常用地理信息系统软件介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,常用地理信息系统软件介绍,1 概述,2 Arc/Info,3 MapGIS,4 GeoStar,5 SuperMap,1 概述,自1963年加拿大建立了世界上第一个实用的地理信息系统加拿大地理信息系统CGIS，包括美国、澳大利亚、德国、荷兰、日本、中国等国家都非常重视对GIS软件的应用和研究。,20世纪80年代，GIS技术不断发展并走向成熟，并涌现了一批有代表性的GIS软件，如ArcInfo、GenaMap、Spans、MapInfo、ERDAS、MGE、TIGRIS、MicroStation、SICAD、IGDS/MRS，ILWIS、System 9这些软件中，分别在矢量绘图、栅格影像处理、空间数据存贮管理、专题图制作、空间分析等某些方面具有各自独到之处，其中Arc Info以其整体功能强大和全面而出色的空间分析技术而最具代表性。,常用地理信息系统软件介绍,GIS软件,发展历程,GIS软件在我国的发展：主要经历了三个阶段：一是引进国外GIS软件，主要应用国外软件的功能进行专业领域的应用，如中国科学院利用ArcInfo进行了黄土高原水土流失地理信息系统；二是在引进GIS软件的基础上进行二次开发，对这些引进的软件进行定制，解决专业应用领域的实际问题；三是进行自主版权的GIS开发。,1 概述,当今我国GIS软件发展,近十几年的时间，我国GIS软件发展很快，应用领域不断扩大，相继研发了一些比较优秀的GIS软件平台，如中国地质大学武汉中地信息工程有限公司的MapGIS、北京大学的CityStar、武汉大学的GeoStar、中国科学院北京超图地理信息技术有限公司的SuperMap、中国林业科学院的ViewGIS等，这些国产GIS软件的出现打破了国外GIS软件对我国市场的垄断，开创了用计算机编制地学图件、地理空间信息化管理以及决策支持的新时代。GIS软件应用和开发，已经深入资源管理、城市规划、市政工程、交通运输、邮电通讯、公安急救、市场销售、金融保险、水利电力、环境保护、科研教育等各个行业领域，促进和带动了一些相关产业的发展。,2,Arc/Info,一、ESRI系列产品简介,二、Arc/Info的数据组织,三、ArcInfo的模块体系,四、Arc/Info的功能,五、ArcInfo的二次开发,ESRI系列产品简介,美国国系统研究所(Environment System Research Institute，ESRI)是世界最名的GIS软件研究和开发机构，目前其新一代软件产品ArcGIS 9X是世界上应用非常广泛的GIS之一，是GIS领域的标准。2004年推出的ArcGIS 9X是ESRI在继承已有成熟技术的基础上，整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他方面的计算机主流技术，成功开发出的新一代GIS平台。,ArcGIS是一个统一的平台，由3个重要部分组成：桌面软件（Deskpro）、数据通路（ArcSDE）和网络软件（ArcIMS）。,Arc/Info的数据组织,（一）数据组织体系,1地理数据库,2层类（Coverage）,3地理特征,4对象组件数据组织,（二）数据拓扑结构,1弧段-结点拓扑结构,2多边形-弧线拓扑结构,3多边形-多边形拓扑结构,数据组织体系,1地理数据库,ArcInfo描述两类地理数据空间数据和属性数据。这些数据组织在一个地理数据库中。为了能有效地利用数据，在地理数据库中，不同类型的数据按照不同结构存储。属性数据存储在数据库中，地理特征按信息的类型和主题组织为一些层次，每层称为一个Coverage,。,2层类（Coverage）,一个层类即一个Coverage。Coverage是ArcInfo的基本存储单元，它是地图某个专题的地理特征的空间信息的逻辑集合。通常一个Coverage只描述一种类型的地图要素，如道路、居民区、土壤单元、森林分布等。