes futuras de las carreteras; los ingenieros utilizan SIG para combinar datos de dirección, hidrología y humanos; Levántate y diseña el recorrido y la estructura.
2.3 Monitoreo de la tierra
Los métodos SIG y los datos de teledetección multitemporal se pueden utilizar eficazmente para la predicción de incendios forestales, el monitoreo de desastres por inundaciones y la estimación de pérdidas por sumersión, el análisis del cambio dinámico del uso de la tierra y la evaluación ambiental. evaluación de calidad.
Como se muestra en la "Investigación sobre el control de inundaciones y la reducción de desastres en la región del delta del río Amarillo", con el apoyo del sistema de información geográfica ARC/INFO, mediante el establecimiento de un modelo digital del terreno a gran escala, la obtención de datos espaciales y de atributos relevantes, y utilizando operaciones de superposición SIG y funciones de análisis espacial, se pueden calcular múltiples descargas de inundaciones. Se comparan el uso de la tierra y el área del área de descarga de inundaciones, y se comparan las pérdidas de casas y propiedades en diferentes áreas de descarga de inundaciones para determinar la mejor ruta para el personal. evacuación, transferencia de propiedad y suministro de material de socorro en casos de desastre en el área de descarga de inundaciones para garantizar que las emergencias se manejen de manera efectiva lo más rápido posible.
2.4 Toma de decisiones asistida
Por ejemplo, los SIG pueden gestionar eficazmente datos espaciales, realizar análisis de visualización espacial, determinar la ubicación de centros de negocios y análisis de mercados potenciales, descubrir los patrones de áreas de negocio e investigación Las tendencias de las oportunidades de negocio en el tiempo y el espacio continúan creando nuevas oportunidades de negocio para las empresas.
1.7 Disciplinas relacionadas con el sistema de información geográfica
El sistema de información geográfica es una nueva tecnología en la investigación geográfica que se ha desarrollado rápidamente desde la década de 1960 y es producto de una intersección multidisciplinaria. Como producto de la combinación de la ciencia tradicional y la tecnología moderna, los sistemas de información geográfica proporcionan nuevos métodos para diversas disciplinas involucradas en el análisis de datos espaciales, y el desarrollo de estas disciplinas ha proporcionado algunas tecnologías y métodos que constituyen sistemas de información geográfica en diversos grados. Para dominar mejor y comprender profundamente los SIG, es necesario comprender y comprender los temas relacionados con los SIG.
2. Base cartográfica del sistema de información geográfica
En esta parte, presentamos principalmente la referencia geoespacial, la escala del mapa y la proyección del mapa. Esta es nuestra Tierra, pero, de hecho,
La superficie natural de la Tierra es una superficie accidentada y muy irregular, con montañas, colinas y llanuras, pero también ríos, lagos y océanos.
La Tierra no es una esfera perfecta, sino un elipsoide con un radio polar ligeramente más corto, un radio ecuatorial ligeramente más largo, un polo norte ligeramente convexo y un polo sur ligeramente plano, casi en forma de pera. Esta superficie irregular no se puede expresar matemáticamente ni manipular.
Por lo tanto, al realizar levantamientos topográficos y cartografiados, es necesario encontrar una superficie regular que reemplace la superficie natural de la tierra. Este es el geoide.
Nuestra hipótesis es que cuando el océano está en reposo, su superficie de agua libre debe ser ortogonal a la dirección de la gravedad (dirección vertical) de cada punto de la superficie. A esta superficie la llamamos horizonte. Pero hay innumerables niveles, uno de los cuales coincide con el nivel medio estático del mar. Se puede imaginar que este nivel medio estático del mar atraviesa el continente y las islas para formar una superficie cerrada, que es el geoide.
Aunque la forma del geoide es compleja, generalmente tiene ligeras fluctuaciones y es un elipsoide que está muy cerca de girar alrededor del eje de rotación (eje corto). Por lo tanto, en topografía y cartografía, la esfera terrestre se reemplaza por un esferoide. Este esferoide a menudo se llama elipsoide de la Tierra o simplemente elipsoide.
Así que el modelo terrestre es un modelo de aproximación de tercer nivel. La superficie natural de la Tierra es extremadamente irregular y no puede describirse mediante superficies matemáticas. La esfera encerrada por el horizonte es irregular, dinámica y no única. Luego está la esfera rodeada por el geoide, irregular pero relativamente única. Finalmente, la Tierra es reemplazada por un elipsoide giratorio.
Los sistemas de coordenadas se pueden clasificar en sistemas de coordenadas esféricas y sistemas de coordenadas planas. El sistema de coordenadas esféricas se establece directamente en la esfera y la ubicación de los objetos geográficos está representada por la longitud y la latitud. El sistema de coordenadas del plano es un sistema de coordenadas establecido sobre un plano, también llamado sistema de coordenadas proyectadas.
Longitud y latitud geodésica: Indica la posición del punto del terreno sobre el elipsoide de referencia, longitud geodésica L, ¿latitud geodésica? y la altura de la tierra h.
Longitud del geoide: se refiere al ángulo diédrico entre el meridiano geodésico y el meridiano atómico en un punto del elipsoide de referencia. El primer meridiano (o primer meridiano) es el punto de partida para los cálculos de longitud. La longitud de esta línea es 0 grados, 0-180 grados al este se llama longitud este y 0-180 grados al oeste se llama longitud oeste. La longitud este es positiva y la longitud oeste es negativa.
