常用地理信息系统软件介绍

山西农业大学资源环境学院 1 常用地理信息系统软件介绍 1概述2Arc Info3MapGIS4GeoStar5SuperMap 山西农业大学资源环境学院 2 1概述 自1963年加拿大建立了世界上第一个实用的地理信息系统 加拿大地理信息系统CGIS 包括美国 澳大利亚 德国 荷兰 日本 中国等国家都非常重视对GIS软件的应用和研究 20世纪80年代 GIS技术不断发展并走向成熟 并涌现了一批有代表性的GIS软件 如ArcInfo GenaMap Spans MapInfo ERDAS MGE TIGRIS MicroStation SICAD IGDS MRS ILWIS System9这些软件中 分别在矢量绘图 栅格影像处理 空间数据存贮管理 专题图制作 空间分析等某些方面具有各自独到之处 其中ArcInfo以其整体功能强大和全面而出色的空间分析技术而最具代表性 常用地理信息系统软件介绍 山西农业大学资源环境学院 3 GIS软件发展历程 GIS软件在我国的发展 主要经历了三个阶段 一是引进国外GIS软件 主要应用国外软件的功能进行专业领域的应用 如中国科学院利用ArcInfo进行了黄土高原水土流失地理信息系统 二是在引进GIS软件的基础上进行二次开发 对这些引进的软件进行定制 解决专业应用领域的实际问题 三是进行自主版权的GIS开发 1概述 山西农业大学资源环境学院 4 当今我国GIS软件发展 近十几年的时间 我国GIS软件发展很快 应用领域不断扩大 相继研发了一些比较优秀的GIS软件平台 如中国地质大学武汉中地信息工程有限公司的MapGIS 北京大学的CityStar 武汉大学的GeoStar 中国科学院北京超图地理信息技术有限公司的SuperMap 中国林业科学院的ViewGIS等 这些国产GIS软件的出现打破了国外GIS软件对我国市场的垄断 开创了用计算机编制地学图件 地理空间信息化管理以及决策支持的新时代 GIS软件应用和开发 已经深入资源管理 城市规划 市政工程 交通运输 邮电通讯 公安急救 市场销售 金融保险 水利电力 环境保护 科研教育等各个行业领域 促进和带动了一些相关产业的发展 山西农业大学资源环境学院 5 2Arc Info 一 ESRI系列产品简介二 Arc Info的数据组织三 ArcInfo的模块体系四 Arc Info的功能五 ArcInfo的二次开发 山西农业大学资源环境学院 6 ESRI系列产品简介 美国国系统研究所 EnvironmentSystemResearchInstitute ESRI 是世界最名的GIS软件研究和开发机构 目前其新一代软件产品ArcGIS9X是世界上应用非常广泛的GIS之一 是GIS领域的标准 2004年推出的ArcGIS9X是ESRI在继承已有成熟技术的基础上 整合了GIS与数据库 软件工程 人工智能 网络技术及其他方面的计算机主流技术 成功开发出的新一代GIS平台 ArcGIS是一个统一的平台 由3个重要部分组成 桌面软件 Deskpro 数据通路 ArcSDE 和网络软件 ArcIMS 山西农业大学资源环境学院 7 Arc Info的数据组织 一 数据组织体系1 地理数据库2 层类 Coverage 3 地理特征4 对象组件数据组织 二 数据拓扑结构1 弧段 结点拓扑结构2 多边形 弧线拓扑结构3 多边形 多边形拓扑结构 山西农业大学资源环境学院 8 数据组织体系 1 地理数据库ArcInfo描述两类地理数据 空间数据和属性数据 这些数据组织在一个地理数据库中 为了能有效地利用数据 在地理数据库中 不同类型的数据按照不同结构存储 属性数据存储在数据库中 地理特征按信息的类型和主题组织为一些层次 每层称为一个Coverage 2 层类 Coverage 一个层类即一个Coverage Coverage是ArcInfo的基本存储单元 它是地图某个专题的地理特征的空间信息的逻辑集合 通常一个Coverage只描述一种类型的地图要素 如道路 居民区 土壤单元 森林分布等 山西农业大学资源环境学院 9 数据组织体系 Coverage由表示某种主题的多边形 线或点要素组成 它们由系统分配的内部顺序号 Cover 和用户指定的用户标识号 Cover ID 进行标识 Coverage是地理关系模型的体现 它同时包含指定区域内地理特征的位置数据和属性数据 并可以通过内部顺序号实现它们的有效连接 3 地理特征在ArcInfo中 地理特征是描述Coverage的最基本的数据单位 最常见的地理特征类型包括弧 Arc 结点 Node 标识点 LabelPoint 和多边形 Po1ygon 除此之外 还有一些其他的特征类型 例如 道路 河流Coverage由线状特征 弧 山西农业大学资源环境学院 10 数据组织体系 构成 地块Coverage由面状特征 多边形 构成 这些特征类型可以看成是对现实世界地理现象的高度抽象和概括 4 对象组件数据组织ArcInfo采用面向数据库的地理关系模型 十几年来获得了成功的应用 在这个模型中 地理数据的几何和拓扑关系由文件管理 而其属性则存储在数据库管理系统 DBMS 中 这个模型强调几何特性 它把世界描述成一系列点 线 面 而几何算子用另外的过程 AML脚本 描述 多年来 这个模型以其灵活性 可扩展性和高效性满足了很多G1S用户的需求 