,数据组织体系,Coverage由表示某种主题的多边形、线或点要素组成，它们由系统分配的内部顺序号（Cover#）和用户指定的用户标识号(Cover-ID)进行标识。Coverage是地理关系模型的体现，它同时包含指定区域内地理特征的位置数据和属性数据，并可以通过内部顺序号实现它们的有效连接。,3地理特征,在ArcInfo中，地理特征是描述Coverage的最基本的数据单位。最常见的地理特征类型包括弧（Arc），结点（Node），标识点（Label Point）和多边形（Po1ygon），除此之外，还有一些其他的特征类型。例如，道路、河流Coverage由线状特征（弧）,数据组织体系,构成，地块Coverage由面状特征（多边形）构成。这些特征类型可以看成是对现实世界地理现象的高度抽象和概括。,4对象组件数据组织,ArcInfo采用面向数据库的地理关系模型，十几年来获得了成功的应用。在这个模型中，地理数据的几何和拓扑关系由文件管理，而其属性则存储在数据库管理系统（DBMS）中。这个模型强调几何特性，它把世界描述成一系列点、线、面，而几何算子用另外的过程（AML脚本）描述。多年来，这个模型以其灵活性、可扩展性和高效性满足了很多G1S用户的需求。这一模型有其缺点，描述丰富的地理对象有一定的局限性，,数据组织体系,扩展为针对用户或领域的要素模型较为困难。针对这一问题，ArcInfo 8以后版本的对象组件数据模型引入了基于对象的数据模型。用这一模型可以把对象的状态和行为集成到GIS中。对象的状态可看成对象的属性（例如，对于一块农田，它可以是作物类型、有机质含量、土壤质地、土壤PH值等）。行为是可对对象进行的操作或算子（例如，对农田数据可以创建、删除、分割和合并）。,数据拓扑结构,在GIS中，拓扑关系是描述地理实体间空间上的关系，包括要素间的相邻、关系和包含等关系。拓扑结构是用来表示拓扑关系的数据结构，通过存储要素间的位置信息，为空间地理分析提供基础，并且节省了存储空间，避兔了频繁检索坐标的过程，提高了处理效率。,ArcInfo按照相连线段之间和点之间的拓扑关系，通过一系列弧、标识点直接地表示所有地图要素。ArcInfo中提供了弧段-结点、多边形-弧线和多边形-多边形3种拓扑结构。,数据拓扑结构,1弧段-结点拓扑结构,在数字化弧段时，ArcInfo将每个弧段与其起始结点和终止结点进行拓扑关联，并记录在ARC文件中。利用弧段-结点的拓扑结构（如图10-8 和表10-1 所示），可以获得以下几个方面的信息：,（1）弧线与其端结点的相连性；,（2）弧线的方向，即从起始结点到终止结点的方向。,（3）弧线的长度，即从起始结点到终止结点量测的长度。,（4）连通性。如果弧与弧有公共结点，则称弧与,数据拓扑结构,弧连通。连通性是网络分析中网络跟踪和路径分析操作的基础。,数据拓扑结构,2多边形-弧线拓扑结构,多边形-弧线拓扑结构应用非常简单，它用来定义区域。一个多边形由一系列组成它的边界的弧来确定，包括那些在多边形里边的“洞”或“岛”（如图10-9 和表10-2 所示）。,ArcInfo使用多边形-弧线拓扑结构来定义多边形时，并不直接存储坐标信息，而是在PAL文件中由组成多边形的弧来定义多边形。图2 16中，弧线的列表按顺时针方向由每个弧段的内部顺序号顺序组成。在多边形弧线表中，一条弧的顺序号为负，则说明该弧在完成多边形循环时，是按从终止结点到起始结点的方向通过的。岛则通过在该岛多边形列表前加“0”来标记,数据拓扑结构,第一个多边形总是定义为Coverage的外部多边形。,数据拓扑结构,3多边形-多边形拓扑结构,在建立多边形时，ncmrO将每条弧的左右grili形内部IM序号添加到ARc文件中，如图10-10所示。左右多边形拓扑结构定xIT邻接性。如果两个多边形拥有公共ili（弧线），则认为两个多边形相互邻接。由于一个多边形边界的每条弧（都有方向）都有左右多边形值，就很容易知道叼）些多边形是相专；的。