⑴ 地理信息系統知識點
什麼是地理信息系統篇一：地理信息系統的基本概念
（一）數據與信息
數據是一種未經加工的原始資料，是通過數字化或記錄下來可以被鑒別的符號。數字、文字、符號、圖像都是數據。
信息（Information）是用文字、數字、符號、語言、圖像等介質來表示事件、事物、現象等的內容、數量或特徵，從而向人們（或系統）提供關於現實世界新的事實和知識，作為生產、建設、經營、管理、分析和決策的依據。信息具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特徵。信息來源於數據（Data）。
數據是客觀對象的表示，而信息則是數據內涵的意義，是數據的內容和解釋。例如，從實地或社會調查數據中可獲取到各種專門信息；從測量數據中可以抽取出地面目標或物體的形狀、大小和位置等信息；從遙感圖像數據中可以提取出各種地物的圖形大小和專題信息。
（二）地理信息
地理信息是指表徵地理圈或地理環境固有要素或物質的數量、質量、分布特徵、聯系和規律的數字、文字、圖象和圖形的總和。地理信息是有關地理實體的性質、特徵和運動狀態的表徵和一切有用的知識，它是對表達地理特徵與地理現象之間關系的地理數據的解釋。而地理數據則是各種地理特徵和現象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特徵（簡稱屬性）及時域特徵三部分。空間位置數據描述地物所在位置。這種位置既可以根據大地參照系定義，如大地經緯度坐標，也可以定義為地物間的相對位置關系，如空間上的相鄰、包含等；屬性數據有時又稱非空間數據，是屬於一定地物、描述其特徵的定性或定量指標。時域特徵是指地理數據採集或地理現象發生的時刻/時段。時間數據對環境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統學界越來越多的重視。空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大基本要素。
地理信息除了具有信息的一般特性，還具有以下獨特特性：
（1）空間分布性。地理信息具有空間定位的特點，先定位後定性，並在區域上表現出分布式特點，其屬性表現為多層次，因此地理資料庫的分布或更新也應是分布式。
（2）數據量大。地理信息既有空間特徵，又有屬性特徵，另外地理信息還隨著時間的變化而變化，具有時間特徵，因此其數據量很大。尤其是隨著全球對地觀測計劃不斷發展，我們每天都可以獲得上萬億兆的關於地球資源、環境特徵的數據。這必然對數據處理與分析帶來很大壓力。
（3）信息載體的多樣性。地理信息的第一載體是地理實體的物質和能量本身，除此之外，還有描述地理實體的文字、數字、地圖和影像等符號信息載體以及紙質、磁帶、光碟等物理介質載體。對於地圖來說，它不僅是信息的載體，也是信息的傳播媒介。
（三）地理信息系統
地理信息系統（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時又稱為「地學信息系統」或「資源與環境信息系統」。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用於分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。
通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：
1、GIS的物理外殼是計算機化的技術系統，它又由若干個相互關聯的子系統構成，如數據採集子系統、數據管理子系統、數據處理和分析子系統、圖像處理子系統、數據產品輸出子系統等，這些子系統的優劣、結構直接影響著GIS的硬體平台、功能、效率、數據處
理的方式和產品輸出的類型。
2、GIS的操作對象是空間數據，即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體。空間數據的最根本特點是每一個數據都按統一的地理坐標進行編碼，實現對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區別於其它類型信息系統的根本標志，也是其技術難點之所在。
3、GIS的技術優勢在於它的數據綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規方法或普通信息系統難以得到的重要信息，實現地理空間過程演化的模擬和預測。
4、GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數；電子速測儀、GPS全球定位技術、解析或數字攝影測量工作站、遙感圖像處理系統等現代測繪技術的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標的數字信息產品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，並促使GIS向更高層次發展。地理學是GIS的理論依託。有的學者斷言，「地理信息系統和信息地理學是地理科學第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發展是地理科學信息革命的一把鑰匙，那麼，信息地理學的興起和發展將是打開地理科學信息革命的一扇大門，必將為地理科學的發展和提高開辟一個嶄新的天地」。GIS被譽為地學的第三代語言——用數字形式來描述空間實體。
GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區域性的和局部性的；按研究內容的不同可分為綜合性的與專題性的。同級的各種專業應用系統集中起來，可以構成相應地域同級的區域綜合系統。在規劃、建立應用系統時應統一規劃這兩種系統的發展，以減小重復很費，提高數據共享程度和實用性。
什麼是地理信息系統篇二：地理信息系統名詞解釋大全(整理版本)
