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[其它] GIS属于信息系统的一类

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发表于 2018-12-28 15:06:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
GIS属于信息系统的一类,不同在于它能运作和处理地理参照数据。地理参照数据描述地球表面(包括大气层和较浅的地表下空间)空间要素的位置和属性,在GIS中的两种地理数据成分:空间数据,与空间要素几何特性有关;属性数据,提供空间要素的信息。
 楼主| 发表于 2018-12-28 15:09:52 | 显示全部楼层
Landsat8于2013年2月11日发射升空,携带有两个主要载荷:OLI和TIRS。其中OLI(全称:Operational Land Imager ,陆地成像仪)由卡罗拉多州的鲍尔航天技术公司研制;TIRS(全称:Thermal Infrared Sensor,热红外传感器),由NASA的戈达德太空飞行中心研制。设计使用寿命为至少5年。

 楼主| 发表于 2018-12-28 15:13:15 | 显示全部楼层
比辐射率公式比辐射率是反映物体热辐射性质的一个重要参数,与物质的结构、成份、表面特性、温度以及电磁波发射方向、波长(频率)等因素有关。物体在温度T,波长λ处的辐射出射度M1(T,λ)与同温度,同波长下的黑体辐射出射度M2(T,λ)的比值。由斯忒藩-波尔兹曼定律可知,比辐射率与同温度、同波长时该物体对电磁波的吸收率相同。比辐射率公式比辐射率是反映物体热辐射性质的一个重要参数,与物质的结构、成份、表面特性、温度以及电磁波发射方向、波长(频率)等因素有关。

多种卫星遥感数据反演比辐射率(Emiss)产品是地理国情监测云平台重点推出的生态环境类数据产品之一,产品包括2000-2009年全国逐8天数据,值域-100—10000之间,数据类型为32bit整型。该数据经过正射影像数据搜集与整理、模型模拟,最终得出多种卫星遥感数据反演比辐射率(Emiss)产品,数据精度高,质量好。
 楼主| 发表于 2018-12-28 15:18:28 | 显示全部楼层
净生态系统生产力(Net ecosystem productivity)是指净初级生产力中减去异养呼吸(Rh)消耗的部分之后的剩余部分。
    中国地域辽阔,跨越多个气候带,生态环境条件复杂多样,同时根据中国陆地碳汇的地域分布特点及其对气候变化的响应,得出了NEP中国分布的特点,NEP呈现北方高南方低、中部和西南地区高、东南地区低的格局;NEP正值(碳吸收)主要在西南地区西部、藏东南、三江平原、大兴安岭以及华北中西部,NEP负值(碳释放)主要在华中、西南南部、新疆北部、内蒙西北部、华北平原一些地区。

    多种卫星遥感数据反演安徽省净生产力(NEP)产品是地理国情监测云平台重点推出的生态环境类数据产品之一,该产品包括2000-2008年逐16天数据,值域-99—121之间,数据类型为32bit整型,数据经过专家论证与文献相结合等检测,数据质量良好。

中国生态系统净生产力(NEP)采用GLO–PEM模型,GLO–PEM模型基于GPP与APAR间成线性关系的理论基础上,因此NEP可以表示为:
NEP = NPP - Rh=(GPP - Ra)- Rh
    其中NPP为净初级生产力,Rh为异氧呼吸,Ra为自养呼吸,GPP为总初级生产力。
 楼主| 发表于 2018-12-28 15:24:36 | 显示全部楼层

