GIS基础知识及ArcGIS产品体系

1、GIS基础知识及ArcGIS产品体系 内容概览 GIS的基本概念 GIS的应用 GIS平台软件和GIS应用软件 ArcGIS体系介绍 2010年，软件业务实现收入13364亿元，占电子信息产业的比重由2001年的 6%上升到18%。 产业环境 经国务院批准，国家测绘局已于5月23日正式更名为国家测绘地理信息局 。 表明国家对地理信息重要资源的监管要求，强化国家测绘地理信息局对 地理信息资源的监管责任； 提升国家测绘地理信息局作为地理信息活动主管部门的权威性。 加快“数字中国”建设步伐。重点是加快“数字城市”建设步伐，全面完成全国地级城 市以及有条件的县级城市的“数字城市”建设；大力推进全国基础

2、地理信息资源的优化整 合、无缝连接和协调一致，建设全国“一个网、一张图”，为构建“智慧中国”奠定基础 。 相关学科依托 地理学 GIS 计算机科学 计算机图形学CAD专家系统数据库技术软件工程 地图学遥感技术 GIS的基本概念 地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是用于 采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信 息系统。作为一种通用技术，GIS针对特定的应用任务，存储事物 的空间数据和属性数据，记录事物之间的关系和演变过程。它可 根据事物的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析、结果输 出等处理，提供决策支持、动态模拟、统计分析、预

3、测预报等服 务。其应用覆盖工业、农业、交通运输、环保、国防、公安等诸 多领域，其应用几乎涉及人类生活的各个方面。 GIS数据采集流程图 野外测量数据 及属性数据 地图要素像片资料 图像数字 信息 键盘 电子数据 记录器 跟踪数字 化仪和扫 描仪 摄象机CD/DVD 编辑、接边、分层、图形与属性 连接、注记标注 数据入库 GIS是什么 空间数据空间数据属性数据属性数据 空间数据和属性数据的综合体 地理信息系统的发展阶段 1、60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS， GIS能干什么。 2、70年代，巩固时期，（这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数 据处理的应用，促

4、进 GIS迅速发展）。这期间，发展研究的重点是空间数 据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。 3、80年代，实破阶段，也是GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与 RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。 4、90年代，全面应用，产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内容集 中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智 能引入等。 地理信息系统在我国的发展 地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，但是发展势头迅猛。GIS在中 国的发展可分为三个阶段。 第一个阶段(1978-1980),为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议， 开始组建

5、队伍，培训人才，组织个别实验研究。机助制图和遥感应用，为GIS的 研制和应用作了技术上和理论上的准备。 第二个阶段(1980-1985)，为起步阶段，完成了技术引进，研究数据规范和标 准，空间数据库建立，数据处理和分析算法及应用软件的开发等，对GIS进行理 论探索和区域性实验研究。 第三个阶段(1986-现在),为初步发展阶段，我国GIS的研究和应用进入有组织、 有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心 和实验室。 GIS的组成 从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和 方法五部分组成： 硬件和软件为地理信息系统建设提供环境； 数据是GIS的重要内容；

6、 方法为GIS建设提供解决方案； 人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其 它几个组成部分。 GIS的组成 数字化、解析测图仪、扫描 仪、遥感处理设备等 硬盘、光盘等存储设备 存贮 处理 打印机、绘图仪、显示终端等 输出 服务器、网络适配器、传输介 质、调制解调器等网络设备。 网络 输入 功能 硬件配置 前面说过，GIS作为技术系统必须具备数据的采集、 管理、分析、表达和显示功能，一定功能必须由一 定的软件、硬件实现，所以GIS的硬件配置为： 硬件配置硬件配置 GIS的组成 软件软件配置配置 GIS应用软件 硬件 操作系统 GIS专业平台软件 GIS用户界面 GIS数据库 GIS应

7、用软件在GIS软件层次的外层，外层以 内层软件为基础，共同完成用户指定的任务。 GIS的组成 数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理 是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题： 应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？ 已有数据现势性如何？ 数据精度是否能满足要求？ 数据格式是否能被已有的GIS软件集成？ 应采用何种方法进行处理和集成？ 采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。 方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统 目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。 人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定

8、系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发 人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。各个部分齐心 协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。 GIS应用系统建设需要从以上五个方面着手。 GIS的数据模型 地理数据模型主要是用来反映现实世界的理论信息，它能让使用者 产生、编辑、维护、显示、分析输出结果以及执行各自的不同应用。此 数据模型必须简洁、容易理解和有充分的灵活性，用以管理大范围的不 同的数据源，还应有健全的功能，能涵盖各种地理特征，并且支持高级 应用及有产生灵活应用界面的机制。 常见的GIS都将矢量型数据划分为点、线、面三种基本类型： 点（0维）-在空间