地理信息系統作為信息技術的一種，是在計算機硬、軟體的支持下，以地理空間資料庫（GeospatialDatabase）為基礎，以具有空間內涵的地理數據為處理對象，運用系統工程和信息科學的理論，採集、存儲、顯示、處理、分析、輸出地理信息的計算機系統，為規劃、管理和決策提供信息來源和技術支持。簡單地說，GIS就是研究如何利用計算機技術來管理和應用地球表面的空間信息，它是由計算機硬體、軟體、地理數據和人員組成的有機體，採用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。地理信息系統屬於空間型信息系統。
地理信息是指表徵地理圈或地理環境固有要素或物質的數量、質量、分布特徵、聯系和規律等的數字、文字、圖像和圖形等的總稱；它屬於空間信息，具有空間定位特徵、多維結構特徵和動態變化特徵。
地理信息科學與地理信息系統相比，它更加側重於將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題。地理信息科學在對於地理信息技術研究的同時，還指出了支撐地理信息技術發展的基礎理論研究的重要性。
地理數據是以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文景觀的數據，主要包括數字、文字、圖形、圖像和表格等。
地理信息流即地理信息從現實世界到概念世界，再到數字世界（GIS），最後到應用領域。
數據是通過數字化或記錄下來可以被鑒別的符號，是客觀對象的表示，是信息的表達，只有當數據對實體行為產生影響時才成為信息。
信息系統是具有數據採集、管理、分析和表達數據能力的系統，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。包括計算機硬體、軟體、數據和用戶四大要素。
四叉樹數據結構是將空間區域按照四個象限進行遞歸分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的數值單調為止。凡數值（特徵碼或類型值）呈單調的單元，不論單元大小，均作為最後的存儲單元。這樣，對同一種空間要素，其區域網格的大小，隨該要素分布特徵而不同。
不規則三角網模型簡稱TIN，它根據區域有限個點集將區域劃分為相連的三角面網路，區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內。如果點不在頂點上，該點的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內則用三個頂點的高程）。
拓撲關系拓撲關系是指網結構元素結點、弧段、面域之間的空間關系，主要表現為拓撲鄰接、拓撲關聯、拓撲包含。根據拓撲關系，不需要利用坐標或距離，可以確定一種地理實體相對於另一種地理實體的位置關系，拓撲數據也有利於空間要素的查詢。
拓撲結構為在點、線和多邊形之間建立關聯，以及徹底解決鄰域和島狀信息處理問題而必須建立的數據結構。這種結構應包括以下內容：唯一標識，多邊形標識，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標值）。
遊程編碼是逐行將相鄰同值的網格合並，並記錄合並後網格的值及合並網格的長度，其目的是壓縮柵格數據量，消除數據間的冗餘。
空間數據結構是指適合於計算機系統存儲、管理和處理的地學圖形的邏輯結構，是地理實體的空間排列方式和相互關系的抽象描述。
矢量數據結構是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數據組織方式。這種數據組織方式能最好地逼近地理實體的空間分布特徵，數據精度高，數據存儲的冗餘度低，便於進行地理實體的網路分析，但對於多層空間數據的疊合分析比較困難。
柵格數據結構基於柵格模型的數據結構簡稱為柵格數據結構，指將空間分割成有規則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數據組織形式。
空間索引是指依據空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數據結構，其中包含空間對象的概要信息。作為一種輔助性的空間數據結構，空間索引介於空間操作演算法和空間對象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。
空間數據編碼是指將數據分類的結果，用一種易於被計算機和人識別的符號系統表示出來的過程。編碼的目的是用來提供空間數據的地理分類和特徵描述，同時為了便於地理要素的輸入、存儲、管理，以及系統之間數據交換和共享的需要。
Delaunay三角網即由狄洛尼三角形組成的三角網，它是在地形擬合方面表現最出色的三角網，因此常被用於TIN的生成。狄洛尼三角形有三個最鄰近的點連接而成，這三個相鄰點對應的Voronoi多邊形有一個公共的頂點，此頂點同時也是狄洛尼三角形外接圓的圓心。
Voronoi多邊形即泰森多邊形，它採用了一種極端的邊界內插方法，只用最近的單個點進行區域插值。泰森多邊形按數據點位置將區域分割成子區域，每個子區域包含一個數據點，各子區域到其內數據點的距離小於任何到其它數據點的距離，並用其內數據點進行賦值。
柵格數據壓縮編碼有鍵碼、遊程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼等。其目的，就是用盡可能少的數據量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分。
邊界代數演算法邊界代數多邊形填充演算法是一種基於積分思想的矢量格式向柵格格式轉換演算法，它適合於記錄拓撲關系的多邊形矢量數據轉換為柵格結構。它不是逐點判斷與邊界的關系完成轉換，而是根據邊界的拓撲信息，通過簡單的加減代數運算將邊界位置信息動態地賦給各柵格點，實現了矢量格式到柵格格式的高速轉換，而不需要考慮邊界與搜索軌跡之間的關系，因此演算法簡單、可靠性好，各邊界弧段只被搜索一次，避免了重復計算。
DIME文件美國人口普查局在1980年的人口普查中提出了雙重獨立地圖編碼文件。它含有調查獲得的地理統計數據代碼及大城市地區的界線的坐標值，提供了關於城市街道，住址范圍以及與人口普查局的列表統計數據相關的地理統計代碼的綱要圖。在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