这一模型有其缺点 描述丰富的地理对象有一定的局限性 山西农业大学资源环境学院 11 数据组织体系 扩展为针对用户或领域的要素模型较为困难 针对这一问题 ArcInfo8以后版本的对象 组件数据模型引入了基于对象的数据模型 用这一模型可以把对象的状态和行为集成到GIS中 对象的状态可看成对象的属性 例如 对于一块农田 它可以是作物类型 有机质含量 土壤质地 土壤PH值等 行为是可对对象进行的操作或算子 例如 对农田数据可以创建 删除 分割和合并 山西农业大学资源环境学院 12 数据拓扑结构 在GIS中 拓扑关系是描述地理实体间空间上的关系 包括要素间的相邻 关系和包含等关系 拓扑结构是用来表示拓扑关系的数据结构 通过存储要素间的位置信息 为空间地理分析提供基础 并且节省了存储空间 避兔了频繁检索坐标的过程 提高了处理效率 ArcInfo按照相连线段之间和点之间的拓扑关系 通过一系列弧 标识点直接地表示所有地图要素 ArcInfo中提供了弧段 结点 多边形 弧线和多边形 多边形3种拓扑结构 山西农业大学资源环境学院 13 数据拓扑结构 1 弧段 结点拓扑结构在数字化弧段时 ArcInfo将每个弧段与其起始结点和终止结点进行拓扑关联 并记录在ARC文件中 利用弧段 结点的拓扑结构 如图10 8和表10 1所示 可以获得以下几个方面的信息 1 弧线与其端结点的相连性 2 弧线的方向 即从起始结点到终止结点的方向 3 弧线的长度 即从起始结点到终止结点量测的长度 4 连通性 如果弧与弧有公共结点 则称弧与 山西农业大学资源环境学院 14 数据拓扑结构 弧连通 连通性是网络分析中网络跟踪和路径分析操作的基础 山西农业大学资源环境学院 15 数据拓扑结构 2 多边形 弧线拓扑结构多边形 弧线拓扑结构应用非常简单 它用来定义区域 一个多边形由一系列组成它的边界的弧来确定 包括那些在多边形里边的 洞 或 岛 如图10 9和表10 2所示 ArcInfo使用多边形 弧线拓扑结构来定义多边形时 并不直接存储坐标信息 而是在PAL文件中由组成多边形的弧来定义多边形 图2 16中 弧线的列表按顺时针方向由每个弧段的内部顺序号顺序组成 在多边形弧线表中 一条弧的顺序号为负 则说明该弧在完成多边形循环时 是按从终止结点到起始结点的方向通过的 岛则通过在该岛多边形列表前加 0 来标记 山西农业大学资源环境学院 16 数据拓扑结构 第一个多边形总是定义为Coverage的外部多边形 山西农业大学资源环境学院 17 数据拓扑结构 3 多边形 多边形拓扑结构在建立多边形时 nc mrO将每条弧的左 右grili形内部 IM序号添加到ARc文件中 如图10 10所示 左 右多边形拓扑结构定xIT邻接性 如果两个多边形拥有公共ili 弧线 则认为两个多边形相互邻接 由于一个多边形边界的每条弧 都有方向 都有左 右多边形值 就很容易知道叼 些多边形是相专 的 在图10 10中 我们就很容易知道多边形3与2 多边形3与4等的相邻性 山西农业大学资源环境学院 18 数据拓扑结构 山西农业大学资源环境学院 19 ArcInfo的模块体系 一 核心模块1 ARC2 INFO3 ARCEDIT4 ARCPLOT5 MAPLIBRARIAN6 ADS 山西农业大学资源环境学院 20 ArcInfo的模块体系 二 扩展模块1 NETWORK2 TIN3 COGO4 GRID5 ARCSCAN6 ARCSTORM 山西农业大学资源环境学院 21 核心模块 ArcInfo的主要模块包括ARC INFO ARCEDIT ARCPLOT和MAPLIBRARIAN 1 ARCARC是ArcInfo的主要程序环境 它提供了启动其他子系统的命令 并有很强的能力实现工作空间和文件管理操作 如列表显示 改名字 拷贝 删除和描述地图数据文件 数据转换 如DXF到ArcInfo的转换 地图Coverage的数字化和编辑 地图数据自动化中发现错误和检索错误 坐标投影和变换 特征属性的管理和操作 空间和属性分析操作 如特征缓冲区 地图叠置 最近邻域分析和累计统计报告等 山西农业大学资源环境学院 22 核心模块 2 INFOINFO是一个完全的关系数据库管理系统 它管理着与地图Coverage中的地理特征相联系的表格数据 ArcInfo通过内部标识号将地图特征与作为INFO数据文件存储起来的地图特征属性表相联系 并对它们进行更新和维护 INFO提供了定义新文件数据 修改已有数据文件 数据文件输入和更新以及分类 查询和统计等基本功能 3 ARCEDITARCEDIT是一个交互式图形编辑系统 它把CAD功能和地理数据库编辑的能力结合在一起 ARCEDIT 山西农业大学资源环境学院 23 核心模块 提供了地图 Coverage 数字化的所有功能和图形与属性编辑的一系列功能 例如 用特定符号显示 诊断和修改数字化时产生的错误 实现图幅伸缩 RubberSheeting 和图幅边缘匹配 强大的注记编辑功能 可以方便地添加 删除 移动和更新注记以及调整注记的排列方式 根据点 线和面特征来确定注记的位置和形状等 与特征相关的表格属性的编辑和维护 ARCEDIT以地图特征为基本编辑单元 可以移动 拷贝 增加 删除 改形和更新点 线 面以及地图注记 甚至线间独立的顶点也能被移动 增加或删除 线段能够被改形 样条化或校直 拐角能够变成直角 还可产生平行线 