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1、GIS 软件应用2004-8.23(1)2004-8.23(1)http:/www.geo-http:/www.geo-第第11章章GIS GIS 应用基础应用基础课程简介课程简介n nGIS软件应用课程是本专业本科生的专业选修课程，拟通过该门课程的学习，使学生掌握常用GIS软件的操作，加深对GIS基本原理的理解和领会，并能够熟练运用一种GIS软件完成地理空间数据的处理和分析。主要内容n n国内外主流GIS 软件介绍n n地图数字化，数据预处理n nGIS数据库管理n n运用空间分析工具提取信息n n制作专题地图n n学时分配：讲授：讲授：1818学时（单周），上机实践：学时（单周），上机实践
2、：1818学时学时（双周）（双周）n n成绩考核：平时作业平时作业:20:20期中考试：期中考试：2020期末考试期末考试:60:60n n上课时间：周一 3,4n n上课地点：校本部文渊楼105参考资料n n参考书:ArcViewArcView 地理信息系统空间分析方法地理信息系统空间分析方法科学科学出版社出版社汤国安汤国安地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程高等教育出版社高等教育出版社 张张超超地理信息系统导论地理信息系统导论科学出版社科学出版社 Kang-Kang-tsungtsung Chang(Chang(陈健飞陈健飞 译译) )n n光盘：CD1:CD1:ArcViewArcV
3、iew GIS 3.3 GIS 3.3等等CD2-6CD2-6：ArcGISArcGIS 9 Desktop 9 Desktop相关资源教师联系方式教师联系方式: Email: Email： QQ QQ：716888716888相关网站相关网站: : http:/gis.washington.edu/index.htmlhttp:/gis.washington.edu/index.html课程网站：课程网站：http:/www.geo-http:/www.geo- 地理信息系统论坛nhttp:/ 地理信息系统资源站（GIS空间站）n 本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容n nGIS
4、 基本概念基本概念n nGIS 应用应用n n主流主流GIS 平台软件介绍平台软件介绍1.1 GIS 基本概念n n信息、地理信息n n信息系统n n地理信息系统n n地理信息系统的构成计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统地理空间数据地理空间数据系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员1.1.1信息、地理信息信息、地理信息信息和数据信息和数据信息来源于信息来源于数据数据（DataData）。）。数据是一种未经加数据是一种未经加数据是一种未经加数据是一种未经加工的原始资料工的原始资料工的原始资料工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是。数字、文字、符号、图像都是数据。
5、数据。数据是客观对象的表示数据是客观对象的表示数据是客观对象的表示数据是客观对象的表示，而信息则是数而信息则是数而信息则是数而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释据内涵的意义，是数据的内容和解释据内涵的意义，是数据的内容和解释据内涵的意义，是数据的内容和解释。例如，。例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据的形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据中可以提取出各种地物的图形大小和专题信息。中可以提取出各种地物的图形大小和专题信
6、息。地理信息地理信息地理信息地理信息n n地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。而地理数据则是各种地理特征和现象间的地理数据的解释。而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）包括空间位置、属性特征（简称属性）包括空间位置、属性特征（简称属性）包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征及时域特征及时域特征及时域特征三部分。三部分。空间位置空间位置空
7、间位置空间位置数据描述地物所在位置。这种数据描述地物所在位置。这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；属性数据属性数据属性数据属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。征的定性或定量指标。时域特征时域特征时域特征时域特征是指地理数据采集或地理现是指地理数据采集或地理现象发生的时刻象发生的时刻/ /时段。时间数据对环境模拟分析非常重要，正时段。时间数
8、据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系统学界越来越多的重视。空间位置、属性及受到地理信息系统学界越来越多的重视。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素时间是地理空间分析的三大基本要素 地理信息的特征地理信息的特征地理信息的特征地理信息的特征n n地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：独特特性：n n（1 1）空间分布性。地理信息具有空间定位的特点，）空间分布性。地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或其属性表现为