9、有确定位置但没有长度和面积的目标。 线（1维）-在空间有确定位置并有长度的目标。 面（2维）-在空间具有确定位置并有长度和面积的目标，由若干 线状目标所界定。 GIS可以做什么 GIS可以做什么 浏览浏览 查询查询 GIS可以做什么 合并分析合并分析 GIS可以做什么 叠加分析叠加分析 GIS可以做什么 缓冲区分析缓冲区分析 GIS可以做什么 统计分析统计分析 GIS可以做什么 路径分析路径分析 GIS可以做什么 动态分段动态分段 GIS的应用 GIS GIS 主要主要 应用领域应用领域 市政设施市政设施 管理管理 城市规划城市规划 管理管理 灾害监测灾害监测 环境评估环境评估 作战指挥作战指

10、挥 交通运输交通运输 宏观决策宏观决策 国土资源管理国土资源管理 GIS平台软件和应用软件 GIS软件有平台软件和应用软件之分。GIS平台软件是依据GIS数据模型，提供 采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据等完备功能的通用型工具软 件，它不面向具体的专业应用，而是提供足够的灵活性和开发手段，来满足各种 应用需求。也就是说，GIS平台软件具有通用性、完备性、灵活性和可开发性。 对于某些简单的应用需求（如数字化、出图、简单查询分析），使用者可以 直接使用GIS平台来获取结果；对稍复杂一点的需求，可以综合应用平台的多项 功能，通过比较复杂的步骤逐步求解答案，这种情况下，要求使用者对GIS和

11、应 用领域本身都具有较深入的了解，一般出现在科学研究中；对于更为复杂的应用 需求，在最终使用者对GIS技术不具备深入的研究的情况下，只能由专门的开发 人员利用GIS平台提供的开发手段作二次开发，构筑面向专门应用领域的、易学 易用的GIS应用系统。 图形及属 性编辑 空间数据输入与转换 地理信息系统 空间查询与 空间分析 制图与输出 GIS平台可以有以下功能划分： 平台软件面向专家和科研单位，或对GIS概念方法有深入了解的技术人 员，使用通用抽象的数据模型，实现具有普遍意义的功能，如空间查询、属 性查询、多边形叠置、网络分析等； GIS应用软件往往直接面对企事业单位办公人员或社会大众，使用专业

12、应用模型，利用平台软件提供的功能实现特定查询和专业分析如停电分析、 爆管分析等功能，特别强调度身定做，强调易用性和专业性。 理解平台软件和应用软件功能特点的不同，对于地理信息系统的开发者 和建立和使用地理信息系统的用户都是必要的。在面向一个行业建立地理信 息系统时，是一切从头开发，还是采用现成的GIS平台进行二次开发，是项 目实施者必须首先权衡的问题。 GIS平台软件和应用软件的特点 把地理信息系统开发划分为平台开发和应用开发两个层次，研究分 析各自的特点和技术方案，是很有必要的。 首先，从上实际90年代开始地理信息系统进入它的用户时代。一方 面地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是

13、政府决策部 门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式 、设置与工作计划等；另一方面，社会对地理信息系统认识普遍提高， 需求大幅度增加，从而导致地理信息应用的扩大与深化。 其次，从软件开发的角度来看，GIS平台软件和GIS应用软件在面向 的用户、使用的模型、实现的功能等方面都存在明显的差异。 GIS常用软件 国外的： AutoCAD ArcGIS（ArcGIS Desktop、ArcSDE、ArcGIS Engine、ArcGIS Server等） MapInfo GeoMedia MGE SmallWorld Grass GeoServer 国内的： SuperMap M

14、apGIS GeoStar TopMap GeoBean VRMap MapEngine CityMaker ArcGIS简介 ESRI是美国环境系统研究所（Environmental Systems Research Institute Inc）的缩写，ESRI 公司创建于1969年，总部位于加州的Redlands。公司最初是为企业创建和分析地理信息做咨 询工作的。20世纪80年代，ESRI致力于发展和应用一套可运行在计算机环境中的，用来创建 地理信息系统的核心开发工具，这就是如今总所周知的GIS技术。 2009年4月27日，ArcGIS9.3.1正式发布，该版本的全系列软件产品着眼于改进动

15、态地图发 布的性能，并提高地理信息的可视化。ArcGIS9.3.1实现了地图服务的优化，用户能够创建高 性能的动态地图。这种新的地图服务一方面超过了ArcIMS所能达到的服务水平，另一方面提 供了更加美观的地图，从而大大有益于那些使用动态网络地图以及将动态地图和缓存地图相 结合的网络用户。 通过ArcGIS9.3.1，用户可以方便地共享和搜索地理信息，如地图、数据层以及各种服务。 同时ArcGIS Desktop用户能够直接访问微软的Virtual Earth服务，并利用Virtual Earth的现有数据 实现GIS工程的快速创建，而无需额外付费。而ArcGIS Server则支持微软的Silverlight Web开发 平台以创建快速的、高度交互的Web应用程序。 ArcGIS体系介绍 人才需求人才需求 GIS课程3要素 循序渐进循序渐进 充分利用好大学 的业余时间，进 行有步骤的学习 实践 早接触早接触 及早接触GI