前言

2020年疫情在家的时候，师姐邀请我为华侨大学的本科生远程上一堂GIS实验课，她说只有一下午3节课的时间。趁着这个机会把这几年积累的一些思考、经验都梳理了一下，整合成了这个3小时快速上手指南。

一、GIS数据格式

GIS数据分为矢量数据和栅格数据。

1.矢量数据

包含数据坐标，构成点(point)、线(polyline)、面(polygon) 和属性表（attribute table）

常见的一些矢量文件格式包括shp、dwg、geojson等，不同软件地理文件后缀编码方式会有些差异，但是包含的信息基本都是相同的，因此大多数文件格式之间都可以进行相互转换。

格式转换工具：
（1）ArcGIS自带的转换工具
在ArcGIS的toolbox里有转换工具这个大类工作集

（2）强大的转换软件FME，利用FMEWorkBench和FMEQuickTranslator实现所有文件之间的无损转换，总之会有惊喜

2.栅格数据

每个像素的值代表其属性值，例如高程值等。
常见格式有：
GeoTIFF(.tiff)
Erdas Imagine(.img)
ENVI(.hdr)
HDF(.hdf)
JPEG/PNG/BMP

3.矢量数据VS栅格数据

个人建议：能用矢量数据最好用矢量数据，矢量可以转栅格，但栅格无法还原为矢量文件。

4.shapefile文件格式

在实际工程中，总是会有文件传来传去的过程，而shapefile文件系统较为复杂，它不是一个文件，它是一组文件。
在文件夹里通常一个shp文件有7-8个同名文件，仅仅是后缀不同，但在ArcGIS文件管理里只有一个后缀为.shp的文件，很多人就以为只需要传shp文件即可，最后发现对方并打不开。

注意：shp/shx/dbf为必需文件，在文件传发过程中易一定要保证这三个文件的完整性。

二、地图坐标系

搞清楚地图坐标系的人不多，我也是到了研究生，才慢慢意识到坐标系的重要性，幸得导师教诲。
要理解坐标系本质上要理解地图投影。

1.地球是圆的吗？

不是。地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。

（真歪瓜裂枣）

2.地图投影

地球椭球体表面是不可展曲面，要将曲面上的客观事物表示在有限的平面图纸上，必须经过由曲面到平面的转换
所有地图都存在变形，因为你没办法把桔子皮压平而不裂开。
《所有的世界地图都是错的，以下是为什么》这个视频解释了如何把地球表面撕开，强行拉成一个平面
https://www.bilibili.com/video/av88940277/

心形地图投影方式称为彭纳投影（Bonne’s projection）

3.地理坐标系和投影坐标系

坐标系分为地理坐标系和投影坐标系

地理坐标系（Geogrpahic Coordinate System）

使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置，如WGS84坐标系，GPS导航等也常用

投影坐标系（Projected Coordinate Systems）

使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。

如西安80、北京54、CGCS2000、城市地方坐标系，都是用x、y坐标值来表示坐标的

投影坐标系由以下参数确定：

地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84）
投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、Mercator投影）

4.最常用的投影方法——高斯克吕格投影

中国制图标准的坐标系有北京54、西安80、CGCS2000，它们都是用的高斯克吕格投影，这种方法的好处是可以保证中心线变形最小。

Gauss Kruger投影：
以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。

ArcGIS坐标系路径：投影坐标系——Gauss Kruger——Beijing54/CGCS2000/Xian1980——Xian 1980 3 degree GK CM 102E

如何选择合适的坐标系？
你研究的城市经度离哪个经度最近就选择该坐标系，比如厦门市的经度在118°左右，那可以选择3°带的117E，即Xian 1980 3 degree GK CM 117E或者6°带的Xian 1980 GK Zone 20

再解释下3°带和6°带的区别，有些城市规模较大适合6°带，有些城市规模较小适合3°带

5.坐标转换

理论上，两种坐标系之间通过数学运算是可以进行转换的，一般是7个参数，包括平移3参数+旋转3参数+缩放1参数。
ArcGIS也有坐标转换功能，可以实现两个图层之间的坐标转换，前提是两套坐标系统参数是已知的（即椭球体、投影方法、中心线经度等）

6.互联网地图的坐标系

只有一个单独的坐标是没有意义的，必须要有坐标系才具有空间位置关系，因此在地图坐标系是国家高度保密的信息。
我们常见的互联网地图坐标系都不相同，格式基本都为地理坐标系即经纬度格式，但是相互之间会有偏移，所以在进行坐标拾取的时候一定要先弄清楚是哪个坐标系的数据。

安利一个好用又稳定的互联网地图坐标转换小工具网址：
https://maplocation.sjfkai.com/

总结

基本的一些GIS相关的基础知识就说到这，下一篇将开始分享一些小实操案例。