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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、什么叫地理信息

地理信息又称地理空间信息，是描述地理环境¹ 中各项要素或物质的数量、质量、分布特征、相互联系或者变化规律的事实和知识的总称。

1、定义

地理信息是指与空间地理分布相关的信息，它表示地球表面物体与周围环境的质量、数量、分布等固有特征之间的联系或规律，通常以数字、文字、图像和图形等形式呈现。

例如：
1、地形图

地理信息的内容：地形图展示了地球表面的地形地貌，如山脉、河流、湖泊、平原等。
表现形式：通常以等高线、颜色填充等方式在图纸上呈现，也可以转化为数字地图，通过地理信息系统（GIS）进行存储、查询和分析。
应用：地形图在地质勘探、城市规划、军事战略等领域有广泛应用。

2、土地利用

地理信息内容：土地利用现状图展示了地球表面不同区域的土地利用情况，如耕地、林地、草地、建设用地等。
表现形式：通常以颜色填充、图例等方式在地图上呈现，不同颜色代表不同的土地利用类型。
应用：土地利用现状图在国土资源管理、农业规划、城市规划等领域有重要作用，可以帮助规划者了解土地利用状况，制定合理的土地利用规划。

2、主要特点

1、地域性：地理信息的识别和位置紧密相关。无论是自然地理要素（如地形、气候、水文等）还是人文地理要素（如人口、经济、文化等），它们的信息都与特定的地理位置相联系。

2、多维结构：地理信息在二维空间（经度、纬度）的基础上，还可以实现第三维（如高度、深度等）以及更多专题信息（如土壤类型、植被类型、环境质量等）的叠加和展示。这种多维结构使得地理信息能够更全面地反映地理环境的复杂性和多样性。

3、动态变化：地理信息是随时间不断变化的。例如，城市扩张、气候变化、自然灾害等都会导致地理信息的更新和变化。因此，地理信息需要不断地进行采集、更新和维护，以保持其时效性和准确性。

3、分类

地理信息主要包括自然地理要素信息和人文地理要素信息两大类。自然地理要素信息涉及地形、地貌、气候、水文、土壤、植被等方面的信息；而人文地理要素信息则包括人口、经济、文化、交通、行政区划等方面的信息。

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二、什么叫GIS

GIS是Geographic Information System的缩写，中文名为地理信息系统。

1、定义

• 广义上：GIS是一门集地理学与地图学、遥感以及计算机科学等众多学科于一体的综合性前沿交叉学科。
• 狭义上：GIS是一种用于对地理空间数据进行采集、存储、操作、分析、显示和输出的计算机系统。

2、GIS对空间信息的储存

我们如何把地表的空间信息表达在计算机里面。GIS主要用两种数据模型来进行空间信息的储存：第一种就是矢量数据模型，第二种就是栅格数据模型。

2.1、矢量数据模型

将地理要素表示为点、线和多边形。点表示单个位置，线表示一系列连接的点，多边形表示由一系列线包围的区域。这种类型的模型非常适合涉及离散特征分析的应用程序，例如道路、建筑物、行政边界和其他人造或自然特征。此外，矢量数据模型也常用于需要高精度的应用程序，例如测量和绘图。

定义：矢量数据模型是描述地理空间信息的一种数据模型，它将地理空间信息抽象为一系列点、线、面等基本要素，并通过这些要素的空间关系来描述地理空间信息。主要通过一系列坐标值（x，y）来存储信息。

• 点：各种POI²数据
• 线：像什么河流、道路等
• 面：行政区、土地利用

矢量数据的制备通常包括三个基本步骤：

• 在一个空的空间将空间要素分为点、线和多边形，并用点及其x、y坐标来表示这些要素的位置和形状。
• 以一个逻辑框架构建这些几何对象的属性和空间关系。
• 编码并将矢量数据以数字数据文件存储，这样它们可以被访问、解释，并由计算机进行处理。

分类

• 简单数据模型：这个数据模型里面只是用单纯的坐标点来进行存储空间信息。对于点类型，就是一个个坐标点；对于线类型，它是储存线的端点坐标以及线的折点坐标，将这些坐标连起来就是一个线要素。
• 拓扑模型：它定义了地理要素（如点、线、面）之间的空间关系，而非它们的实际位置。拓扑模型是ArcGIS中用于描述地理要素之间共享重叠几何方式的排列布置。它确保了地图要素之间的逻辑关系，是数据管理和完整性方面的关键要求。