山西农业大学资源环境学院 24 核心模块 4 ARCPLOTARCPLOT是ArcInfo的交互式制图和绘图子系统 完成从简单的屏幕显示到高质量的制图输出等多种绘图任务 ARCPLOT有丰富的制图命令 按地理属性类型 用不同的符号来显示和输出地图 此外 使用地图制作器可以很容易地建立高品质的地图 可以方便地交互修改地图设计 为地图加上指北箭头 标志 图例 比例尺条和图廓线 5 MAPLIBRARIANArcInfo为了高效率地插入 存储和提取地理数据 由LIBRARIAN提供了一个独创的系统来管理大型 山西农业大学资源环境学院 25 核心模块 制图数据库 它把地理数据从水平方向上分成矩形或其他形状的块 Tile 在垂直方向上分成层 Layer 使用一个内部的空间索引系统 对图库进行检索 图库块的索引结构与数据无关 数据的插入和提取速度快 可自动分割和建立索引 并可通过地图变量 提取和显示数据子集 6 ADSADS是一个简单的ARC数字化系统 它用于数字化 并实现线 面和点特征的编辑 ADS由菜单接口 提供了一套完整的数字化功能 数字化以后 ArcInfo提供软件自动建立和更新这些空间关系 山西农业大学资源环境学院 26 扩展模块 ArcInfo有一套补充的软件模块 它们作为独立的软件产品出售 这些模块在核心模块的基础上 提供了一些附加的专用功能 它们是ArcInfo功能的补充 能直接使用ArcInfo数据集工作 使得ArcInfo的应用性更强 1 NETWORKNETWORK实现两种通用功能 地址编码和地理网络分析 NETWoRK提供了线状网络分析模型 包括先进的路径选择和地址匹配功能以及空间定位 分区分析和动态分段等 可用来分析和模型化实际的地理网络 如城市街道 水路 电话线 提供一种工具来安排车辆路线 进行最佳的设施定位 分带和再分区以及最 山西农业大学资源环境学院 27 扩展模块 佳路径选择和时间 距离流分析 2 TINT1N TriangulatedIrregularNetwork 是一组软件程序 在ArcInfo中用来存储管理和分析三维表面 TIN完全与ARC 1NFO其余部分相结合 为地形或其它地表类型提供了数据转换 模型化和显示的能力以及与Covemge之间的相互转换 可以加载等值线 也可以输入一些描述表面值的点 3 COGOCOGO CordinateGeometry 是ArcInfo的坐标几何输入与管理及大比例尺成图子系统 主要应用于地籍测量和工程测量 COGO交互式地对坐标的测量文件 文本以及特征描述进行操作 支持新特征的交互式图形显示 山西农业大学资源环境学院 28 扩展模块 4 GRIDGIRD是功能强大的栅格数据模型分析和显示模块 它提供了将Coverage矢量数据转化为栅格数据的功能 提供了局域分析 邻域分析 全域分析以及路径代价计算等强大的栅格分析功能 5 ARCSCANARCSCAN模块是ArcInfo的扫描图预处理及矢量化模块 具有噪音消除 斑点剔除 交互式线状要素跟踪栅格到矢量批处理 栅格与矢量数据的一体化编辑等功能 山西农业大学资源环境学院 29 扩展模块 6 ARCSTORMARCSTORM是空间数据库管理软件 它能帮助GIS用户管理大型地理数据 能对地理数据进行特征管理 支持多用户存取连续的空间数据库 并且还对分布式数据库进行有效组织和管理 ARCSTORM采用基于客户 服务器的结构 通过高速网络环境 ARCEDIT ARCPLOT ARCV1EW等进程请求都被当作客户进程 它们对数据的请求统一由ARCSTORM服务器处理 从而协调众多用户对同一地理数据库的存取操作 山西农业大学资源环境学院 30 Arc Info的功能 1 数据输入和编辑功能2 数据转换和集成3 基本G1S功能4 完整的数据查询和显示工具5 地理数据管理6 用户界面7 系统二次开发能力8 数据输出 山西农业大学资源环境学院 31 Arc Info的功能 1 数据输入和编辑功能地图数据的获取可以从数字化仪输入 图形扫描与矢量转换输入 ArcInfo也能接受GPS数据 能对图形和属性数据进行编辑 2 数据转换和集成能转换各种标准的矢量格式和栅格格式 CAD格式和图像格式数据 全方位支持符合SOL标准的商用关系型数据库 3 基本G1S功能地图投影及投影变换 数据维护及管理 多边形叠加分析及缓冲区分析 山西农业大学资源环境学院 32 Arc Info的功能 4 完整的数据查询和显示工具支持复杂空间数据和属性查询 并进行相应图形显示 包括栅格图像显示和管理 5 地理数据管理能对大型的分布式多用户数据库进行有效的存储管理 6 用户界面提供快速有效生成图形用户界面的程序设计工具 7 系统二次开发能力提供应用开发环境 使用户能交互式生成菜单 产 山西农业大学资源环境学院 33 Arc Info的功能 生多应用组合 应用过程自动执行 8 数据输出提供数字地图制作 报表生成及制作高品质地图功能 山西农业大学资源环境学院 34 ArcInfo的二次开发 一 AML开发 二 ODE开发 三 COM开发1 COM技术2 ArcInfo的COM开发 山西农业大学资源环境学院 35 ArcInfo的二次开发 一 AML开发AML ARC宏命令语言 是全功能的第四代程序设计语言 它提供了变量和函数 能实现逻辑分支和循环 提供简单的文件处理和字符处理功能 执行算术和三角运算 