引入GIS¶

gentleLogo 目标: 了解什么是地理信息系统,它可以用来做什么。
关键词: 地理信息系统、计算机、地图、数据、信息系统、空间、分析

概述

正如我们使用文字处理器在计算机上编写文档和处理文字一样,我们可以使用 GIS application 处理 spatial information 在电脑上。GIS代表**“地理信息系统”**

地理信息系统包括:

使用GIS应用程序,您可以在计算机上打开数字地图,创建新的空间信息以添加到地图中,创建根据需要定制的打印地图,并执行空间分析。

让我们来看一个关于GIS如何有用的小例子。想象一下你是一名卫生工作者,你会记下你治疗的每个病人的住址和住址。

经度 纬度 疾病 日期
26.870436 -31.909519 流行性腮腺炎 13/12/2008
26.868682 -31.909259 流行性腮腺炎 24/12/2008
26.867707 -31.910494 流行性腮腺炎 22/01/2009
26.854908 -31.920759 麻疹 11/01/2009
26.855817 -31.921929 麻疹 26/01/2009
26.852764 -31.921929 麻疹 10/02/2009
26.854778 -31.925112 麻疹 22/02/2009
26.869072 -31.911988 流行性腮腺炎 02/02/2009
26.863354 -31.916406 水痘 26/02/2009

如果你看上表,你会很快发现在1月和2月有很多麻疹病例。我们的卫生工作者通过在表格中记录每个病人的房子的纬度和经度来记录它的位置。在GIS应用程序中使用这些数据,我们可以快速了解更多关于疾病模式的信息:

../../_images/patterns_of_illness.png

在GIS应用程序中显示疾病记录的示例。很容易看出腮腺炎患者都生活在一起。

关于GIS

地理信息系统是一个相对较新的领域,它始于20世纪70年代。过去,计算机化地理信息系统只适用于拥有昂贵计算机设备的公司和大学。如今,任何拥有个人电脑或笔记本电脑的人都可以使用地理信息系统软件。随着时间的推移,地理信息系统应用程序也变得更容易使用——它过去需要大量的培训才能使用地理信息系统应用程序,但现在,即使是业余人士和临时用户,也更容易在地理信息系统中开始使用。如上所述,地理信息系统不仅仅是软件,它还涉及管理和使用数字地理数据的各个方面。在接下来的教程中,我们将重点介绍地理信息系统软件。

什么是GIS软件/GIS应用程序?

你可以看到一个例子 GIS Application 看起来像图“GIS”应用程序。GIS应用程序通常是带有图形用户界面的程序,可以使用鼠标和键盘进行操作。应用程序提供 menus 靠近窗口顶部(文件、编辑等),使用鼠标单击时,会显示 行动. 这些操作为您提供了一种方法来告诉GIS应用程序您想要做什么。例如,您可以使用菜单告诉GIS应用程序向显示输出添加新层。

../../_images/menus.png

当用鼠标单击应用程序菜单时,展开以显示可以执行的操作列表。

Toolbars (rows of small pictures that can be clicked with the mouse) normally sit just below the menus and provide a quicker way to use frequently needed actions.

../../_images/toolbars.png

工具栏提供对常用功能的快速访问。把鼠标放在图片上通常会告诉你点击图片时会发生什么。

GIS应用程序的一个常见功能是显示 地图层. 映射层存储为磁盘上的文件或数据库中的记录。通常情况下,每个地图层都代表现实世界中的某种东西——例如,道路层将具有关于街道网络的数据。

当您在GIS应用程序中打开一个图层时,它将出现在 地图视图. 地图视图显示一个代表您所在图层的图形。将多个图层添加到地图视图中时,图层将相互重叠。查看“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“图”“河”,查看添加了多个图层的地图视图。地图视图的一个重要功能是允许放大、缩小以查看更大的区域并在地图中移动(平移)。

../../_images/map_view_towns.png

添加了多个图层的地图视图。添加到地图视图的城镇图层。

../../_images/map_view_schools.png

添加了多个图层的地图视图。添加到地图视图的学校层

../../_images/map_view_railways.png

添加了多个图层的地图视图。添加到地图视图的铁路图层

../../_images/map_view_rivers.png

添加了多个图层的地图视图。添加到地图视图的河流图层

GIS应用程序的另一个常见特征是 地图图例. 地图图例提供已加载到GIS应用程序中的图层列表。与纸质地图图例不同,GIS应用程序中的地图图例或“图层列表”提供了重新排序、隐藏、显示和分组图层的方法。更改图层顺序是通过单击图例中的图层,按住鼠标按钮,然后将图层拖动到新位置来完成的。在图中,图前的“地图图例”和图后的“地图图例”中,地图图例显示为GIS应用程序窗口左侧的区域。通过更改图层顺序,可以调整绘制图层的方式——在这种情况下,这样可以在道路上而不是在道路下方绘制河流。

