QGIS概述与入门

第一章 QGIS概述与入门

1.1 什么是QGIS

1.1.1 QGIS简介

QGIS（Quantum GIS）是一款功能强大的开源桌面地理信息系统（GIS）软件，由Gary Sherman于2002年创建。作为全球最受欢迎的开源GIS工具之一，QGIS提供了丰富的空间数据查看、编辑、分析和发布功能，可在Windows、macOS、Linux和BSD等多种操作系统上运行。

QGIS是开源地理空间基金会（OSGeo）的官方项目，遵循GNU通用公共许可证（GPL v2+），这意味着用户可以免费使用、修改和分发该软件。截至2024年，QGIS已发展成为一个拥有庞大用户社区和活跃开发团队的成熟项目。

1.1.2 QGIS的发展历史

时间 版本 主要里程碑
2002年 初始版本 Gary Sherman在阿拉斯加开始开发项目
2009年 1.0 首个稳定版本发布
2012年 1.8 改名为QGIS（从Quantum GIS）
2013年 2.0 重大架构改进，引入新的API
2018年 3.0 迁移到Qt5，Python 3支持
2023年 3.28 LTR 当前长期支持版本
2024年 3.34+ 持续更新，准备Qt6迁移
2025年底 4.0 计划 Qt6迁移，主要架构升级

1.1.3 QGIS的核心特性

数据格式支持

QGIS支持广泛的空间数据格式：

  • 矢量格式：Shapefile、GeoPackage、GeoJSON、KML、MapInfo、SDTS、GML、DXF/DWG等
  • 栅格格式：GeoTIFF、JPEG、PNG、ERDAS IMG、ASCII Grid、NetCDF等
  • 数据库：PostGIS、Oracle Spatial、MS SQL Spatial、SpatiaLite
  • 电子表格：ODS、XLSX（带坐标的表格数据）
  • Web服务：WMS、WMTS、WFS、WFS-T、WCS、ArcGIS REST等

核心功能

  • 数据可视化：2D/3D地图显示、丰富的符号化选项、标注引擎
  • 数据编辑：矢量数据数字化、属性编辑、地理配准
  • 空间分析：地理处理工具、空间统计、网络分析、水文分析
  • 地图制图：布局设计器、地图册生成、打印输出
  • 扩展性：Python插件、Processing工具箱、自定义工具

1.2 QGIS与其他GIS软件的比较

1.2.1 QGIS vs ArcGIS

特性 QGIS ArcGIS Pro
许可证 开源免费（GPL） 商业授权
价格 免费 年费约$100-$20,000+
平台支持 Windows/Mac/Linux 仅Windows
数据格式 广泛支持 广泛支持
扩展性 Python插件 Python/ArcPy
学习曲线 中等 中等到陡峭
企业支持 社区+商业服务 官方支持
更新频率 每年3个版本 定期更新

1.2.2 QGIS vs MapInfo

特性 QGIS MapInfo Pro
许可证 开源免费 商业授权
定价 免费 按用户许可
数据格式 广泛支持 主要支持TAB
3D支持 内置3D视图 有限
Python支持 完整PyQGIS MapBasic
社区 活跃的全球社区 较小用户群

1.2.3 QGIS vs GRASS GIS

特性 QGIS GRASS GIS
定位 桌面GIS 分析引擎
用户界面 图形化GUI 命令行+GUI
易用性 易于上手 学习曲线陡峭
分析能力 通过集成增强 非常强大
集成 可嵌入GRASS 独立运行

重要提示：QGIS可以无缝集成GRASS GIS的分析功能，用户可以在QGIS中直接调用GRASS的算法，获得两者的优势。

1.2.4 为什么选择QGIS

  1. 零成本：完全免费，无许可费用
  2. 跨平台：Windows、Mac、Linux都可使用
  3. 开放标准：完整支持OGC标准
  4. 活跃社区：大量插件、教程和支持资源
  5. 持续发展：定期更新，不断添加新功能
  6. 可定制：Python脚本和插件扩展
  7. 商业支持可选：有商业服务提供商

1.3 QGIS的应用场景

1.3.1 城市规划与管理

QGIS在城市规划领域广泛应用：

  • 土地利用分析：分析土地类型分布、变化趋势
  • 基础设施规划：道路、管线、公共设施规划
  • 城市增长模拟：模拟和预测城市扩张
  • 公共服务分析：学校、医院、消防站覆盖范围分析