Latitud del geoide: se refiere al ángulo entre la perpendicular (normal) de un punto del elipsoide de referencia y el plano ecuatorial. La latitud se calcula a partir del ecuador, donde la latitud es 0 grados. Cuanto más lejos del ecuador, mayor es la latitud y la latitud del polo es de 90 grados. El norte del ecuador se llama latitud norte y el sur del ecuador se llama latitud sur. La latitud norte es positiva y la latitud sur es negativa.
Sistema de coordenadas de altura
La altura desde el punto del suelo hasta el geoide se llama altura absoluta. Como se muestra en la figura, HAHB es el geoide y la distancia vertical desde los puntos A y B del terreno hasta HAHB HA y HB son las elevaciones absolutas de los puntos A y B. La elevación desde un punto del terreno a cualquier nivel se llama elevación relativa.
Como se muestra en la Figura 2, las distancias verticales HA' y HB' desde dos puntos A y B hasta cualquier plano horizontal son las alturas relativas de los dos puntos A y B.
Tipos de Mapas
1. Clasificación por modo de mapa
Los mapas ordinarios son mapas que muestran las características generales de la geografía física y la socioeconomía y no enfatizan un elemento determinado. Un mapa temático es un mapa que se centra en uno o más elementos temáticos y sus relaciones. El mapa temático es
2. Clasificado por escala
Grande (≥1:65438+millones) y pequeño (≤1:65438+millones~ 1:65438+millones).
1:5.000, 1:1.000, 1:25.000, 1:1.000, 1.000, 1.250.000.
3. Clasificación por regiones
(1) Planeta Mapas, mapas terrestres
(2) Mapas mundiales, mapas continentales, etc.
(3) Mapa nacional, mapa de regiones subadministrativas, etc.
⑷Mapa de área local: mapa de área marítima, mapa de área, etc.
Proyección cartográfica
En primer lugar, presenta por qué se necesita la proyección, la esencia de la proyección cartográfica, la deformación de la proyección cartográfica y el método de proyección cartográfica.
El método de mapear puntos del elipsoide terrestre en un plano se llama proyección cartográfica.
Las coordenadas geográficas son coordenadas esféricas, que son inconvenientes para medir distancia/sitemap.txt, orientación, área y otros parámetros.
El elipsoide de la Tierra es una superficie no expandible.
El mapa es plano y se ajusta a la psicología visual, lo que facilita calcular la distancia, la orientación y el área y analizar la naturaleza de la proyección del mapa en varios espacios.
La proyección cartográfica se refiere al establecimiento de una correspondencia uno a uno entre puntos de la superficie terrestre y puntos del plano de proyección.
Proyección de mapas: deformación de la proyección
Si el elipsoide terrestre no desplegable se expande a un plano, no puede haber interrupciones y los gráficos se sacarán en algunos lugares .
Se estira y comprime en algunos lugares, por lo que la deformación de la proyección es inevitable.
Deformación longitudinal, deformación de área, deformación de ángulo
Los métodos de proyección se pueden dividir en proyección geométrica y proyección no geométrica según su composición. Según las reglas de deformación, se pueden dividir. en proyección de áreas iguales y proyección isométrica y cualquier proyección.
La proyección geométrica consiste en proyectar la retícula de la superficie elipsoide sobre la superficie geométrica y expandir la superficie geométrica en un plano. Dividido en proyección azimutal, proyección cónica y proyección cilíndrica.
Clasificación de proyección
Clasificación de deformación:
Proyección isométrica: el ángulo antes y después de la proyección se mantiene sin cambios.
Proyección de áreas iguales: el área permanece sin cambios antes y después de la proyección;
Proyección arbitraria: el ángulo, el área y la longitud se deforman.
Plano de proyección:
Proyección cilíndrica transversal: El plano de proyección es un cilindro transversal.
Proyección cónica: El plano de proyección es un cono.
Proyección aximétrica: El plano de proyección es un plano.
Posición del plano de proyección:
Proyección ortográfica: El eje central del plano de proyección coincide con el eje terrestre.
Proyección de eje oblicuo: El eje central del plano de proyección se cruza oblicuamente con el eje terrestre.
Proyección transversal: El eje central de la superficie de proyección es perpendicular al eje terrestre.
Proyección tangencial: El plano de proyección es tangente al elipsoide.
Proyección tangencial: El plano de proyección es tangente al elipsoide.
Proyección cartográfica: La proyección cartográfica en SIG
SIG muestra información geográfica en forma de mapa. El mapa es un plano y la información geográfica está en el elipsoide de la Tierra, por lo que
La proyección de mapas es indispensable en SIG.
Cuando los datos geográficos en la base de datos SIG se almacenan en coordenadas geográficas, se deben convertir en coordenadas geográficas a través de los datos espaciales con el mapa como fuente de datos.
Al generar o Al visualizarse, debe convertirse en coordenadas geográficas. Los datos espaciales representados por coordenadas geográficas se convierten a las coordenadas planas de la proyección especificada mediante la transformación de proyección.
En SIG, el método de proyección se puede especificar según las necesidades del usuario, pero cuando el mapa mostrado es consistente con la escala de la serie de mapas base nacional, la proyección utilizada por la serie de mapas base nacional generalmente es usado.