遥感教程第15-7页

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Conducting a GIS analysis is best done by following some appropriate set procedure. The logic and strategy of this are described on this page. Some numerical data can be entered into a database consisting of tables or other non-image formats. But maps normally will have to be digitized or scanned. The usual steps in carrying out a GIS study for practical applications are set forth in this page.

进行地理信息系统分析

既然我们已经展示了一个地理信息系统可以做什么，接下来让我们来考虑进行地理信息系统分析的一些机制。今天，我们几乎只在计算机上进行这种分析。我们在下图中显示了一些典型的硬件：

GIS Hardware diagram.

摘自B.Davis，gis:a visual approach，1996年。经美国新墨西哥州圣菲市Onword出版社许可转载。

许多组织已经开发了用于地理信息系统分析的软件包。最广泛使用的是ARC/INFO（Unix和Windows NT平台）和ArcView（较小的PC桌面版本），由加利福尼亚州雷德兰兹的环境系统研究所（ESRI）营销，这家公司于1969年由Jack和Laura Dangermond创立。贝尔法斯特皇后大学的ShaneMurion为使用arc/info创建了一个教程（http://boris.qub.ac.uk/shane/arc/archome.html）。另一个叫做Grass的项目是由陆军工程兵团开发的，尽管他们不再支持它，但是你可以在贝勒大学学习这个工具。 GRASSLINKS .

以下流程图概述了典型GIS数据处理例行程序和步骤的一般系统设计：


此操作的目标是将包含所有要通过模型和其他决策过程操作的成分的数据库组装成一系列用于解决问题的输出。

` <>`__15-12: In the diagram above, one of the entries in the data input end is satellite imagery. Make a list of some of satellite-derived observations that lead to information relevant to GIS analysis. `ANSWER <Sect15_answers.html#15-12>`__

有些输入数据可能已经以数字形式存在，但我们必须从地图、表格或其他来源转换大部分数据。我们可以扫描一些地图或卫星/航空图像，并将生成的产品作为单个像素的数字输入处理，这些像素是数据单元等价物。请注意，数字系统直接将像素记录为颜色。但是，如果希望这些值与特定的属性相关联，则必须对它们重新编码。尽管最近的技术已经实现了这种转换的自动化，但在许多情况下，我们必须使用数字化板或平板电脑手动数字化地图，如我们在此处所示：

在这张桌子后面，我们在上面贴上一张地图，是排列在一个网格中的间距很近的电线，我们可以参考它作为x-y坐标。操作员（此处，Bill Campbell，NASA GSFC代码935的负责人，他在陆地卫星教学手册中撰写了关于地理信息系统的章节）在地图上的每个点上放置一个中心十字线的移动圆盘，并单击一个按钮输入其位置，以及一个记录其属性的数字代码。（s）进入计算机数据库。然后他移动到下一个点，重复这个过程，并输入一个TIE命令。

任何地图都由点、线和多边形组成，这些点或多边形用于定位描述特定属性或主题类别的图案（信息字段）。考虑这种情况，即指由线性边界分隔的几个领域（例如，不同类型的植被覆盖）：

|显示地图上信息字段示例的示意图。|

我们可以通过两种地理编码方法中的任何一种来捕获每个字段中包含的信息： 矢量 或 栅格 . 在“中心”面板中，该方法创建与场边界曲率近似的多边形。如果这个场有不规则的边界，我们可能需要很多线。每条线由两个端点（矢量）组成，在数字化过程中，这些端点的位置由坐标标记。我们在这个图表中展示了这个过程：

` <>`__15-13: In the above diagram, by visual inspection, decide which of the two geocoding methods seems to be more accurate. `ANSWER <Sect15_answers.html#15-13>`__

|矢量结构图。|

摘自B.Davis，gis:a visual approach，1996年。经美国新墨西哥州圣菲市Onword出版社许可转载。

每个点都有一个唯一的坐标值。两端或节点点定义一条线。我们通过一系列连接节点（任意两条相邻的线共享一个节点）指定一个多边形，该节点必须闭合（在本文作者的数字化经验中，主要的缺陷是一些多边形不闭合，我们必须重复或修复该过程）。然后，我们通过一个适当的代码标签（数字或字母）来识别每个多边形。查找表将代码字符与它们所表示的属性相关联。通过这种方式，我们可以将所有足够大的地图字段及其类别值方便地限定到数字数据库中。

在栅格方法中，我们手动在地图上覆盖或扫描具有特定大小的单元格网格阵列。如右面板所示（网格格式，如上所示），不规则多边形随后包含许多完全包含在其中的单元。系统会记录这些单元格在网格中的位置以及分配给它们的每个数据元素的相关代码。但有些细胞跨越了磁场边界。预设规则将单元格指定给相邻字段中的一个或另一个，通常与任一字段的相关比例相关。组成一个场的单元阵列只近似于场的形状，但在大多数情况下，计算的不准确性是可以容忍的。

通常，网格单元比图形地图显示中的封闭像素大，但多边形中的像素群近似于场的形状。单元与像素的关系使这种栅格格式很好地适应了数字操作。单元的大小部分取决于所表示的特征或属性的内部可变性。较小的单元提高了准确性，但也需要更多的数据存储。请注意，引用到同一个网格单元的多个数据层共享这个空间维度，但对于与任何给定单元关联的各种属性具有不同的编码值。

` <>`__15-14: From a data handling viewpoint, particularly involving computer manipulations, which method of geocoding, vector or raster, should be easier to process? `ANSWER <Sect15_answers.html#15-14>`__

数据管理对存储检索方法和文件结构非常敏感。一个好的管理软件包应该能够：

  1. 缩放和旋转“最佳匹配”投影覆盖和更改的坐标值。

  2. 在多边形和网格格式之间转换（交换）。

  3. 允许快速更新，允许相对轻松地更改数据。

  4. 允许多个用户和兼容数据库之间的多个交互。

  5. 高效地检索、转换和组合数据元素。

  6. 搜索、识别和路由各种不同的数据项，并使用指定的加权值对这些值进行评分，以便于接近和路由分析。

  7. 进行统计分析，如多元回归、相关性等。

  8. 将一个文件变量叠加到另一个文件变量上，即地图叠加。

  9. 测量区域、距离以及点和场之间的关联。

  10. 以允许用户组和计算机程序之间直接交互的方式建模、模拟和制定预测方案。

对于见习者来说，开发一个地理信息系统可能是一个昂贵、复杂且有点令人沮丧的经历。我们强调数据库设计和编码是需要时间、技术人员和充足资金的主要任务。然而，一旦开发出来，信息的可能性是令人兴奋的，输出的内在价值超过了处理各种数据的边际成本。在简单的语言中，地理信息系统是一种系统的、通用的、综合的方式，可以将空间（地理）数据呈现、解释和重新转换为可理解的输出。

主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net