空間數據內插即通過已知點或分區的數據，推求任意點或分區數據的方法。空間數據壓縮即從所取得的數據集合S中抽出一個子集A，這個自己作為一個新的信息源，在規定的精度范圍內最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。
坐標變換實質是建立兩個平面點之間的一一對應關系，包括幾何糾正和投影轉換，他們是空間數據處理的基本內容之一。
仿射變換是GIS數據處理中使用最多的一種幾何糾正方法。它的主要特性為：同時考慮到因地突變形而引起的實際比例尺在x和y方向上的變形，因此糾正後的坐標數據在不同方向上的長度比將發生變化。
數據精度是考察數據質量的一個方面，即對現象描述的詳細程度。精度低的數據並不一定準確度也低。
空間數據引擎是一種空間資料庫管理系統的實現方法，即在常規資料庫管理系統之上添加一層空間資料庫引擎，以獲得常規資料庫管理系統功能之外的空間數據存儲和管理的能力。代表性的是ESRI的SDE。
空間數據引擎在用戶和異種空間資料庫的數據之間提供了一個開放的介面，它是一種處於應用程序和資料庫管理系統之間的中間件技術。使用不同廠商GIS的客戶可以通過空間數據引擎將自身的數據提交給大型關系型DBMS，由DBMS統一管理；同樣，客戶也可以通過空間數據引擎從關系型DBMS中獲取其他類型GIS的數據，並轉化成客戶可以使用的方式。
資料庫管理系統是操作和管理資料庫的軟體系統，提供可被多個應用程序和用戶調用的軟體系統，支持可被多個應用程序和用戶調用的資料庫的建立、更新、查詢和維護功能。
空間資料庫是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的`與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。
空間數據模型是關於現實世界中空間實體及其相互間聯系的概念，為描述空間數據組織和設計空間資料庫模式提供了基本的方法。一般而言，GIS空間數據模型由概念數據模型、邏輯數據模型和物理數據模型三個有機聯系的層次所組成。
分布式資料庫是一組數據的集合，這些數據在物理上分布於計算機網路的不同結點上，而邏輯上屬於同一個系統。它具有分布性，同時在邏輯上互相關聯。
對象－關系管理模式/型是指在關系型資料庫中擴展，通過定義一系列操作空間對象（如點、線、面）的API函數，來直接存儲和管理非結構化的空間數據的空間資料庫管理模式。
緩沖區分析是根據分析對象的點、線、面實體，自動建立他們周圍一定距離的帶狀區，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據。
疊合分析是指在統一空間參照系統條件下，每次將同一地區兩個地理對象的圖層進行疊合，以產生空間區域的多重屬性特徵，或建立地理對象之間的空間對應關系。
空間分析是基於空間數據的分析技術，它以地學原理為依託，通過分析演算法，從空間數據中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態、空間形成、空間演變等信息。
網路分析是運籌學模型中的一個基本模型，即對地理網路和城市基礎設施網路進行地理分析和模型化。它的根本目的是研究、籌劃一項網路工程如何安排，並使其運行效果最好。
透視圖從數字高程模型繪制透視立體圖是DEM的一個極其重要的應用。透視立體圖能更好地反映地形的立體形態，非常直觀。與採用等高線表示地形形態
相比有其自身獨特的優點，更接近人們的直觀視覺。調整視點、視角等各個參數值，就可從不同方位、不同距離繪制形態各不相同的透視圖製作動畫。
網路是一個由點、線的二元關系構成的系統，通常用來描述某種資源或物質在空間上的運動。
變數篩選分析是通過尋找一組相互獨立的變數，使相互關聯的復雜的多變數數據得到簡化的空間統計分析方法。常用的有主成分分析法、主因子分析法、關鍵變數分析法等。
變數聚類分析是將一組數據點或變數，按照其在性質上親疏遠近的程度進行分類的空間統計分析方法。兩個數據點在m為空間的相似性可以用這些點在變數空間的距離來度量。
數字地面模型簡稱DTM，是定義於二維區域上的一個有限項的向量序列，它以離散分布的平面點來模擬連續分布的地形。
數字高程模型當數字地面模型的地面屬性為海拔高程時，則該模型即為數字高程模型。簡稱DEM。
GIS應用模型是根據具體的應用目標和問題，藉助於GIS自身的技術優勢，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機理和過程。
OGC即OpenGIS協會(OpenGISConsortium)其目的是使用戶可以開放地操縱異質的地理數據，促進採用新的技術和商業方式來提高地理信息處理的互操作性(Interoperablity)，OGC會員主要包括GIS相關的計算機硬體和軟體製造商，數據生產商以及一些高等院校，政府部門等，其技術委員會負責具體標準的制定工作。
開放式地理信息系統（OpenGIS）OpenGIS(,OGIS-開放的地理數據互操作規范)由美國OGC（開放地理信息系統協會）提出。其目標是，制定一個規范，使得應用系統開發者可以在單一的環境和單一的工作流中，使用分布於網上的任何地理數據和地理處理。它致力於消除地理信息應用之間以及地理應用與其它信息技術應用之間的藩籬，建立一個無「邊界」的、分布的、基於構件的地理數據互操作環境，與傳統的地理信息處理技術相比，基於該規范的GIS軟體將具有很好的可擴展性、可升級性、可移植性、開放性、互操作性和易用性。
數據結構是地理實體的數據組織形式及其相互關系的抽象描述。
空間數據質量是對空間數據在表達空間位置、空間關系、專題特徵以及時間等要素時，所能達到的准確性、一致性、完整性以及它們之間統一性的度量，一般描述為空間數據的可靠性和精度，用誤差來表示。
