序：

一次内部交流会的记录，算是公司内部的一次培训，主要解决非GIS背景的同事快速同步相关概念，解决沟通过程中的专有名词问题。

做介绍的时候进行了视频录制，有喜欢看视频介绍的可以点击下面的视频链接。

GIS基本概念及常见数据格式-CSDN直播

1GIS基本概念

GIS（Geographic Information System）：

        地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。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

        简单来说GIS就是一堆坐标相关的数据的组织和渲染展示。

参考：

地理信息系统（空间信息系统）_百度百科

        1963年，加拿大测量学家罗杰·汤姆林森（Roger Tomlinson）首先提出了GIS这一术语，并建成世界上第一个GIS（加拿大地理信息系统CGIS），用于自然资源的管理和规划。汤姆林森提倡使用计算机进行空间分析的先见之明以及他在建立CGIS过程中的领导角色，为他赢得了“GIS之父”的光荣称号。

        到如今，GIS经历了50多年的发展历程，这个期间计算机也有了革命性的变化，CPU、显卡、存储的革新促使一大堆GIS软件的诞生，如：ArcGIS、GoogleEarth、SuperMap、LocaSpace等 不同的GIS产品和平台对数据的支持也各有不同，在此期间逐渐形成了一些规范化的标准，有了更多的通用格式。

1.1 坐标系：

地理坐标系（Geographic Coordinate System）

地理坐标系的单位是：经纬度（弧度）、地心坐标系

1. 度分秒表示：113°12′34″
2. 十进制表示：113.534532

1.1.1 投影坐标系

•  墨卡托Mercator投影

是一种"等角正切圆柱投影”

• 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影（横轴等角切圆柱投影）

Beijing54, Xian80

6°分带：用于1：2.5万~1：50万比例尺地图

3°分带：用于大于1：1万比例尺地图

• Web Mercator投影

谷歌地图、高德地图、腾讯地图

最小 (-20037508.3427892, -20037508.3427892 ) /(-180, -85.05112877980659)

最大 (20037508.3427892, 20037508.3427892)/ (180, 85.05112877980659)

1.1.2图层

矢量数据

        利用点，线，面的形式来表达现实世界，具有定位明显，属性隐含的特点。

栅格数据

        以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布的数据组织方式．每个矩阵单位称为一个栅格单元(cell)

要素

        地理要素最常使用最基础的就是点、线、面来表示

2 常见GIS数据

2.1 影像、地形

数据来源

  卫星遥感：资源卫星（构建 5 米分辨率地形）、高分卫星（0.8 米分辨率影像）、高景卫星（0.5 米分辨率影像）等；

  无人机航测：通过无人机采集实景照片，经 ContextCapture、Pix4D、大疆智图、Photoscan 等建模软件处理，生成真正射影像；

  分析处理成果：通过专业工具对原始数据进行二次加工得到的热力图、等高线图、坡度图、坡向图、地物分类图、DLG 线化图等。

数据用途

基础底图：作为导航地图、地图搜索、项目现场图、指挥作战地图、登山图、疫情防控图等场景的基础图层；

专项应用：交通事故现场还原、工地施工设计比对、地物分类统计、自然资源调查等。

本质

影像数据为类似照片的颜色图（含 RGBA 通道），地形数据为记录高程信息的灰度图（8 位高度图），二者均属于栅格数据，本质是结构化的图片文件。

常见格式

格式	特性	适用场景
Tif	最常用的大数据栅格格式，支持无损压缩，可存储投影、坐标等元数据	卫星影像、无人机航测影像、地形数据存储与交换
Img	ArcGIS 常用栅格格式，多数带金字塔索引，加载效率高	GIS 专业分析、ArcGIS 生态下的数据流转
Lrp	图新地球专属高效格式，带 LOD 层级，采用加密二进制流存储	图新生态下的地形、影像数据快速加载与展示
Mbt	开放协议瓦片格式，本质是 SQLite 数据库，支持 LOD 层级	互联网端地图服务、轻量化影像数据发布
Grd	纯文本格式，属于 Arc/Info Grid 数据交换文件，以高程点模式表达地形	地形数据跨平台交换、简单地形分析
Dem	分 NSDTF（中国国家标准）和 USGS（美国地质调查局标准）两种，栅格化高程数据格式	地形建模、高程分析、国土空间规划