GDP(国内生产总值)是指一个国家或地区所有常驻单位在一定时期内生产的所有最终产品和劳务的市场价值。GDP是表征宏观经济发展状况的基础性指标。

GDP公里格网数据打破传统的以行政区划为单元的GDP分布表达方式,在统计型GDP数据空间化方法的支持下生成1km×1km格网GDP分布图,反映出行政单元内部的GDP分布情况。
       地理国情监测云平台提供的贵州省GDP公里格网数据,是利用统计型GDP数据(包含第一、二、三产业结构),与土地利用类型数据构建空间关系模型,然后在高程、地貌等多种空间数据背景信息的支持下,利用分产业构建的空间关系模型生成1km×1km的GDP栅格数据
 楼主| 发表于 2018-12-28 15:28:11 | 显示全部楼层
净初级生产力(NPP)是指植物在单位时间单位面积上由光合作用产生的有机物质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分,是生产者能用于生长、发育和繁殖的能量值,反映了植物固定和转化光合产物的效率,也是生态系统中其他生物成员生存和繁衍的物质基础。其中涉及的主要参量包括光和有效辐射(PAR)、光合有效辐射分量(FPAR)、土壤湿度(soil humidity)等。
    多种卫星遥感数据反演贵州省净初级生产力(NPP)是地理国情监测云平台重点推出的生态环境类数据产品之一,产品包括2000-2009年全国逐8天三个波段RGB数据,值域2-252之间,数据类型为8bit整型。
模型算法
    GLOPEM-CEVSA模型建立在碳循环过程及其生理生态学理论基础上。通过模拟光能利用率,以植被生物量和气温及不同植被群落的维持性呼吸系数及温度关系模拟植被维持性呼吸(Rm)和生长性呼吸(Rg),获得植被净第一性生产力(NPP)。
    总初级生产力(GPP)与自养呼吸(Ra)之差即为净初级生产力(NPP)。


    公式中PAR为光合有效辐射,FPAR为植被吸收光合有效辐射比率,PAR与FPAR的乘积即为植被吸收的光合有效辐射量(APAR),是植被光能利用率。
 楼主| 发表于 2018-12-28 15:34:52 | 显示全部楼层
利用卫星不同波段探测数据组合而成的,能反映植物生长状况的指数。植物叶面在可见光红光波段有很强的吸收特性,在近红外波段有很强的反射特性,这是植被遥感监测的物理基础,通过这两个波段测值的不同组合可得到不同的植被指数。差值植被指数又称农业植被指数,为二通道反射率之差,它对土壤背景变化敏感,能较好地识别植被和水体。

(地理国情监测云平台)

增强型植被指数(EVI)是在归一化植被指数(NDVI)改善出来的,根据大气校正所包含的影像因子大气分子、气溶胶、薄云、水汽和臭氧等因素进行全面的大气校正,EVI大气校正分三步,第一步是去云处理。第二步是大气校正处理,校正内容除了NDVI已有的瑞利散射和臭氧外,还包括大气分子、气溶胶、水汽等。第三步是进一步处理残留气溶胶影响,方法是借助蓝光和红光通过气溶胶的差异。由于输入的NIR、Red、Blue都经过比较严格的大气校正,所以在设计植被指数算式时,无须为了消除乘法性噪音而采用基于NIR/Red比值的植被指数,因此也就解决了由此引起的植被指数容易饱和以及与实际植被覆盖缺乏线性关系的问题。
    多种卫星遥感数据反演山东省增强型植被指数(EVI)产品是地理国情监测云平台推出的生态环境类数据产品之一,产品包括2000-2009年逐8天数据,值域0-10153之间,数据类型为32bit整型。该产品经过专家组验证,质量良好。
 楼主| 发表于 2019-5-10 14:20:01 | 显示全部楼层

怎样使用GIS 技术来编制土地利用规划图


一、引言
    土地利用规划是指在土地空间上合理组织土地的一项综合性措施。土地规划的依据是国民经济和社会发展计划,以及规划地区的自然、社会、经济条件。使每块土地都有合理的生产任务,通过利用以取得最大的效益,同时又为将来保护好土地资源满足土地规划的要求。土地利用规划图是土地利用规划图件成果之一,县、乡级规划图件应当反映各类土地利用区、重点建设项目位置和范围。GIS 技术的介人,就是把表示各种土地要素特征数据、属性数据、图形等信息输人计算机中,在其软硬件的支持下,通过计算机进行储存、更新、检索和进行科学分析等,同时用GIS 技术也可以完成土地利用规划图的编制工作。
 楼主| 发表于 2019-5-10 14:25:46 | 显示全部楼层
二、基于GIS 技术的土地利用规划图的编制流程
         基于GIS 技术的土地利用规划图的编制流程(见图l )。






表格中所示的地类编码是国家土地用途区二级类编码,图中四位编码是我们根据实际需要设计的编码,是由原二级类编号增加一个符号码构成的。代码是基期年土地利用现状图库的国家标准编码,和二级类编码是一一对应的关系。




