目录

上一个主题

13. 附录：地理信息系统基础概念

下一个主题

13.2. GIS数据的基本格式

本教程由OSGeo中国中心维护。

13.1. 地理信息系统的概念与功能

13.1.1. 什么是地理信息系统（GIS）

日常生活中，我们通过电子地图寻找聚会地点，或者利用 Google Earth 查询各地卫星影像、道路。其他如搜寻公交车路线、汽车卫星导航等等， 这些东西都可以说是地理信息系统（GIS）应用的一部分， 我们的生活可说无时无刻都在接触 GIS ，那么到底什么是 GIS 呢？

地理信息系统（Geographic Informaiton System，GIS）是一个可以建立、浏览、 查询、分析地理空间数据的软件系统，其功能小至地图的展示，大至空间决策分析与支持。

这些地理信息系统所处理的地理空间数据，可以是真实地表或地下信息、人文活动或历史纪录数据， 它是真实世界简化与数值化的结果，但可以表达出真实世界的地理位置与讯息。 比如地表及地下自然生态之分布（河道、地表高程、水系、植物、生物、森林资源、 天气、地下水流动、地层、土壤分布）、人文活动分布（路网、土地利用分布）等等均可视为地理空间数据， 如 图 13.1

_images/image1_x19.png

图 13.1 地理信息系统真实与空间数据表示

地理空间数据是隐涵着空间位置，包含地理坐标-经纬度数值， 可透过地理信息系统做静态或动态的展示与分析。 一般地理信息的组成内容如 图 13.2 所示。

_images/image2_xy0.png

图 13.2 地理信息的组成

  • 计算机：计算机主机与显示器可执行 GIS，透过显示器数化、展示、建立数据，扫描器输入空间数据，打印机输出数据等。

  • 软件：GIS 软件包含程序与使用接口，让用户可以存取数据。常见的接口包含工具栏、图标及指令。

  • 人员：人员是使 GIS 可以执行的重要环节，提供使用 GIS 的目的、判断与决策。

  • 资料：对GIS最难得也最耗时的就是资料。且数据质量的好坏与正确性对于之后的分析有绝对性的影响，若未发现数据错误，将使得分析结果产生错误，进而影响决策。

  • 理论方法：成功的GIS分析结果来自于正确的设计以及理论模式与技术建立。他们，它们是独特、创新而且唯一的，能有效解决问题。

13.1.2. 地理信息系统（GIS）的功能

地理信息系统除了展示地图信息外，还可以透过计算机进行计算与分析，如 图 13.3 ，包含下列六大类功能。

_images/image3_xzw.png

图 13.3 地理信息系统功能

1.空间数据输入

GIS可应用于空间建构与扩展，除了使用原本的数据外，还可以建立新数据。 使用者关注的是如何获取公共或私人空间讯息等数据， 新的GIS 数据可以从卫星影像、GPS 或是传统地图数值化，建立出属性、点线面图征， 以及拥有正确的坐标系统。

2.属性数据管理

GIS 中包括了数据库系统，可进行地理数据的更新、管理储存。 数据库管理妥当与否可直接影响数据的管理使用效率、分析与更新的功能。 妥善的管理、储存GIS 数据库可提供用户使用上的便利。

3.资料展示

集合地图、属性、以及图表数据展示。一个完整的地图组成包含了标题、 主体、图例、指北针、比例尺、符号设计等。同时必须传达出正确的空间信息给读者。

4.数据查询

透过数据空间与属性查询，可以让用户对资料得到概略的了解， 有助于了解数据本身的特性，以及提出好的问题与假设。 此外，地理可视化（Geographic Visualization）有助于提供数据分类与整合以及地图比较。

5.资料分析

常见的矢量资料分析有拓扑、叠加、距离度量； 栅格式数据分析包含地区、邻近、区域、全球性的功能。另外还有数值地形分析、空间分析等等。

6.地理模型建立

指的是使用 GIS 建立一些空间数据的分析模式。 对于模式的建立，GIS 相当有用的功能就是迭图，结合不同变量的空间与属性数据于地图中， 根据要素地区性差异，可以获取新的信息。

13.1.3. 地理信息系统应用

过去在地理信息系统刚发展的阶段只限于地理学、测量学、制图学、计算机信息科学等领域使用。 然而在计算机技术革新、Internet发明，以及商业与资源利用全球化的影响下， 人们的生活与空间不断地发生关联，如何去呈现空间分布与影响，也愈来愈显的重要， 对于GIS在空间分析的需求也因此更加需要。例如：市场分析需要知道客户空间来源、交通网络的影响， 这些都可以由GIS 将信息快速提供给决策者以做出正确的规划。 GIS 技术与 Internet技术的融合形成 WebGIS。和传统的基于 Client/Server 的 GIS 相比， WebGIS提供简单的 GIS操作，使用者不需购买昂贵的软件，不需要专业训练的背景，就可以轻易地操作， 并且得到与生活信息相关的讯息，是最容易被一般大众所接受一种GIS 表现方式。

国内地理信息系统发展开始于 1980年代，但多为理论介绍与讨论， 仅止于少数空间信息部门或与之相关的学系应用。之后在专家学者的呼吁下， 于1990年由内政部邀集相关机关单位成立“国土信息系统推动小组”， 正式展开全面推动地理信息系统的工作，间接也带动了国内不同领域在GIS 的应用与快速发展。 目前有关 GIS的应用领域包含了土地利用、交通网络规划、都市计划发展规划、场址分析、市场分析、 灾情预报监测、防灾体系建立、空间图资数值化管理等等。 提供民众便捷的生活有电子地图、GoogleEarth ，卫星导航等等。

13.1.4. 目前常见的GIS软件

自由软件或免费软件：

商业软件：

Google Earth / Google Map：

提供全世界范围的卫星影像（含历史卫星影像）、地图、地形图、道路、3D建筑物， 使用者可以任意探索世界各地的地理信息，储存浏览过的地方，做有系统的规划与管理。 历史卫星影像可供用户询区域性的时序变迁； 另外，也整合海底与水面研究数据，提供地球环境全方位的资料见下图 图 13.4 。

_images/image4_x8v.png

图 13.4 卫星影像