支持子过程调用和参数传递 并能进行程序测试和查错 通过调用ArcInfo命令 能实现专用终端的操作以及对图形环境的控制 实现ArcInfo提供的全部GIS功能 AML能利用ArcInfo命令语言和本身提供的大量宏命令和菜单进行二次开发 建立图形用户界面 设计各专业领域的GIS应用和工具 扩充ArcInfo的基本功能 山西农业大学资源环境学院 36 ArcInfo的二次开发 能生成各专业领域用户所需的应用系统 AML是一个解释语言 AML程序由ARC命令 主OS命令 AML指令 函数和变量组成 每个命令行由键盘输入或者从AML文件读出 命令行在交给ARC程序处理器处理之前先由AML处理器解释 这样 在ARC中执行的实际命令是经由AML处理器解释得到的结果 AML程序行的基本处理流程如图10 12所示 山西农业大学资源环境学院 37 ArcInfo的二次开发 二 ODE开发由于AML是解释型语言 运行效率较低 且与其它应用程序结合较难 因而 ESRI公司在AML之后推出了开放式开发环境ODE OpenDevelopmentenvironment ODE是在ArcInfo组件技术的基础上提供给用户的一种新的开发方式 在ODE中 AML模块变成了一个独立的模块 ODE中提供了CAPI函数 在WindowsNT上已做成客户ActiveX控件 可嵌入到VB VC Delphi等开发环境中 通过ActiveX控件来与ArcInfo组件进行交互 目前 ArcInfo的开发控件有MObject和ArcObject 山西农业大学资源环境学院 38 ArcInfo的二次开发 ODE是经过编译后再执行的 程序的流程和控制不再由AML解释器来控制 仅在需要时调入AML解释器的部分模块 用来把AML命令映射到ArcInfo的运行库上 ArcInfo所有功能都可融入新的应用之中 ODE的开发结构如图10 13所示 山西农业大学资源环境学院 39 ArcInfo的二次开发 三 COM开发ArcInfo8或更新版本不仅继承了ArcInfo已有的核心模块 还包含了三个新的应用程序 ArcCata1og ArcMap和ArcToolbox 并全面采用组件对象模型 CompmentObjectModel COM 技术 从而使G1S适应现代软件技术及其他计算机技术的发展要求 1 COM技术COM是微软公司提出的一种用于开发和支持程序对象组件的框架 广义的COM是指采用这一思想的所有技术 该技术是由对象链接和嵌入OLE ObjectLinkingandEmbedding 发展而来的 山西农业大学资源环境学院 40 ArcInfo的二次开发 COM由一些对象和对象的接口组成 在COM里 接口提供对象操作的机制 接口是由一个或多个相关的方法 属性和事件组成的 一般来讲方法代表对象要执行的一些动作 属性表示对象的一个特性 如数目 Count 和名称 NAME 事件是与对象有关的事情发生时通知系统其余对象的方法 这样 接口就决定了如何与对象的一个客户进行交互 操作对象并确定利用该对象可以或不可以做什么 从本质上讲 COM组件是以Win32动态链接库 DLL 或可执行文件 EXE 的形式发布的可执行的代码 COM组件是动态链接的 还可以是封装 山西农业大学资源环境学院 41 ArcInfo的二次开发 COM组件是给其他应用程序提供面向对象的API或服务的极好方法 对于可用于快速构造应用程序 与语言元关的组件库的建立 COM组件也很方便实用 2 ArcInfo的COM开发ArcInfo8以后版本全面采用COM技术 提出了一系列基于COM的新概念 如面向对象的G1S等 在ArcInfo中可以采用CASE方法进行系统设计 用户面对的不再是枯燥的点 线 面 而是真正的城市中的十字路口 道路和街区 农田中的水井 渠道和田块 电力中的开关 线路和供电区等 山西农业大学资源环境学院 42 ArcInfo的二次开发 定义一个设备组件 该设备的接口包括 开和合的状态 状态设置和匹配检查的方法 它可能只是一个接口 有些功能甚至没有实现的方法 但可通过扩展后的具体设备来实现 如 不管是何种设备都具备有电和无电的状态特性 这样就可以实现线路追踪分析 检查开关的状态只要检查本身的开合就够了 在外部应用中可以同样以设备这一抽象概念来对待 如有的新设备只要实现所有外部应用所要求的接口就行了 而不需要重新编译 山西农业大学资源环境学院 43 3MapGIS 一 MapGIS系列软件介绍二 MapGIS的数据管理三 MapGIS平台软件的功能结构体系四 MapGIS的特点和功能五 MapGIS的二次开发简介 山西农业大学资源环境学院 44 MapGIS系列软件介绍 自80年代以来 由中国地质大学 武汉 信息工程学院 在十几年数字制图软件开发的基础上 开展了GIS软件开发以及GIS应用系统的研究工作 现已推出一个完善的地理信息系统原型一MAPGIS 该系统是一个集当代先进图形 像 地理 地质 遥感 测绘 人工智能和计算机科学等于一体的大型智能型软件系统 它将传统的地图制图软件 名数据库软件和数据分析软件汇集到一个统一的软件平台上 从而为多元地学数据的综合评价与分析创造了一个理想的软件环境 MapGIS系列软件中 包括桌面平台软件 开发平台软件和应用系统软件 MapGIS软件产品家族如图10 14 山西农业大学资源环境学院 