數字地球是把浩瀚復雜的地球數據加以數字化、網路化，變成一個地球信息模型計劃。是一種可以嵌入海量地理數據、多種解析度、三維的地球表達，是對真實地球及其相關現象的統一性的數字化重現和認識。其核心思想有兩點：一是用數字化手段統一處理地球問題；二是最大限度地利用信息資源。
虛擬現實也稱虛擬環境或人工現實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境，演練者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感。
地圖投影是建立平面上的點（用平面直角坐標或極坐標表示）和地球表面上的點（用緯度和精度表示）之間的函數關系。
投影轉換是從一種地圖投影變換為另一種地圖投影。其實質是建立兩平面場之間及鄰域雙向連續點的一一對應的關系。
虛擬地理環境簡稱VGE，是基於地學分析模型、地學工程等的虛擬現實，它是地學工作者根據觀測實驗、理論假設等建立起來的表達和描述地理系統的空間分布以及過程現象的虛擬信息地理世界，一個關於地理系統的虛擬實驗室，它允許地學工作者按照個人的知識、假設和意願去設計修改地學空間關系模型、地學分析模型、地學工程模型等，並直接觀測交互後的結果，通過多次的循環反饋，最後獲取地學規律。
高斯-克呂格投影Gauss-KruegerProjection①是一種橫軸等角切橢圓柱投影。它是將一橢圓柱橫切於地球橢球體上，該橢圓柱面與橢球體表面的切線為一經線，投影中將其稱為中央經線，然後根據一定的約束條件即投影條件，將中央經線兩側規定范圍內的點投影到橢圓柱面上從而得到點的高斯投影。
②一種等角橫切橢圓柱投影。其投影帶中央子午線投影成直線且長度不變，赤道投影也為直線，並與中央子午線正交。
UTM投影全球橫軸墨卡托投影的簡稱。是美國編制世界各地軍用地圖和地球資源衛星象片所採用的橫軸墨卡托投影的一種變型投影。它規定中央經線長度比為0.9996。
電子地圖當紙地圖經過計算機圖形圖像系統光——電轉換量化為點陣數字圖像，經圖像處理和曲線矢量化，或者直接進行手扶跟蹤數字化後，生成可以為地理信息系統顯示、修改、標注、漫遊、計算、管理和列印的矢量地圖數據文件，這種與紙地圖相對應的計算機數據文件稱為矢量化電子地圖。
元數據[空間]是指描述空間數據的數據，它描述空間數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特徵，是空間數據交換的基礎，也是空間數據標准化與規范化的保證，在一定程度上為空間數據的質量提供了保障。
Web地理信息系統（WebGIS）是Web技術和GIS技術相結合，即利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項新技術。從WWW的任一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、製作專題圖、進行各種空間檢索和空間分析。
GIS互操作互操作是指在異構環境下的兩個或多個實體，盡管它們實現的語言、執行的環境和基於的模型不同，但仍然可以相互通信和協作，以完成某一特定任務。這些實體包括應用程序、對象、系統運行環境等。空間數據的互操作針對異構的資料庫和平台，實現數據處理的互操作，與數據轉換相比，它是「動態」的數據共享，獨立於平台，具有高度的抽象性，是空間數據共享的發展方向。
組件式GIS是採用了面向對象技術和組件式軟體的GIS系統（包括基礎平台和應用系統）。其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個組件，每個組件完成不同的功能。各個GIS組件之間，以及GIS組件與其它非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟體開發工具集成起來，形成最終的GIS基礎平台以及應用系統。
客戶機/伺服器結構即C/S結構，是一種分布式系統結構，在該體系中，客戶端通常是同最終用戶交互的應用軟體系統，而伺服器由一組協作的過程構成，為客戶端提供服務。客戶機和伺服器通常運行相同的微內核，一個客戶機/伺服器機制可以有多個客戶端，或者多個伺服器，或者兼而有之。客戶機/伺服器模式基於簡單的請求/應答協議，即客戶端向伺服器提出信息處理的請求，伺服器端接收到請求並將請求解譯後，根據請求的內容執行相應操作，並將操作結果傳
⑵ 虛擬地球，虛擬城市，三維空間可視化的背後邏輯和原理3D 可視化
虛擬城市是虛擬地球的一個細分領域。
虛擬地球是一種表達地理數據的三維可視化平台,其可應用於各種范圍的地理信息可視化,大到全球尺度的地殼模型,小到單個建築等基礎設施。跨地表的三維空間可視化意味著以地球表層為基礎,可以一體化展示地上地下空間結構的位置關系與形態,並能實現全方位多角度瀏覽的三維空間可視化系統。其對於數字城市建設、綜合管理與應用具有重要價值。
三維空間可視化是虛擬城市的一個大方向。
對於城市管理而言，智慧城市是一個很重要的概念，很多物聯網技術廠商在一個生態里分工合作，三維可視化就是一個新興領域，逐步發展成型。三維可視化城市模型主要用於空間數據化展示，ThingJS相繼輸出了應用於不同領域的三維可視化城市模型，如教育可視化、旅遊可視化或園區可視化，通過集成大量的城市要素運行實時數據，利用實時交互方式再現城市的三維立體景觀。
三維場景主要以「數字城市」「三維城市」建設為標志，通過計算機技術、3S技術（遙感（RS）、全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS））以及大規模存儲技術對城市進行多解析度、多尺度、多時空及多種類的場景空間描述，模擬建模的對象也主要是城市地物空間，包括建築、設備、人物角色和地形、城市區域劃分，如果想繼續研究學習，可以了解3D地圖開發原理>>
⑶ 地理信息數字化主要方法
