ArcGIS

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地理信息系统系列软件
ArcGIS是一个全面的系统,用户可用其来收集、组织、管理、分析、交流和发布地理信息。作为世界领先的地理信息系统(GIS)构建和应用平台,ArcGIS可供全世界的人们将地理知识应用到政府、企业、科技、教育和媒体领域。ArcGIS可以发布地理信息,以便所有人都可以访问和使用。本系统可以在任何地点通过web浏览器、移动设备(例如智能手机和台式计算机)来使用。ArcGIS、是您通往智慧决策、高效工作、智能管理的第一步,因为每一个问题或者场景都跟地理位置有关。使用ArcGIS让您的数据开启地理的视角,释放空间位置的价值。[1]
    中文名:ArcGIS 类型:GIS平台 应用:嵌入式GIS 组件:细粒度的对象 成功模式:客户-服务器的计算模式 特点:可伸缩,全面

发展过程

在GIS发展的早期,专业人士主要关注于数据编辑或者集中于应用工程,以及主要把精力花费在创建GIS数据库并构造地理信息和知识。慢慢的,GIS的专业人士开始在大量的GIS应用中使用这些知识信息库。用户应用功能全面的GIS工作站来编辑地理数据集,建立数据编辑和质量控制的工作流,创建地图和分析模型并将这些工作和方法记录成文档。

这加强了GIS用户的传统观念,这些用户往往拥有连接在数据集和数据库上的专业工作站。这种工作站拥有复杂的GIS应用以及用来实现几乎所有GIS任务的逻辑和工具。

这种对GIS软件所处位置的看法已经被证明非常有价值,被约全球二十万组织中的GIS专业人士所接受。事实上,这种客户-服务器的计算模式是如此的成功以至于让许多人认为GIS只有这样的模式。但是,对GIS的观念在不断的扩展。

近期Internet的发展,DBMS技术的长足进步,面向对象编程语言,移动设备以及GIS的广泛使用已经促使GIS有更加开阔的前景和发挥更加重要的作用。

除了GIS桌面产品,GIS软件可以被集中在应用服务器上和Web服务器上,把GIS的功能通过网络传递给任意多的用户;可以集中一些GIS逻辑,将其嵌入和部署在用户定制的应用中;为野外GIS业务在移动设备上部署GIS软件的应用也多了起来。

企业GIS用户使用传统高级的GIS桌面软件,使用Web浏览器,专门的应用程序移动计算设备以及其它数字化设备连接中心GIS服务器。GIS平台涉及的范围在不断的扩展。

产品历史

1981年10月到1982年6月的9个月里,Esri开发出了ARC/INFO1.0,这是世界上第一个现代意义上的GIS软件,第一个商品化的GIS软件。

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。

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,Esri公司的产品线继续增长,推出了基于Windows NT的ArcInfo产品,为用户的GIS和制图需求提供多样的选择。Esri公司也在世界GIS市场中占据了领先地位。

1999年,发布ArcInfo 8,同时也推出了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ArcGIS 10。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ArcGIS 10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。

Esri已于美国时间2013年7月30日正式发布了最新版产品——ArcGIS 10.2。该产品的发布,标志着Esri又进入了一个新的里程碑。在ArcGIS 10.2中,Esri充分利用了IT技术的重大变革来扩大GIS的影响力和适用性。新产品在易用性、对实时数据的访问,以及与现有基础设施的集成等方面都得到了极大的改善。

用户可以更加轻松地部署自己的Web GIS应用,大大简化地理信息探索、访问、分享和协作的过程,感受新一代Web GIS所带来的高效与便捷。n

其他信息

桌面GIS

对于那些利用GIS信息进行编辑,设计的GIS专业人士来说,桌面GIS占有主导地位。GIS专业人士使用标准桌面作为工具来设计,共享,管理和发布地理信息。

ArcGISDesktop是一个集成了众多高级GIS应用的软件套件,它包含了一套带有用户界面组件的Windows桌面应用(例如,ArcMap,ArcCatalogTM,ArcTooboxTM以及ArcGlobe)。ArcGISDesktop具有三种功能级别――ArcReader,ArcView?,ArcEditorTM和ArcInfoTM,都可以使用各自软件包中包含的ArcGISDesktop开发包进行客户化和扩展。

关于ArcGISDesktop的更多的信息请参考相关书籍中的“桌面GIS:ArcView,ArcEditor,ArcInfo”。

书中的图形展示了使用ArcGISDesktop的应用实例。

服务端GIS

GIS用户通过部署一个集中式的GIS服务器在大型组织之内以及Internet的用户之间发布和共享地理信息。服务端的GIS软件适用于任何集中执行GIS计算,并计划扩展支持GIS数据管理和空间处理的场合。除了为客户端提供地图和数据服务,GIS服务器还在一个共享的中心服务器上支持GIS工作站的所有功能,包括制图,空间分析,复杂空间查询,高级数据编辑,分布式数据管理,批量空间处理,空间几何完整性规则的实施等等。