45 MapGIS系列软件介绍 山西农业大学资源环境学院 46 MapGIS系列软件介绍 1 桌面平台软件桌面平台软件主要包括地理信息系统基础平台 MapGIS和应用桌面平台系统 基础平台中包括输入子系统 编辑子系统 库管理子系统 空间分析子系统和输出子系统等 如图10 所示 主要完成点 线 面等地理空间数据的采集 编辑 处理 分析和输出等功能 基础平台中编辑子系统主界面见图10 15 属性库管理子系统主界面见图10 16 山西农业大学资源环境学院 47 MapGIS系列软件介绍 山西农业大学资源环境学院 48 MapGIS系列软件介绍 山西农业大学资源环境学院 49 MapGIS系列软件介绍 山西农业大学资源环境学院 50 MapGIS系列软件介绍 应用桌面平台系统包括彩色地图编辑出版系统 MapCAD和数字测图系统MapSUV 地图出版系统主要是利用基础平台功能进行地图的输入 编辑 投影变换 误差校正 制版输出等 数字测图系统主要是与全站仪等数字测绘设备相结合 由计算机和软件进行控制测量和碎部测量的计算工作 实现地图的即测即绘 现场成图 2 开发平台软件该类软件主要包括应用开发平台 API函数 类库和控件等 和互联网GIS开发平台 MapGISIMS 山西农业大学资源环境学院 51 MapGIS系列软件介绍 3 应用系统软件在MapGIS应用开发平台的基础上 中地公司已开发出许多应用型的地理信息系统软件 包括国土管理信息系统 城市综合管网系统 供水管网系统 煤气管道系统 城市规划系统 电力配网系统 通信管网及自动配线系统 环保与监测系统 警用电子地图系统 作战指挥系统 GPS导航监控系统 旅游系统等 国土管理信息系统中 县级土地利用数据库管理系统主界面如图10 18 山西农业大学资源环境学院 52 MapGIS系列软件介绍 山西农业大学资源环境学院 53 MapGIS的数据管理 通常 GIS管理的数据分为空间数据和非空间数据 属性数据 两大类 空间数据按数据结构的特点又可以分为矢量数据和光栅数据两大类 MAPGIS是一个矢栅混合结构的地理信息系统 可以混合管理和操作矢量和光栅数据 山西农业大学资源环境学院 54 MapGIS的数据管理 一 基本概念MAPGIS根据基本几何特征把矢量地图要素分为三类 点数据 线数据和区数据 亦即面数据 与之相对应 文件的基本类型也分为三类 点文件 WT 线文件 WL 和区文件 WP 遥感图像 航拍照片等光栅数据存放在图像文件 MSI 中 山西农业大学资源环境学院 55 MapGIS的数据管理 1 点点是地图数据中点状物的统称 是由一个控制点决定其位置的符号或注释 它不是一个简单的点 坐标点 而是包括各种注释 英文 汉字 阿拉伯数字等 和专用符号 包括圆 弧 直线 五角星 亭子等各类符号 所有的点图元都保存在点文件 WT 中 2 线线是地图中线状物的统称 MAPGIS将各种线型 如点划线 省界 等高线 路 河堤等 以线为单位作为线图元来编辑 所有的线图元都保存在线文件 WL 中 3 区区通常也称面 它是由首尾相连的弧段组成 并以颜色和花纹图案填充所形成的一个封闭图形区域 如居民地 田块 湖泊等 所有的区图元都保存在区文件 WP 中 山西农业大学资源环境学院 56 MapGIS的数据管理 4 工作区工作区是图形要素及图形操作的内存区域 图元的输入 编辑和管理等都要在工作区中进行 工作区又分为点工作区 线工作区和区工作区 在某一时刻 内存工作区中可以同时有点文件 线文件 区文件分别存在于相应的点工作区 线工作区和区工作区中 5 图层在MAPGIS中提供了两级图层管理的机制 将具有相同属性的地理要素的层称作 要素层 在要素层中细分的层称为 普通图层 每一个要素层存放在不同的文件中 对应于工程中的每一项文件 使用工程管理工具进行管理 在每一个要素层中细分出来的普通图层 使用编辑器中的图层管理工具进行管理 山西农业大学资源环境学院 57 MapGIS的数据管理 6 工程工程是对MAPGIS要素层的管理和描述的描述文件 它提供了对GIS基本类型文件和图像文件的有机结合的描述和统一管理 它可由一个以上的点文件 线文件 区文件和图像文件 MSI 组成 在工程管理中还提供了对工程所使用的不同的线型 符号等图例以及图例参数和符号的管理和描述 点 线 区 工作区 图层 工程之间的关系如图10 19 山西农业大学资源环境学院 58 MapGIS的数据管理 山西农业大学资源环境学院 59 MapGIS的数据管理 二 用户数据管理用户主要是以文件和工程的形式来组织管理数据 在图形编辑子系统的主界面中 仅有简单的文件操作菜单 只有在打开工程或文件后 图形编辑子系统的所有菜单才会完全显现出来 在图形编辑子系统中有两种编辑状态 工程编辑状态和文件编辑状态 两者分别对应着工程编辑区和文件夹编辑区 在编辑符号库时 建立工程进入工程编辑状态 便于图形的管理和输出 而在一些简单应用中 如只需要打开一个文件或编辑符号库时 并不需要建立工程 只需打开或装入单个文件即可 这时就进入文件编辑状态 山西农业大学资源环境学院 60 MapGIS的数据管理 1 文件管理当用户在图形编辑主界面的文件菜单中打开文件时 系统就自动进入文件编辑状态 该状态下可完成点 线 面文件的装入 添加 保存 换名存 另存 部分存 清除工作区等操作 装入文件是将要编辑的文件装入相应的工作区 