ArcView完整教程DOC格式，14章

qiang · 发表于 2010-3-10 09:45

第一章 GIS与ArcView
第一节地理信息系统简介
一、什么是地理信息系统
在信息化高速发达的现代社会，至少在知识界，人们对“信息系统” 都不感陌生，各种各样的管理信息系统、咨询服务系统、决策支持系统乃至专家系统在夜以继日地帮助着人们进行着规划、管理、决策、事务处理及信息咨询，极大地提高了人们的工作效率和方便了人们的生活。但在更多的时候，人们规划、管理、决策、事务处理及信息咨询的信息内容常常要求必须与周围的地理环境和地理位置相联系，就像人们经常使用的地图或图纸，不仅要求能表达事件发生的过程和结果，还要求能表达事件发生的地点、周围环境、以及与其它事物之间的空间相互关系等，这就产生了地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS）。
从地理信息系统的专业角度看，可以将人们经常使用的信息划分为两类信息 — 即空间信息和非空间信息，所谓空间信息，就是信息内容本身就包含有形状、分布、空间定位、空间相互关系等内容的信息。如一条道路，一座桥梁，或一幢建筑物，一个行政区，一个天体等的几何形状及其所处的空间位置等。
地理信息是人们应用最多的空间信息，根据统计，人们日常使用的信息80%以上都是地理信息。远在四千多年前，人们就知道了使用地图，从而掌握与地理空间信息打交道的直观、简易的方法。而现代科学技术的发展，已将人们带入了一个以前从未想象到的高速发展的信息时代，计算机的使用和数据库技术的快速发展更使得人们学会了用信息系统管理和使用信息。
地理信息系统就是能够输入、存储、管理并处理分析地理空间数据的信息系统。地理信息系统是信息系统技术发展到高级阶段的产物，这不仅是随机算机软件技术发展的“应运而生”，其实在很大程度上也得益于计算机硬件水平的发展，试想，一个有实际应用价值的地理信息系统少则几十兆、大则数十G（1G=109）字节或更大规模的图形或图像信息，其存储、显示和快速的处理分析，对早期的计算机系统，特别是早期的微型计算机系统来说是多么的不可思义！
二、地理信息系统的产生
地理信息系统最早萌芽于北美，上世纪60年代初，加拿大的Roger F.Tomlinson 和美国的Duane F.Marble在不同的地方、从不同角度提出了地理信息系统的构想。Tomlinson于1962年提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用数据，编建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息统（CGIS）。到1972年，CGIS全面投入运行，成为世界上第一个运行的地理信息系统。CGIS提出的地理数据模型、栅格-矢量数据相互转换、空间数据、属性数据连接及空间数据空间上分块、内容上分层等基本的设计思想，为地理信息系统技术的后来发展起到了奠基的作用。
几乎在同一时间，Duane F.Marble在美国的西北大学研究了利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出了地理信息系统软件系统的思想。来此美国西北技术研究所的Howard Fisher教授在福特基金的资助下，建立了哈佛大学计算机图形与空间分析实验室，开发了SYMAP\ODYSSEY等软件包，其中，SYMAP对当今的栅格地理信息系统有相当影响，而ODYSSEY则被认为是当代矢量地理信息系统的原型。
其实，地理信息系统是计算机地理制图和计算机图像处理技术发展的必然产物。在上世纪60年代，随世界经济的快速发展，对地形图的数量和质量提出了更高要求，一般的手工作业方式已远远不能满足地形图生产的要求，也不能对地面日新月异的发展变化及时更新，而计算机技术的发展，就使得使用计算机进行地图制图成为了客观上的必然。而另一方面，航空和航天遥感技术的发展，又使得人们必须寻找遥感资料的快速与高精度的处理方法，这同样要用到计算机，这几方面的共同要求，就必然刺激到计算机图像处理技术的快速发展。
由于计算机地理制图和计算机图像处理均主要是对地面地理对象进行的，两者之间必然有相同的基础和存在着许多共同的部分，如投影、误差、控制点、比例尺等基本制图信息，以及地名、行政界、交通、河流、居民点等基本地理信息，更重要的一点，是两者又往往是同一技术过程的不同阶段，也就是说，计算机图像处理和计算机地理制图往往是同一批人，从事同一项研究而进行的不同阶段的工作，所以，人们很自然地会将它们结合起来。随着技术的发展，将两者基础的部分和共同的部分统一为一致的理论与一致的方法，从而产生了地理信息系统。
