ArcGIS发展历史.docx

ArcGIS发展历史.docx

《ArcGIS发展历史.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ArcGIS发展历史.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ArcGIS发展历史

一、ArcGIS发展历史

ArcGIS是美国环境系统研究所ERSl（EnvironmentalSystemsResearchInstitute，缩写为ESRl）开发的新一代GIS软件；

1978年Arc/Info第一代产品诞生；

1986年，PCARC/INFO的出现是Esri软件发展史上的又一个里程碑，它是为基于PC的GIS工作站设计的。

1991年，ESRI公司对工作站Arc/Info第6版进行了汉化，使其产品率先进入中国市场。

1992年，Esri推出了ArcView软件，它使人们用更少的投资就可以获得一套简单易用的桌面制图工具。

在二十世纪九十年代中期，推出了基于WindowsNT的ArcInfo产品，Esri公司也在世界GIS市场中占据了领先地位。

2000年推出Arc/GIS8.0，构造了一个革命性的数据模型，设计一个完全开放的体系结构；同时也推出ArcIMS，这是当时第一个只要运用简单的浏览器界面，就可以将本地数据和Internet网上的数据结合起来的GIS软件。

2004年4月，Esri推出了新一代9版本ArcGIS软件，为构建完善的GIS系统，提供了一套完整的软件产品。

2010年，Esri推出ArcGIS10。

这是全球首款支持云架构的GIS平台，在WEB2.0时代实现了GIS由共享向协同的飞跃；同时ArcGIS10具备了真正的3D建模、编辑和分析能力，并实现了由三维空间向四维时空的飞跃；真正的遥感与GIS一体化让RS+GIS价值凸显。

ArcGIS是一个可拓展的GIS系统，提供了对地理数据的创建﹑管理﹑综合﹑分析能力.已成功地应用到自然资源管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等领域。

在Esri的协助下，青藏铁路首次采用了基于ArcGIS构建的实时监控系统，对运营进行保障。

2009年国庆60周年阅兵的气象保障服务中ArcGIS也起到重要作用。

2010年玉树地震救灾中，ArcGIS为快速响应提供了技术保障。

二、ArcGIS9的结构体系

ArcGIS9是一个统一的地理信息系统平台,由数据服务器ArcSDE及4个基础框架组成:

1.ArcGIS桌面产品（desktopArcGIS）

2.服务器产品（serverGIS）

3.嵌入式GIS（EmbeddedGIS）

4.移动ArcGIS产品（MobileGIS）

ArcGIS是基于一套由共享GIS组件组成的通用组件库实现的，这些组件被称为ArcObjectsTM。

ArcMap、ArcCatalog和Geoprocessing是ArcGISDesktop应用环境的基础模块。

ArcMap——桌面系统的核心应用。

是创建、查询、浏览、编辑、绘制和出版地图的工具.

ArcCatalog——是一个空间数据资源管理器。

它以数据为核心，用于定位、浏览、搜素、组织与管理空间数据。

利用ArcCatalog还可以创建和管理数据库，定制和应用元数据，从而大大简化用户组织、管理和维护数据工作。

ArcToolbox（空间处理工具的集合）:

执行复杂的地理数据处理和转换的工具。

ModelBuilder（可视化建模工具）:

ArcMap：

以地图为核心的工作模块

主要的显示应用程序

完成基于地图的工作

显示编辑查询分析制图报表

ArcGIS9的数据模型

地理相关模型（Coverage,shapefile）；

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，属性则存储在数据库管理系统（DBMS）中。

关注要素的几何特性，但是对于描述丰富的地理对象有一定的局限性；

面向对象的空间数据模型（GeoDatabase）；

便于管理和使用地理要素数据，而按照模型和规则组合起来的地理要素数据集。

包括对象类、要素类、要素数据集。

ArcGIS9的功能特点

一体化的制图编辑

便捷的元数据管理

灵活的定制与开发

ArcCatalog窗口组成

窗口主菜单；

窗口标准工具条；

窗口目录树；

四、空间数据的创建与管理

ArcGIS支持两种空间数据模型：

传统地理相关模型（GeoRelationalMode，如：

Coverage,shapefile）；

面向对象的空间数据模型：

地理数据库（GeoDatabase）

ArcCatalog---空间数据库的管理器

（三）Geodatabase创建与管理

GeoDatabase：

是为了更好的管理和使用地理要素数据，而按照一定的模型和规则组合起来的地理要素数据集（FeatureDatasets）。

要素数据集：

是共享相同空间参考系统的要素类的集合。

对象类：

是指存储非空间数据的表格。

要素类：

是具有相同几何类型和属性的要素的集合。

空间参考系统

当建立要素数据集或独立的要素类时，必须指定其空间参考。

一个要素类的空间参考指定了它的坐标系统、空间域和精度，坐标系统（CoordinateSystem）可以是地理坐标、UTM坐标、平面坐标；空间域（SpatialDomain）描述X、Y坐标范围、测量M范围和Z值范围。

一、ArcMap地理参考

对栅格图像数据进行空间参考变换（Georeferencing）,使其具有地理坐标系统。

在GIS技术中，拓扑是用来描述要素如何共享几何图形的模型，ArcGIS通过一系列的校验规则和编辑工具实现拓扑，这些拓扑规则定义了要素间怎样共享地理空间。

Geodatabase中拓扑就是一种规则和关系的集合。

Geodatabase的拓扑模型是基于空间重合的而不是几何共享。

二、Geodatabase中基于规则的拓扑关系

在Geodatabase中可以定义关系和规则。

拓扑关系规则可作用于同一要素数据集中的不同要素类或者同一要素类中的不同要素。

用户可以指定空间数据必须满足的拓扑关系约束，譬如：

要素之间的相邻关系、连接关系、覆盖关系、相交关系、重叠关系等。

所有这些关系都对应相应的规则。

在城市规划应用中，两个相邻的地块之间不能有“飞地”，我们可以有一条对应的规则：

“相邻多边形间不能存在间隙”。

再如，当以河流作为国界时，河流（线状）与国界线必须一致，可用规则：

“线必须被多边形边线覆盖”。

用户通过选择若干规则的组合构成对空间数据必须满足的拓扑关系的灵活指定。

不许重叠（MustNotOverlap）

这条规则要求要素类中的多边形内部不重叠.多边形之间可以共享顶点和边.（两个建设用地地块间不可相互重叠）

不许有间隔（MustNotHaveGaps）

这条规则要求在一个多边形内部和相邻多边性之间不能有空值区域.所有的多边形必须构成一个连续的表面.在这个表面的边界上总是存在一个错误.可以忽略这个错误或者将其标注为异常.