同时清除工作区中原有的同类型文件 添加文件是装入一个新的文件到相应工作区 与工作区中原有数据合并在一起 并保留工作区中原来的同类型文件 保存文件是将区作区中的数据以原有的文件名存入磁盘 换名存文件是将工作区中的数据换名存入磁盘 部分存文件是用一个窗口捕获需要存盘的数据 并将捕获到的图形数据存到一个文件中 清除工作区是将数据从工作区中清除 并不是删除数据文件 山西农业大学资源环境学院 61 MapGIS的数据管理 2 工程管理1 工程的新建 打开 保存和输出编辑新建工程是创建一个新的工程 要求设置一个地图参数 打开工程是打开一个已建立的工程 保存工程是以工程原有的名称存入磁盘 另存工程是换名保存工程 清空工程是删除工程中的所有项目文件 即取消项目与工程间的关联 输出编辑是确定地图工程输出的幅面大小 在图纸中的位置和缩放比例等 山西农业大学资源环境学院 62 MapGIS的数据管理 2 工程的项目管理工程是由项目组成的 项目管理可新建项目 点 线 区 网 插入项目 添加项目 删除项目 修改项目 保存项目 另存项目等 其中修改项目可修改工程中项目文件的信息 路径 文件状态 地图参数 图例文件等 山西农业大学资源环境学院 63 MapGIS的数据管理 3 工程的地图参数管理在新建工程时 先设置好一个地图参数 作为以后在添加文件时比较的标准 不相同时进行投影变换或修改地图参数 以保证工程中所有文件的地图参数一致 设置的地图参数内容可以从其它已存在的文件中得到 也可以自己定制 4 工程图例管理使用图例可以提高图形输入的工作效率 MapGIS图例管理可实现新建工程图例 编辑工程图例 关联图例文件 创建分类图例和自动提取图例功能 山西农业大学资源环境学院 64 MapGIS的数据管理 三 系统数据管理1 多样性空间数据库空间数据主要包括矢量数据和栅格数据 MapGIS即能处理矢量数据 同时又可以处理栅格数据 可以将数字正射影像数据 遥感数据作为背景与矢量数据 DEM数据进行套合显示 通过图库管理 可实现矢量数据 DEM 栅格 影像库一体化集成 利用数据库引擎与FoxPro Access SQLServer Oracle等存贮管理这些数据 山西农业大学资源环境学院 65 MapGIS的数据管理 2 属性数据与图形数据的连接MapGIS中图形数据和属性数据之间存在着双向指针参照 且由一个数据库管理系统来控制 使灵活性和应用范围均大为提高 编辑系统中删除一个图元 属性库中就自动删除该图元所对应的属性记录 这一方案能满足许多部门在建立信息系统的要求 山西农业大学资源环境学院 66 MapGIS平台软件的功能结构体系 MAPGIS是具有国际先进水平的完整的地理信息系统 它分为 输入 图形编辑 库管理 空间分析 输出 以及 实用服务 六大部分 如图10 20 根据地学信息来源多种多样 数据类型多 信息量庞大的特点 该系统采用矢量和栅格数据混合的结构 力求矢量数据和栅格数据形成一整体的同时 又考虑栅格数据既可以和矢量数据相对独立存在 又可以为矢量数据的属性 以满足不同问题对矢量 栅格数据的不同需要 根据用户的不同需要 可以选择六个部分内各个子系统 一般的处理过程是 先用输入系统采集图形 图像 属性等数据 然后通过图形编辑对输入的数据进行编辑和校准 通过库管理进行入库和库维护 这些工作就是CAD部分 接下来就可通过空间分析来进行各 山西农业大学资源环境学院 67 MapGIS平台软件的功能结构体系 种查询 分析 统计等操作 需要输出的图形 图像 报表等数据通过输出系统进行输出 山西农业大学资源环境学院 68 MapGIS的特点和功能 一 MAPGIS系统的特点1 以Windows为平台 采用C 语言开发 用户界面友好 使用方便 2 支持大型网络数据库管理 3 具有扫描矢量化 数字化 GPS 外业电子平板直接成图等几乎所有输入手段 具有完备的错误 误差校正方法 4 具有丰富的图形编辑工具及强大图形处理能力 5 具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据 外挂数据库的管理能力 6 地图库管理系统具有较强的地图拼接 管理 显示 漫游和灵活方便的跨图幅检索能力 可管理多达数千幅地图 山西农业大学资源环境学院 69 MapGIS的特点和功能 7 采用矢量数据和栅格数据并存的结构 两种数据结构的信息可以有效 方便地互相转换和准确套合 8 具有功能较齐全 性能优良的矢量空间分析 DTM分析 网络分析 图像分析功能 以及拓扑空间查询和三维实体叠加分析能力 9 提供开发函数库 可方便地进行二次开发 10 具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言PostScript接口 可输出符合地图公开出版质量要求的图件 并具有能自定义的灵活的报表输出功能 11 电子沙盘系统提供了强大的三维交互地形可视化环境 利用DEM数据与专业图像数据 可生成近实时的二维和三维透视景观 通过交互地调整飞行方向 观察方向 飞行观察位置 飞行高度等参数 就可生成近实时的飞行乌瞰景观 山西农业大学资源环境学院 70 MapGIS的特点和功能 12 图像配准镶嵌系统提供了强大的控制点编辑环境 以完成图像的几何控制点的编辑处理 从而实时完成图像之间的配准 图像与图形的配准 图像的镶嵌 图像几何校正 