案例示例：

# 使用QGIS进行服务区分析
1. 加载道路网络数据
2. 标记服务设施点（如医院）
3. 使用网络分析计算服务区
4. 可视化服务覆盖范围
5. 识别服务空白区域

1.3.2 环境监测与保护

  • 生态廊道分析：识别和保护野生动物迁徙通道
  • 森林变化监测：利用多时相遥感数据分析森林覆盖变化
  • 水资源管理：流域分析、水质监测站点规划
  • 空气质量分析：污染源分布、扩散模拟

1.3.3 农业与林业

  • 精准农业：作物分布、产量分析、灌溉规划
  • 土壤制图：土壤类型分布、肥力分析
  • 林业管理：林班规划、采伐设计、病虫害监测
  • 农作物估产：结合遥感数据进行产量估算

1.3.4 交通运输

  • 路网分析：最短路径、服务区域、可达性分析
  • 公共交通规划：线路优化、站点选址
  • 交通流量分析：热点识别、拥堵分析
  • 物流配送：配送路线优化、仓库选址

1.3.5 灾害管理

  • 风险评估：洪水、地震、滑坡风险区划
  • 应急响应：疏散路线规划、避难点选址
  • 灾后评估：损失统计、重建规划
  • 预警系统：监测点布设、预警信息发布

1.3.6 考古与文化遗产

  • 遗址管理：考古遗址数据库管理
  • 空间分析：遗址分布模式分析
  • 三维重建：历史景观可视化
  • 保护规划：缓冲区划定、保护策略制定

1.3.7 商业应用

  • 选址分析：商铺、加油站、餐厅选址
  • 市场分析：客户分布、市场覆盖
  • 房地产分析：价格空间分布、区位评估
  • 保险风险评估：自然灾害风险区划

1.4 QGIS生态系统

1.4.1 核心组件

QGIS生态系统包含多个相关项目：

QGIS Desktop
主要的桌面应用程序，提供完整的GIS功能。

QGIS Server
基于相同核心库的地图服务器，支持WMS、WFS、WCS等OGC标准服务发布。

QGIS Web Client (QWC)
基于Web的客户端应用，用于发布和共享QGIS项目。

QField
为Android和iOS设计的移动GIS应用，用于野外数据采集。

QGIS for 3D
内置3D地图视图，支持地形可视化和3D数据展示。

1.4.2 插件生态

QGIS拥有丰富的插件生态系统，官方插件仓库包含超过500个插件：

热门插件类别：

  • 数据导入/导出
  • 空间分析
  • 地理编码
  • Web服务访问
  • 样式和符号化
  • CAD工具
  • 遥感处理
  • 机器学习

获取插件：

菜单路径：插件 → 管理和安装插件

1.4.3 相关开源项目

QGIS与许多其他开源项目紧密集成：

  • GDAL/OGR：数据读写引擎
  • PROJ：坐标转换库
  • GEOS：几何运算引擎
  • GRASS GIS：高级分析功能
  • SAGA GIS：地形分析工具
  • PostgreSQL/PostGIS：空间数据库
  • GeoServer：Web地图服务器
  • OpenLayers/Leaflet：Web地图库

1.4.4 社区与支持

官方资源：

社区支持：

  • 邮件列表：qgis-user@lists.osgeo.org
  • Stack Exchange：gis.stackexchange.com
  • Reddit：r/QGIS
  • 社区论坛：多语言支持

商业支持：
多家公司提供QGIS的商业支持和咨询服务，包括：

  • Kartoza（南非）
  • OpenGIS.ch（瑞士）
  • LutraConsulting（英国）
  • North Road（澳大利亚）

1.5 QGIS版本与发布策略

1.5.1 版本命名规则

QGIS采用语义化版本号：主版本.次版本.补丁版本

例如：QGIS 3.34.1

  • 3 = 主版本（重大架构变更）
  • 34 = 次版本（功能更新）
  • 1 = 补丁版本（Bug修复）

1.5.2 发布周期

QGIS每年发布三个版本：

  • 2月：.X 版本
  • 6月：.X+4 版本
  • 10月：.X+8 版本（成为下一年的LTR）

每个偶数版本号的发布会在下一年成为长期支持版本（LTR）。

1.5.3 版本选择建议

用户类型 推荐版本 原因
生产环境 LTR版本 稳定性优先，长期支持
开发者 最新版本 最新功能和API
学习者 最新版本 跟随最新教程
企业用户 LTR版本 兼容性和稳定性