信息來源如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯系起來，可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會乾涸。一個GIS系統就能夠進行這樣的分析，它能夠將不同來源的信息以不同的形式應用。對於源數據的基本要求是確定變數的位置。位置可能由經度，緯度和海拔的 x，y，z坐標來標注，或是由其他地理編碼系統比如ZIP碼，又或是高速公路英里標志來表示。任何可以定位存放的變數都能被反饋到GIS。一些政府機構和非政府組織生產正在製作能夠直接訪問GIS的計算機資料庫。可以將地圖中不同類型的數據格式輸入GIS。GIS 系統同時能將不是地圖形式的數字信息轉換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數字衛星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關植被覆蓋的數字信息層。同樣，人口調查或水文表格數據也可在GIS系統中被轉換成作為主題信息層的地圖形式。資料展現GIS 數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象（公路，土地利用，海拔）。現實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念：離散對象（如房屋） 和連續的對象領域（如降雨量或海拔）。這二種抽象體在GIS系統中存儲數據主要的二種方法為：柵格（網格）和矢量。柵格（網格）數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（網格）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數值也可能是一個分類組，例如土地使用狀況，一個連續的值，或是降雨量，或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的解析度取決於地面單位的網格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區域， 但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區域，也可以用來表示一個實物，實物被存儲為... 矢量數據利用了幾何圖形例如點，線（一系列點坐標），或是面（形狀決定於線）來表現客觀對象。例如，在住房細分中以多邊形來代表物產邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續變化性的領域。利用等高線和不規則三角網（TIN）來表示海拔或其他連續變化的值。TIN的記錄對於這些連接成一個由三角形構成的不規則網格的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優點也有缺點。柵格數據設置在面內所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數據，這就使得前者所需的存儲的空間大於後者。對於柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作，而對於矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以象在傳統地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外，另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中，這些附加數據為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。資料擷取數據擷取——向系統內輸入數據——它占據了GIS從業者的大部分時間。有多種方法向GIS中輸入數據，在其中它以數字格式存儲。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現有數據可以被數字化或掃描來產生數字數據。數字化儀從地圖中產生向量數據作為操作符軌跡點、線和多邊形的邊界。掃描地圖可以產生能被進一步處理生成向量數據的光柵數據。測量數據可以從測量器械上的數字數據收集系統中被直接輸入到GIS中。從全球定位系統（GPS）——另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS中。遙感數據同樣在數據收集中發揮著重要作用，並由附在平台上的多個感測器組成。感測器包括攝像機、數字掃描儀和激光雷達，而平台則通常由航空器和衛星構成。現在大部分數字數據來源於圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數字化直接從數字圖像的立體象對中得到的特徵。這些系統允許數據以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到。現今，模擬航空照片先被掃描然後再輸入到軟拷貝系統，但隨著高質量的數字攝像機越來越便宜，這一步也就可被省略了。衛星遙感提供了空間數據的另一個重要來源。這里衛星使用不同的感測器包來被動地測量從主動感測器如雷達發射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射系數。遙感收集可以進一步處理來標識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數據。除了收集和輸入空間數據之外，屬性數據也要輸入到GIS中。對於向量數據，這包括關於表現在系統中的對象的附加信息。輸入數據到GIS中後，通常還要編輯，來消除錯誤，或進一步處理。對於向量數據必須要「拓撲正確」才能進行一些高級分析。比如說，在公路網中，線必須與交叉點處的結點相連。像反沖或過沖的錯誤也必須消除。對於掃描的地圖，源地圖上的污點可能需要從生成的光柵中消除。例如，污物的斑點可能會把兩條本不該相連的線連在一起。資料操作GIS可以執行數據重構來把數據轉換成不同的格式。例如，GIS可以通過在具有相同分類的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關系，如鄰接和包含，來將衛星圖像轉換成向量結構。
