ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT-第1章 导论

• 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
– ARCGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南，清华大学出 版社，2002 – ARC/INFO应用与开发技术(修订版)，武汉大学出版社， 2002 – ARCGIS 8 开发与实践，科学出版社，2004 – ARCGIS地理信息系统技术系列丛书
空间分析工具
·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 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
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：ArcGIS Engine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：ArcGIS Server
• 嵌入式GIS：ArcGIS Engine，应用于ArcGIS Desktop 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Mobile ArcGIS Desktop System
– 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 – ArcGIS Server是应用服务器，用于构建集中式的企业GIS应用， 基于SOAP的Web services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
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
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
ArcGIS的数据模型
• 地理相关模型（Georelational Model ） • 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
• 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空间分析应用
· 水污染监测 · 城市规划与管理 · 道路交通管理 · 地形地貌分析
· 地震灾害和损失估计
· 洪水灾害分析 · 矿产资源评价
· 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
• 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1.9 ArcGlobe示例图
ESRI简介
• Environmental system research institute
– 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
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（Object Classes）、要素类（Feature Classes）、要素数据 集（Feature Datasets），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
• 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
• 考核办法
– ARCGIS地理信息系统空间分析方法 – 出勤+作业+上机考试
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、
• 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）
运算、分析、显示和描述的技术系统
– Geographical Information System，Ge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
• /library/arcgisworld/ arcgisworldIndex.htm
ArcGIS9软件产品
图1.2 ArcGIS9软件产品图解
ArcGIS9
图1.3 ArcGIS9功能结构体系
ArcGIS Desktop
• 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
第一章
导论
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
• 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）
• 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
– 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）
• 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）
• 空间分析导论（1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
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