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1、GIS 软件应用-使用ArcGIS2007-10.30(1)2007-10.30(1)http:/www.geo-http:/www.geo-课程简介课程简介n nGIS软件应用课程是GIS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 nGIS 应用基础n n地理空间数据库管理n nGIS空间分析应用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：1818学时（双周）学时（双周）n n成绩考核：实习报告实
2、习报告:40:40期末考试期末考试:60:60参考资料n n参考书:讲义：讲义：GIS GIS 软件应用实验指导书软件应用实验指导书- -使用使用ArcGIS ArcGIS 杨克诚杨克诚ArcGISArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，科学地理信息系统空间分析实验教程，科学出版社出版社 20062006年年4 4月，汤国安，杨昕月，汤国安，杨昕 编著编著地理信息系统导论，科学出版社地理信息系统导论，科学出版社 20032003年年1010月月 Kang-tsung Chang Kang-tsung Chang 著著/ / 陈健飞陈健飞 译译光盘：光盘：CD1CD1： ArcGIS ArcG
3、IS 空间分析教学光盘空间分析教学光盘CD2-7CD2-7：ArcGIS 9 Desktop/WorkstationArcGIS 9 Desktop/Workstation相关资源教师联系方式教师联系方式: Email: Email： 课程网站：课程网站：http:/www.geo-http:/www.geo- : http:/gis.washington.edu/cfr250/main/schedule.htmlhttp:/gis.washington.edu/cfr250/main/schedule.html网络资源：网络资源：n nhttp:/ 地理信息系统论坛n nhttp:/ 地理
4、信息系统资源站（GIS空间站）n 第第第第1 1 1 1课课课课GIS GIS GIS GIS 应用基础应用基础应用基础应用基础n nGIS 基本概念：什么是基本概念：什么是GISn nGIS 应用应用:GIS可以做什么可以做什么n nGIS 数据库数据库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
5、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。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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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（Decision 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 Sys
13、temInformation 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
14、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（
15、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：比如居民点；点：比如居民点； 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n n1 1）位置（）位置（LocationsLocations） 即在某个特定的位置有什么。即在某个特定的位置有什么。n n2 2）条件（）条件（Condit
16、ionsConditions） 即什么地方有满足某些条件的东西。即什么地方有满足某些条件的东西。n n3 3）变化趋势（）变化趋势（TrendsTrends） 该类问题需要综合现有数据，以识别已经发生了或正在发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。生变化的地理现象。n n4 4）分布规律分布规律（PatternsPatterns） 该类问题是分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。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？是不是在特定的路口（如交通事故：地点？与时间有关？是不是在特定的路口？在这些路口有什么？在这些路口有什么
17、？n n5 5）模型建模（）模型建模（ModelsModels）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。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）（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主要由五个部分构成，即计算机即计算机硬件系统硬件系统、计算机软件系统计
18、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、过程系统管理操作人员、过程(规则、流程、规则、流程、模型、方法模型、方法)，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。 n n过程，GIS 要求明确定义的、一致的方法来生成正确的可验证的结果。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
19、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GIS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
20、要有属性数据。流行数据库软件主要有OracleOracle、SybaseSybase、InformixInformix、DB2DB2、SQL ServerSQL Server、IngressIngress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
21、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
22、 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
23、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
24、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
25、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系统系统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: GIS数据处理，专业GIS分析，地图设计出版n n网络应用：比如，Google Earth, Google Map 等 WebGIS; 电力，电信等企业级GIS业务系统。n n移动应用： GPS卫星导航、个人位置服务、车辆跟踪
26、及监控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:/ 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:/ n n SuperMap北京地理信息科技公司产品北京地理信息科技公司产品（http:/ 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:/ n MapInfo Profes
27、sional世界标准的桌面地图信息系统MapInfo Inc.MapInfo Inc.产品产品 (http:/ 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:/ n GeoMediaIntergraph Inc.Intergraph Inc.产品产品(http:/ 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:/ n MGEIntergraph Inc.Intergraph Inc.产品产品(http:/ n IDRISIClark UniversityClar
28、k University产品产品(http:/www.idrisi.clarku.edu/)(http:/www.idrisi.clarku.edu/)n n AutoCAD MapAutoDesk Inc.AutoDesk Inc.产品产品(http:/ n MapInfo ProServer MapInfo ProServer MapInfo Corp.MapInfo Corp.产品产品 (http:/ n GeoMedia Web Map GeoMedia Web Map Intergraph Corp.Intergraph Corp.产品产品(http:/ n ARCIMS ARCIM
29、S 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:/ n MapGuide MapGuide Autodesk Inc.Autodesk Inc.产品产品( (http:/ )n nSuperMap IS SuperMap 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
30、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 -Win
31、dows版GIS开发包n nMapObjects for Java -Java版GIS开发包n 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 nMa
32、pInfoMapInfo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
33、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，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 nSuperMap G
34、ISSuperMap GIS是北京超图地理信息技术有限公司是北京超图地理信息技术有限公司依托中国科学院的科技优势，立足技术创新，研依托中国科学院的科技优势，立足技术创新，研制的新一代大型地理信息系统平台。制的新一代大型地理信息系统平台。SuperMap SuperMap GISGIS由一系列软件产品组成，满足各行业不同类型由一系列软件产品组成，满足各行业不同类型的用户需要，这些产品包括：的用户需要，这些产品包括：n n支持海量空间数据管理的大型空间数据库引擎支持海量空间数据管理的大型空间数据库引擎n n适合大型专业应用系统建设的全组件式适合大型专业应用系统建设的全组件式GISGIS开发平开发平
35、台台n n用于建立大型网络用于建立大型网络GISGIS服务的服务的Internet GISInternet GIS开发平台开发平台n n适用于移动终端设备的嵌入式适用于移动终端设备的嵌入式GISGIS开发平台开发平台n n方便数据采集处理与分析的多个桌面方便数据采集处理与分析的多个桌面GISGIS软件软件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 SuperMap SDX+ 5 SuperMap SDX+ 5大型空间数据库引擎大型空间数据库引擎 n n SuperMap IS .NET 5 SuperMap IS .NET 5
36、新一代新一代WebGISWebGIS开发平台开发平台 n n SuperMap Objects 5 SuperMap Objects 5大型全组件式大型全组件式GISGIS开发平台开发平台 n n eSuperMap 5 eSuperMap 5嵌入式嵌入式GISGIS开发平台开发平台 n n SuperMap Deskpro 5 SuperMap Deskpro 5专业桌面专业桌面GISGIS平台平台 n n SuperMap Express 5 SuperMap Express 5大众桌面大众桌面GISGIS平台平台 n n SuperMap Viewer 5GIS SuperMap Viewer 5GIS数据浏览器数据浏览器 http:/ Earth个人观点供参考，欢迎讨论
