精通ArcGIS地理信息系统

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1、第1章GIS基本原理与ArcGIS软件简介随着信息技术的发展以及应用领域的不断扩大，尤其是计算机技术以前所未有的速度快速发展，地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）技术也得到了飞速的发展。目前，地理信息系统软件ArcGIS已成为全世界用户群体最大、应用领域最广泛的GIS软件平台。其ESRI公司已成为公认的、世界领先的GIS软件供应商。本章将详细介绍地理信息系统与ArcGIS软件的基本原理和基础知识。1.1GIS概述地理信息系统技术是一门综合性的技术。其发展共经历了20世纪60年代初

2、始发展阶段、70年代发展巩固阶段、80年代推广应用阶段以及90年代以来的蓬勃发展阶段。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，GIS已经成为确定性的产业，并逐渐渗透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可缺少的工具和助手。1.1.1GIS的基本概念地理信息系统（GIS）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硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。GIS通常也被认为是一种决策

3、支持系统，它具有信息系统的一般特点。GIS可以通过管理、分析、通讯进行复杂图案识别以及空间建模和空间数据挖掘。1.1.2GIS系统的组成一个GIS系统的组成，可以分为5个主要部分：硬件、软件、数据、人员和方法。下面简要介绍各个部分。1．硬件2．软件3．数据4．人员5．方法1.1.3GIS的主要功能一个完整的地理信息系统（GIS）可以具有以下5个方面的功能。数据采集与编辑功能数据的存储和管理功能制图功能空间查询与空间分析功能二次开发和编程功能1.2GIS空间数据组织与结构简介地理空间数据是GIS系统的基础组成部分，其

4、也是GIS软件的直接操作对象。应该说整个GIS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。从数据结构上来说，矢量和栅格是地理信息系统中两种主要的空间数据结构。1.2.1栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构。我们可以把它看作是将空间分割成有规则的网格，并在各个网格上给出相应的属性值，从而来表示地理实体的一种数据组织形式。简单地讲，栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置并有一个相应的属性值。1.2.2矢量数据结构与栅格数据相对应，矢量数据是GIS中的另一种基本数据类型。它的特点

5、是通过记录对象的边界来表达空间对象，如一条线由一系列相邻的坐标串表达。矢量数据结构通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线和面等地理实体表现得精确无误。1.2.3栅格矢量数据结构的比较从图形质量出发，最初研究和发展的是矢量数据处理技术。但到70年代后期，许多实际工作者都认为在许多情况下，栅格方案更有效。另一方面，相互连接的线网络和多边形网络则仍需应用矢量数据结构模式。因为矢量结构更有利于网络分析（交通运输网、给排水网等）和制图应用。但是矢量表示的多边形网络、线网络数据结构中包括了大量拓扑信息即关系数据等多余数据，也使矢量结构的数

6、据库容量大幅度增加。1.3ArcGIS9软件体系结构ArcGIS9是ESRI开发的新一代GIS软件，在世界上应用最为广泛。它由数据、数据服务器ArcSDE及4个应用基础框架组成，即桌面软件Desktop、服务器GIS、嵌入式GIS和移动GIS。1.3.1ArcGIS桌面产品（DesktopGIS）ArcGIS桌面产品是一系列整合的应用程序的总称，其包含诸如ArcMap、ArcCatalog、ArcToobox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ArcView、ArcEditor和ArcInfo，

7、而ArcReader则是一个免费地图浏览器组件。1．ArcMap2．ArcCatalog3．ArcToolbox4．ModelBuilder5．ArcGlobe1.3.2嵌入式GIS（EmbeddedGIS）在实际应用中，有些GIS软件要求简单、有针对性的用户界面，它们通过高级的GIS逻辑执行一些具体的任务。例如，很多组织只需要简单的数据编辑器而不是一个完整功能的桌面GIS。客户化的GIS应用也要具有高度灵活的可定制性。用户界面是为了给不熟悉GIS的用户使用其功能。因此，软件开发者需要有一个可编程的GIS工具包，在构建应用时

8、提供常规的GIS功能。1.3.3服务器GIS（ServerGIS）GIS软件可以被集中地管理在应用服务器和网络服务器中。通过网络，向任意数量的用户提供各种GIS功能。企业GIS用户可以使用传统的、高级的GIS桌面软件、网络浏览器、定制的应用、移动计算设备、以及数字设备等连接到中央GIS服务