1、主讲： 汪权方Tel: 13971461687 Email: ,GIS软件操作与应用（1） 以ArcInfo为例,为何开设本门课程？,应用广泛，需求迫切,引 言,作为传统学科与现代科技相结合的产物， GIS（地理信息科学/地理信息系统）正逐步发展成为一门处理空间数据的现代化综合性学科。 在过去的几十年中， GIS作为空间数据管理和信息分析的计算机系统，已广泛应用于土地利用、资源管理、环境监测、交通运输等各个部门。,引 言,深圳市土地管理信息系统,用关系数据库与空间数据库协同管理土地数据，是近年来土地信息系统的分布式处理的常用方法之一，其分布式实现主要依赖于关系数据库（如Oracle）所提供的分
2、布式功能。,土地信息系统分布式数据库,引 言,城市建设与管理,引 言,数码城市和虚拟现实,数码深圳 ,引 言,数码城市和虚拟现实, 3D 建筑, 上海 东方明珠,引 言,军事领域（虚拟战场地貌仿真系统）,引 言,军事领域（水上战术仿真系统）,引 言,土木工程(基于DEM的土石方计算）,立体计算线路挖土、石方量,引 言,三维景观,咸宁地形三维实景图(TM影像 + TELK数据),引 言,三维景观,ArcInfo软件操作与应用教学安排, ARCGIS软件操作与应用.王新生.科学出版社.2010 GIS软件应用-ARC/INFO软件操作与应用.程雄.武汉大学出版社 .2004. ArcGIS基础教程
3、. ESRI中国（北京）有限公司. ArcCatalog使用手册. ESRI中国（北京）有限公司. ArcGIS空间分析使用手册. ESRI中国（北京）有限公司.,总学时：36 学时 授课方式：多媒体讲授与实验相结合 考核方式：平时(40)+期末(60,机考 ), 基本安排：, 教学内容:, 教材及参考书：,ArcInfo软件操作与应用教学安排,一共四大部分：,ArcGIS软件操作与应用教学安排,PART1: ArcGIS软件简介 PART2: Desktop ArcInfo模块的功能操作 ArcCatalog、ArcMap和ArcToolbox的使用 PART3: Workstaion Ar
4、cInfo模块的功能操作 Arc、Arcedit、Arctools的使用 PART4: 软件应用 空间数据的采集与处理 基于ArcGIS的空间分析技术,第1章 ArcGIS软件简介,一、GIS软件分类 1.国外GIS软件：ArcGIS（ESRI）MapInfo（MapInfo）MGE（Intergraph） 2.国内GIS软件：SuperMap（北京中科院超图公司）GeoStar（武汉武大吉奥公司）MapGIS（武汉地大中地公司）,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 ArcGIS系列是美国ESRI公司开发的一个全面的、完善的、可伸缩的GIS软件平台。ArcGIS系列产品：,
5、第1章 ArcGIS软件简介,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 桌面ArcGIS：,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 桌面ArcGIS：,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 桌面ArcGIS：,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 桌面ArcGIS：,第1章 ArcGIS软件简介,二、ArcGIS软件简介 桌面ArcGIS：,第1章 ArcGIS软件简介,三、ArcInfo软件简介 1. 主要功能： 数据输入、显示功能(空间数据和属性数据)。 编辑功能。 数据转换、集成。 基本GIS 功能（位置、条件、变化趋势、
6、模型、模拟）。 数据查询和显示功能。 数据管理。 数据输出。 系统的二次开发。,第1章 ArcGIS软件简介,三、ArcInfo软件简介 2. 组成：1） Workstaion ArcInfo2）Desktop ArcInfo,基本模块：ARC模块ARCEDIT模块ARCPLOT模块TABLES模块,扩展模块：NETWORK模块 COGO模块TIN模块 ArcPress模块GRID模块 ArcSDE模块ARCSCAN模块 .等等.,第1章 ArcGIS软件简介,三、ArcInfo软件简介 2. 组成：2）Desktop ArcInfo,ArcCatalog ArcMap ArcToolbox,
7、第1章 ArcGIS软件简介,三、ArcInfo软件简介 3. ArcInfo软件中空间实体的表达,ArcInfo中空间实体可以采用矢量（Coverage、TIN）和栅格(Grid、LATTICE)两种数据结构来描述，并且二者之间可实现相互转换.,矢量数据结构（Coverage）,3. ArcInfo中空间实体的表达,ArcInfo中常用任一Coverage(覆盖层)文件都包括特征的空间数据(如位置、与相邻实体之间的空间关系）和属性数据（如名称、符号、类型等）. Coverage中空间实体的基本描述要素：弧段（Arc）：表示线实体、面实体边界或两者的组合（如学校周围的围墙）.线实体可以由一条或