由於數字數據以不同的方法收集和存儲，兩種數據源可能會不完全兼容。因此GIS必須能夠將地理數據從一種結構轉換到另一種結構。
投影系統，坐標系統與轉換
財產所有權地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數據。GIS中的地圖數據必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數據對齊或相配合。在數字數據被分析前，它們可能得經過其它一些將它們整合進GIS的處理，比如，投影與坐標變換。地球可以用多種模型來表示，對於地球表面上的任一給定點，各個模型都可能給出一套不同的坐標（如緯度，經度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越復雜，越來越精確。事實上，有些模型應用於地球的不同區域以提供更高的精確度（如北美坐標系統，1983-NAD83-只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。
投影是製作地圖的基礎部分，它是從地球的一種模型中轉換信息的數學方法，它將三維的彎曲表面轉換成二維的媒介（比如紙或電腦屏幕）。不同類型的地圖要採用不同的投影投影系統，因為每種投影系統有其自身的合適的用途。比如一種可以精確反映大陸形狀的投影會歪曲大陸的相對尺寸（翻譯的是英文的維基網路）GIS空間分析空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計算機制圖軟體相區別的主要特徵。空間分析是從空間物體的空間位置、聯系等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What（是什麼？）、Where（在哪裡？）、How（怎麼樣？）等問題，但並不（能）回答Why（為什麼？）。空間分析需要復雜的數學工具，其中最主要的是空間統計學、圖論、拓撲學、計算幾何等[1]，其主要任務是對空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預測；調控地理空間上發生的事件等目的。
GIS空間分析的內涵極為豐富，包括空間查詢、空間量測、疊置分析、緩沖區分析、網路分析、空間統計分類等多個方面。GIS 空間分析技術方法包括以下兩大類：
⑴空間基本分析：基於空間圖形數據的分析計算，即基於圖的分析。該分析功能與GIS 其他功能模塊有緊密聯系，技術發展也比較成熟。主要有空間信息量算、緩沖區分析、空間拓撲疊置分析、網路分析、復合分析、鄰近分析及空間聯結、空間統計分析等。
⑵空間模擬分析：也稱為專業型空間分析。該技術解決應用領域對空間數據處理與輸出的特殊要求，空間實體和關系通過專業模型得到簡化和抽象，而系統則通過模型進行分析操作。目前GIS 在該領域的研究相對落後，尚未形成一個統一的結構體系。
空間分析技術與許多學科有聯系，地理學、經濟學、區域科學、大氣、 地球物理、水文等專門學科為其提供知識和機理。
除了GIS軟體捆綁空間分析模塊外，目前也有一些專用的空間分析軟體，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
數據建模
將濕地地圖與在機場、電視台和學校等不同地方記錄的降雨量關聯起來是很困難的。然而，GIS能夠描述 地表、地下和大氣的二維三維特徵。
例如，GIS能夠將反應降雨量的雨量線迅速制圖。
這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特徵，這樣的方法已經很成熟。一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區域的其它圖層進行疊加分析。
拓撲建模
在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經營過？有沒有任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別並分析這種在數字化空間數據中的這種空間關系。這些拓撲關系允許進行復雜的空間建模和分析。地理實體音的拓撲關系包括連接（什麼和什麼相連）、包含（什麼在什麼之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。
網路建模
如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那麼排入濕地的污染物的數量要多久就能達到破壞環境的數量？GIS能模擬出污染物沿線性網路（河流）的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網路建模通常用於交通規劃、水文建模和地下管網建模。地理信息系統工程地理信息系統工程是應用系統原理和方法，針對特定的實際應用目的和要求，統籌設計、優化、建設、評價、維護實用GIS系統的全部過程和步驟的統稱。
GIS工程具有一定的廣泛性。它是系統原理和方法在GIS工程建設領域內的具體應用。它的基本原理是系統工程，即從系統的觀點出發，立足於整體，統籌全局，又將系統分析和系統綜合有機地結合起來，採用定量的或定性與定量相結合的方法，提供GIS工程的建設模式。同時，GIS工程在很大程度上是計算機軟體系統，它在軟體設計和實現上要遵循軟體工程的原理，研究軟體開發的方法和軟體開發工具，爭取以較少的代價獲取用戶滿意的軟體產品，支持GIS工程。
GIS工程又具有相對的針對性。GIS工程總是面向具體的應用而存在，它伴隨著用戶的背景、要求、能力、用途等諸多因素而發生變化。這一方法說明GIS具有很強的功用性，另一方面則要求從系統的高度抽象出符合一般GIS工程設計和建設的思路和模式，用以指導各種GIS工程建設。
GIS工程涵蓋范圍很廣，它貫穿工程設計、優化、建設、評價、維護更新等全過程，並綜合考慮人的因素、物的因素，使其整體統籌考慮的范疇，做到"物盡其用，人盡其能"，以最小的代價取得最佳的收益。
