WebGIS简述及地理、地图的基础概念解析

作者 : admin 本文共3864个字,预计阅读时间需要10分钟 发布时间: 2024-06-17 共1人阅读

WebGIS是什么?

 基础概念

WebGIS是一种利用Web技术实现服务器与客户端(C/S端)之间通信的地理信息系统。它允许用户在网络上动态访问、共享和操作地理空间数据。WebGIS通常由GIS服务器和客户端组成,其中GIS服务器负责处理数据请求并提供响应,客户端可以是Web浏览器、桌面应用程序或移动应用程序。WebGIS的通信是通过超文本传输协议(HTTP/HTTPS)进行的,响应的格式可以是HTML、二进制图像、XML(可扩展标记语言)、GML(地理标记语言)或JSON(JavaScript对象表示法)。

更详细的理解

在给出WebGIS的明确定义之前,有必要区分几个相关的概念,即:Network GIS、Internet GIS或World Wide Web GIS (WebGIS)。在国外,WebGIS通常被称为Web Mapping。辨析这些概念有助于正确理解和应用WebGIS。

在所有这些概念中,Network GIS包含的内容最为广泛,包括C/S或B/S模式,即基于各种分布式计算模型的多层分布式地理信息系统应用,可以基于J2EE框架,也可以基于分布式计算框架,如COM/DCOM和CORBA.

这里的网络包括局域网、广域网、互联网和各种无线网络。Network GIS中使用的协议可以是TCP/IP,也可以是不同层的其他协议,如HTTP、WAP、GPRS和蓝牙协议。

Internet GIS是Network GIS的一个子集,它是基于TCP/IP协议的网络地理信息系统,可以在互联网上部署和运行。这些地理信息系统可以是C/S模式,也可以是B/S模式。谷歌的GoogleEarth软件是谷歌提供的C/S模式网络地图服务的客户端软件。

因此,WebGIS是一个基于超文本传输协议的B/S模式分布式计算机应用系统,在Internet或Intranet环境下存储、管理、分析、发布和共享地理信息。

地图投影

是什么?

地图投影是一种将地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体,其表面是一个不可展平的曲面,因此需要通过特定的数学法则将其转换到平面上。这个过程会产生投影变形,不同的投影方法具有不同性质和大小的投影变形。地图投影的目的是为了在二维平面上表示三维地球的形状和特征,以便于制图、导航和地理信息的展示。

按辅助投影面的形状分类

  • 方位投影:辅助投影面为平面。
  • 圆柱投影:辅助投影面为圆柱面。
  • 圆锥投影:辅助投影面为圆锥面。

常见的地图投影坐标系: 

  • 墨卡托投影
  • 高斯克里格投影
  • 兰伯特等角投影

地图缩放及漫游

地图缩放

地图缩放是指通过调整地图的显示比例来查看不同范围的地理信息。在大多数地图服务中,您可以通过点击界面上的加号(+)或减号(-)按钮来实现地图的放大和缩小。此外,一些地图服务还支持使用鼠标滚轮进行缩放操作,滚动向前放大地图,滚动向后缩小地图。 

地图漫游

地图漫游是指在地图上移动视图位置,以便查看不同区域的详细信息。在地图服务中,您可以通过点击并拖动地图来实现漫游。有些地图服务还提供了自动导航功能,允许用户输入目的地,地图会自动规划路线并展示沿途风景。

常见问题及解决方案

如果您在使用地图时遇到缩放和漫游卡顿的问题,可能是因为加载的数据量过大或者地图服务的性能有限。您可以尝试减少显示的数据量,例如关闭不必要的图层,或者使用更高性能的地图服务。如果问题依然存在,可能需要联系地图服务提供商寻求技术支持。

地图数据源

简述

地图数据源是提供地理数据的来源,这些数据对于地理信息系统(GIS)的应用至关重要。地图数据源可以分为多种类型,包括卫星影像、地理位置数据、地图数据、传感器数据等。

常见的地图数据源

  • 卫星遥感数据:通过卫星传感器获取的地球表面的图像和数据,提供高分辨率的地理信息,包括地形、植被、土地利用等。常见的卫星遥感数据源包括美国国家航空航天局(NASA)的陆地卫星数据、欧洲航天局(ESA)的哨兵卫星数据等。

    WebGIS简述及地理、地图的基础概念解析插图

  • 地理位置数据:包含地理坐标信息的数据,用于绘制地图和进行空间分析。常见的地理位置数据源包括全球定位系统(GPS)数据、地理编码数据、地理信息数据库等。WebGIS简述及地理、地图的基础概念解析插图(1)
  • 地图数据:用于绘制地图的数据,包括地理边界、道路网络、水系等。常见的地图数据源包括地理信息系统公司提供的地图数据、政府部门提供的行政区划数据等。
  • 传感器数据:由各种传感器收集的数据,如气象站、水质监测站点等,用于环境监测和分析。
  • 公开数据集:一些组织或政府部门会公开发布地图数据,如OpenStreetMap、美国地质调查局、国家地球空间信息局等。这些数据通常可以免费获取,也可以用于商业目的。WebGIS简述及地理、地图的基础概念解析插图(2)
  • 商业地图数据供应商:如谷歌地图、百度地图、高德地图等,这些公司通常会花费大量的时间和资源来创建和维护他们的数据源,并提供一系列的API接口供开发者使用。