8、多条弧段组成，每条弧段都有一个用户标识码（user-ID），其位置和形状是由一系列有序的坐标对（x,y）来定义，描述弧段的属性数据存储在弧段属性表（*.AAT）中.,矢量数据结构（Coverage）,3. ArcInfo中空间实体的表达,Coverage中空间实体的基本描述要素：结点（Node）：表示弧段的起点、终点以及线特征连接点.结点的位置由坐标对（x,y）来定义.标识点（Label Point）：用来表示点实体或标示面实体。当标识点表示点实体时，用坐标对（x,y）来描述其位置；当标识点标示面实体时，可用多变形内部的任意位置处的坐标对（x,y）来标识。标识点的属性数据存储在点属性表或面属性
9、表（*.PAT）中，,ArcInfo不能自动区别点实体或面实体的标识点（Label Point），而且它们的属性表结构一直，因此两类覆盖层特征不能存储在同一个覆盖层中。,矢量数据结构（Coverage）,3. ArcInfo中空间实体的表达,Coverage中空间实体的基本描述要素：多边形（Polygon）：用来表示面实体.一个多边形由一组构成其边界的弧段以及位于多边形边界内的一个标识点来定义。多边形的属性数据存储在它的属性表(*.PAT)中.配准控制点（Tic）：为覆盖层的定位或地理控制点.它们通过指定地图上的已知坐标来定位覆盖层.,矢量数据结构（Coverage）,3. ArcInfo中空
10、间实体的表达,Coverage中空间实体的基本描述要素：覆盖范围（BND）：用来表示覆盖层描述的地理信息范围。注记（Annotation）：用来标注覆盖层特征的文字说明.注记与其它特征没有任何拓扑关系，它仅用于显示说明信息。,矢量数据结构（Coverage）,3. ArcInfo中空间实体的表达,Coverage中空间实体的基本描述要素：链（Link）：用来表示图形伸缩与调整以及联系。路径（Route）：以弧段为基础描述线实体.线实体可包含多条或部分弧段。路段（Section）：用来表示路径或弧段中的一部分.区域（Region）：表示具有相同属性但不一定连续分布的地理范围。,3. ArcInf
11、o中空间实体的表达 矢量数据结构（Coverage）,三、ArcInfo软件简介,存储在计算机中的任一Coverage文件都由目录和INFO子文件夹两部分构成，其中：目录的名字就是Coverage文件的名字，并且在此目录中包含有若干个文件，如ARC、TIC、LAB、BND、AAT、PAT等，每个文件存储一种要素的有关信息。INFO子文件夹以INFO表的形式存放Coverage文件的属性信息，并且所有的属性表可以通过INFO子文件夹进行管理。,三、ArcInfo软件简介,3. ArcInfo中空间实体的表达矢量数据结构（Coverage）例子：在“G:hubeidata政区界”的路径下，存放一个
12、名为“武汉市”的Coverage文件,栅格数据结构,1. ArcInfo中空间实体的数据组织,ArcInfo中空间实体数据也可以用GRID和LATTICE两种栅格数据来描述.其中，GRID的基本单元是一个规则单元（如正方形、矩形），它具有一定的面积和范围，常用来表达离散的现象； LATTICE的基本单元是规则单元的中心点，没有范围和面积的概念，常用来表达连续的曲面现象。 ArcInfo中，栅格数据是采用行程编码方法存储和管理描述地理信息的数据，每个基本单元除了描述其位置行列号外，还有一个可存储整型或实型数据的VALUE值，以用来描述地理实体的属性。., ArcInfo软件的数据模型：1. Ar
13、cInfo中空间实体的数据组织栅格数据结构,三、ArcInfo软件简介,计算机中GRID和LATTICE两种栅格数据也是作为一个目录而存在，在此目录中包含有若干个文件。另外，存储在计算机中的任一GRID或LATTICE栅格数据都由目录和INFO子文件夹两部分构成.,2 .“空间数据结构”概述（自学）,2.1 栅格数据结构 2.2 矢量数据结构,2.1 栅格数据结构,2.1.1 栅格数据基本概念 2.1.2 栅格数据层的概念 2.1.3 栅格数据取值方法 2.1.4 栅格数据存储编码,2.1.1 栅格数据基本概念,将工作区域的平面表象按一定分解力作“行”和“列”的规则划分，形成许多格网，每个网格
14、单元称为象素。根据所表示实体的表象信息差异，各象元可用不同的“灰度值”来表示 。 栅格数据结构实际上就是象元阵列，即象元按矩阵形式的集合，栅格中的每个象元是栅格数据中最基本的信息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定。 若每个象元规定N比特，则其灰度值范围可在0到2N1之间；把白-灰色-黑的连续变化量化成8比特（bit），其灰度值范围就允许在0-255之间，共256级；若每个象元只规定1比特，则灰度值仅为0和1，这就是所谓二值图像，0代表背景。,2.1.2 栅格数据层的概念,在栅格数据结构中，物体的空间位置就用其在笛卡尔平面网格中的行号和列号坐标表示，物体的属性用象元的取值表示，每个象元在一
