Arcgis教程GIS基本原理与ArcGIS软件ppt课件

1、第第1 1章章 GIS GIS根本原理与根本原理与ArcGISArcGIS软件简介软件简介随着信息技术的开展以及运用领域的不断扩展，尤其是随着信息技术的开展以及运用领域的不断扩展，尤其是计算机技术以前所未有的速度快速开展，地理信息系统计算机技术以前所未有的速度快速开展，地理信息系统Geographic Information System，简称，简称GIS技术也得到了飞技术也得到了飞速的开展。目前，地理信息系统软件速的开展。目前，地理信息系统软件ArcGIS已成为全世界用已成为全世界用户群体最大、运用领域最广泛的户群体最大、运用领域最广泛的GIS软件平台。其软件平台。其ESRI公司公司已成为公

2、认的、世界领先的已成为公认的、世界领先的GIS软件供应商。本章将详细引见软件供应商。本章将详细引见地理信息系统与地理信息系统与ArcGIS软件的根本原理和根底知识。软件的根本原理和根底知识。1.1 GIS1.1 GIS概述概述地理信息系统技术是一门综合性的技术。其开展共阅地理信息系统技术是一门综合性的技术。其开展共阅历了历了20世纪世纪60年代初始开展阶段、年代初始开展阶段、70年代开展稳定阶段、年代开展稳定阶段、80年代推行运用阶段以及年代推行运用阶段以及90年代以来的蓬勃开展阶段。随着地年代以来的蓬勃开展阶段。随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，理信息产品的建立和数字化信

3、息产品在全世界的普及，GIS曾经成为确定性的产业，并逐渐浸透到各行各业，成为人们曾经成为确定性的产业，并逐渐浸透到各行各业，成为人们生活、学习和任务不可短少的工具和助手。生活、学习和任务不可短少的工具和助手。1.1.1 GIS1.1.1 GIS的根本概念的根本概念地理信息系统地理信息系统GIS是一门集计算机科学、信息学、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。它是在计算机软件和地理学等多门科学为一体的新兴学科。它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的实际，科学管理和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的实际，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规

4、划、管理、综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研讨所需信息的空间信息系统。决策和研讨所需信息的空间信息系统。GIS通常也被以为是一种决策支持系统，它具有信息系通常也被以为是一种决策支持系统，它具有信息系统的普通特点。统的普通特点。GIS可以经过管理、分析、通讯进展复杂图案识别以及可以经过管理、分析、通讯进展复杂图案识别以及空间建模和空间数据发掘。空间建模和空间数据发掘。1.1.2 GIS1.1.2 GIS系统的组成系统的组成一个一个GIS系统的组成，可以分为系统的组成，可以分为5个主要部分：硬件个主要部分：硬件、软件、数据、人员和方法。下面简要引见各个部分。、软件、数据、

5、人员和方法。下面简要引见各个部分。 1硬件硬件 2软件软件 3数据数据 4人员人员 5方法方法1.1.3 GIS1.1.3 GIS的主要功能的主要功能一个完好的地理信息系统一个完好的地理信息系统GIS可以具有以下可以具有以下5个方个方面的功能。面的功能。数据采集与编辑功能数据采集与编辑功能数据的存储和管理功能数据的存储和管理功能制图功能制图功能空间查询与空间分析功能空间查询与空间分析功能二次开发和编程功能二次开发和编程功能1.2 GIS1.2 GIS空间数据组织与构造简介空间数据组织与构造简介地理空间数据是地理空间数据是GIS系统的根底组成部分，其也是系统的根底组成部分，其也是GIS软件的直接