ArcGIS服务器产品符合信息技术的标准规范,可以和其它企业级的软件完美的合作,例如Web服务器,数据库管理系统(DBMS)以及企业级的应用开发框架包括.NET和JAVA2企业级平台(J2EE)。这促使了GIS和其它大量的信息系统技术的整合。

ArcGIS9所包含的三种服务端产品:

ArcSDE――一个在多种关系型数据库管理系统中管理地理信息的高级空间数据服务器。ArcSDE是一个位于ArcGIS其它软件产品和关系型数据库之间的数据服务器,其广泛的应用使得在跨任何网络的多个用户群体中共享空间数据库以及在任意大小的数据级别中伸缩成为可能。

ArcIMS――是一个可伸缩的,通过开放的Internet协议进行GIS地图,数据和元数据发布的地图服务器。ArcIMS已经在成千上万的应用中部署了,主要是为Web上的用户提供数据分发服务和地图服务。

ArcGISServer――是一个应用服务器,包含了一套在企业和Web框架上建设服务端GIS应用的共享GIS软件对象库。ArcGISServer是一个新产品,用于构建集中式的企业GIS应用,基于SOAP的Webservices和Web应用。

要了解关于ArcGIS9服务器产品的更多信息,请参考第五章,“服务端GIS:ArcSDE,ArcIMS和ArcGISServer”。

GIS将会利用Internet不断成长,并取得进一步的成功。Internet技术的不断发展,如Webservices,为GIS用户共享,地理信息的服务以及跨组织的GIS互联提供了坚实的保障。

嵌入式GIS

用户可以使用嵌入式的GIS,在所关注的应用中增加所选择的GIS组件,从而为组织的任何部门提供GIS的功能,这使得许多需要在日常工作中应用GIS作为一种工具的用户,可以通过简单的,集中于某些方面的界面来获取GIS的功能。

ArcGISEngine提供了一套应用于ArcGISDesktop应用框架之外(例如制图对象作为ArcGISEngine的一部分,而不是ArcMap的一部分)的嵌入式ArcGIS组件。使用ArcGISEngine,开发者在C++,COM,.NET和Java环境中使用简单的接口获取任意GIS功能的组合来构建专门的GIS应用解决方案。

开发者通过ArcGISEngine构建完整的客户化应用或者在现存的应用中(例如微软的Word或者Excel)嵌入GIS逻辑来部署定制的GIS应用,为多个用户分发面向GIS的解决方案。

移动GIS

依靠移动计算设备上的专业应用系统,GIS越来越多的从办公室中转移到野外如今拥有GPS功能的无线移动设备被常常使用于野外专题数据获取和野外信息获取。消防员,垃圾收集员,工程检修员,测量员,公用设施施工工人,士兵,统计调查员,警察以及野外生物学家是使用移动GIS这个工具的一些野外工作者的代表。

一些野外工作任务需要相对简单的GIS工具,但也有些工作涉及到需要高级GIS工具的复杂操作。ArcGIS包含了能够满足两方面需求的应用。

ArcPad是ArcGIS实现移动GIS和野外计算(如需要记录和登记突发性事故的空间信息)的解决方案,这些类型的工作可以在手持计算机设备(运行MicrosoftWindows CE或者PocketPC)或者平板电脑上完成。

ArcGISDesktop和ArcGISEngine集中于需要GIS分析和决策分析的野外工作任务,这种典型的任务往往在高端平板电脑上执行。

要更多的了解移动GIS的信息,请参考第七章“移动GIS:ArcPad及设备”。

ArcGISWeb地图

ArcGIS Web地图是地理信息的交互显示,这些地理信息可提供信息和回答我们的一些问题。例如,可以找到或创建解决此问题的地图:“美国有多少人居住在距离超市合理的步行距离或车程内?”。此地图具有图层,显示了哪些住宅区在距离超市10分钟的车程或1英里的步行距离内。

Web地图包含什么?

Web地图包含底图、图层、范围、图例以及导航工具(如缩放工具、平移工具、地点查找器和书签)。许多Web地图还包含交互式元素,如允许您在地图(比如影像图和街道图)间转换的底图库、测量工具、显示特定要素属性的弹出窗口以及显示随时间变化的数据的按钮。

可以在哪里使用Web地图?

Web地图可以在标准Web浏览器、移动设备和桌面地图查看器中打开。它们可以通过链接共享、嵌入网站以及用于创建基于浏览器和基于设备的应用程序。

如何创作Web地图?