9、多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。更新也应是分布式。n n（2 2）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。这必然对数据处理与分析带来很大压力。这必然对数据处理与分析带来很大压力。n n（3 3）电子地图来是
10、是信息的载体，也是信息的传）电子地图来是是信息的载体，也是信息的传播媒介。播媒介。1.1.2信息系统信息系统信息系统的基本组成信息系统的基本组成信息系统的基本组成信息系统的基本组成n n信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统力的系统力的系统力的系统。信息系统由计算机硬件、软件、数据。信息系统由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统还包括知识。还包括知识。n n计算机计算机硬件硬件硬件硬件包括
11、各类计算机处理及终端设备；包括各类计算机处理及终端设备；软软软软件件件件是支持数据信息的采集、存贮加工、再现和回是支持数据信息的采集、存贮加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统；答用户问题的计算机程序系统；数据数据数据数据则是系统分则是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；析与处理的对象，构成系统的应用基础；用户用户用户用户是是信息系统所服务的对象。信息系统所服务的对象。信息系统的类型信息系统的类型n n根据系统所执行的任务，信息系统可分为根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统事务处理系统（Transaction process system）和决策支持系统决策支持系统（Dec
12、ision support system）。事务处理系统强调的是数据的记录和操作，民航定票系统是其典型示例之一。决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统，一般是由语言系统、知识系统和问题处理系统共同构成。1.1.3地理信息系统地理信息系统n n定义：地理信息系统（定义：地理信息系统（GISGIS，Geographic Geographic Information SystemInformation System）是以采集、存储、管理、分析、）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的
13、数据的计算机系统（与空间和地理分布有关的数据的计算机系统（9797年年的参考文献）。它由硬件、软件、数据和用户有机的参考文献）。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。步发展起来。n n地理信息系统地理信息系统处理、管理的对象处理、管理的对象处理、管理的对象处理、管理的对象是多种地理空间实是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用
14、于分析和处理在一遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。规划、决策和管理问题。n n现实世界的抽象现实世界的抽象我们所面对的现实世界：我们所面对的现实世界：现实世界（自然界）：河流、植现实世界（自然界）：河流、植被、地质、被、地质、现实世界（人类活动）：人口分现实世界（人类活动）：人口分布，经济发展指标，土地开发度，布，经济发展指标，土地开发度，道路交通等道路交通等对实体的描述手段：实体属性对实体的描述手段：实体属性对空间实体的描述手段：图层；对空间实体的描述手段：图层；图层：空间
15、实体属性；图层：空间实体属性；空间实体的表达形式：空间实体的表达形式： 点：比如灾害点；点：比如灾害点； 线：比如公路；线：比如公路； 面：比如湖泊；面：比如湖泊；GIS 如何组织地如何组织地理数据理数据GIS可以回答的问题n1）位置（）位置（Locations）即在某个特定的位置有什么。n2）条件（）条件（Conditions）即什么地方有满足某些条件的东西。n3）变化趋势（）变化趋势（Trends）该类问题需要综合现有数据，以识别已经发生了或正在发生变化的地理现象。n4）分布规律分布规律（Patterns）该类问题是分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。（如交通事故：地点？与时间有关？是
16、不是在特定的路口？在这些路口有什么？n5）模型建模（）模型建模（Models）假如）假如该类问题的解决需要建立新的数据关系以产生解决方案。（如超市警察局选址问题）1.1.4地理信息系统的构成地理信息系统的构成IDRISIILWISARC/INFOGIS软件软件software人员人员peoplePOLICY ANDPROCEDURESFORRESOURCEMANAGEMENT数据数据data硬件硬件hardware规则、流规则、流程、模型程、模型n n完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机即计算机硬件系统硬件系统、计算机软件系统计算机软件系统、地理空间数地理空间数据据和系统管理操作人员系统管
17、理操作人员，其核心部分是计算机软硬系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。 计算机硬件系统计算机硬件系统GIS硬件配置一般包括四个部分：n n1、计算机主机；n n2、数据输入设备：数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；n n3、数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；n n4、数据输出设备：笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。 计算机软件系统计算机软件系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GI