6、操作对象。应该说整个软件的直接操作对象。应该说整个GIS系统都是围绕空间数系统都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现等来展开的。据的采集、加工、存储、分析和表现等来展开的。从数据构造上来说，矢量和栅格是地理信息系统中两从数据构造上来说，矢量和栅格是地理信息系统中两种主要的空间数据构造。种主要的空间数据构造。1.2.1 1.2.1 栅格数据构造栅格数据构造基于栅格模型的数据构造简称为栅格数据构造。我们基于栅格模型的数据构造简称为栅格数据构造。我们可以把它看作是将空间分割成有规那么的网格，并在各个网可以把它看作是将空间分割成有规那么的网格，并在各个网格上给出相应的属性值，从而来表示地理实体

7、的一种数据组格上给出相应的属性值，从而来表示地理实体的一种数据组织方式。简单地讲，栅格数据构造实践就是像元阵列，每个织方式。简单地讲，栅格数据构造实践就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置并有一个相应的属性值。像元由行列确定它的位置并有一个相应的属性值。1.2.2 1.2.2 矢量数据构造矢量数据构造与栅格数据相对应，矢量数据是与栅格数据相对应，矢量数据是GIS中的另一种根本数据类型中的另一种根本数据类型。它的特点是经过记录对象的边境来表达空间对象，如一条线由一系。它的特点是经过记录对象的边境来表达空间对象，如一条线由一系列相邻的坐标串表达。矢量数据构造经过记录坐标的方式，尽能够地列相邻的坐

8、标串表达。矢量数据构造经过记录坐标的方式，尽能够地将点、线和面等地理实体表现得准确无误。将点、线和面等地理实体表现得准确无误。1.2.3 1.2.3 栅格矢量数据构造的比较栅格矢量数据构造的比较从图形质量出发，最初研讨和开展的是矢量数据处置技术。从图形质量出发，最初研讨和开展的是矢量数据处置技术。但到但到70年代后期，许多实践任务者都以为在许多情况下，栅格方年代后期，许多实践任务者都以为在许多情况下，栅格方案更有效。案更有效。另一方面，相互衔接的线网络和多边形网络那么仍需运用矢另一方面，相互衔接的线网络和多边形网络那么仍需运用矢量数据构造方式。由于矢量构造更有利于网络分析交通运输网量数据构造方

9、式。由于矢量构造更有利于网络分析交通运输网、给排水网等和制图运用。但是矢量表示的多边形网络、线网、给排水网等和制图运用。但是矢量表示的多边形网络、线网络数据构造中包括了大量拓扑信息即关系数据等多余数据，也使络数据构造中包括了大量拓扑信息即关系数据等多余数据，也使矢量构造的数据库容量大幅度添加。矢量构造的数据库容量大幅度添加。1.3 ArcGIS 91.3 ArcGIS 9软件体系构造软件体系构造ArcGIS 9是是ESRI开发的新一代开发的新一代GIS软件，在世界上运用最为软件，在世界上运用最为广泛。它由数据、数据效力器广泛。它由数据、数据效力器ArcSDE及及4个运用根底框架组成，即个运用根

10、底框架组成，即桌面软件桌面软件Desktop、效力器、效力器GIS、嵌入式、嵌入式GIS和挪动和挪动GIS。1.3.1 ArcGIS1.3.1 ArcGIS桌面产品桌面产品Desktop GISDesktop GISArcGIS桌面产品是一系列整合的运用程序的总称，其桌面产品是一系列整合的运用程序的总称，其包含诸如包含诸如ArcMap、ArcCatalog、ArcToobox以及以及ArcGlobe等在内的用户界面组件。其功能可分为以下几个级别等在内的用户界面组件。其功能可分为以下几个级别ArcView、ArcEditor和和ArcInfo，而，而ArcReader那么是一个免那么是一个免费地

11、图阅读器组件。费地图阅读器组件。1ArcMap2ArcCatalog3ArcToolbox4ModelBuilder5ArcGlobe1.3.2 1.3.2 嵌入式嵌入式GISGISEmbedded GISEmbedded GIS在实践运用中，有些在实践运用中，有些GIS软件要求简单、有针对性的用户软件要求简单、有针对性的用户界面，它们经过高级的界面，它们经过高级的GIS逻辑执行一些详细的义务。例如，逻辑执行一些详细的义务。例如，很多组织只需求简单的数据编辑器而不是一个完好功能的桌面很多组织只需求简单的数据编辑器而不是一个完好功能的桌面GIS。客户化的。客户化的GIS运用也要具有高度灵敏的可定

