专题一地理信息系统导论

第一章导论霍艾迪email：[e-mail]:had666课程安排•ArcGIS软件介绍（1学时）GIS系统构成、GIS功能与应用、GIS技术与发展、ArcGIS的主要空间分析模块、ArcGIS9新功能介绍•ArcGIS应用基础（2学时）–ArcMap基础：新地图创建、数据加载、数据层操作与保存等–ArcCatalog应用基础：文件夹连接、文件类型显示和增删、目录内容浏览与检索、图层管理、数据转换与输出–Geoprocessing：Geoprocessing地理处理的基本介绍、Toolbox的新建与管理、Toolbox内容的基本介绍•空间数据的采集与组织（3个练习，9学时）–Shapefile和Coverage文件创建与管理–Geodatabase数据库创建（新建数据库、定义组成项、加载数据、进一步定义数据库：建立索引、创建子类和属性域、创建关系类、创建注视类、建立网络、创建拓扑等–数据编辑（图形编辑、属性编辑等）•空间数据的转换与处理（1个练习，3学时）–数据的投影变换–数据的扭曲拉伸–数据的裁切、拼接以及提取–数据格式转换（矢栅转换、不同软件格式的转换）•数据的可视化表达（1个练习，3学时）–数据的符号化（矢量数据、栅格数据的符号化）–专题地图的编制（版面设计、制图数据操作、地图标注、图幅整饰）•空间分析导论（1学时）–空间分析的数据模型–空间分析的基本原理与方法–ArcGIS9空间分析模块和功能•矢量数据的空间分析（2个练习，5学时）–缓冲区分析–叠置分析（图层擦除、识别叠加、交集操作、均匀差值、图层合并、修正更新）–网络分析（网络的组成和建立、网络应用）•栅格数据的空间分析（6个练习，9学时）–设置分析环境（工作路径、栅格大小、分析区域、坐标系统、文件保存等）–距离制图（直线距离、区域分配、成本加权距离、最短路径）–表面分析（栅格差值、等值线绘制、地形因子提取、山体阴影等）–统计分析（单元统计、邻域统计、分类区统计）–重分类–栅格计算（数据运算、函数运算）•三维分析（4个练习，9学时）–创建表面（栅格、TIN）–表面分析（表面积与体积、坡度坡向、可视性分析、提取断面、表面长度等）–ArcScence三维可视化（要素立体显示、设置场景属性、飞行动画）–数据转换（二位转三维、矢栅转换、TIN表面转换）•地统计分析（1个练习，6学时）–地统计基础–探索性数据分析（检验数据分布、寻找离群值、全局趋势分析、空间自相关及方向变异）–空间确定性差值（反距离权、全局多项式、局部多项式、径向基函数）–地统计差值（各种克里格方法）•水文分析（2个练习，3学时）–无洼地DEM生成–河网的提取–流域的分割•空间分析建模（2个练习，3学时）–空间分析与建模的基本概念–图解建模–脚本文件参考书目及考核•参考书目–ARCGIS8Desktop地理信息系统应用指南，清华大学出版社，2002–地理信息系统教程，高等教育出版社，2006–ARCGIS8开发与实践，科学出版社，2004–ARCGIS地理信息系统技术系列丛书•三维分析实用指南•空间分析使用指南•地统计分析实用指南–ARCGIS地理信息系统空间分析方法•考核办法–出勤+作业+考试10%20%70%=100%主要内容•地理信息系统•GIS空间分析•ArcGIS9概述一、地理信息系统•基本概念–在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统–GeographicalInformationSystem，Geo-InformationSystem，简称GIS地理信息系统构成图1.1地理信息系统的构成图GIS功能•数据采集与输入•数据编辑与更新•数据存储与管理•空间数据分析与管理•数据与图形交互GIS应用领域•测绘与地图制图•资源管理•城乡规划•灾害预测•土地调查与环境管理•国防•宏观决策等GIS发展趋势•网络GIS•组件式GIS•虚拟GIS•时态GIS•互操作GIS•3S集成请回答问题：3s的s代表什么？s可以有那些演变？你知道4s技术吗？GIS发展趋势•4S技术是指GIS、GPS、RS和ES。•GIS是GeographicInformationSystem的简称，中文翻译为地理信息系统。•RS是RemoteSensing的简称，中文翻译为遥感，直译也就是遥远的感知，是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合探测技术。遥感一般有三个要素，目标物(object)，传感器(sensor)，和测量方法(retrievalmethod)。•GPS是GlobalPositioningSystem的简称，中文翻译为全球定位系统。•ES是expertsystem的简称，中文翻译为专家系统。是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。二、GIS空间分析•空间分析•GIS空间分析•常用GIS平台空间分析比较空间分析与GIS空间分析•GIS为空间分析提供了良好支撑平台•空间分析也因为有了GIS而真正得以应用•GIS区别于一般的计算机辅助设计系统——空间分析功能GIS空间分析内容•处理的空间数据结构类型–矢量数据分析、栅格数据分析•分析对象的维数–二维分析、DTM三维分析及多维分析•分析复杂性程度–空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建GIS空间分析内容•DTM（DigitalTerrainModel）——数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。