一.GIS概论及体系
GIS即地理信息系统（Geographic Information System），是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科。
地图是GIS的表现形式，但GIS深层是空间信息的处理。
OGC标准
在GIS领域，OGC（Open Geospatial Consortium，即开放地理空间信息联盟）标准已经是一个比较“官方”的标准化机构。
常见GIS平台
ESRI ArcGIS平台、超图SuperMap平台、Skyline平台、开源GIS平台
开源GIS常用产品
地图数据生产 uDig
地图矢量数据存储 PostGIS
地图瓦片数据存储 MongoDB
Web服务器 Tomcat
GIS服务器 GeoServer
组件开发 GeoTools
Web客户端呈现 Leaflet或Cesium
二.GIS坐标系
坐标系概览
按表现形式，划分为地理坐标系GCS、投影坐标系PCS
地理坐标系GCS：
大地坐标系/经纬度坐标系 （LBH）
空间直角坐标系/地心坐标系 （XYZ）
投影坐标系PCS：
高斯-克吕格投影（横轴墨卡托投影）
通用横轴墨卡托（UTM）投影
墨卡托投影
WebMercator投影坐标系
PS：
PCS = GCS + 投影方式
将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影。即曲面变平面
为什么要进行地图投影？
投影为平面，符合视觉心理
地球椭球体为不可展曲面
球面坐标不方便进行距离、方位、面积等参数的量算和各种空间分析
目前常用的投影
中国地形图投影：Lamber（兰伯特）投影
各省市的投影：Albers（阿伯斯）投影
在城市级或小范围区域：局部高斯投影
互联网公众地图网站：Web墨卡托
卫星影像数据：UTM投影
墨卡托投影
墨卡托投影，是一种等角正切圆柱投影，原理是假设地球被围在一中空圆柱体里，其标准线与圆柱相切接触，再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，把圆柱体展开。
Web墨卡托投影
Web Mercator（墨卡托）是由Google最先发明的。投影过程中，将表示地球的参考椭球体近似的作为正球体处理。由于墨卡托投影当纬度接近两极时，y值趋近无穷大，为了方便，就把Y轴的取值范围也限定在X相同范围，是正方形地图，形成了Web Mercator 投影。
目前在互联网的大部分公众地图网站均采用此坐标系。
投影坐标系范围是：
最小（-20037508.3427892, -20037508.3427892）
最大（ 20037508.3427892, 20037508.3427892）
对应纬度范围是：
最小（-180, -85.05112877980659）
最大（ 180, 85.05112877980659）
当前通用的一些坐标系标准
国际：
WGS84坐标系：
目前最通用的标准坐标系，平时常说的经度纬度、从GPS设备、智能手机中取出的数据的坐标系、国际地图提供商使用的坐标系都是这个坐标系
国内：
1.1985国家高程基准
2.两个已弃用参心坐标系：北京54、西安80
3.2000国家大地坐标系（CGCS2000）
4.火星坐标系（GCJ-02）
PS：
WGS84的WKID：4326
CGCS2000的WKID：4490
WGS84 与 CGCS2000 相差几个厘米，对于一般工程测量，可以认为两者是一致的。
火星坐标系（GCJ-02）
处于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局指定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标，称为火星坐标系（GCJ-02）。当我们使用的数据和服务不同时，就产生了我们时常说的偏移和纠偏的问题。
| 坐标系 | 地图服务商 |
|---|---|
| 标准坐标系 | 国外地图服务，天地图（属于CGCS2000，但可以等同于WGS84） |
| 火星偏移坐标系 | IOS地图（其实是高德）、Gogole地图、腾讯地图、高德地图等 |
| 其他偏移坐标系 | 百度地图、搜狗搜狐地图（在火星坐标系上二次加密） |
从设备获取经纬度(GPS)坐标：
(1)如果使用的是ios原生定位库，那么获得的坐标是WGS84
(2)如果使用的是高德sdk，那么获取的坐标是GCJ02
(3)如果使用的是百度地图sdk，那么可以获得百度坐标（bd09）或者火星坐标系（GCJ02），默认是bd09
坐标系转换
坐标系转换主要是GCS转GCS，GCS转PCS就是投影，PCS转PCS是重投影。
GCS转GCS属于空间解析几何的空间直角坐标系的移动、转换问题，即仿射变换。
常见概念
1.比例尺
即地图上的一厘米代表实际上的多少厘米。
2.分辨率
代表当前地图范围内，1像素代表多少地图单位，与dpi有关系。
3.WKID与EPSG
WKID即Well Known ID；EPSG是管理这些ID号的组织。如WKID=4326，即WGS84这个地理坐标系统的ID。
常见EPSG：
EPSG4326 WGS84 美国GPS使用的全球地理坐标系统
EPSG4490 CGCS2000 中国国家2000地理坐标系统
EPSG3857 Web Mercator投影
三.GIS数据
地图数据结构构成
GIS地图数据是由不同图层构成，各图层内的数据可以分为矢量或栅格数据。
地图图层：WebGIS的地图结构
二维WebGIS的地图结构：
栅格底图图层
矢量图层
三维WebGIS的地图结构：
地形图层
栅格底图图层
三维模型层
矢量图层
常见的栅格数据：切片（瓦片）底图
基本我们平常所接触的地图的底图都是瓦片地图。
瓦片地图特征
瓦片分辨率为256×256
最小地图等级是0，此时世界地图只由一张瓦片组成
具有唯一的瓦片等级（z）和瓦片行列坐标编号（X，Y）
瓦片等级越高，组成世界地图的瓦片数越多，可以展示的地图越详细
某一瓦片等级地图的瓦片是由低一级的各瓦片切割成的4个瓦片组成，形成瓦片金字塔
矢量数据构成：要素Feature
矢量数据的单个对象称之为要素，即矢量图层内是由多个要素构成的，而要素主要分为点、线、面等类型。
GIS数据常见文件格式
| 数据类型 | 常见文件格式 |
|---|---|
| DEM地形数据 | tif，dem |
| DOM影像数据 | tif，img |
| 矢量数据 | shp，kml，geojson，dxf/dwg |
| 三维模型 | 倾斜摄影osgb，人工建模obj、dae，BIM数据dvt、dgn，点云las，ply |
GeoJSON
GeoJSON是适合于Web下对各种地理数据结构进行编码的格式，基于Javascript对象表示法的地理空间信息数据交换格式。
GeoJSON将所有地理要素分为Point、MultiPoint、LineString、MultiLineString、Polygon、MultiPolygon、GeometryCollection。
GIS数据存储
业务数据：MySQL等普通数据库
栅格数据：MongoDB
矢量数据：PostGIS
少量数据时：
1.栅格数据、无需编辑的矢量文件数据，可以直接存放在计算机硬盘文件夹中
2.在业务数据库相关表中加入经度x、纬度y、高度z字段后，直接将矢量数据存放在业务数据库中。
四.GIS服务
目前常用的GIS服务有：
1.ArcGIS Server发布的服务
2.OGC标准WMS、WMTS、WFS服务（常用GeoServer发布）
3.静态资源数据服务（直接web容器发布）
4.互联网在线地图服务
五.GIS应用开发
开发框架分类
| 平台 | |
|---|---|
| 专业商业GIS平台 | ArcGIS、SuperMap、Skyline等 |
| 在线图商的公众SDK | 百度、高德、谷歌、天地图、Mapbox等 |
| 开源GIS平台 | Openlayers、Leaflet、MapboxGL、Cesium等 |