关键区别

  影像 vs 地形：影像侧重颜色信息（如实景纹理），地形侧重高程信息（如地形起伏）；

  栅格 vs 矢量：栅格数据（影像、地形）为像素化图片，放大后会模糊；矢量数据（点、线、面）为坐标串，放大后无失真。

多份数据叠加

遵循图层叠加原理，类似 Photoshop 的图层混合模式，最终三维渲染效果为所有叠加数据的融合成果。

地图投影

地图投影是将地球表面的经、纬线通过数学法则转换到平面的技术方法，用于解决地球曲面与平面地图的适配问题。常见投影包括高斯 - 克吕格投影、墨卡托投影、UTM 投影等，不同场景需选择适配的投影方式，平台支持任意投影接入及 4/7 参数转换，完美适配国家 2000 坐标系与地方坐标系。

2.2 倾斜摄影（实景三维）模型

数据来源

  航测采集：通过固定翼无人机、旋翼无人机、有人机（大飞机、直升机）等设备进行空中摄影；

  数据处理：将航测照片导入 ContextCapture（iTwin Capture）、大疆智图、MipMap、大势智慧等建模软件，经空三计算、三维重建生成模型成果。

数据用途

  基础三维底图：用于 “实景中国” 建设、规划院设计底图、交通事故现场还原等；

 专项应用：设计单位查看实地边坡防护落石情况、道路工程设计图纸与实际修建状况比对、文物保护现状记录等。

本质

由大量带纹理的三角面片组成，完整还原实景地形、地物的三维形态。

常见格式

格式	特性	适用场景
osgb	开源 LOD 层级数据格式，支持大数据量存储，二进制文件结构，索引内置	无人机航测模型发布、大规模实景三维建模
3mx/3sm	Bently 专属格式，常用于 BIM 与 GIS 数据交换，Bently 系列软件原生支持	Bently 生态下的工程设计、实景三维融合应用
Cesium 3d tiles	开源 LOD 层级格式，索引与模型分离存储，支持跳级加载，适配 Web 端	互联网三维地图服务、Cesium 生态下的可视化项目
Fbx/obj	通用人工建模格式，支持纹理关联，常用于模型精修与跨软件交换	3D 打印、人工模型参考、设计方案展示
Esri i3s scene database	ArcGIS 专有格式，优化了 Web 端加载性能	ArcGIS 生态下的实景三维发布与分析
s3c	Smart3D 被 Bently 收购前的加密格式，现多作为 osgb 在 ContextCapture Viewer 中的索引格式，已基本弃用	旧版 Smart3D 模型浏览与转换

2.3 矢量数据

2.3.1概念

矢量数据是 GIS 中的基本数据元素，通过 “图层” 抽象表达某一类地物集合（如道路图层、河流图层、房屋图层），每个地物通过 “要素（Feature）” 表达（如一个公交站用点要素表示），并通过 “符号（Style）” 区分地物分类。

数据来源

从 图新地球、ArcGIS、GlobalMapper、超图、CAD、Matlab 等支持地理要素绘制或数据分析的软件中导出生成。

数据用途

作为 GIS 中的核心信息媒介，通过点（标注、摄像头）、线（管线、道路、河流、等高线）、面（水域、房屋、林地）等形式表达地物位置与属性，可存储关联属性信息或通过 ID 关联外部数据，适用于地图标注、管线管理、区域划分、资源普查等场景。