 楼主| 发表于 2019-5-10 14:37:36 | 显示全部楼层
2.建立土地利用规划过渡图库


    将基期土地利用现状图库转换成土地利用规划过渡图库,必须在保证基期图斑面积和过渡规划图斑面积一致的基础上要遵循以下原则: ① 数据库的内容、存储方式和交换格式符合 《 县(市)级土地利用规划数据库标准 》 的要求; ② 数据质量符合 《 县(市)级土地利用规划管理信息系统建设指南 》 要求; ③ 能够正确导入导出 《 县(市)级土地利用规划数据库标准 》 的数据。下面列举了一部分转化对照表(见表2 )。



  在基期现状图库到过渡规划图库转换过程中,通常是将基期现状图库中的农用地转换成一般农地区,将林地转换成林业用地区,将牧草地转换成牧业用地区,但是在实际操作中考虑到图面色彩差异太小给编图工作带来的困难,我们将土地规划信息又进行了细分类;如上表中将一般农地区划分为三类,即一般农地区(耕地),一般农地区(园地),一般农地区(养殖、坑塘水面);在编号中我们在原有基础上增加了一位代码作为符号码,如402001 1 为符号码。基期现状图库转换过渡规划图库,所有的图斑面积大小、位置等都未发生变化,只是编码产生了改变,这一点保证了编制土地利用规划图的精度。


 楼主| 发表于 2019-5-10 14:53:15 | 显示全部楼层
3.编制土地利用规划草图
    乡镇土地利用规划的编制必须遵循以下原则, ① 乡镇土地规划的编制应遵循 《 中华人民共和国土地管理法 》 及相关法律、法规的规定; ② 乡镇规划应与县级规划尽可能同步编制,规划目标、土地利用分区、规划指标等应当符合上级规划的要求。在规划编制过程中要注意与上级规划相互反馈、上下衔接; ③ 乡镇规划编制应因地制宜,依照实际确定规划目标、规划方案、实施措施,解决本乡镇的土地利用问题; ④ 乡镇土地规划应与相关部门规划相互协调; ⑤ 乡镇土地规划编制中,对土地利用重大问题的决策,应广泛征求相关部门的意见。
    乡镇土地利用草图的编制程序为: ① 准备工作,主要包括组织准备和技术准备,即组建规划小组,并对小组人员进行技术培训; ② 调查研究,包括收集资料,核实调查等,并进行土地利用现状分析、土地需求量分析、土地供给潜力分析和土地适宜性评价,在此基础上进行土地供需平衡分析,明确本乡(镇)土地供需状况; ③ 确定规划目标,通常以规划指标来体现; ④ 拟订供选方案,对每个方案进行论证后,提出规划推荐方案; ⑤ 通过规划协调后确定规划方案; ⑥ 根据乡镇土地规划划定基本农田保护区,在此基础上进一步编制土地整理、复垦、开发等专项规划。
    经过上述步骤编制出来的土地利用规划草图的优点在于可以节省工作量,并且基本上符合规划的要求,其最大的不足就是由于各土地用途区的划分没有经过认真量算,面积和规划指标不完全符合。
    在实际工作中,我们为了编图方便,给不同的土地用途区配置了不同的颜色,同时为了对颜色相近的不同用途区加以区别,我们对不同土地用途区编制了不同的编号,如:基本农田保护区(GB )、一般农地区(耕地)( YB )、一般农地区(园地)( YB2 )一般农地区(养殖、坑塘水面)( YB3 )、林业用地区(LD )牧业用地区(MD )、现状城镇建设用地区(z )、近期预留城镇建设用地区(Z2 )、远期预留城镇建设用地区(23 )、现状村镇建设用地区(C )、近期预留村镇建设用地区(C2 )、远期预留村镇建设用地区(C3 )、村镇建设控制区( CK )、现状工矿用地区(G )、近期预留工矿用地区(GZ )、远期预留工矿用地区(G3 )、建设用地置换区(ZH )、交通用地(JT )、其他用地(QT )。
 楼主| 发表于 2019-5-10 15:03:07 | 显示全部楼层

4.编制初始规划图
    临时规划图库是按照上述方法将现状图库转换成的,我们必须在此基础上根据规划草图进行修改。在实际操作中,我们是将纠正的扫描规划草图作为背景图像,进行图像配准后,修改过渡规划图。为了提高正确率和工作效率,我们设计了如下菜单:



