杨克诚arcgis课件之一：GIS应用基础

GIS软件应用----使用ArcGIS2007-10.30(1)课程简介《GIS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GIS应用基础地理空间数据库管理GIS空间分析应用制作专题地图学时分配：•讲授：18学时（单周），上机实践：18学时（双周）成绩考核：•实习报告:40•期末考试:60参考资料参考书:•讲义：《GIS软件应用实验指导书-使用ArcGIS》杨克诚•ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，科学出版社2006年4月，汤国安，杨昕编著•地理信息系统导论，科学出版社2003年10月Kang-tsungChang著/陈健飞译光盘：•CD1：ArcGIS空间分析教学光盘•CD2-7：ArcGIS9Desktop/Workstation相关资源教师联系方式:Email：[e-mail]课程网站：相关网站:网络资源：地理信息系统论坛地理信息系统资源站（GIS空间站）应用基础GIS基本概念：什么是GISGIS应用:GIS可以做什么GIS数据库主流GIS平台软件介绍1.1GIS基本概念信息、地理信息信息系统地理信息系统地理信息系统的构成•计算机硬件系统•计算机软件系统•地理空间数据•系统开发、管理和使用人员1.1.1信息、地理信息信息和数据•信息来源于数据（Data）。数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。例如，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。地理信息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，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。空间位置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。时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/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地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：（1）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，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。（2）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，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。（3）电子地图来是是信息的载体，也是信息的传播媒介。1.1.2信息系统信息系统的基本组成信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。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，智能化的信息系统还包括知识。计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；软件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；数据则是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；用户是信息系统所服务的对象。信息系统的类型根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（Transactionprocesssystem）和决策支持系统（Decisionsupportsystem）。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定义：地理信息系统（GIS，GeographicInformationSystem）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）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统（97年的参考文献）。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采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。地理信息系统处理、管理的对象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、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，解决复杂的规划、决策和管理问题。现实世界的抽象我们所面对的现实世界：现实世界（自然界）：河流、植被、地质、现实世界（人类活动）：人口分布，经济发展指标，土地开发度，道路交通等对实体的描述手段：实体－属性对空间实体的描述手段：图层；图层：空间实体－属性；空间实体的表达形式：点：比如居民点；线：比如公路；面：比如湖泊；GIS如何组织地理数据GIS可以回答的问题1）位置（Locations）•即在某个特定的位置有什么。2）条件（Conditions）•即什么地方有满足某些条件的东西。3）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。4）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？是不是在特定的路口？在这些路口有什么？5）模型－建模（Models）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IDRISIILWISARC/INFOGIS软件software人员peoplePOLICYANDPROCEDURESFORRESOURCEMANAGEMENT数据data硬件hardware规则、流程、模型完整的GIS主要由五个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员、过程(规则、流程、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。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GIS硬件配置一般包括四个部分：1、计算机主机；2、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；3、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；4、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：数据库软件用来管理空间数据，包括图形数据和属性数据。流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQLServer、Ingress等。目前GIS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，可实现图形和属性数据的联合管理。Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而ESRI公司的SDE（SpatialDatabaseEngine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。…GIS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GISGIS平台软件的基本功能为了可用来求解现实世界的有关问题，一个GIS应该包括六个基本功能:获取数据存储数据数据查询数据分析数据可视化输出数据地理空间数据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。GIS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面点线体系统开发、管理和使用人员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：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，但系统本身并不作决策，它只是辅助和支持用户，而不是代替用户决策。GIS应用基本内容应用领域应用环境•单机应用•网络应用•移动应用1.2.1应用领域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、CRM（客户关系管理）军事领域：军事战略分析,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指挥作战的GIS系统学术领域：环境保护，灾害预测，宏观决策分析个人领域：个人导航、无线位置服务(WirelessLocationService)，WebGISGIS应用环境单机应用:GIS数据处理，专业GIS分析，地图设计出版网络应用：比如，GoogleEarth,GoogleMap等WebGIS;电力，电信等企业级GIS业务系统。移动应用：GPS卫星导航、个人位置服务、车辆跟踪及监控1.3主流GIS软件平台介绍ESRI系列MapInfo系列SuperMapGIS系列软件主流GIS软件一览表国内GIS软件MAPGIS•中国地质大学信息工程学院产品（）GeoStar•武汉测绘科技大学GIS研究中心产品（）SuperMap•北京地理信息科技公司产品（）国外GIS软件ARCGIS•美国环境系统研究所公司ESRIInc.产品（）MapInfoProfessional——世界标准的桌面地图信息系统•MapInfoInc.产品()ArcViewGIS•美国环境系统研究所公司ESRIInc.产品()GeoMedia•IntergraphInc.产品()TITAN3.0——功能强大的GIS软件平台•加拿大阿波罗科技集团产品（）MGE•IntergraphInc.产品(