优点和应用
矢量数据模型具有精度高、可编辑性强、数据量小等优点。它在地理信息系统（GIS）、地图制图、城市规划、环境保护等领域得到了广泛应用。例如，在地图制图中，矢量数据模型可以用来描述地图上的各种要素，如道路、河流、建筑物等，并构建地图。在城市规划中，矢量数据模型可以用来描述城市中的各种要素，如道路、建筑物、公园等，并构建城市规划模型。

2.2、栅格数据模型

定义
将地理要素表示为单元格网格（像素或像元），每个单元格都有一个与之关联的值。这种类型的模型非常适合涉及连续现象分析的应用程序，例如海拔、温度和降水量。此外，栅格数据模型也常用于需要高度细节的应用程序，例如卫星图像和数字高程模型。

分类
1、离散栅格数据模型

• 定义：离散栅格是指其像元值不连续的栅格数据，其值通常是有限的，并且值与值之间的过渡是不连续的。离散栅格数据通常用于表示或定义具有清晰边界和描述、类或类别等属性的现象。
• 特点：
  1、像元值不连续：离散栅格的像元值是不连续的，即每个像元值都代表一个特定的类别或属性。
  2、有限的值域：离散栅格的像元值通常具有一个有限的值域，即只有有限数量的不同值。
  3、表示类别或属性：离散栅格常用于表示不同的类别或属性，如土地利用类型、土壤类型、政治边界等。

2、连续栅格模型
与离散栅格相比，连续栅格数据具有渐变的特点，其像元值通常是连续的，并且可以在一个范围内变化。例如，数字高程模型（DEM）就是一种连续栅格数据，它表示了地面高程的连续变化。

3、离散栅格和连续栅格的区别

定义和特点

离散栅格

• 定义：离散栅格数据表示具有明确边界和类别的现象。
• 特点：
  a、每个栅格单元代表一个特定的主题或类别，如土地覆盖类型、土壤类型等。
  b、栅格单元的值通常由表示类的整数组成，例如，值1可能代表城市地区，值2代表森林等。
  c、离散栅格数据在表示分类信息时非常直观和有效。

连续栅格

• 定义：连续栅格数据表示景观中平滑变化的现象。
• 特点：
  a、栅格单元的值可以连续变化，如海拔、温度等。
  b、每个栅格单元的值都是一个数值，表示该位置上的某种物理量或属性。
  c、连续栅格数据在表示渐变现象时具有优势。

应用场景

离散栅格

• 土地覆盖/使用地图：通过不同的整数值表示不同的土地覆盖类型，如森林、草地、城市等。
• 土壤类型图：使用不同的整数值表示不同的土壤类型，如黏土、沙土、壤土等。
• 行政区划图：通过整数值表示不同的行政区划，如省、市、县等。

连续栅格

• 数字高程模型（DEM）：使用连续变化的数值表示地面的高程信息。
• 温度分布图：通过连续变化的数值表示不同位置的温度信息。
• 航空照片：通过灰度值或彩色值表示地面的反射率或颜色信息。

数据处理和分析
离散栅格

• 重分类：根据需要将不同的类别重新组合或划分。
• 统计分析：对各类别的数量、面积等进行统计和分析。
• 空间叠加分析：将不同主题的离散栅格数据进行叠加，以分析它们之间的空间关系。

连续栅格

• 栅格插值：通过插值方法计算未知位置的数值，如使用高程点数据对DEM数据进行插值。
• 表面分析：计算坡度、坡向等表面参数。
• 统计分析：计算平均值、标准差等统计参数，以分析数据的分布特征。

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三、坐标系统

GIS（地理信息系统）坐标系统是描述和定位地球上位置的重要系统，它主要分为地理坐标系和投影坐标系两大类。

1、为什么要存在坐标系统？

假设我们需要去寻找一个人，那个人在徐家村，但是徐家村在地球上或者在中国上有很多家，那么我们如何正确的去寻找呢？于是我们只需要让那个人发一个坐标来，我们根据坐标就可以详细的寻找到此人了。这就是坐标系统存在的意义。