数据本质

基于地理坐标的点、线、面坐标集合，存储地物的空间位置与属性描述信息

常见数据格式

格式	特性	适用场景
Txt	以换行符分隔坐标（x,y,z 或 lon,lat,hei），纯文本存储	简单坐标数据记录、跨平台交换
Excel（csv）	格式化文本坐标集合，表格形式组织，便于编辑与筛选	批量坐标数据导入、属性关联管理
Json（GeoJson）	支持存储坐标、样式、属性信息，轻量级文本格式，易解析	Web 端 GIS 应用、前后端数据交互
Xml	结构化文本格式，可自定义标签，支持复杂属性存储	多源数据交换、配置文件存储
Sql 字段	以数据库字段形式存储坐标与属性，支持高效查询与关联	大型 GIS 系统、业务数据与空间数据融合
KML（KMZ）	谷歌定义的 XML 规范格式，由 OGC 维护，支持样式与多媒体关联	谷歌地球生态、跨平台地图标注分享，支持的软件较多
Shp（shape file）	ESRI 定义的工业标准矢量格式，包含.shp（主文件）、.shx（索引文件）、.dbf（属性文件）	GIS 专业分析、多软件数据流转、国土空间规划
Gpx	GPS 交换格式，XML 结构，支持存储路点、轨迹、路线	运动轨迹记录、导航路径分享
Lgd	图新地球专属高效格式，内置索引，二进制流存储，支持复杂要素（圆、椭圆、粒子特效等），目前已逐步弃用。	图新生态下的矢量数据快速加载与标绘
Lcad	图新地球大矢量数据格式，内置高效索引与抽析算法，适配大规模矢量数据	海量矢量数据渲染、工程图纸加载
Dxf（dwg）	AutoCAD 图形文件格式，支持二维 / 三维图形，可互转，DXF 为开放格式	工程设计图纸、CAD 与 GIS 数据交互

2.4 BIM模型数据

概念

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是建筑学、工程学及土木工程领域的数字化工具，用于实现建筑全生命周期管理，核心特点是 “模型 + 属性” 的一体化存储，每个构件均关联详细的业务属性信息，是工程领域设计方案的重要呈现形式。

数据来源

  Autodesk 系列软件：Revit（.rvt）、Civil3D（.dwg）、3dsmax（.fbx）；

  Bently 系列软件：MicroStation（.dgn）；

  国内常用平台：同豪（道路工程专用）；

  其他工具：SketchUp（.skp，草图大师）、达索系列软件（偏工业设计）。

数据用途

  全生命周期管理：涵盖设计、施工、运维全流程，构件的所有操作均记录在属性中；

  专项应用：虚拟建造、施工进度模拟、碰撞检测、工程量统计、运维管理等，可通过 GIS 平台的属性扩展功能实现业务关联。

和GIS的关系

BIM 与 GIS 原本独立发展，二者的融合可互补局限：

• BIM 优势：构件级精细模型与属性信息，适合微观设计与管理；
• GIS 优势：宏观空间框架与多源数据整合能力，适合大范围场景展示与分析；
• 融合价值：建筑师可基于 GIS 地理大环境进行设计，市政部门可通过 BIM 模型判断建筑对周边环境的影响（如限高、噪音、日照），审批通过的 BIM 模型可直接纳入城市三维模型，提升城市管理精细化水平。

常见数据格式

格式	特性	适用场景
.rvt	Revit 软件原生格式，完整存储 BIM 构件与属性信息，工程设计领域应用最广	建筑、结构、机电等专业设计，施工模拟
.dgn	MicroStation 软件原生格式，支持复杂工程模型，适配大型基础设施项目	道路、桥梁、水利等大型工程设计与协同
.fbx	通用三维模型格式，支持动画与纹理，适用于跨软件交换	设计方案展示、动画制作、多平台适配
.skp	SketchUp 原生格式，操作简单，模型轻量化，易上手	概念设计、建筑方案快速建模、场景搭建
.ifc	开放 BIM 标准格式，支持跨软件数据交换，保障数据兼容性	不同 BIM 软件间数据流转、协同设计