不许与…重叠（MustNotOverlapWith）

这个规则要求一个要素类上的多边形的内部不许与另一个要素类上的多边形的内部重叠。

两个要素类上的要素可以共享边界顶点，或者完全没有关系。

必须被要素覆盖（MustBeCoveredByFeatureClassof）

这个规则要求一个要素类中的多边形必须与其他要素类中的要素共享其所有覆盖的区域。

第一个要素类中的某个区域如果未能被其他要素类中的多边形覆盖就是错误的。

（当某一类型的一块区域（州）必须完整地被其他类型的区域（县）覆盖的时候，可以应用这个规则）。

必须互相覆盖（MustCoverEachOther）

这个规则要求一个要素类中的多边形必须与另一个要素类中的共享其所有覆盖的区域。

多边形可以共享边或者顶点。

任何一个要素类中的任意区域如果没有被另一个要素类中的多边形所覆盖都是错误的。

第一个要素类中的某个区域如果未能被其他要素类中的多边形覆盖就是错误的

必须被…覆盖（MustBeCoverBy）

边界必须被…覆盖（BoundaryMustBeCoverBy）

区域边界必须被…边界覆盖（BoundaryMustBeCoverByBoundaryof）

包含点（ContainPoints）

这个规则要求一个要素类中的多边形必须包含另一个要素类中至少一个点要素。

（比如每个地块中必须有一个地址点）

不许重叠（MustNotOverlap）

不许交叉（MustNotIntersect）

这个规则要求一个要素类中的线之间不能交叉。

线状要素之间可以共享端点。

（如等高线）

不许存在悬挂（MustNotHaveDangles）

这个规则要求要素类中的线状要素必须在端点处与同一要素类中的其他线状要素相连。

没有与其它线状要素相连的端点称为悬挂。

不许存在悬挂（MustNotHavePseudonodes）

不许在内部交叉或者相接（MustNotIntersectorTouchInterior）

这个规则要求一个要素类中的线状要素必须只能在端点上与同一要素类中的线状要素相连。

任何重叠的,在非端点位置交叉的线段都是错误的

不许与…重叠（MustNotOverlapWith）

这个规则要求一个要素类中的线状要素不能与另一个要素类中的线状要素发生重叠.当线状要素不能共享同一空间位置时,可以利用这个规则.（如公路不能与铁路重叠）

二）线规则

必须被其他要素类覆盖（MustBeCoveredByFeatureClassof）

这个规则要求一个要素类中的线状要素必须被另一个要素类中的线状要素覆盖.（比如公交路线和街道.）

必须被边界覆盖（MustBeCoveredByBoundaryof）

这个规则要求线状要素被面状要素的边界所覆盖。

不能自我重叠（MustNotSelfIntersect）

这个规则要求线状要素不能自身重叠或者相交。

（如等高线）

必须作为一个部分（MustBeSinglePart）

端点必须被覆盖（EndpointMustBeCoveredBy）

这个规则要求要素的端点必须被另一个要素类中的点要素覆盖。

三）点规则

必须被边界覆盖（MustBeCoveredByBoundaryof）

这个规则要求点要素要落在面状要素的边界上（如边界标注点只能在特定区域的边界上出现）

必须在多边形内部（MustBeProperlyInsidePolygonsBy）

这个规则要求点要素落在面状要素的内部.（如地址点与地块）

必须被端点覆盖（MustBeCoveredByEndpointof）

这个规则要求一个要素类中的点必须被另一个要素类中的端点所覆盖.（如边界拐点标注点必须被边界线的端点所覆盖）.

必须被线覆盖（MustBeCoveredByLine）

这个规则要求一个要素类中的点必须被另一个要素类中的线状要素所覆盖.（高速公路指示牌是沿着高速公路的）

三、创建拓扑

参与拓扑创建的所有要素类必须在同一个数据集中。

一个拓扑关系存储了三个参数：

规则、等级和拓扑容限。

拓扑规则定义了拓扑的状态控制了要素之间的相互作用，创建拓扑时必须指定至少一个拓扑规则；

等级是控制在拓扑检验中节点移动的级别，等级低的要素类向等级高的要素类移动。

在创建拓扑的过程中，需要指定要素类的等级。

容限值（clustertolerance）：

指落在以此值为半径的圆形区域内的所有点被看成是一致的，会被捕捉（snap）到一起。

四、Geodatabadse地理数据的拓扑编辑

为了检查和维护空间数据的拓扑关系正确性，在ArcGISDesktop中给出了一组（编辑）工具，用于对空间数据根据用户指定的拓扑关系规则进行编辑，并帮助用户及时发现可能存在的拓扑关系错误。