12、制性。用户运用也要具有高度灵敏的可定制性。用户界面是为了给不熟习界面是为了给不熟习GIS的用户运用其功能。因此，软件开发的用户运用其功能。因此，软件开发者需求有一个可编程的者需求有一个可编程的GIS工具包，在构建运用时提供常规的工具包，在构建运用时提供常规的GIS功能。功能。1.3.3 1.3.3 效力器效力器GISGISServer GIS Server GIS GIS软件可以被集中地管理在运用效力器和网络效力器软件可以被集中地管理在运用效力器和网络效力器中。经过网络，向恣意数量的用户提供各种中。经过网络，向恣意数量的用户提供各种GIS功能。企业功能。企业GIS用户可以运用传统的、高级的用户

13、可以运用传统的、高级的GIS桌面软件、网络阅读桌面软件、网络阅读器、定制的运用、挪动计算设备、以及数字设备等衔接到中器、定制的运用、挪动计算设备、以及数字设备等衔接到中央央GIS效力器，获得效力器，获得GIS效力。效力。 这些效力器这些效力器GIS可以提供丰可以提供丰富的富的GIS功能。功能。1ArcSDE2ArcIMS3ArcGIS Server1.3.4 1.3.4 挪动挪动GISGISMobile GISMobile GIS在挪动在挪动GIS方面，方面，ArcGIS 9提供了实现简单提供了实现简单GIS操作的操作的ArcPad和实现高级和实现高级GIS复杂操作的复杂操作的Mobile A

14、rcGIS Desktop System。1.4 ArcGIS 91.4 ArcGIS 9软件简介与软件安装软件简介与软件安装美国环境系统研讨所美国环境系统研讨所Environment System Research Institute，ESRI从从1978年以来，相继推出了多个版本系列的年以来，相继推出了多个版本系列的GIS软件，其产品不断软件，其产品不断更新扩展，构成适用各种用户和机型的系列产品。更新扩展，构成适用各种用户和机型的系列产品。20世纪世纪90年代以来，年代以来，ESRI在全面整合了在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他与数据库、软件工程、人工智能、网络

15、技术及其他多方面的计算机主流技术之后，胜利地推出了代表多方面的计算机主流技术之后，胜利地推出了代表GIS最高技术程度的全最高技术程度的全系列系列ArcGIS产品。产品。在常见的在常见的GIS系统中，系统中，ESRI的的ArcGIS以其强大的分析才干占据了大以其强大的分析才干占据了大量市场，成为主流的量市场，成为主流的GIS系统。系统。ArcGIS 9由由ESRI在在2019年推出，是一个一年推出，是一个一致的地理信息系统平台。致的地理信息系统平台。ArcGIS 9不仅是一个全面的不仅是一个全面的GIS平台，而且还是平台，而且还是一个可伸缩的一个可伸缩的GIS平台，为用户构建一个完善的平台，为用

16、户构建一个完善的GIS系统，提供完好的处系统，提供完好的处理方案。理方案。1.4.1 ArcGIS 91.4.1 ArcGIS 9软件特征软件特征ArcGIS 9是是ESRI发布的功能比较强大而又完善的版本。发布的功能比较强大而又完善的版本。ArcGIS 9的一个主要目的是与现有的的一个主要目的是与现有的ArcGIS 8.3平台的功能和数据平台的功能和数据模型完全兼容，使得最终用户和开发商可以很方便地对系统进展晋模型完全兼容，使得最终用户和开发商可以很方便地对系统进展晋级，同时在软件稳定性、测试、空间数据库伸缩性和栅格处置的性级，同时在软件稳定性、测试、空间数据库伸缩性和栅格处置的性能方面作了