18、S软件基础软件系统软件GIS系统软件：系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有Windows98/Nnt/2000/XP、Linux等。系统软件关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，是GIS软硬件环境的重要组成部分。基础软件：基础软件：n n数据库软件数据库软件数据库软件数据库软件 用来管理空间数据，包括图形数据和用来管理空间数据，包括图形数据和属性数据。流行数据库软件主要有属性数据。流行数据库软件主要有OracleOracle、SybaseSybase、InformixInformix、DB2DB2、SQL ServerSQL Server、IngressIn
19、gress等。目前等。目前GISGIS软件中采用商用数据库管理属性数据，一个有软件中采用商用数据库管理属性数据，一个有发展前景的模型是面向对象数据模型，可实现图发展前景的模型是面向对象数据模型，可实现图形和属性数据的联合管理。形和属性数据的联合管理。 OracleOracle、InformixInformix、IngressIngress等关系数据库管理软件都相继增加了空间等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而数据类型。而ESRIESRI公司的公司的SDESDE（Spatial Database Spatial Database EngineEngine）也是基于关系数据库的空间数据
20、管理平）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。台。n nn nGIS 软件空间数据输入与转换空间数据库管理系统图形与属性数据编辑制图与输出空间查询与分析GISGISn nGIS 平台软件的基本功能为了可用来求解现实世界的为了可用来求解现实世界的有关问题，一个有关问题，一个 GIS应该应该包括六个基本功能包括六个基本功能:n n获取数据 n n存储数据 n n数据查询 n n数据分析 n n数据可视化 n n输出数据地理空间数据地理空间数据n n地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带
21、机或其他通讯系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。 n nGIS是基于计算机的信息系统,其处理的对象是地理空间数据空间数据的几何特性空间数据的几何特性面点线体系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员n n人是GIS中的重要构成因素。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还构不成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。应该指出的是：应该指出的是：地理信息系统只是一种技术地理信息系
22、统只是一种技术手段或工具，它的作用，是人自身分析思手段或工具，它的作用，是人自身分析思想的延伸。它的作用在很大程度上取决于想的延伸。它的作用在很大程度上取决于用户（规划人员，管理人员，领导者）的用户（规划人员，管理人员，领导者）的水平、技能和经验。系统可快速地采集和水平、技能和经验。系统可快速地采集和显示所需的资料（按地理位置分布的空间显示所需的资料（按地理位置分布的空间信息），执行指定的分析计算，提供结果信息），执行指定的分析计算，提供结果信息，帮助用户制定决策，但系统本身并信息，帮助用户制定决策，但系统本身并不作决策，它只是辅助和支持用户，而不不作决策，它只是辅助和支持用户，而不是代替用户
23、决策。是代替用户决策。 GIS应用基本内容n n应用领域n n应用环境单机应用单机应用网络应用网络应用移动应用移动应用1.2.1应用领域应用领域n n公众领域：设施管理、智能交通管理、工公众领域：设施管理、智能交通管理、工程建设、城市规划、通信、物流、程建设、城市规划、通信、物流、CRM（客户关系管理）（客户关系管理）n n军事领域：军事战略分析军事领域：军事战略分析, 智能导航武器智能导航武器如美国在海湾战争、科索沃战争中采用的辅助如美国在海湾战争、科索沃战争中采用的辅助指挥作战的指挥作战的GISGIS系系n n学术领域：环境保护，灾害预测，宏观决学术领域：环境保护，灾害预测，宏观决策分析策
24、分析n n个人领域：个人导航、无线位置服务个人领域：个人导航、无线位置服务(Wireless Location Service)，WebGISGIS 应用环境n n单机应用n n网络应用n n移动应用1.3 主流GIS软件平台介绍n nESRI系列n nMapInfo系列n nSuperMap GIS系列软件主流GIS软件一览表国内国内GIS软件软件 n nMAPGIS中国地质大学信息工程学院产品中国地质大学信息工程学院产品（http:/http:/ /）n n GeoStar武汉测绘科技大学武汉测绘科技大学GISGIS研究中心产品研究中心产品 （http:/http:/ /） n n Sup
25、erMap中科院地理信息产业中心产品中科院地理信息产业中心产品（http:/http:/ /）国外国外GIS软件软件 n n ARCGIS 美国环境系统研究所公司美国环境系统研究所公司ESRI Inc.ESRI Inc.产品产品（http:/http:/ /）n n MapInfo Professional世界标准的桌面地图信息系统MapInfo Inc.MapInfo Inc.产品产品 (http:/(http:/ /)n nArcView GIS美国环境系统研究所公司美国环境系统研究所公司ESRI Inc.ESRI Inc.产品产品(http:/(http:/ /)n n GeoMedia
