GIS基础简介：基本概念、互联网坐标系、WebGIS实操

01 | GIS基础知识-GIS概念

1、GIS是什么：

1）随着时代的发展我们几乎每天都能够与GIS接触。比如手机上的百度地图或者高德地图，出门在外，我们总要用地图进行导航查路线，查看道路拥堵情况等。对于地图的使用已经习以为常，也让地图应用成为使用频次最高的应用门类之一。

2）GIS 不只是地图，地图只是GIS的一种表现形式。对于非GIS人员来说，会觉得其非常抽象，实际上GIS无所不在，生活中到处是GIS。比如上面说的百度地图、高德地图等属于大众领域应用的GIS，更大一部分是行业应用的GIS。

3）地图是GIS的表现形式，但是GIS深层是空间信息的处理，所以大家平时从GIS地图上可以获取地理空间信息的直观的印象，更可以通过GIS获取大量的其它信息，如地物与周边地物的关系(主要是拓扑关系，相邻，包含，相离)，地物的某一属性的影响范围。

4）GIS让你可以所见即所得，获取地图上的大量信息。而且，由于GIS将属性信息和空间信息相结合，你可以更加直观的理解这些信息。目前公司主要用GIS将所属企业的管网上云，方便巡线师傅完成巡线任务和以及发生燃气泄漏时，可以快速关闭就近的阀门，减小事故的影响范围。

2、定义

1）GIS全称为Geographic Information System或 Geo－Information System即地理信息系统，有时称为“地学信息系统”。它是特定的空间信息系统在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2）地理信息系统是一门综合性科学，集地理学与地图学以及遥感和计算机科学为一体。与GPS（全球定位系统）、RS（遥感）一起被称为“3S”。GIS是基于计算机的工具，可以对空间信息进行分析和处理，以一种独特的视觉效果，使地理数据信息化。

3）随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”（Geographic Information Science），近年来，也有称GIS为"地理信息服务"（Geographic Information service）。

02 | GIS基础知识-GIS地图的图层概念

1、图层中数据的分类

1）在日常使用中，常用的数据有两种即矢量数据和栅格数据。

2、矢栅一体化数据

1）矢量数据：无论地图放大缩小到什么级别，矢量数据本身是不会失真的。
2）栅格数据：当栅格数据放大到一定级别（超过像素识别范围）时，可以发现数据会出现失真现象。
3）矢栅一体化数据：实际使用中前几级中采用栅格数据，可以快速加载；最后几个级别采用矢量数据。

3、切片（瓦片）地图的概念

1）瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型，在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细、数据量由小到大的金字塔结构。所表示的地理范围不变。金字塔的越往底层所表示的地图信息越详细，比例尺越大。

03 | 矢量数据

1、特点

1）无论地图放大缩小到什么级别，矢量数据本身是不会失真的。
2）矢量数据是利用欧几里德几何学中点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。

2、点线面实体

1）例如在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的位置的数据。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。
2）线实体：线是由一系列点组成的曲线，用坐标串的集合（X1，Y1；X2，Y2；……Xn，Yn）来记录；
3）面实体：面也是由点组成的，只是在用坐标串集合表示时记得要使曲线闭合（X1，Y1；X2，Y2；……Xn，Yn；X1，Y1）。
4）图层中的矢量数据主要是指保存了点、线、面坐标信息和属性信息的文件，这种文件一般是.shp格式的。若将.shp文件在ArcGIS中打开，则称其为图层。如XZZX就是点图层的名称。

5）除了点图层之外还有线面图层

6）随便选择一条线，通过ArcGIS可以看到线是由一系列点组成的。

04 | 栅格数据

1、特点

1）当栅格数据放大到一定级别（超过像素识别范围）时，可以发现数据会出现失真现象。
2）栅格数据就是将空间分割成有规律的网格，每一个网格称为一个单元（像素），并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式。

2、点线面实体

1）点实体：由一个栅格像元来表示，如图所示，一个点对应着一个像元；
2）线实体：由一定方向上连接成串的相邻栅格像元表示；
3）面实体（区域）：由具有相同属性的相邻栅格像元的块集合来表示；
4）此图中1代表点，2代表线，3代表面。

5）将图层放大到一定程度，就能看到相应的栅格像元
6）注：当栅格数据放大到一定级别（超过像素识别范围）时，可以发现数据会出现失真现象。

05 | GIS基础知识-GIS的常用软件

1、介绍一些常用的GIS软件：

1）国外软件：ESRI系列（主要是ArcGIS）、Mapinfo系列（主要是Mapinfo）；
2）国内软件：SuperMap、MapGIS、GeoStar（吉奥之星）；
3）遥感影像处理软件：ENVI、Erdas；
4）其中最主流的是GIS届的翘楚ArcGIS及国产之光SuperMap。

2、ArcGIS平台

1）ArcGIS为美国ESRI公司研发的产品，为用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台。ArcObjects包含了许多的可编程组件，从细粒度的对象（例如单个的几何对象）到粗粒度的对象（例如与现有ArcMap文档交互的地图对象）涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。主要包含以下几个部分