几何变换 灰度变换等功能 二 MapGIS平台系统的主要功能1 数据输入MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输入 扫描矢量化输入 GPS输入和其它数据源的直接转换 1 数字化输入 山西农业大学资源环境学院 71 MapGIS的特点和功能 MAPGIS的图形输入子系统中可安装初始化数字化仪 对原始底图进行手扶跟踪数字化 采集点 线图元间的关系数据和属性数据 对三维立体图可进行空间高程数据采集 另外还可对输入的图元数据进行平差校正 2 扫描矢量化输入MAPGIS图形输入子系统中 读入待矢量化的图像后 系统对其进行格式转换 用户可设定矢量化的范围 以交互式手动 半自动 细化全自动和非细化全自动等方式 全方位浏览 任意缩放进行矢量化 山西农业大学资源环境学院 72 MapGIS的特点和功能 3 GPS输入GPS是确定地球表面精确位置的新工具 它根据一系列卫星的接收信号 快速地计算地球表面特征的位置 由于GPS测定的三维空间位置以数字坐标表示 因此不需作任何转换 可直接输入数据库 4 其它数据源输入MAPGIS升级子系统可接收低版本数据 实现6 X与5 X版本数据的相互转换 即数据可升可降 供MAPGIS使用 MAPGIS还可以接收AUTOCAD ARC INFO MAPINFO等软件的公开格式文件 同时提供了外业测量数据直接成图功能 从而实现了数据采集 录入 成图一体化 大大提高了数据精度和作业 山西农业大学资源环境学院 73 MapGIS的特点和功能 流程 MapGIS数据输入方式之间的关系见图10 21 山西农业大学资源环境学院 74 MapGIS的特点和功能 2 数据处理输入计算机后的数据及分析 统计等生成的数据在入库 输出的过程中常常要进行数据校正 编辑 图形的整饰 误差的消除 坐标的变换等工作 MAPGIS通过图形编辑子系统及投影变换 误差校正等系统来完成数据处理工作 其中包括 1 图形编辑2 投影变换3 误差校正4 镶嵌配准5 符号库编辑3 MAPGIS数据库管理MAPGIS数据库管理分为地图库管理 属性库管理 影像库管理和网络数据库管理 山西农业大学资源环境学院 75 MapGIS的特点和功能 1 地图库管理图形数据库管理子系统是地理信息系统的重要组成部分 在数据获取过程中 它用于存储和管理地图信息 在数据处理过程中 它既是资料的提供者 也可以是处理结果的归宿处 在检索和输出过程中 它是形成绘图文件或各类地理数据的数据源 图形数据库中的数据经拓扑处理 可形成拓扑数据库 用于各种空间分析 MAPGIS的图形数据库管理系统可同时管理数千幅地理底图 数据容量可达数十千兆 主要用于创建 维护地图库 在图幅进库前建立拓扑结构 对输入的地图数据进行正确性检查 根据用户的要求及图幅的质量 实现图幅配准 图幅校正和图幅接边 其主要功能如下 山西农业大学资源环境学院 76 MapGIS的特点和功能 图库操作 库类操作 图幅操作 信息查询 图幅剪取 图幅配准 图幅接边 图幅提取等功能 MapGIS的图库结构和图幅入库程序分别见图10 21和图10 22 山西农业大学资源环境学院 77 MapGIS的特点和功能 2 属性库管理GIS系统应用领域非常广 各领域的专业属性差异甚大 以至不能用一已知属性集描述概括所有的应用专业属性 因此 建立一动态属性库是非常必要的 动态就是根据用户的要求能随时扩充和精简属性库的字段 属性项 修改字段的名称及类型 具备动态库及动态检索的GIS软件 同一软件 就可以管理不同应用的专业属性 也就可以生成不同应用领域的GIS软件 如管网系统 可定义成 自来水管网系统 通讯管网系统 煤气管网系统 等 山西农业大学资源环境学院 78 MapGIS的特点和功能 该系统能根据用户的需要 方便地建立一动态属性库 从而成为一个有力的数据库管理工具 它的主要功能有动态建库 属性定义 记录编辑 多媒体属性库定义 专业库生成等功能 3 影像库管理该系统支持海量影像数据库的管理 显示 浏览及打印 支持栅格数据与矢量数据的叠加显示 支持影像库的有损压缩和无损压缩 4 空间分析地理信息系统与机助制图的重要区别就是它具备对空间数据和非空间数据进行分析和查询的功能 它包 山西农业大学资源环境学院 79 MapGIS的特点和功能 包括矢量空间分析 数字高程模型 DTM 网络分析 图像分析 电子沙盘五个子系统 5 数据的输出如何将GIS的各种成果变成产品供各种用途的需要 或与其它系统进行交换 就是GIS中不可缺少的一部分 GIS的输出产品是指经系统处理分析 可以直接提供给用户使用的各种地图 图表 图像 数据报表或文字报告 MAPGIS的数据输出可通过输出子系统 电子表定义输出系统来实现文本 图形 图像 报表等的输出 MapGIS的版面设计与输出流程见图10 23 山西农业大学资源环境学院 80 MapGIS的特点和功能 山西农业大学资源环境学院 81 MapGIS的二次开发简介 MapGIS为用户提供了较为完善的MapGIS二次开发库 用户可以在MapGIS基础平台和应用平台上开发面向各自领域的地理信息应用系统 MapGIS二次开发体系如图10 24 山西农业大学资源环境学院 82 MapGIS的二次开发简介 目前 MapGIS二次开发库主要有API ApplicationProgrammingInterface 