17、改良；提供强大的跨平台支持才干，包括能方面作了改良；提供强大的跨平台支持才干，包括Windows、UNIX和和Linux平台，这为用户提供了更加灵敏的配置选择。平台，这为用户提供了更加灵敏的配置选择。 1制图编辑的高度一体化制图编辑的高度一体化2便利的元数据管理便利的元数据管理3灵敏的定制与开发灵敏的定制与开发4ArcGIS 9的新功能的新功能1.4.2 ArcGIS 91.4.2 ArcGIS 9软件安装软件安装ArcGIS 9软件安装首先需求获得相关软件以及运转答软件安装首先需求获得相关软件以及运转答应。下面就假设把安装软件存放在应。下面就假设把安装软件存放在E盘根目录下，来详细地盘根目录

18、下，来详细地引见其安装步骤。引见其安装步骤。1.5 ArcGIS 91.5 ArcGIS 9常用矢量数据模型简介常用矢量数据模型简介目前，目前，GIS数据模型和格式有数据模型和格式有200多种。多种。ArcGIS 9常用常用矢量数据模型主要包括矢量数据模型主要包括Shapefile、Coverage和和GeoDatabase等等3种。种。1.5.1 Shapefile1.5.1 ShapefileShapefile文件是美国环境系统研讨所文件是美国环境系统研讨所ESRI所研制的所研制的GIS文件系统格式文件，是工业规范的矢量数据文件。文件系统格式文件，是工业规范的矢量数据文件。Shapefil

19、e将空将空间特征表中的非拓扑几何对象和属性信息存储在数据集中，特征间特征表中的非拓扑几何对象和属性信息存储在数据集中，特征表中的几何对象存为以坐标点集表示的图形文件表中的几何对象存为以坐标点集表示的图形文件SHP文件。文件。Shapefile文件并不含拓扑文件并不含拓扑Topological数据构造。数据构造。一个完好的一个完好的ESRI的的shape文件至少包括文件至少包括3个文件，详细内容如个文件，详细内容如下。下。1主文件主文件2索引文件索引文件3dBASE表表4其他文件其他文件1.5.2 Coverage1.5.2 Coverage1981年，年，ESRI推出他的第一个商业推出他的第一

20、个商业GIS软件软件ArcInfo，它，它采用的是第二代地理数据模型采用的是第二代地理数据模型Coverage数据模型，也被称为地数据模型，也被称为地理相关模型理相关模型Georelational Data Model。Arc/Info 确认确认c后面的斜杠能否正确后面的斜杠能否正确 采用一种混合数据模型采用一种混合数据模型定义和管理地理数据。空间数据运用拓扑数据模型来表示，而属性定义和管理地理数据。空间数据运用拓扑数据模型来表示，而属性数据那么运用关系数据模型。在数据那么运用关系数据模型。在Coverage中，主要用弧段、节点、中，主要用弧段、节点、标识点和多边形来表示地图上的点、线、面，除

21、此之外，还有控制标识点和多边形来表示地图上的点、线、面，除此之外，还有控制点、覆盖范围、注记和链点、覆盖范围、注记和链 确认表述是正确。确认表述是正确。1Arc/Info数据构造与存储方式数据构造与存储方式2Arc/Info文件构造文件构造3Arc/Info文件的优势文件的优势4Arc/Info文件的缺乏文件的缺乏1.5.3 GeoDatabase1.5.3 GeoDatabaseGeoDatabase数据模型是数据模型是ESRI公司在公司在Arcinfo中推出的一种新中推出的一种新型面向对象数据模型，即第三代数据模型。它是建立在型面向对象数据模型，即第三代数据模型。它是建立在DBMS之上之上的一致的、智能化的空间数据库。其目的是为了让用户能更容易、的一致的、智能化的空间数据库。其目的是为了让用户能更容易、更自然