   菜单中每一个按钮对应于一种规划地类,对应的规划地类与第3 条中相同。在点击这些按钮时,系统自动获取相应的规划地类、用途编码和符号码,在实际编图中为了操作方便,我们将图版的LABEL 点也用相应的编码表示,编图时,用户可以根据修改的需要,用鼠标选中目标地类按纽,然后在需要修改的图斑中用鼠标点击相应的用途编码,则可完成图斑属性的修改。如要将用途编码为YD 的图斑改为GB ,只要在菜单中选种GB 按纽,在图中需要修改的编码为YD 的图斑内点击,就可以完成修改。鉴于规划图中图斑的分割,我们设计了多边形编辑按纽(分割图斑)和(合并图斑),通过此按钮,可以进行多边形的编辑工作。
    5.建立土地利用规划数据库
    土地利用规划数据库的建立应根据整体规划目标来确定。规划目标是指规划期间通过规划实施在土地利用上所要达到的特定目的。一般包括保护耕地、统筹安排各业用地、保护和改善生态环境、提高土地利用效率等方面。
    规划目标应通过具体量化指标体现,一般包括: ① 耕地等主要农用地保有量,基本农田保护面积; ② 建设用地总量及占用耕地数量,城镇、村镇建设用地规模; ③ 土地整理、复垦和开发数量; ④ 生态建设和环境保护用地规模; ⑤ 土地利用率和产出率等。我们应该根据土地利用规划的规划目标检查修改后的土地利用规划图库,各项用地指标是否与规划目标相吻合。
    在实际操作中,我们应用GIS 技术,通过以下步骤来完成: ① 以规划草图为背景图象,在临时规划图层上用特殊线型显示出分区界线; ② 以乡镇为单位统计出各土地用途分区的面积; ③ 与规划指标中各类用地面积相比较,如果结果不符合,要重新编制规划草图,如果相符合则建立土地利用规划图库。经过反复的统计检查,各土地用途区的面积与规划指标基本符合后就可以建立土地利用规划图库了。
 楼主| 发表于 2019-5-10 15:12:15 | 显示全部楼层
6.编制、整饰和输出土地利用规划图建成土地利用规划图库后,利用GIS 软件强大的可视化功能和其提供的编制地图的工具,在完成土地利用规划图编制的基础上制作图名、图例、内外图廓、方里网、经纬度和公里格网、比例尺以及指北针等,即可编制出一幅完整的土地利用规划图。在实际操作中为了便于修改和数据更新,我们采用数据分层的方法来编制土地利用规划图。即我们将数据分为以下几层: ① 规划面状地物层; ② 规划线状地物层; ③ 规划点状地物层; ④ 现状地物层; ⑤ 整饰图层,包括图名、图号、图例、比例尺、指北针,经纬度、公里格网、内外图廓; ⑥ 注记层。
    为了出图的方便我们按照国家的标准创建了标准符号库。在统计各行政区面积的基础上,制作出了附图。输出土地利用规划图的步骤如下: ① 对各层数据进行符号化; ② 图幅整饰,即加图名、图号、图例、比例尺、指北针,大地经纬度、公里格网、内外图廓等; ③ 添加附图; ④ 输出土地利用规划图。
三、结束语
    用GIS 技术编制土地利用规划图有以下优点:
    1.数据统计分析的优势:采用GIS 技术,使用强大的空间分析功能,可以很容易的进行分区分类的各种统计、量算,并且量算结果比较精确;
    2.数据变更功能:采用GIS 技术,实现属性数据和空间数据的统一管理,可以根据规划及时更新发生变化的地块位置、形状、面积和属性;
    3.在编图过程中利用GIS 技术,可实现图形和属性的快速双向查询检索,方便了图库的检索校对,提高了编图的准确性和工作效率.
 楼主| 发表于 2019-6-18 15:44:56 | 显示全部楼层
ArcGIS基础——地理数据模型
无论是在单机环境,还是在联机环境中使用GIS,用户都可以使用ArcGIS的三个桌面应用程序ArcCatalogArcMapArcToolbox来完成工作。
    ArcCatalog可用于空间数据库内容的管理、数据库设计及元数据的记录与浏览;ArcMap可用于地图编制、编辑和分析;ArcToolbox可用于数据转换和地理处理(geoprocessing)。
    通过这三个应用程序的协调工作,用户可完成包括制图、数据管理、空间分析、数据编辑和地理处理(geoprocessing)在内的从简到繁的各种GIS任务。               