../../_images/symbology1.png

地理信息系统软件可以让你很容易地改变符号——信息显示的方式。

../../_images/map_legend_before.png

更改图层顺序可以调整绘制图层的方式。在改变图层顺序之前,河流被引到道路下面。

../../_images/map_legend_after.png

更改图层顺序可以调整绘制图层的方式。改变图层顺序后,河流会被绘制在道路顶部。

为您自己的计算机获取地理信息系统应用程序

There are many different GIS Applications available. Some have many sophisticated features and cost tens of thousands of Rands for each copy. In other cases, you can obtain a GIS Application for free. Deciding which GIS Application to use is a question of how much money you can afford and personal preference. For these tutorials, we will be using the QGIS Application. QGIS is completely free and you can copy it and share it with your friends as much as you like. If you received this tutorial in printed form, you should have received a copy of QGIS with it. If not, you can always visit https://www.qgis.org/ to download your free copy if you have access to the internet.

地理信息系统数据

既然我们知道了什么是地理信息系统,以及地理信息系统应用程序可以做什么,那么让我们来谈谈 地理信息系统数据. 数据是另一个词 信息. 我们在地理信息系统中使用的信息通常具有地理方面的特点。想想我们上面的例子,关于卫生保健工作者。她创建了一个表格来记录像这样的疾病:

经度 纬度 疾病 日期
26.870436 -31.909519 流行性腮腺炎 13/12/2008

经度和纬度列 地理数据. 疾病和日期栏 非地理数据.

地理信息系统的一个常见特征是,它们允许您将信息(非地理数据)与位置(地理数据)相关联。实际上,GIS应用程序可以存储许多与每个地方相关联的信息——纸质地图不太擅长的东西。例如,我们的医护人员可以将患者的年龄和性别存储在她的桌子上。当GIS应用程序绘制层时,您可以告诉它根据性别或疾病类型绘制层,等等。因此,对于一个地理信息系统应用程序,我们有一种方法可以轻松地改变我们基于与地点相关的非地理数据创建的地图的外观。

地理信息系统使用许多不同类型的数据。 Vector data 存储为一系列 X, Y 计算机内存中的坐标对。矢量数据用于表示点、线和区域。插图“矢量数据”显示了在GIS应用程序中查看的不同类型的矢量数据。在接下来的教程中,我们将更详细地研究向量数据。

../../_images/vector_data.png

矢量数据用于表示点(如城镇)、线(如河流)和多边形(如市政边界)。

Raster data are stored as a grid of values. There are many satellites circling the earth and the photographs they take are a kind of raster data that can be viewed in a GIS. One important difference between raster and vector data is that if you zoom in too much on a raster image, it will start to appear 'blocky' (see illustrations figure_raster_data and figure_raster_data_zoom). In fact these blocks are the individual cells of the data grid that makes up the raster image. We will be looking at raster data in greater detail in later tutorials.

../../_images/raster_data.png

栅格数据通常是卫星拍摄的图像。在这里我们可以看到东开普的山脉。

../../_images/raster_data_zoomed.png

相同的栅格数据,但这次放大了。可以看到数据的网格性质。

我们学到了什么?

让我们总结一下我们在工作表中介绍的内容:

现在你试试!

以下是一些建议,您可以尝试与您的学习者一起学习:

需要考虑的事情

如果您没有可用的计算机,则可以使用开销和透明度复制本教程中涉及的许多主题,因为它使用相同的分层信息技术。然而,要正确理解地理信息系统,最好是用计算机来学习。

进一步阅读

**book:**desktop gis:用开源工具绘制地球地图。**作者:Gary Sherman。**国际标准书号:**9781934356067

《QGIS用户指南》还提供了有关使用QGIS的更详细信息。

下一步是什么?

在接下来的章节中,我们将详细介绍如何使用GIS应用程序。所有的教程都将使用qgis完成。接下来,我们来看看向量!