详情参考：10分钟了解BIM+GIS融合，常见BIM数据格式及特性_三维GIS那点事_王跃军的博客-CSDN博客_bim数据

2.5 人工模型数据

数据来源

通过 3dsmax、SketchUp 等人工建模软件创建，用于直观模拟现实中的三维物体，构建个性化场景

数据用途

在三维场景中还原实地物体（如小品、设备、标志性建筑），提升可视化效果，适用于场景装饰、设备展示、虚拟环境搭建等。

和倾斜模型（实景模型）的差异

  倾斜模型：无独立物体概念，本质是整体纹理三角格网，还原实景全貌；

  人工模型：可通过 “打组（Group）” 创建独立个体（如房屋、桌椅、设备），支持单独编辑与属性关联。

常见数据格式

格式	特性	适用场景
Obj	明码中间交互格式，支持纹理关联，跨软件兼容性好	模型精修、跨平台数据交换、3D 打印参考
Fbx	支持动画与纹理，可存储骨骼动画，功能丰富	动画制作、游戏场景、动态效果展示
Skp	操作简单，模型轻量化，易编辑，普及度高	场景搭建、概念设计、快速可视化
Stl	三维打印标准格式，仅包含几何信息，无纹理	3D 打印、模型原型制作

2.6 点云数据

数据来源

  激光扫描：通过激光扫描仪（地面式、机载式、手持式）扫描获取的坐标点集；

  航测衍生：无人机倾斜摄影建模的中间数据成果；

  真彩色点云：激光扫描与摄像头融合采集，可获取点云颜色信息。

数据用途

  电力行业：电力杆塔、线路扫描，安全距离检测；

  文保行业：文物三维建模与存档（如古建、桥梁）、医学骨骼建模；

  其他领域：地形测绘、地物识别、真地形构建（剔除房屋等人工地物）

特性

精度高、数据量密集，成本相对较高，可根据回波次数、强度等进行着色，支持精细化建模与分析。

常见数据格式

格式	特性	适用场景
Las	ASPRS 协会制定的标准格式，包含元数据与点属性（x,y,z、GPS 时间戳、强度、回波信息等）	激光扫描数据存储、点云分析、三维建模
Xyz	纯文本格式，仅存储坐标信息，结构简单	简单点云数据交换、基础坐标展示
Pcd	PCL（点云库）原生格式，支持压缩，适配点云处理算法	点云滤波、分割、特征提取等算法处理

2.7高斯泼溅数据

这是最近两年刚火起来的一个数据格式。火到什么程度

华测、大疆、其域、大势智慧等凡事和建模相关的产品基本都在建模环节增加了3DGS成果的输出。

有基于纯照片进行高斯成果输出的，也有基于点云数据进行高斯建模的。

数据来源

  AI 训练成果：通过 AI 算法对实景照片进行重建生成；

  建模软件输出：MipMap、大疆智图、ContextCapture 等软件支持输出 3D 高斯成果；

  空地一体采集：手持设备（带摄像头的激光扫描仪）+ 无人机联合采集。

特点：

  真实性强：相比倾斜模型，更贴近实景，镂空物体（电力线、栏杆、杆塔）展示效果更佳；

  量测局限：当前多数 GIS 平台对 3D 高斯数据的量测功能支持不完善。

数据用途

  监管场景：森林防火、耕地保护、工程进度监管等，无需建模即可实现实景查看；

  汇报展示：照片对接 AI 识别模块进行分析，视频叠加 CAD 图纸用于项目汇报；

  全景应用：沉浸式场景展示、虚拟漫游（如景区导览、工地巡查）

常用数据格式

格式	特性	适用场景
Ply	存储顶点与球谐函数信息，支持真彩色，适配 3D 高斯数据存储	3D 高斯模型原生存储、算法处理
Gcp	采用图片压缩原理，实现超十倍体积压缩，轻量化存储	3D 高斯数据高效传输与存储
3dtiles	适配 Cesium 生态，支持金字塔构建，Web 端快速加载	互联网端 3D 高斯模型发布与可视化

2.8 无人机多媒体数据（全景、照片、视频）

数据来源：

主要通过无人机采集，包含全景照片、高清实景照片、现场视频等

特点：

  数据量大：单张全景照片 60-100M，视频文件 3-10GB / 段，需高效存储方案；

  带时空信息：照片和全景基本都带pos信息，最新款无人机录制视频时可同步存储位置与姿态信息，便于与 GIS 空间关联

数据用途：

  监管场景：森林防火、耕地保护、工程进度监管等，无需建模即可实现实景查看；

  汇报展示：照片对接 AI 识别模块进行分析，视频叠加 CAD 图纸用于项目汇报；

  全景应用：沉浸式场景展示、虚拟漫游（如景区导览、工地巡查）