GIS空间分析应用·水污染监测·城市规划与管理·地震灾害和损失估计·洪水灾害分析·矿产资源评价·道路交通管理·地形地貌分析·医疗卫生·军事领域常用GIS平台空间分析比较表1.1常用的GIS平台的空间分析功能比较三、ArcGIS9概述•体系结构•数据模型•ArcGIS9新功能•ESRI简介ArcGIS简介•ArcGIS是一个全面的、可伸缩的GIS平台，为用户构建一个完善的GIS系统提供完整的解决方案，ArcGIS9由ESRI在2004年推出，由数据服务器ArcSDE及4个基础框架组成–桌面GIS（DesktopGIS）–服务器GIS(ServerGIS)–嵌入式GIS（EmbeddedGIS）–移动GIS(MobileGIS)ArcGIS组成•桌面GIS：ArcView，ArcEditor和ArcInfo，分享通用结构、代码基础和扩展模块和统一的开发环境，功能由简单到复杂•三种服务端产品：ArcSDE、ArcIMS和ArcGISServer–ArcSDE是管理地理信息的高级空间数据服务器–ArcIMS是可伸缩的，通过开放Internet协议进行GIS地图，数据和元数据发布的地图服务器–ArcGISServer是应用服务器，用于构建集中式的企业GIS应用，基于SOAP的Webservices和Web应用，包含在企业和Web框架上建设服务端GIS应用的共享GIS软件对象库•嵌入式GIS：ArcGISEngine，应用于ArcGISDesktop应用框架之外的嵌入式ArcGIS组件•移动GIS：实现简单GIS操作的ArcPad和实现高级GIS复杂操作的MobileArcGISDesktopSystemArcGIS9软件产品图1.2ArcGIS9软件产品图解ArcGIS9图1.3ArcGIS9功能结构体系ArcGISDesktop•ArcMap用于编辑、显示、查询和分析地图数据的以地图为核心的模块•ArcCatalog以数据为核心，用于定位、浏览和管理空间数据的模块，使用户规划数据表，用于定制和利用元数据的环境，利用Arccatalog可以创建和管理空间数据•ArcToolbox用于完成ARCGIS所提供的数据转换、叠加处理、缓冲区生成和投影变换等空间数据分析的处理环境•ArcReader是一个免费地图浏览器组件ArcMap图1.4ArcMap操作界面图示ArcCatalog图1.5ArcCatalog操作界面图示ArcReader图1.6ArcReader界面图示ArcGISDesktop主要功能图1.7ArcGISDesktop主要功能图解说明ArcGISExtensions图1.8ArcGISExtensions主要功能图解说明ArcGIS的数据模型•地理相关模型（GeorelationalModel）•地理数据库（Geodatabase）地理相关模型•地理相关模型在ArcInfo7.x及更早版本中使用的空间数据类型，强调空间要素的拓扑关系•地理数据的几何和拓扑关系放在文件中，而其属性则存储在数据库管理系统中（DBMS）•该数据模型特别关注要素的几何特征，把现实世界描述成一系列点、线、面为基础的区域、路径、事件等高级空间要素•ARCGIS中被扩展到允许用户为其数据添加行为、属性和关系的面向对象的模型•常见模型：Shapefile、Coverage地理数据库(Geodatabase)•是为了更好的管理和使用地理要素数据，按照模型和规则组合起来的地理要素数据集•在地理相关模型的基础上，对支持复杂的网络、要素类之间的关系、面向对象的要素进行扩展，把地理数据组织成层次性的数据对象，包括对象类（ObjectClasses）、要素类（FeatureClasses）、要素数据集（FeatureDatasets），一个对象类在地理数据库中是一个表（Table），存储非空间数据。•一个要素类是具有相同几何类型和相同属性的要素集合，一个要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合空间分析工具-数据管理与转换工具-空间分析工具-3D分析工具-地理编码工具-线性编辑工具等·空间分析能力强大·共有450多种空间分析工具·主要包括如下内容ArcGIS9新功能•提供高级的空间处理功能•全球3D可视化功能：ArcGlobe，提供与任何在三维地球表面有地理参考的空间数据进行无缝交互的能力•新一代开发工具：ArcGISEngine基于ArcObjects构建，并提供跨平台的、C++组件技术框架用于构建ArcGIS•新一代以服务器为中心的GIS：ArcGISServer•增强的栅格支持及跨平台支持、便捷的升级和维护、开放的空间数据格式等ArcGlobe图1.9ArcGlobe示例图ESRI简介•Environmentalsystemresearchinstitute–美国环境系统研究公司，成立于1969年，是世界上最大的地理信息系统技术提供商。公司自创建之初就一直引领着世界地理信息系统技术的潮流。全球每天有超过一百万人使用ESRI公司的GIS软件，有超过三十万个分布于政府部门、石油部门、测绘部门、健康机构，电力、国防、航空航天、商业等各个领域的用户单位•作业:INSTALLARCGIS9.3•1InstallLicenseManagerLMSetup.exeusingtheLicensefileofyourpick.•2CopyallfilesinOverwritesFolderovertotheLicenseManagerInstalledDir/OverwriteAll!（C:\ProgramFiles\ESRI\License\arcgis9x）•3OpenUptheLicenseFileofyourArcGISVersion…9x.licor8x.licandedittheservernamefieldtomatchupw/yourcomputern