15、个网格中只能取值一次，同一象元要表示多重属性的事物就要用多个笛卡尔平面网格，每个笛卡尔平面网格表示一种属性或同一属性的不同特征，这种平面称为层。,2.1.3 栅格数据取值方法,中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对应的面域属性值来确定。 长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值来确定。 面积占优法：每个栅格单元的值以在该网格单元中占据最大面积的属性值 重要性法：根据栅格内不同地物的重要性程度，选取特别重要的空间实体决定对应的栅格单元值，如稀有金属矿产区，其所在区域尽管面积很小或不位于中心，也应采取保留的原则,2.1.4 栅格数据存储编码,(1)
16、直接编码 (2) 链式编码 (3) 行程编码 (4) 块式编码 (5) 四叉树编码,直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序. 这是最简单、最直观而又非常 重要的一种栅格结构编码方法， 通常称这种编码为图像文件或 栅格文件。,（1）直接栅格编码,(2)行程编码,按行（或列）记录相同代码的始、末象元的列号（或行号）和相应的代码，右图可沿行方向进行行程编码：1行：（1，3，3），（4，8，4）；2行：（1，4，3），（5，8，4）；3行：（1，1，1），（2，4，3
17、），（5，7，4），（8，8，2）；4行：（1，2，1），（3，5，3），（6，8，2）；5行：（1，4，1），（5，5，3），（6，8，2）；6行：（1，4，1），（5，8，2）；7行：（1，5，1），（6，8，2）；8行：（1，5，1），（6，8，2）。,Note：蓝色的数字是右图中各行曾出现的数字,(3) 块式编码,把多边形范围划分成由象元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。块式编码数据结构中包括3个数字：块的初始位置（行、列号）和块的大小（块所包括的行数/列数），再加上记录单元的代码组成。 例如，右图的块式编码为：（1，1，2，3），（1，3，1，3），（1，4，1，4），（1，5
18、，3，4）,（1，8，1，4），（2，3，1，3），（2，4，1，3），（2，8，1，4），（3，1，1，1），（3，2，1，3），（3，3，2，3），（3，8，1，2），（4，1，1，1），（4，2，1，1），（4，5，1，3），（4，6，1，2），（4，7，2，2），（5，1，4，1），（5，5，1，3），（5，6，1，2），（6，5，1，2），（6，6，3，2），（7，5，1，1），（8，5，1，1）。,2.2 矢量数据结构,2.2.1 矢量数据概念 2.2.2 拓扑关系 2.2.3 多边形矢量编码,2.2.1 矢量数据概念,矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集合
19、。,2.2.2 拓扑关系,拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为下列三种关系：拓扑邻接关系、拓扑关联关系、拓扑包含关系。,（1）拓扑邻接,拓扑邻接指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。结点邻接关系有N1/N4，N1/N2等；多边形邻接关系有P1/P3，P2/P3 等。,（2）拓扑关联,拓扑关联指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系。结点与弧段关联关系有N1/C1、C3、C6，N2/C1、C2、C5 等。多边形与线段的关联关系有P1/C1、C5、C6，P2/C2、C4、C5、C7等。,（3）拓扑包含,拓扑包含指存在于空间图形的同类但不同级的元素之间的拓扑关系，
20、P1包含P2和P3。,2.2.3 多边形矢量编码,一个区域或一幅地图可以划分成许多多边形，每个多边形由一条或若干条弧段组成，其中： 每条弧段由一串有序的（x，y）坐标对组成，每条弧段的两个端点为结点， 每个结点连接两条以上的弧段，,2.2.3 多边形矢量编码,多边形矢量编码主要用于表示空间图形为多边形的面状要素，每个多边形在数据库中是相互独立、分开存储的。例如，特征为4的多边形是由“x18,y18; x19,y19; x9,y9; x8,y8 ; x7,y7; x20,y20; x21,y21; x22,y22; x23,y23; x24,y24; x18,y18”这一串坐标对所组成,谢谢观赏,