当由计算机地理制图和计算机图像处理产生了地理信息系统，地理信息系统就不再是纯淬的计算机地理制图系统或纯淬的计算机图像处理系统，并也再不是此两者功能的简单加和，它有了更广阔的应用领域和更深层的用途。
三、当代GIS的发展趋势
地理信息系统自上世纪60年代产生以来，发展已接近四十年的历程，其极大地拓宽了信息系统技术的应用范围和应用深度，特别随计算机硬、软件技术的快速发展，地理信息系统技术也发生着日新月异的变化，目前正处在一个极快的发展阶段，其应用已不仅限于测绘、地矿、制图、资源与环境管理等传统领域，其在设施管理、交通管理、工程建设、城市规划、灾害防治、灾害评估、文物考古等领域中也愈来愈扮演着重要的角色。此外，地理信息系统还进入了军事战略分析、商业策划和文化教育等更为广泛的领域，甚至还和其他科学技术结合，进入了普通人的生活，其目前的发展趋势，主要集中在以下几点：
1. 面向大型的应用和面向公众的应用均加速发展
在大型工程方面，如美国内务部土地管理局的自动土地与矿产资源系统（ALMRS）和森林局615工程，仅硬件和软件的耗资就高达12亿多美元，美国海军的海图计划，建库的费用也在数亿美元。另一方面，一些面向公众的应用，如城市交通咨询、旅游景点咨询等也通过计算机网络将各种空间信息传送到千家万户。如美国已有城市试验通过电视有线网向公众发布城市交通、市政设施等空间信息，香港地政署与香港旅游协会（TA）也正着手建立香港旅游信息系统。该系统的基础数据直接来源于地政处的大型数据库，旅游信息则由旅游部门提供。计划首先在尖沙嘴等旅游热点安装触摸屏，游客可以通过触摸屏直接了解香港的地理和旅游信息。
2. GIS应用的微机化
随计算机硬件技术的飞速发展，使原来主要运行于图形工作站上的地理信息系统大都转而面向个人电脑和微计算机系统。这一变化的实践意义远远超过了它在技术上的进步，由于微机、个人电脑的数量之多，分布之广远非任何计算机系统之可比，这实际上也就使得GIS这一新颖的技术可以迅速地普及到千家万户和社会的各个领域，成为“寻常百姓”可以共享的技术，这无疑极大地拓宽了GIS的市场，也同时刺激了GIS技术的快速发展。
3. GIS的网络化和Web GIS
随计算机网络技术的发展及普及，基于网络的分布式地理信息系统已成为大、中型地理信息工程的必然选择。特别是基于政府的，或基于大、中行业的信息系统要求能实时、快速地连接各行政组织和基层单位快速变化着的各种信息，以便及时调整方案或做出决策，就必须建立全组织的基于网络的地理信息系统。而有的地理信息系统，如城市交通管理信息系统、铁路运输调度系统等，其环境就必须是基于网络的。
另一方面，Intenet的快速普及也极大地改变了人们的工作和生活，基于Intenet Browser/Server的应用形式已成为一种工业标准，被广泛地应用于信息的发布、检验等诸多领域，成为世界上最大的信息网。因而在Intenet上发布和传输地理信息，使人们也能像在地理信息系统中一样用浏览器浏览和查询地理信息，甚至进行简单的地理分析，也成为众所向往的一种趋势。
4. GIS与遥感及GPS的结合
遥感实时、快速和大范围获得地面变化着的各种地理信息的能力使得遥感和GIS相结合的系统在许多关乎国民经济、人民生命财产安全和国家中、长期战略规划的应用中表现出了无可比拟的优越性。如在农作物估产、水土资源利用规划、交通能源规划、环境监测、森林火灾预警、干旱洪涝灾害防治等领域，地理信息系统和遥感数据采集系统相互配合、互为补充，就能及时、准确地将遥感实时观测数据与GIS中的基础地理数据、DEM、地名数据、社会经济统计数据相综合，并通过GIS各种预设的空间分析模型的计算分析，获得各种需要的分析结果和决策信息。
GPS（Global Position System，即“全球定位系统”）也是一种快速、高精度的获得地面定位信息的新技术，GIS和GPS相结合的系统在城市交通管理、智能化交通指导系统中显示了强大的功能，如通过车载GPS系统，出租车公司就可以对全公司的车辆进行动态管理，并可以在车内进行路线选择；GPS用于野外调查，可以大大提高野外调查的工作效率等等，GIS与GPS的结合，也是GIS当前应用领域发展的重要方向之一。
5. GIS的智能化
GIS的智能化，也就是GIS与专家系统的结合。随当前地理信息系统应用的广泛和深入，大型应用中要求处理或要求决策的问题愈来愈复杂，其中相当一部分问题是数学模型或其它模型也难以胜任的，这就要求地理信息系统与专家系统相结合，以借助于专家们的知识和经验，模拟专家们的决策方法，从而使复杂的决策问题简化。