ArcGIS 以多种格式管理和存储地理数据。ArcGIS使用的三种基本数据模型是矢量(vector)、栅格(raster)和不规则三角网(TIN)。此外,也可以将表格数据导入到GIS中。
矢量模型
    地理现象可以用点、线和多边形来表达,这种对地球的表达统称为矢量数据模型。矢量模型对于表示和存储离散要素,如建筑物、管线或地块边界线等特别有用。

点是x, y坐标对;线是定义形状的坐标集;多边形是定义封闭区域边界线的坐标集。


坐标大多是指二维(x, y)或三维(x, y, z)(其中z值代表一个类似高程的值)。
    坐标值取决于地理坐标系统中存储的数据。
    ArcGIS将矢量数据存储为要素类和具有拓扑关联的要素类集,与要素有关的属性存储在数据表中。

ArcGIS使用三种不同的矢量模型表示地理要素数据:coverage,shape文件和地理数据库 (geodatabase)。

 楼主| 发表于 2019-6-18 15:48:56 | 显示全部楼层
栅格模型


在栅格模型中,地球表面被分割成规则的网格单元。

如果我们要将栅格定位在地理空间中,至少需要知道栅格数据中一个顶点的坐标(x, y)。

栅格模型特别适合存储和分析空间连续的数据。栅格模型中的每个网格都含有一个值,代表一类、一个测量值或一个影像解译值。
    栅格数据包括影像和格网。影像如航片、卫片或扫描地图,常用来产生GIS数据。



格网可以存储如高程表面之类的连续数值。

格网也能存储分类数据,如植被类型数据。

存储分类信息的格网还可以存储每个分类的属性。例如,存储植被类型的格网,可以为每一类存储一个数值代码,植被类型的名称、环境对某些野生生物的适宜度,以及一个通用的类型编码。这与要素数据不同,要素数据只能为每个要素存储属性。

栅格图层的网格单元越小,地图的分辨率就越高,地图越详细。不过,由于整个栅格图像是由规则的格网组成的,为了存储高精度的信息而减小格网大小的做法就会增加信息的存储量。

ArcGIS能识别和使用从多种类型的影像文件中获取的栅格数据。就像添加要素一样,我们可以向地图中添加栅格数据集,也可用ArcCatalog对其进行检查和组织。

 楼主| 发表于 2019-6-18 16:00:02 | 显示全部楼层
不规则三角网(TIN)模型
在不规则三角网(TIN)模型中,图像以相互链接的三角形组成的网络进行表达,三角形的顶点是不规则分布的,每个点都有x、y、z坐标。不规则三角网(TIN)模型是一种存储和分析表面的有效方法。

对有的地方地表起伏很大而有的地方地表平坦的异质性表面,在给定的数据量下,用三角网表面模型比用栅格模型更能精确地对其进行模拟表达。这是因为TIN模型可以在地势起伏大的地方用很多点表示,而在地势平坦的地方用较少的点来表示。ArcGIS以TIN数据集来存储这些不规则的三角网表面信息。与栅格数据一样,可以在ArcMap地图中添加TIN数据,并用ArcCatalog来管理这些数据。

表格数据
    可以认为GIS是一种用几何(特征)表现世界的数据库。与其他数据库一样,ArcGIS可以实现数据表间的链接。如果具有公共属性,几乎所有的数据表都可以连接到要素类或栅格数据集。例如,有一个人口统计单元的shape文件和人口统计数据表文件,两者都包含了tract数值型字段,就可以将人口统计表格数据和shape文件的属性表连接起来,并绘制人口统计地图。

将数据表放在地图上的另外一种方法是地理定位(geolocating)。最简单的例子就是根据地理坐标数据表在地图上画点。例如,可以根据从GPS接收器获得的经纬度值将土壤采样点在地图上标识出来。也可以在街道网络图上,根据地址数据表进行地址的空间定位。这通常称为地理编码。

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