而GIS（地理信息系统）存在坐标系统主要基于以下几个因素影响：

1. 空间定位

• 坐标系统为地球上的每个点提供了唯一的标识符，即坐标值。这使得GIS能够精确地定位地理实体，如建筑物、道路、河流等。
• 通过坐标系统，GIS可以准确地描述地理实体之间的空间关系，如距离、方向、面积等。

2. 数据整合

• 不同的数据源可能使用不同的坐标系统。GIS通过统一的坐标系统，可以将这些不同来源的数据整合在一起，形成一个完整、连贯的地理信息数据库。
• 统一的坐标系统有助于消除数据之间的不一致性和冲突，提高数据的准确性和可靠性。

3. 空间分析

• GIS中的空间分析功能依赖于坐标系统来执行各种操作，如缓冲区分析、叠加分析等。
• 坐标系统使得GIS能够准确地计算地理实体之间的距离、面积、方向等参数，从而支持复杂的空间分析和决策过程。

4. 地图制作

• 地图是GIS的重要输出形式之一。坐标系统为地图制作提供了基础框架，使得地图上的地理实体能够按照实际位置进行排列和展示。
• 通过坐标系统，GIS可以生成具有精确比例尺和方向的地图，为用户提供直观的地理信息可视化工具。

5. 数据共享与互操作性

• 统一的坐标系统有助于实现GIS数据在不同平台、不同系统之间的共享和互操作性。
• 这使得GIS数据可以在更广泛的范围内被利用和交换，促进地理信息资源的共享和整合。

2、地理坐标系

地理坐标系，也称为空间直角坐标系或球面坐标系，是用经度和纬度来描述地球上的位置的坐标系统。

地理坐标系：由坐标构成，也就是经度和纬度

2.1、定义与特点

地理坐标系，也称为空间直角坐标系或球面坐标系，是用经度和纬度来描述地球上的位置的坐标系统。

• 经度：指地球表面上从北极到南极的线条，也就是东西方向的线，以本初子午线为基准，单位是度。经度范围通常为0°~180°，分为东经和西经。
• 纬度：指地球表面上从赤道到极点的线条，也就是南北方向的线，以赤道为基准，单位是度。纬度范围通常为0°~90°，分为北纬和南纬。

2.2、分类

• 参心坐标系：以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。其原点不与地球质心重合，是区域性大地坐标系，只适合地球局部区域使用，现已被淘汰。
• 地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面建立的大地坐标系。常见的地心坐标系有WGS84和CGCS2000等。

3、投影坐标系

投影坐标系，也称为平面坐标系，是将地球表面的三维空间信息转换为二维平面信息的坐标系统。

下面该图为由地理坐标系转换为投影坐标系

3.1、定义与特点

• 投影坐标系通过将地球表面的点按照一定的数学规则投影到一个平面上，使得这些点在这个平面上的相对位置关系与它们在地球表面上的相对位置关系保持一致。
• 投影坐标系的坐标单位通常是米或者其他长度单位。

3.2、投影方法

• 地图投影是将地理坐标转换为投影坐标的过程。由于地球是一个不规则球体，要转换到平面上必须要经过变形或破裂处理，因此，完全没有变形误差的地图是不存在的。为了满足不同的实际需要，使误差尽可能小，就产生了各种不同的投影方式。
• 按变形情况的不同，投影可以分为等角投影、等积投影和任意投影三种。等角投影保持角度和形状不变，而面积会变形；等积投影则正好相反，保持面积不变而角度和形状可能会变形；任意投影则是两种变形都有。
• 常用的投影方法包括Lambert投影、Albers投影、高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger）、通用横轴墨卡托投影（UTM）等。其中，高斯-克吕格投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统，具有精度高、变形小等优点，在我国地形图绘制中广泛应用。

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1. 地理环境是指地球表面及其周围空间的各种自然和人文因素的总和：自然要素有地形、气候、水文、土壤、植被、动物群落等。人文要素有城市与乡村、交通网络、土地利用、人口与文化等要素。 ↩︎

2. POI数据是指一种特定的地理信息数据，全称为Point of Interest，即兴趣点，也被称为地标、地点或位置信息。POI数据描述的是地理空间中具有特定含义和价值的实体，如商店、餐厅、酒店、公园、医院等。 ↩︎