在工具栏上点击MapTopology按钮，选择参与拓扑编辑的数据层，并设置聚类容差并在Editor下拉箭头，选择Snapping设置扑捉参数。

对于被检查出来的拓扑关系错误，用户可有三种选择：

用编辑工具改正这个错误

对该错误暂不处理

将该错误置为例外

后面两种处理方式是有本质不同的。

暂不处理的错误仍然是错误，只要不改正永远都会被记录和标识出来。

而当我们将错误置为例外时，就等于指定该处为一个特殊情况，可以不受我们定义的拓扑关系规则的约束，不再将其视为错误。

这种处理方式是颇具特色和智慧的。

第八章ArcMap地图编辑

一、ArcMap新地图创建

二、ArcMap数据层操作

三、ArcMap数据符号化

四、ArcMap数据层标注

一、ArcMap数据层加载

加载数据层的类型

AutoCAD矢量数据层

ERDAS栅格数据层

图片栅格数据

坐标文件数据

地理网络数据

二、ArcMap数据层操作

改变数据层名称调整数据层顺序控制数据层显示复制与删除数据层定义数据层的坐标数据层的组合操作设置数据层比例尺设置内容显示效果

三、数据符号化（P33-43）

（一）符号化的含义

地图数据的符号化是指利用符号将连续的数据进行分类分级、概括化、抽象化的过程。

地图符号是表达地图内容的基本手段，它由形状不同、大小不一、色彩有别的图形和文字组成。

（二）符号化的方法:

单一符号：

采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或面状符号来表达制图要素。

只反映地理位置而不能反映要素的定量差异。

分类符号：

根据数据层要素属性值来设置地图符号的方式。

分级色彩：

将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后，用不同的颜色来表示不同的级别。

分级符号：

采用不同的符号来表示不同级别的要素属性数值

比率符号：

符号形状取决于制图要素的特征，而符号的大小取决于分级数值的大小或级别高低.

点值符号：

使用一定大小的点状符号来表示一定数量的制图要求，表现出一个区域范围内的密度数值。

组合符号：

采用不同的颜色、大小等组合符号来表示一个要素中的不同属性。

（二）符号化的方法:

分类栅格符号设置：

分级栅格符号设置：

栅格影像符号设置：

三维表面模型设置

CAD线划地图设置

综合地图显示设置

四、数据层标注

地图注记

地图上说明图面要素的名称、质量与数量特征的文字或数字，统称为地图注记。

地图标注：

地图注记的形成过程。

标注主要问题：

注记内容的确定，注记方式的选择，注记字体、大小、方向、颜色、位置等参数的确定。

（二）绘制坐标格网

地图中的坐标格网属于地图的三大要素之一，是重要的要素组成部分，反映地图的坐标系统或地图投影信息。

1.地理坐标格网设置

2.地图公里网设置

3.索引参考格网设置

（三）地图标注

地图上说明图面要素的名称、质量与数量特征的文字或数字，统称为地图注记。

（四）地图整饰

图名的放置与修改

图例的放置与修改

比例尺的放置与修改

指北针的放置与修改

ArcGIS中专题地图的编制

专题地图是根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素或现象的地图。

当确定了一幅地图所包含的数据之后，下一步就是确定地图要素的表示方法，即符号化方法，它是根据数据的属性特征，地图用途和制图比例尺来确定地图要素的表示方法的。

符号化决定了地图将传递怎样的内容。

第十章空间数据的转换与处理

原始数据往往由于在数据结构,数据组织,数据表达等方面与用户需求不一致而需要进行转换与处理.

本章内容:

ArcGIS的地图投影变换

数据格式转换

空间数据处理

一、投影变换

（一）地图投影

1.地理坐标系（GeogrpahicCoordinateSystem）

基于经纬度坐标的坐标系统

描述地球上某一点所处的位置。

某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义。

在ArcGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系：

GCS_WGS1984（基于WGS84基准面）

GCS_BEIJING1954（基于北京1954基准面）

GCS_XIAN1980（基于西安1980基准面）

2.投影坐标系（ProjectedCoordinate

投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。

这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。

投影坐标系由以下参数确定

地理坐标系（由基准面确定，比如：

北京54、西安80、WGS84）

投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、Mercator投影）

在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法

北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。

我国基本比例尺地形图所使用的地图投影：

大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger），又叫横轴墨卡托投影（TransverseMercator）；