地图符号学

简述

地图符号学是研究和建立作为地图语言的地图符号系统的理论。它主要研究和建立地图符号系统的理论与方法及其应用的法则,也常被称为地图语言学。地图符号学探讨用符号学的基本概念和原理来研究地图符号的特征、意义、本质、发展变化规律以及符号与人类多种活动之间的关系。

地图符号学的内容

地图符号学包括三个主要方面的内容:

  • 地图符号的结构(句法):应形成相互联系的、完整的符号系统结构。WebGIS简述及地理、地图的基础概念解析插图(3)
  • 地图符号的结构(语义):符号系统应能表达任何信息内容,并保证符号明确代表所表达的内容。
  • 地图符号的实用性(语用):符号系统应保证快速感受和牢固记忆。

地图符号的类型

地图符号可以分为几种类型:

  • 点状符号:用于表示抽象意义上的点,如城市、山峰等,通常通过形状和颜色来表示地图要素的性质、等级、大小和数量特征。
  • 线状符号:用于表示抽象意义上的线,如河流、道路等,其宽度往往反映地图要素的等级或数值。
  • 面状符号:用于表示抽象意义上的面,如湖泊、森林等,其轮廓线表示分布范围,轮廓线内的颜色或说明符号表示性质和数量。
  • 文字符号:用于对地图要素的属性进行说明,如地名、统计数据等,其定位比较特殊,可以用相对位置的移动来保持图形的美观。

地理空间分析

简述

地理空间分析是一种定量研究地理空间现象的方法,它能够操纵空间数据,使之成为不同的形式,并从中提取潜在信息。这种分析是地理信息系统(GIS)的核心部分,特别是对空间隐含信息的提取和传输能力,是GIS区别于一般信息系统的主要方面。

基本方法

  • 空间信息量算:这是空间分析的定量化基础,涉及拓扑、顺序、距离、方位等空间关系的查询和定位空间实体。
  • 空间信息分类:包括对线状地物求长度、曲率、方向,对面状地物求面积、周长、形状、曲率等,以及求几何体的质心等。
  • 缓冲区分析:针对点、线、面等地理实体,自动在其周围建立一定宽度范围的缓冲区多边形,用于解决邻近度问题。
  • 叠加分析:将有关主题层组成的数据层面进行叠加,产生新数据层面,综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
  • 网络分析:对地理网络(如交通网络)、城市基础设施网络进行地理分析和模型化,研究网络工程的最优安排。
  • 空间统计分析:结合地理信息与环境要素的监测数据,对区域环境质量进行评价,提取污染物分布图、噪声分布图等。

WebGIS开发工具

WebGIS是将Web技术应用于地理信息系统(GIS)开发的产物,它允许用户通过Web浏览器访问和操作地理数据。以下是一些常用的WebGIS开发工具:

GIS软件

  • ArcGIS:由Esri公司开发,是一套广泛使用的商业GIS软件。
  • Erdas:专注于遥感数据处理和分析的软件。
  • Envi:同样是一款专业的遥感图像处理软件。
  • QGIS:一款免费、开源的GIS软件,支持多种操作系统。
  • 国产GIS软件:如超图、中地MapGIS等,这些软件通常针对中国市场进行优化。

二次开发编程语言

  • HTML、CSS、JavaScript:网页前端开发的基础技术。
  • JQuery、Bootstrap、Angular、Vue:前端框架和库,用于加速开发过程。
  • Java、Node.js、Tomcat:服务端编程语言和框架,用于处理后端逻辑和服务。
  • C#:适用于Windows平台的二次开发语言。
  • Python:常用于数据分析和科学计算。
  • 数据库:如SqlServer、MySQL、Oracle、PostgreSQL,以及专为地理数据设计的PostGIS、Oracle Spatial、SpatiaLite。

GIS二次开发软件包

  • GDAL:操作栅格地理数据格式的库,支持Python语言。
  • Geopandas:用于空间数据可视化的Python库。
  • ArcPy:ArcGIS的Python脚本库。
  • rasterio:快速的光栅图像读写库。
  • Fiona:地理数据引擎。
  • spectral-python:高光谱图像处理库。
  • Shapely:用于笛卡尔平面几何对象的Python工具包。

地图制图工具

  • Mapnik:基于C++的地图制图工具。
  • GeoTools:基于Java的GIS工具集。
  • GeoServer:基于Java的OGC Web服务器规范实现。
  • udig:基于Java的桌面GIS应用。
  • OpenLayers:基于JavaScript的WebGIS客户端开发库。
  • Leaflet:轻量级的JavaScript地图库,适合移动端交互式地图。

发布地图服务

  • ArcGIS Server:用于发布地图服务的平台。
  • GeoServer:用于发布地图数据的OGC Web服务器规范实现。

数据分析与图像处理软件包

  • OpenCV:计算机视觉和图像处理库。
  • scikit-learn:机器学习库。
  • tensorflow:深度学习库。
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