函数 MFC MicrosoftFoundationClass 类库 Com组件和ActiveX控件四种类型 1 MapGISAPI函数API函数在使用方法上与Windows的API函数完全一样 因此是独立于开发工具的 用户可以使用储如VisualC VB BorlandC Delphi PowerBuilder等编程语言 来调用这些二次开发的函数 二次开发函数主要包括基本数据存取 数据输入 窗口操作 图形显示 图库管理 空间分析以及工程 山西农业大学资源环境学院 83 MapGIS的二次开发简介 拼版和图例函数 2 MapGIS类库MapGIS类库是建立在MapGISAPI之上的一个类库层 它是为基于MFC类库的C 开发者提供的多个可重用C 基类 它将应用程序所需要的功能作了封装 屏蔽了基于MapGISAPI之上开发时的许多复杂性 同时仍然允许有经验的程序员使用底层的API函数功能 使用便利 改动灵活 开发者只需从类库派生相应的类 就可以使自己的程序获得从窗口显示控制到到图形查询编辑的各项功能 MapGIS二次开发C 类库结构如图10 25 山西农业大学资源环境学院 84 MapGIS的二次开发简介 1 工程编辑和输出控件 山西农业大学资源环境学院 85 MapGIS的二次开发简介 2 工程管理控件PrjList控件是MapGIS基本的工程管理控件 它集成了对工程文件进行控制处理所必需的数据对象和方法 具有对整个工程文件内容及各个文件状态控制的功能 山西农业大学资源环境学院 86 MapGIS的二次开发简介 3 图形编辑控件4 属性编辑控件 山西农业大学资源环境学院 87 MapGIS的二次开发简介 5 属性结构编辑控件 山西农业大学资源环境学院 88 4GeoStar 一 GeoStar软件的功能二 GeoStar的软件模块三 GeoStar的二次开发 山西农业大学资源环境学院 89 GeoStar软件的功能 1 空间数据管理空间数据管理是整个系统的核心 它负责对空间数据对象的存储 存取管理 GeoStarNT版可以使用文件系统来存储和管理空间几何数据 也可以使用关系型数据库来存储和管理空间几何数据 以适应不同用户 不同应用的需求 属性数据由关系数据库来管理 通过ODBC联接 能支持多种类型的大型商用RDBMS 如SQLServer数据库来管理 通过ODBC联接 能支持多种类型的大型商用RDBMS 如SQLServer Sysbase Oracle等 支持客户 服务器体系结构 大型空间数据管理以及在网络环境中对多用户并发空间数据访问 空间数据库部分为系统开发者提供了一个多用户的实时应用程序接口 API 山西农业大学资源环境学院 90 GeoStar软件的功能 2 数据采集本系统提供了多种数据获取手段 包括手扶跟踪数字化 图纸扫描屏幕数字化 直接从测量仪器获取数据及外部数据文件等 3 图形编辑GeoStar提供了一百多种丰富的编辑功能 图形操作的基本功能和GIS特有功能相结合使得操作方便 简洁 灵活 除了常见功能外 一系列自动 半自动批处理功能使图形编辑更加高效 便捷 山西农业大学资源环境学院 91 GeoStar软件的功能 4 空间查询1 根据属性查图形2 根据图形查属性能在查询图形的同时将查到的图形目标所对应的属性信息显示在属性表中 并可在属性表中对属性数据进行编辑 同时可以选择丰富的多媒体 如图片 属性 声音 录像 RTF文本和子目标 表示 5 空间分析功能1 缓冲区生成2 空间叠置功能3 最佳路径功能4 资源分配 山西农业大学资源环境学院 92 GeoStar软件的功能 6 普通地图制图和符号设计运用多种符号 色彩等表现手法 将矢量数据库中数据再现 该模块主要针对基本比例尺地形图 基本功能包括两大部分 图幅整饰和普通地图符号设计 7 专题制图以简明 突出而又完备的形式再现繁杂的统计数据 使统计区的某个或某几个现象的分布或状态一目了然 山西农业大学资源环境学院 93 GeoStar软件的功能 8 数据转换作为大型GIS系统的支持平台 GeoStar支持较广泛的数据交换格式 可以与多种GIS图形处理系统交换数据 实现数据交换功能的模块通过简洁的用户交互 使数据能以最小的信息损失在系统间流动 让数据真正的 活 起来 同时 GeoStar向用户提供数据交换的程序接口 便于用户交换自己的格式 山西农业大学资源环境学院 94 GeoStar软件的功能 9 地图投影和坐标变换汇集了40多种投影方式和100多种世界各国参考大地坐标系 包括了我国和世界目前常用的如高斯 克吕格 通用横轴墨卡托 UTM 多圆锥 兰勃特 墨卡托等投影 涉及方位 圆锥 圆柱 伪方位 伪圆锥 伪圆柱 等角 等积 等距 正轴 横轴 斜轴 切 割等多种投影类型 各种投影参数如椭球名称 投影原点 标准纬圈 带号 真比例尺纬圈 比例缩放系数 东偏 北偏等都提供方便 友好的动态对话框由用户完全控制 同时还提供100多个旋转椭球体的参数 并允许用户自定义任意旋转椭球体 能够进行各种投影的正反算 实时完成投影后地图的显示 输出 将投影模块与其它GIS模块完全集成在一起 用户可在任意投影空间中进行各种图形显示 漫游 编辑 量算 查询 分析 制图 投影类型随时可以任意撤换 山西农业大学资源环境学院 95 GeoStar软件的功能 10 元数据管理元数据管理模块主要目的是为用户提