小于50万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又叫兰勃特投影（LambertConformalConic）；

海上小于50万的地形图多用正轴等角园柱投影，又叫墨卡托投影（Mercator）

（二）地理变换

地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移。

在ArcGIS中预定义了我国常用的北京1954、西安1980基准面和WGS1984基准面。

当数据的空间参考系统（坐标系统,投影方式）与用户需求不一致时,就需要对数据进行投影变换.研究从一种地图投影变换为另一种地图投影的理论和方法。

其实质是建立两平面场之间的点的一一对应关系。

第十一章空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。

空间分析是地理信息系统的主要特征。

也是评价一个地理信息系统的主要指标。

空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。

空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：

问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。

二、主要的矢量数据的空间分析方法

一）属性查询

按照结构化查询语言（SQL）规则，建立由属性字段、逻辑或算术运算符号、属性数值或字符串组成的查询条件表达式，然后按照查询条件查询所需要的图形要素。

关键---建立SQL表达式

（二）空间关系查询

按照同一数据层的不同要素之间或不同数据层的不同要素之间的空间关系，采用各种判断方法查找图形要素。

关键---建立要素之间的空间位置关系条件。

第十二章空间分析（栅格）

.栅格数据空间分析：

栅格分析环境栅格数据重分类采样点数据空间插值密度制图栅格单元统计

分区统计距离分析邻域分析栅格计算器

9.邻域分析

邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅格数据模型。

地理要素在空间上存在着一定的关联性。

对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的（I，J）栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。

窗口分析是指对于栅格数据中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

第十三章空间分析（3DAnalyst）

高度源（HeightSource）：

指定图层属性表中的一个字段，从这个字段中获取高程值。

矢量图层在构造三角网时的作用：

如果是高程点图层，则选择为“散点”Masspoints；如果是等高线等线要素图层，则可设置为：

Masspoints、HardBreaklines、SoftBreaklines三种类型。

对线和面特征可以分为“硬（Hard）”或“软（Soft）”。

硬特征表示突变的事物（如道路、河流等指示坡度突变），而软特征表示连续的事物（如连续的山脊线等）

坡度的应用非常广泛，例如：

根据坡度起伏变化，确定崩塌、泥石流区域或严重的土壤侵蚀区，作为灾害防治与水土保持工作的基础。

提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。

坡度可在DEM或TIN的基础上提取。

应用：

在一个区域内提取所有朝南的坡面，为房地产建设选址提供最佳位置。

计算研究区域内的每一点的太阳光照量，从而测定每一点的生物量。

坡向可在数字高程模型DEM或TIN数据的基础上提取。

计算山体阴影HillShade

分析或模拟地面的光照情况，产生地形表面的阴影图。

Hillshade可测定研究区域中给定位置的太阳光强度和光照时间，并且对实际地面进行逼真的立体显示，增强地面的起伏感。

要计算山影，需要给定太阳方位角和太阳高度角

它的应用有：

对地形起伏进行生动的表示，从而显示不同土地利用类型在地形上的分布情况。

研究阳光的照射位置与公路上发生的车祸事件发生率之间的相关性。

分析农作物与太阳光照的关系

可视性分析

可视性分析实质上属于对地形进行最优化处理的范畴。

例如：

设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等、移动电话基站选址，在军事上如布设阵地（炮兵阵地、电子对抗阵地）、设置观察哨所、铺架通信线路等。

主要的两可视性分析：

通视性分析Lineofsight，通过此功能可以显示两点之间的通视情况，从而判断从一个观察点是否可以看到目标物，回答了“从这里我可以看到哪个目标？

”。

可视域分析ViewshedAnalysis，确定了从一个或多个观察点可以观测到的区域。

回答了“从这里我可以看到什么？

”的问题。