GIS工程涉及因素眾多，概括起來可以分為硬體、軟體、數據及人。硬體是構成GIS系統的物理基礎；軟體形成GIS系統的驅動模型；數據是GIS系統的血液；人則是活躍在GIS工程中的另一個十分重要的因素，人既是系統的提出者，又是系統的設計者、建設者，同時還是系統的使用者、維護者。如果人的作用發揮得好，可以增強系統的功能，增加系統的效益，為系統增值，反之會削弱系統應有的潛能。如果說硬體、軟體、數據表現出某種層次關系的話，即軟體構築於硬體之上，數據賴以軟體而存在，那麼，人的作用就是嵌入在整個GIS工程領域之中。Geographic Information SystemJGIS is an international refereed journal dedicated to the latest advancement of Geographic Information System . The goal of this journal is to keep a record of the state-of-the-art research and promote the research work in these fast moving areas. The journal publishes the highest quality, original papers included but not limited to the fields:
JGIS是一個國際權威期刊，由美國科研出版社編輯。致力於地理信息系統（GIS）的最新進展。這本雜志的目標是要保持一個記錄的國家的最先進的研究，並促進在這些快速發展的領域的研究工作。該雜志出版最高質量的，原來的文件，包含以下領域：
地理信息系統
Cartography and Geodesy
Computational Geometry
Computer Vision Applications in GIS
Distributed, Parallel, and GPU Algorithms for GIS
Earth Observation
Environmental Geomatics — GIS, RS and Other Spatial Information Technologies
Geographical Analysis for Urban and Regional Development
Geographic Information Retrieval
GIS and Cloud Computing
GIS and High Performance Computing
Human Computer Interaction and Visualization
Image and Video Understanding
Location-Based Services
Location Privacy, Data Sharing and Security
Performance Evaluation
Photogrammetry
Similarity Searching
Social Networks and Volunteer Geographic
Spatial Analysis and Integration
Spatial and Spatio-Temporal Information Acquisition
Spatial Data Mining and Knowledge Discovery
Spatial Data Quality and Uncertainty
Spatial Data Structures and Algorithms
Spatial Data Warehousing, OLAP, and Decision Support
Spatial Information and Society
Spatial Modeling and Reasoning
Spatial Query Processing and Optimization
Spatial Semantic Web
Spatio-Temporal Data Handling
Spatio-Temporal Sensor Networks
Spatio-Temporal Stream Processing
Spatio-Textual Searching
Standardization and Interoperability for GIS
Storage and Indexing
Systems, Architectures and Middleware for GIS
Traffic Telematics
Transportation
Visual Languages and Querying
Wireless, Web, and Real-Time Applications
編輯本段GIS的發展趨勢趨於綜合性發展GIS、遙感（RS）和全球定位系統（GPS）3S集成技術的發展在世界各國引起了普遍重視。RS主要側重於信息獲取和動態監測；GIS主要是空間信息的管理、分析；GPS是空間定位、導航。GIS的綜合性發展趨勢還體現在與OA、Internet、多媒體、虛擬現實等技術的集成。開放式GISGIS數據共享和互動式操作促進GIS社會化發展。開放式GIS協會（OGC）打破當前GIS業各地區、各單位、各企業各自為營的局面，促進GIS社會化發展。產業化發展GIS產業對象主要包括：硬體、軟體、數據採集與數據轉換、電子數據、遙感信息獲取與處理、系統開發與集成、咨詢與技術服務。向組件式發展採用面向對象技術開發組件式GIS是GIS軟體發展的必然趨勢，GIS軟體的可配置性、可擴展性和開放性將更強，進行二次開發將更方便。WEB GISWebGIS是Internet技術應用於GIS開發的產物。是一個互動式的、分布式的、動態的地理信息系統，是由多個主機、多個資料庫的無線終端，並由客戶機與伺服器（HTTP伺服器及應用伺服器）相連所組成的。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為了一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、製作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。
