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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（ Geographic Information System，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。 1.1 GIS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。 1.1.1 GIS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。 1.1.2 GIS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 1.1.3 GIS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 1.2 GIS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 量结构的数据库容量大幅度增加。 1.3 ArcGIS 9软件体系结构 ArcGIS 9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