在图10-10中，我们就很容易知道多边形3与2，多边形3与4等的相邻性。,数据拓扑结构,ArcInfo的模块体系,（一）核心模块,1ARC,2INFO,3ARCEDIT,4ARCPLOT,5MAP LIBRARIAN,6ADS,ArcInfo的模块体系,（二）扩展模块,1.NETWORK,2.TIN,3.COGO,4.GRID,5.ARCSCAN,6.ARCSTORM,核心模块,ArcInfo的主要模块包括ARC、INFO、ARCEDIT、ARCPLOT和MAP LIBRARIAN。,1ARC,ARC是ArcInfo的主要程序环境，它提供了启动其他子系统的命令，并有很强的能力实现工作空间和文件管理操作，如列表显示、改名字、拷贝、删除和描述地图数据文件；数据转换，如DXF到ArcInfo的转换；地图Coverage的数字化和编辑；地图数据自动化中发现错误和检索错误；坐标投影和变换；特征属性的管理和操作；空间和属性分析操作，如特征缓冲区、地图叠置、最近邻域分析和累计统计报告等。,核心模块,2INFO,INFO是一个完全的关系数据库管理系统，它管理着与地图Coverage中的地理特征相联系的表格数据。ArcInfo通过内部标识号将地图特征与作为INFO数据文件存储起来的地图特征属性表相联系，并对它们进行更新和维护。INFO提供了定义新文件数据、修改已有数据文件、数据文件输入和更新以及分类、查询和统计等基本功能。,3ARCEDIT,ARCEDIT是一个交互式图形编辑系统，它把CAD功能和地理数据库编辑的能力结合在一起。ARCEDIT,核心模块,提供了地图（Coverage）数字化的所有功能和图形与属性编辑的一系列功能。例如，用特定符号显示、诊断和修改数字化时产生的错误，实现图幅伸缩（Rubber Sheeting）和图幅边缘匹配；强大的注记编辑功能，可以方便地添加、删除、移动和更新注记以及调整注记的排列方式，根据点、线和面特征来确定注记的位置和形状等；与特征相关的表格属性的编辑和维护。,ARCEDIT以地图特征为基本编辑单元，可以移动、拷贝、增加、删除、改形和更新点、线、面以及地图注记，甚至线间独立的顶点也能被移动、增加或删除。线段能够被改形、样条化或校直，拐角能够变成直角，还可产生平行线。,核心模块,4ARCPLOT,ARCPLOT是ArcInfo的交互式制图和绘图子系统，完成从简单的屏幕显示到高质量的制图输出等多种绘图任务。ARCPLOT有丰富的制图命令，按地理属性类型，用不同的符号来显示和输出地图。此外，使用地图制作器可以很容易地建立高品质的地图，可以方便地交互修改地图设计，为地图加上指北箭头、标志、图例、比例尺条和图廓线。,5MAP LIBRARIAN,ArcInfo为了高效率地插入、存储和提取地理数据，由LIBRARIAN提供了一个独创的系统来管理大型,核心模块,制图数据库。它把地理数据从水平方向上分成矩形或其他形状的块（Tile），在垂直方向上分成层(Layer),使用一个内部的空间索引系统，对图库进行检索。图库块的索引结构与数据无关，数据的插入和提取速度快，可自动分割和建立索引，并可通过地图变量，提取和显示数据子集。,6ADS,ADS是一个简单的ARC数字化系统。它用于数字化，并实现线、面和点特征的编辑。ADS由菜单接口，提供了一套完整的数字化功能。数字化以后，ArcInfo提供软件自动建立和更新这些空间关系。,扩展模块,ArcInfo有一套补充的软件模块，它们作为独立的软件产品出售，这些模块在核心模块的基础上，提供了一些附加的专用功能，它们是ArcInfo功能的补充，能直接使用ArcInfo数据集工作，使得ArcInfo的应用性更强。,1NETWORK,NET WORK实现两种通用功能地址编码和地理网络分析。NETWoRK提供了线状网络分析模型，包括先进的路径选择和地址匹配功能以及空间定位、分区分析和动态分段等。可用来分析和模型化实际的地理网络，如城市街道、水路、电话线；提供一种工具来安