26、Intergraph Inc.Intergraph Inc.产品产品(http:/(http:/ /)n nTITAN3.0功能强大的GIS软件平台加拿大阿波罗科技集团产品加拿大阿波罗科技集团产品（http:/http:/ /）n n MGEIntergraph Inc.Intergraph Inc.产品产品(http:/(http:/ /)n n IDRISIClark UniversityClark University产品产品(http:/(http:/www.idrisi.clarku.eduwww.idrisi.clarku.edu/) /)n n AutoCAD MapAutoDe
27、skAutoDesk Inc. Inc.产品产品(http:/(http:/ /)WEBGIS软件n n MapInfo MapInfo ProServerProServer MapInfo Corp.MapInfo Corp.产品产品 (http:/(http:/ /)n n GeoMediaGeoMedia Web Map Web Map Intergraph Corp.Intergraph Corp.产品产品(http:/(http:/ /)n n ARCIMS ARCIMS 美国环境系统研究所公司美国环境系统研究所公司 ESRI Inc.ESRI Inc.产品产品(http:/(htt
28、p:/ /)n n MapGuideMapGuide Autodesk Inc.Autodesk Inc.产品产品( (http:/ )n nSuperMapSuperMap IS IS 北京超公司产品北京超公司产品 ( (http:/http:/) )ESRI 产品序列n nESRI公司（Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市，公司主要从事GIS工具软件的开发和GIS数据生产。ESRI公司作为全球专业的GIS软件开发公司，历经30多年的发展，已发展遍布全球的数以百万计的用户，其软件产
29、品经多年的实践应用，奠定了GIS领域事实上的标准。ArcGIS系列软件系列软件 1.桌面产品n nArcView -桌面级GISn nArcEditor -专业级GISn nArcInfo -专家级GIS2.数据库产品n nArcSDE -空间数据库引擎3.网络GIS产品n nArcIMS -Internet地图服务器n nArcGIS Server：企业级的GIS服务器4.移动GIS产品n nArcPad -移动GIS5.组件式GIS产品n nMapObjects for windows -Windows版GIS开发包n nMapObjects for Java -Java版GIS开发包n
30、nArcGIS Engine: 目前功能最为强大的GIS组件6.免费软件产品n nArcReader -地图发布文件浏览器n nArcExplorer -GIS图形浏览器7.扩展模块n nSpatial Analyst -空间分析模块 n n3D Analyst -三维可视化分析模块n nGeoStatistical Analyst -统计分析模块 n nArcPress -制图输出模块n nMrSID -影像压缩模块 n nArcPublisher -地图发布模块 MapInfo系列系列n nMapInfoMapInfo是全球信息可视化技术的领导者。总部设是全球信息可视化技术的领导者。总部设
31、在美国纽约州特罗依市，其产品和服务遍布全球在美国纽约州特罗依市，其产品和服务遍布全球5858个国家和地区，个国家和地区， 并已经被翻译成并已经被翻译成2020种语言全球种语言全球有超过有超过3030万个颁在各行各业的用户在使用万个颁在各行各业的用户在使用MapInfo MapInfo 产品和技术。产品和技术。MapInfoMapInfo在全球拥有超过在全球拥有超过10001000个的应个的应用软件开发合作伙伴，他们可以为企业和政府部用软件开发合作伙伴，他们可以为企业和政府部门提供各种应用解决方案。同时门提供各种应用解决方案。同时MapInfoMapInfo拥有广泛拥有广泛的业界支持，的业界支持
32、，MICROSOFTMICROSOFT、ORACLEORACLE、INFORMIXINFORMIX、IBMIBM、SUNSUN、HPHP等都选择等都选择MapInfoMapInfo作作为长期合作伙伴。为长期合作伙伴。MapInfo系列产品系列产品 n nMapInfo Professionaln nMapInfo MapXn nMapInfo MapX Mobilen nMapInfo MapXtreme n nSpatialWare SuperMap GIS系列软件系列软件n n北京超图地理信息技术有限公司是在中国科学院地理信息产业发展中心支持下成立的一家软件公司，主要从事地理信息系统 (G
33、IS) 、遥感 (Remote Sensing) 和全球定位系统 (GPS)技术基础软件平台、专业软件和应用系统的研制开发和销售，为政府和企业提供信息工程技术和咨询服务。SuperMap GIS是一整套是一整套GISGIS软件解决方案的总称。包括：软件解决方案的总称。包括：n n组件式组件式组件式组件式GISGIS软件软件软件软件SuperMapSuperMap Objects Objectsn nWebGISWebGIS软件软件软件软件SuperMapSuperMap IS ISn n嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式GISGIS软件软件软件软件eSuperMapeSuperMapn n桌面桌面桌面桌
34、面GISGIS软件软件软件软件SuperMapSuperMap Deskpro/SuperMapDeskpro/SuperMap EditoEditon n测绘与数据采集软件测绘与数据采集软件测绘与数据采集软件测绘与数据采集软件SuperMapSuperMap Survey Surveyn n动态表单软件动态表单软件动态表单软件动态表单软件SuperFormSuperFormn n工作流软件工作流软件工作流软件工作流软件SuperWorkflowSuperWorkflow等。等。 用户可以根据工程项目的需要，灵活选用配置各类用户可以根据工程项目的需要，灵活选用配置各类SuperMapSuperMap软件。软件。