可通过以下三个基本步骤来创建Web地图:选择区域,确定要显示的内容,然后保存并共享您的工作。可以从新地图开始创建,或使用现有地图创建。打开现有地图时,可更改范围、定位地点、查看图例、查看有关要素的信息等。

模型结构

对象类(Object class)

在Geodatabase中对象类是一种特殊的类,它没有空间特征,是指存储非空间数据的表格(Table)。

要素类(Feature class)

同类空间要素的集合即为要素类。如:河流、道路、植被、用地、电缆等。要素类之间可以独立存在,也可具有某种关系。当不同的要素类之间存在关系时,我们将其组织到一个要素数据集(Feature dataset)中。

要素数据集(Feature dataset)

要素数据集由一组具有相同空间参考(Spatial Reference)的要素类组成。

将不同的要素类放到一个要素数据集下一般有三种情况:

专题归类表示——当不同的要素类属于同一范畴。

创建几何网络——在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类,须组织到同一要素数据集中。。

考虑平面拓扑——共享公共几何特征的要素类。

存放了简单要素的要素类可以存放于要素集中,也可以作为单个要素类直接存放在Geodatabase的目录下。直接存放在Geodatabase目录下的要素类也称为独立要素类。

存储拓扑关系的要素类必须存放到要素集中,使用要素集的目的是确保这些要素类具有统一的空间参考,以利于维护拓扑。Geodatabase支持要素类之间的逻辑完整性,体现为对复杂网络(complex networks)、拓扑规则和关联类等的支持。

关系类

定义两个不同的要素类或对象类之间的关联关系。

几何网络

几何网络是在若干要素类的基础上建立的一种新的类。

Domains

定义属性的有效取值范围。可以是连续的变化区间,也可以是离散的取值集合。

Validation rules

对要素类的行为和取值加以约束的规则。

Raster Datasets

用于存放栅格数据。可以支持海量栅格数据,支持影像镶嵌。

TIN Datasets

TIN是ARC/INFO非常经典的数据模型,用不规则分布的采样点的采样值(通常是高程值,也可以是任意其它类型的值)构成的不规则三角集合。用于表达地表形状或其它类型的空间连续分布特征。

Locators

定位器(Locator)是定位参考和定位方法的组合,对不同的定位参考,用不同的定位方法进行定位操作。所谓定位参考,不同的定位信息有不同的表达方法,在geodatabase中,有四中定位信息:地址编码、、地名及邮编、路径定位。定位参考数据放在数据库表中,定位器根据该定位参考数据在地图上生成空间定位点。

基础教程

TIN表面数据模型由结点、边、三角形、包面和拓扑组成。

结点

结点是TIN的基本结构单元。结点来自输入数据源中包含的点和线折点。每个结点都将包括在 TIN 三角形中。TIN 表面模型中的每个结点都必须包含一个z值。

通过边将每个结点与其最近的结点连接起来,从而形成符合Delaunay准则的三角形。每条边有两个结点,但每个结点可包含两条或多条边。每条边的两个端点都有一个包含z值的结点,因此可以计算边的两个结点间的坡度。

对于用于构建TIN的输入数据源中的每个要素,将根据其表面要素类型进行处理。断裂线要素始终保留为 TIN 三角形的边。在内部将这些断裂线TIN边标记为硬边或软边。

三角形

每个三角面描述部分TIN表面的行为。三角形三个结点的x、y和z坐标值可用于获取面的信息,例如坡度、坡向、表面积和表面长度。将整组三角形作为整体考虑,可以获取表面的其他信息,包括体积、表面轮廓和可见性分析。

由于每个面概括特定的表面行为,因此确保采样点选择恰当以实现表面的最佳拟合十分重要。如果对表面的重要区域采样不当,TIN表面模型产生的结果可能不够理想。

TIN包由一个或多个包含用于构建TIN的整组数据点的面构成。包面定义TIN的插值区。在包面内部或边上,可以插入表面z值,执行分析以及生成表面显示。在包面外部,无法获取表面信息。TIN包可由一个或多个非凸面构成。

非凸包必须由用户定义,通过在TIN构建期间加入“裁剪”和“擦除”排除要素来实现。这些要素明确定义表面的边。如果未使用排除要素定义包,TIN生成器将创建一个凸包来定义TIN的边界边。凸包是一个具有以下属性的面:连接TIN任意两点的线本身必须位于面内部或必须定义凸包的边。非凸包的定义对避免在位于实际数据集外但在凸包内部的TIN区域产生错误信息非常重要。

如果不使用裁减要素,阴影区域可能会插入不正确的值。

拓扑

通过保留定义每个三角形的结点、边数、类型以及与其他三角形邻接性的信息定义TIN的拓扑结构。对每个三角形,TIN将记录以下信息:

三角形数量

每个相邻三角形的数量

定义三角形的三个结点

每个结点的x,y坐标

每个结点的表面z值

每个三角形边的边类型(硬或软)

另外,TIN还保留了构成TIN包的所有边的列表以及定义TIN投影和测量单位的信息。

TIN的存储方式

与coverage类似,TIN以文件目录形式存储。但请注意,TIN不是coverage,它没有关联的INFO文件。TIN目录由七个包含TIN表面信息的文件组成。这些文件以二进制格式编码,因此无法通过标准文本显示或编辑程序读取。

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