1.5.4 当前版本状态（2024年）

版本 状态 备注
3.28.x LTR 长期支持版本
3.32.x 过渡版本 包含新功能
3.34.x 最新版本 将成为下一个LTR

1.6 学习路径推荐

1.6.1 初学者路径

  1. 第一周：基础操作

    • 安装QGIS
    • 了解界面布局
    • 加载和浏览数据
    • 基本地图导航

  2. 第二周：数据管理

    • 了解矢量和栅格数据
    • 数据导入导出
    • 属性表操作
    • 数据格式转换

  3. 第三周：地图制作

    • 符号化和样式设置
    • 标注配置
    • 打印布局设计
    • 地图输出

  4. 第四周：空间分析入门

    • 基本地理处理工具
    • 缓冲区分析
    • 叠加分析
    • 空间查询

1.6.2 进阶路径

  1. 空间分析进阶

    • 网络分析
    • 地形分析
    • 水文分析
    • 栅格计算

  2. 数据库集成

    • PostGIS数据库
    • 空间SQL查询
    • 数据库驱动的GIS

  3. 自动化与编程

    • Python控制台
    • PyQGIS基础
    • 处理脚本
    • 批处理操作

  4. 高级功能

    • 3D可视化
    • 时态数据
    • 点云处理
    • Mesh数据

1.6.3 开发者路径

  1. PyQGIS入门

    • Python环境配置
    • QGIS Python API
    • 脚本开发

  2. 插件开发

    • 插件结构
    • Qt界面设计
    • 发布到官方仓库

  3. Processing算法开发

    • 自定义处理工具
    • 参数和输出定义
    • 批处理支持

  4. 核心开发

    • C++开发环境
    • QGIS架构理解
    • 贡献代码

1.7 学习资源

1.7.1 官方资源

1.7.2 在线课程

1.7.3 书籍推荐

  • 《QGIS Map Design》（Anita Graser & Gretchen Peterson）
  • 《Learn QGIS》（Packt Publishing系列）
  • 《Mastering QGIS》（Kurt Menke等）

1.7.4 中文资源

  • QGIS中文用户组
  • OSGeo中国中心
  • 各高校GIS课程资料
  • 中文技术博客

1.8 本教程结构

本教程共20章，涵盖QGIS的各个方面：

章节 主题 难度
01 QGIS概述与入门 ⭐
02 安装与环境配置 ⭐
03 核心架构与模块设计 ⭐⭐
04 用户界面详解 ⭐
05 数据源管理与加载 ⭐
06 矢量数据处理 ⭐⭐
07 栅格数据处理 ⭐⭐
08 坐标参考系统与投影 ⭐⭐
09 地图样式与符号化 ⭐⭐
10 空间分析工具 ⭐⭐⭐
11 地图布局与打印 ⭐⭐
12 数据编辑与数字化 ⭐⭐
13 Processing工具箱 ⭐⭐⭐
14 Python开发与PyQGIS ⭐⭐⭐
15 插件开发指南 ⭐⭐⭐⭐
16 数据库集成 ⭐⭐⭐
17 Web服务与OGC标准 ⭐⭐⭐
18 高级功能与扩展 ⭐⭐⭐⭐
19 性能优化与最佳实践 ⭐⭐⭐
20 实战案例与项目应用 ⭐⭐⭐

难度说明：

  • ⭐ 入门级
  • ⭐⭐ 基础级
  • ⭐⭐⭐ 进阶级
  • ⭐⭐⭐⭐ 高级

1.9 小结

本章介绍了QGIS的基本概念、发展历史和核心特性。作为一款开源免费的GIS软件，QGIS提供了与商业软件相当的功能，适用于各种GIS应用场景。

关键要点：

  1. QGIS是开源免费的桌面GIS软件
  2. 支持广泛的数据格式和OGC标准
  3. 拥有活跃的社区和丰富的插件生态
  4. 可通过Python进行扩展和自动化
  5. 适用于个人学习和企业生产环境

下一章将详细介绍QGIS的安装和环境配置，帮助您快速搭建QGIS工作环境。

下一章：第02章 安装与环境配置

posted @ 2026-01-08 14:04  我才是银古  阅读(60)  评论(0)    收藏  举报