GIS的概念和发展与地理学的关系
GIS也就是地理信息系统，它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、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。
GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。
GIS的操作对象是空间数据和属性数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。
GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。现在，有人将GIS誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。
出于上述概念的认识，很多人给予了GIS一个很高的期望，一个很可观的发展前景。它的发展方向也是多不胜数：趋于综合性发展，GIS、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）3S集成技术的发展在世界各国引起了普遍重视；开放式的GIS，GIS数据共享和交互式操作促进GIS社会化发展。开放式GIS协会（OGC）打破当前GIS业各地区、各单位、各企业各自为营的局面，促进GIS社会化发展；产业化的GIS，GIS产业对象主要包括：硬件、软件、数据采集与数据转换、电子数据、遥感信息获取与处理、系统开发与集成、咨询与技术服务；还有网络化的发展方向等等。
通过在网络上以及在学校中的学习，我发现GIS确实在学科的研究上给予了科学家相当大的帮助，完成了许多之前可能难以完成的任务，节约了许多问题的研究时间，甚至已经有人将之命名为一次革命，或者地学第三代的语言。但是，我也发现在如此完美的GIS下的一个问题，我认为相
第2章 地理空间数学基础
地理空间的数学基础是GIS空间位置数据定位、量算、转换和参与空间分析的基准。所有空间数据必须纳入到相同空间参考基准下才可以进行空间分析。地理空间的数学基础主要包括地球空间参考、空间数据投影及坐标转换、空间尺度及地理格网。地球空间参考解决地球的空间定位与数学描述问题，空间数据投影及坐标转换主要解决如何把地球曲面信息展布到二维平面，空间尺度规定在多大的详尽程度研究空间信息，地理格网在于建立组织空间信息空间区域框架方法，实现空间数据的科学有效的管理。掌握地理空间数学基础是正确应用GIS完成各种空间分析与应用的基础。
2.1 地球空间参考
2.1.1 地球形状与地球椭球
众所周知，地球是一个近似球体，其自然表面是一个极其复杂的不规则曲面。为了深入研究地理空间，有必要建立地球表面的几何模型。根据大地测量学的研究成果，地球表面几何模型可以分为四类，分述如下：
第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不平，十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面（图2.1）。固体地球表面的形态，是多种成分的内、外地貌营力在漫长的地质时代综合作用的结果，非常复杂，难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数字建模。因此，在诸如长度、面积、体积等几何测量中都面临着十分复杂的困难。
第二类是相对抽象的面，即大地水准面。地球表面的72％被流体状态的海水所覆盖，可以假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。水准面是一个重力等位面。对于地球空间而言，存在无数个水准面，大地水准面是其中一个特殊的重力等位面，它在理论上与静止海平面重合。大地水准面包围的形体是一个水准椭球，称为大地体。尽管大地水准面比起实际的固体地球表面要平滑得多，但实际上由于地质条件等因素的影响，大地水准面存在局部的不规则起伏，并不是一个严格的数学曲面，在测量和GIS应用中仍然存在极大的困难。
结构
空间数据 空间参照系和投影 空间元数据MAPGIS7基本概念基础知识
GIS基础知识
一、空间参照系和投影
知识点（优先级） 描述
1.地球椭球体（A） 为了从数学上定义地球，必须建立一个地球表面的几何模型。这个模型由
地球的形状决定的。它是一个较为接近地球形状的几何模型，即椭球体，
是由一个椭圆绕着其短轴旋转而成。
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，
又有江河湖海。地球表面约有71%的面积为海洋所占用，29%的面积是大
陆与岛屿。陆地上最高点与海洋中最深处相差近20公里。这个高低不平
的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。所以在量测与制图时，必
须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。当海洋静止时，它的自由水
面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫
做水准面。但水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。
可以设想这个静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这
就是大地水准面。
大地水准面 大地水准面所包围的形体，叫大地球体。由于地球体内部质量分布的不均
匀，引起重力方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为
一个不规则的，仍然是不能用数学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分
复杂，但从整体来看，起伏是微小的。它是一个很接近于绕自转轴（短轴）
旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体，这个
旋转球体通常称地球椭球体，简称椭球体。
椭球体的大小：通常用两个半径：长半径a和短半径b，或由一个半径和
扁率来决定。扁率α表示椭球的扁平程度，计算公式为α=（a-b）/a。中
国在1952年以前采用海福特（Hayford）椭球体，从1953-1980年采用克
拉索夫斯基椭球体，1980年开始采用IUGG（1975）新参考椭球体系。
（出处：MapGIS7.x数据管理篇.chm中）
2坐标系（B） 所谓坐标系，包含两方面的内容：一是在把大地水准面上的测量成果换算
地理信息系统（GIS）基础知识
什么是地理信息系统（GIS）？
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。它将地理数据与属性数据相结合，通过数字化的方式呈现出来，以帮助人们更好地理解和管理地球上的空间关系。
GIS的应用范围
GIS在众多领域得到广泛应用：
环境保护和自然资源管理：
• 地质灾害评估与风险分析
• 森林资源监测与管理
• 水资源调查与规划
• 生态环境保护与监测
市政建设和土地规划：
• 城市可持续发展规划
• 交通运输网络规划与优化
• 城市供水供电管网管理
• 土地利用和批准管理 公共安全和紧急响应：
• 犯罪分析与预警
• 自然灾害风险评估与应对方案制定
• 突发事件响应与资源调度
商业决策和市场分析：
• 零售商选址和竞争力分析
• 市场营销和客户行为分析
• 物流路线规划与优化
GIS的基本原理和构成要素
空间数据：
GIS的基础是空间数据，包括点、线、面等地理要素和地图、卫星影像等地理参考数据。这些数据通过坐标系统来描述地理位置和空间关系。
属性数据：
除了空间数据，GIS还需要属性数据，也称为属性表。属性数据以表格形式存储，并与空间数据相对应。它用于记录每个地理要素的非空间特征，如名称、类型和各种指标。
数据获取与处理：
GIS需要从多种来源获得地理信息，包括测绘、遥感和GPS定位。然后将采集到的原始数据进行预处理、编辑和校正，以确保数据的准确性和一致性。 数据存储与管理：
GIS使用数据库或文件系统来存储地理信息数据。数据库通常是关系型数据库（如Oracle）或非关系型数据库（如MongoDB），以提供高效的查询和管理功能。
地图制作与显示：
GIS可以将地理信息可视化为各种形式的地图，并支持符号化、标注、专题图制作等功能。用户可以通过交互操作来控制地图显示内容和样式。