編輯本段地理信息系統空間分析的發展趨勢GIS 技術的應用極大地促進了空間分析的需求和應用。GIS 應用的最高目標是空間決策支持，而空間決策支持的核心必然是空間分析。因此，基於GIS 的空間分析的發展方向為：由空間分析向時空分析領域拓展萬事萬物均處在一定的時空坐標系中，時間、空間和屬性是地理實體的3 個基本特徵，時空（Spatio-temporal）分析是指用於描繪隨時間動態變化的空間物體和空間現象特徵的一系列技術，其分析結果依賴於事件的時空分布。時空資料庫模型的研究起步於20 世紀90 年代，由於時空資料庫的復雜性，對它的研究目前仍處於理論階段，尚無成熟的商品化軟體平台問世，故建立在其上的時空分析進展緩慢。隨著近期計算機技術和GIS 的飛速發展，作為客觀現實世界抽象和表示的時空數據模型日漸成為人們關注的熱點課題。時空分析的有效模型基於GIS 的空間分析和CI 的融合，將該領域拓展到計算科學、統計學、數學、物理學、神經系統科學、認知學、電子工程、計算地理學等領域，使得GIS 可以將這些學科的最新成果應用於空間決策支持。另外，CI 技術之間的相互結合更加拓展了空間分析的應用領域，如模糊邏輯與模糊神經網路相結合的模糊神經網路，神經網路與遺傳演算法和免疫演算法相結合探詢網路結構和權重優化等。將CI 技術與SDA 相結合，在GIS 環境下建立時空一體化的時空過程模擬分析引擎已成為SDA 的一項重要內容。與時空分析模型高度融合由於需求和描述對象的多樣化，建模時需要考慮各種不同情況，集成多個動態模型，建立基於GIS 的統一時空分析構架（圖1）。例如，對空間地理事件的對比和評價可以用傳統的AHP 方法結合神經網路模型來綜合評價；對空間地理事件的發展趨勢如城市面積的發展演變可以通過事件驅動的模擬形式結合細胞自動機模型來描述；一些基於輸入一輸出的事件，例如時空經濟分析等可以採用「黑箱」方法（如Neural Networks 模型）或基於CI 的混合方法等。同時，將對不同領域適用的空間分析模型組織整合到一個統一框架中，結合專家經驗和先驗知識，進行有效的組織、調度和通訊，使其從環境接受感知信息，進行協同工作，執行各種智能決策行為，這也正是目前智能體（agent）所要研究和解決的問題，最終目標是使G1S與時空分析模型成為高度融合的時空決策集成平台。
編輯本段特點GIS的操作對象是空間數據空間數據包括地理數據、屬性數據、幾何數據、時間數據。GIS對空間數據的管理與操作，是GIS區別於其它信息系統的根本標志，也是技術難點之一。GIS的技術優勢在於它的空間分析能力GIS獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形處理和表達、空間模擬和空間決策支持等，可產生常規方法難以獲得的重要信息，這是GIS的重要貢獻。GIS與地理學、測繪學聯系緊密地理學是GIS的理論依託，為GIS提供有關空間分析的基本觀點和方法。測繪學為GIS提供各種定位數據，其理論和演算法可直接用於空間數據的變換和處理。
⑷ 地理信息系統動態可視化方式有哪些
地理信息系統中的空間信息可視化從表現內容上來分：
有地圖(圖形)、多媒體、虛擬現實等，從空間維數上來分有：二維可視化、三維可視化、多維動態可視化等。
地理信息可視化是運用圖形學、計算機圖形學和圖像處理技術，將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的結果和數據以圖形符號、圖標、文字、表格、視頻等可視化形式顯示並進行交互的理論、方法和技術。
在地理信息系統中，可視化則以地理信息科學、計算機科學、地圖學、認知科學、信息傳輸學與地理信息系統為基礎，並通過計算機技術、數字技術、多媒體技術動態，直觀、形象地表現、解釋、傳輸地理空間信息並揭示其規律，是關於信息表達和傳輸的理論、方法與技術的一門學科。
⑸ 什麼是虛擬現實它在GIS可視化中的意義及發展前景如何
地學現象與地學本質規律密不可分，地學可視化作為科學計算可視化在地學中的分支，以模擬、抽象和再現各種地學現象為核心任務，一直是地球信息科學中的重要組成部分。可視化系統是GIS系統中的重要組成部分，反映了GIS系統對空間信息的表達能力，也是衡量GIS系統的重要指標。
GIS二維可視化沿用傳統制圖學的手段，通過各種專題圖，符號庫等地圖學的抽象符號來表達地理信息，對地理信息提供了一種宏觀的抽象表達方式，大大簡化了人們對地圖的使用、查詢和分析。但是二維的地理信息系統提供給用戶的僅僅是二維的平面圖形，在可視化程度方面比傳統的紙質地圖並沒有實質性的改善，隨著GIS應用不斷深入，這已經遠遠不能滿足人們的視覺要求。世界原本就是處在三維空間中的，二維的可視化將現實世界簡化為平面上二維投影的概念模型註定了它在描述三維空間現象的局限性，解決這一問題的有效手段就是三維GIS可視化。計算機圖形學和各種圖形硬體技術的不斷發展以及人們對視覺要求的不斷提高，也為三維GIS可視化的發展提供了動力，創造了條件。
目前，一些GIS廠商已經開發、提供了三維可視化的系統，但這些系統由於各方面的原因沒有能夠做到向下兼容，將二維系統與三維系統完全割裂，不僅數據無法直接共享，而且三維場景製作過程復雜。
理想的可視化方式應該是在滿足人們可視化需求、提供高性能三維可視化功能的基礎上，還能夠完全兼容二維的可視化表達方式，提高重復使用能力，降低開發製作費用，具體內容包括：
1）兼容已有的二維GIS數據；
2）兼容已有的二維專題圖製作方式；
3）兼容已有的二維符號庫系統；
4）兼容已有的二維GIS交互方式。
二維、三維的一體化可以充分有效地利用豐富的二維空間數據資源，同時又可以滿足對三維建模和可視化的需要，實現二維向三維GIS平滑過渡，並與動態GIS結合，實現多維動態GIS。目前，國際和國內一些有遠見的GIS企業已開始研究二維和三維的一體化技術，二維與三維一體化的商業化GIS軟體將有望在「十一五」中期推出。