2）其中我们常用的有：ArcGIS Desktop, ArcGIS Server, ArcGIS API for Javascript

06 | 坐标系介绍-互联网坐标系介绍

1、互联网坐标系介绍

（1）地球坐标 (WGS84)国际标准，从 GPS 设备中取出的数据的坐标系国际地图提供商使用的坐标系
（2）火星坐标 (GCJ-02)也叫国测局坐标系中国标准，从国行移动设备中定位获取的坐标数据使用这个坐标系国家规定： 国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用GCJ-02对地理位置进行首次加密。
（3）百度坐标 (BD-09)百度标准，百度 SDK，百度地图，Geocoding 使用(本来就乱了，百度又在火星坐标上来个二次加密)
（4）开发过程需要注意的事从设备获取经纬度（GPS）坐标如果使用的是百度sdk那么可以获得百度坐标（bd09）或者火星坐标（GCJ02),默认是bd09如果使用的是ios的原生定位库，那么获得的坐标是WGS84如果使用的是高德sdk,那么获取的坐标是GCJ02互联网在线地图使用的坐标系火星坐标系：iOS 地图（其实是高德）Google国内地图（.cn域名下）搜搜、阿里云、高德地图、腾讯百度坐标系：当然只有百度地图WGS84坐标系：国际标准，谷歌国外地图、osm地图等国外的地图一般都是这个

2、注意事项

（1）各种坐标系的经纬度转web墨卡托投影的算法是一致的。1. lat：是Latitude的简写，表示维度      =>    lat：纬度2. lng：是Longtitude的简写，表示经度    =>    lng：经度3. 经度范围 ：[-180,180]      维度范围：[-90,90]     web墨卡托投影范围：[x,y]  (>1w,例如12998591.368529985,4801565.470209143)4. 注：例子，用苹果手机中的指南针得到信息大厦的WGS84坐标系下的经纬度：北纬39度33分20秒，东经116度46分6秒，转换成度：纬度39.5555556，经度116.768333。利用转换算法，将WGS84坐标系下的经纬度转换为GCL-02坐标系下的经纬度，在利用投影算法，转换成web墨卡托投影。得到的坐标想 x,y = 12999263.814430239,4801734.910328635（2）经纬度转web墨卡托投影，要想叠加上去，必须保证经纬度的坐标系和地图底图的坐标系一致。1. 例如：用GPS获得的WGS84坐标系下的经纬度要叠加到全国地图上（GCL-02坐标系），需要先将WGS84坐标系下的经纬度转换为GCL-02坐标系下的经纬度，然后再将GCL-02坐标系下的经纬度转化为web墨卡托投影。

07 | 实际操作-WebGIS 的架构

1、WebGIS

1）WebGIS 可以拆分为 Web + GIS 来分别理解，GIS也就是地理信息系统（科学）；Web （World Wide Web）即全球广域网，也称为万维网。

2）所以 Web + GIS 就是，在Web网页上的GIS系统，我们可以在网页（浏览器）上进行GIS数据处理操作、可视化展示等。

2、WebGIS 的架构组成

1）WebGIS 既然是Web系统，所以必然是B/S架构(浏览器/服务器)，Web上的数据展示或者用户交互，都是和服务器进行通信的，服务器可以是本地的主机，或者是远程主机、云主机，比如国内的阿里云、百度云等提供的虚拟主机或者是独立云主机ECS等。

2）主要的特点就是服务端（可以理解为后端程序）部署在服务器，客户端（浏览器前端网页或者是移动终端：手机、平板、PDA等）直接访问，客户端提供接口或者消息通信和服务端进行通信，上传数据、获取数据展示等。

3）WebGIS 三层架构主要为展示层、地图服务层、数据层，通过UML图形进行理解：

08 | 实际操作-配置Arcgis Js Api

1、API离线部署

1）将离线包下载到本地之后解压，将解压后的文件夹放到tomcat下

2、API离线配置

1）打开下载api里面的init.js文件，目录是：\arcgis_js_api\library\3.20\3.20\init.js，查找 baseUrl: 将后面对应的路径替换，这个路径需要完整的访问路径，比如:http://127.0.0.1:8080/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/dojo，具体的根据实际情况进行修改即可

2）打开下载api里面的dojo.js文件，目录是：\arcgis_js_api\library\3.20\3.20\dojo\dojo.js，查找 baseUrl: 将后面对应的路径替换，这个路径只需要相对访问路径即可，比如：…/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/dojo，

3）启动tomcat，访问链接，检测配置的arcgis js api 是否正确。

（1）http://127.0.0.1:8080/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/esri/css/esri.css
（2）http://127.0.0.1:8080/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/init.js

4）配置修改完成之后API的引用方式示例如下，只需引用一个css样式和init.js文件即可正常使用API，具体使用方式可参照demo

<link rel="stylesheet" href="http://127.0.0.1:8080/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/esri/css/esri.css" />
<script src="http://127.0.0.1:8080/arcgis_js_api/library/3.20/3.20/init.js"></script>

09 | 实际操作-学习资源

1、目前有两个大分支：3.x和4.x，可以直接看外文的官方网址（访问可能比较慢）

（1）3.x地址：https://developers.arcgis.com/javascript/3/jsapi/map-amd.html
（2）4.x地址：https://developers.arcgis.com/javascript/latest/api-reference/

2、列举了一些ArcGIS API for JavaScript主要的功能API。

参考文献：

[1] 图片取自网络
[2] xjjdjj.GIS理论知识[M]. 知乎, 2019.

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01 | GIS基础知识-GIS概念

02 | GIS基础知识-GIS地图的图层概念

03 | 矢量数据

04 | 栅格数据

05 | GIS基础知识-GIS的常用软件

06 | 坐标系介绍-互联网坐标系介绍

07 | 实际操作-WebGIS 的架构

08 | 实际操作-配置Arcgis Js Api

09 | 实际操作-学习资源

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