ArcGIS中文基礎(chǔ)教程

第一章GIS的概念和需求

理解GIS的三種角度：

GIS是一個(gè)用于管理、分析和顯示地理信息的系統(tǒng)。地理信息可以通過(guò)一系

列地理數(shù)據(jù)集來(lái)表達(dá)。而地理數(shù)據(jù)集那么通過(guò)使用簡(jiǎn)單的，普通數(shù)據(jù)構(gòu)造來(lái)為地

理信息建模。GIS包含了一套用以處理地理數(shù)據(jù)的綜合工具。

我們可以從多個(gè)角度來(lái)理解地理信息系統(tǒng)是如何工作于地理信息的：

1.從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的角度看：GIS是一個(gè)包含了用于表達(dá)通用GIS數(shù)據(jù)模型

（要素、柵格、拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)等等）的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.從空間可視化的角度看：GIS是一套智能地圖，同時(shí)也是用于顯示地表

上的要素和要素間關(guān)系的視圖。底層的地理信息可以用各種地圖的方式進(jìn)展表

達(dá)，而這些表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫(kù)的窗口"，來(lái)支持查詢、分析和信息

編輯。

3.從空間處理的角度看：GIS是一套用來(lái)從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集獲取新數(shù)據(jù)集的

信息轉(zhuǎn)換工具。這些空間處理功能從已有數(shù)據(jù)集提取信息，然后進(jìn)展分析，最終

將結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集中。

這三種觀點(diǎn)在ESRIArcGIS中分別用ArcCatalog（GIS是一套地理數(shù)據(jù)集的

觀點(diǎn)）、ArcMap（GIS是一幅智能的地圖）和ArcToolbox（GIS是一套空間處理

工具）來(lái)表達(dá)。這三局部是組成一個(gè)完整GIS的關(guān)鍵內(nèi)容，并被用于所有GIS

應(yīng)用中的各個(gè)層面。

從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的角度：

GIS是世界上獨(dú)一無(wú)二的一種數(shù)據(jù)庫(kù)一一空間數(shù)據(jù)庫(kù)（Geodatabase）0它是

一個(gè)“用于地理的信息系統(tǒng)“。從根本上說(shuō)，GIS是基于一種使用地理術(shù)語(yǔ)來(lái)描

述世界的構(gòu)造化數(shù)據(jù)庫(kù)

這里我們來(lái)回憶一些在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中重要的根本原理。

地理表現(xiàn)形式

作為GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作的一局部，用戶要指定要素該如何合理的表

現(xiàn)。例如，地塊通常用多邊形來(lái)表達(dá)，街道在地圖中是中心線（centerline）的形

式，水井表現(xiàn)為點(diǎn)等等。這些要素會(huì)組成要素類，每個(gè)要素類都有共同的地理表

現(xiàn)形式。

每個(gè)GIS數(shù)據(jù)集都提供了對(duì)世界某一方面的空間表達(dá)，包括：

基于矢量的要素［點(diǎn)、線和多邊形）的有序集合

諸如數(shù)字高程模型和影像的柵格數(shù)據(jù)集

網(wǎng)絡(luò)

地形和其它地表

測(cè)量數(shù)據(jù)集

其他類型數(shù)據(jù)，諸如地址、地名和制圖信息

描述性的屬性

除了地理表現(xiàn)形式以外，地理數(shù)據(jù)集還包括傳統(tǒng)的描述地理對(duì)象的屬性表。

許多表和空間對(duì)象之間可以通過(guò)它們所共有的字段（也常稱為“關(guān)鍵字”）相互

關(guān)聯(lián)。就像它們?cè)趥鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中一樣，這些以表的形式存在的信息集和信息

關(guān)系在GIS數(shù)據(jù)模型中扮演著非常關(guān)鍵的角色。

空間關(guān)系:

拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)空間關(guān)系，比方拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)，也是一個(gè)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的重要局部。

使用拓?fù)涫菫榱斯芾硪亻g的共同邊界、定義和維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性法那么，以及

支持拓?fù)洳樵兒吐危ū确?，確定要素的鄰接性和連接性）。拓?fù)湟灿糜谥С謴?fù)

雜的編輯，和從非構(gòu)造化的幾何圖形來(lái)構(gòu)建要素（例如，用線來(lái)構(gòu)建多邊形）。

地理要素共享幾何形狀?？梢允褂霉?jié)點(diǎn)、邊、

面的關(guān)系來(lái)描述要素的幾何形狀

網(wǎng)絡(luò)是描述一個(gè)能夠相互貫穿的GIS對(duì)象相連的圖。這對(duì)于模擬路徑和交

通、管線、設(shè)備、水文學(xué)以及其它基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常重要。

在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)例如中，街道要素代表連接它們的端點(diǎn)

（稱為“連接〃）的邊。轉(zhuǎn)向模型可用于控制從一邊到另一邊的通行能力

專題圖層與數(shù)據(jù)集：

GIS將空間數(shù)據(jù)組織成一系列的專題圖層和表格。由于GIS中的空間數(shù)據(jù)集

具有地理參考，因此它們具有現(xiàn)實(shí)世界的位置信息并互相疊加。

GIS集成了多種類型的空間數(shù)據(jù)

在一個(gè)GIS中，同類型的地理對(duì)象集合被組織成圖層，例如地塊、水井、

建筑物、正射影像以及基于柵格的數(shù)字高程模型（DEM）。明確定義的地理數(shù)據(jù)

集對(duì)于一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)是相當(dāng)重要的，同時(shí)專題信息集合使用層來(lái)組

織，這樣的思想也是GIS數(shù)據(jù)集一個(gè)關(guān)鍵的思想。

數(shù)據(jù)集可以用于表達(dá)：

原始量測(cè)值（例如衛(wèi)星影像）

經(jīng)過(guò)解譯的信息

通過(guò)空間分析和建模處理而得來(lái)的數(shù)據(jù)

通過(guò)層之間共同的地理位置，我們可以很容易地得到多個(gè)層之間的空間關(guān)

系。

GIS使用普通的對(duì)象類來(lái)管理這些簡(jiǎn)單的圖層，同時(shí)憑借一套功能豐富的工

具獲取數(shù)據(jù)層之間的關(guān)鍵聯(lián)系。

GIS會(huì)使用通常是來(lái)自不同組織機(jī)構(gòu)，并且具有各種表現(xiàn)方式的大量數(shù)據(jù)

集。因此對(duì)于GIS數(shù)據(jù)集很重要的是：

使用簡(jiǎn)單并易于理解

易于同其他的地理數(shù)據(jù)集結(jié)合使用

能夠被有效地編輯與校驗(yàn)

能夠形成具有內(nèi)容詳實(shí)，使用和目標(biāo)描述明確的清晰文檔

任何的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)或者用基于文件的數(shù)據(jù)組織方式都遵循這些共同的原那

么與概念。每個(gè)GIS都需要有一個(gè)機(jī)制依據(jù)這些原那么來(lái)描述地理數(shù)據(jù)，并且

通過(guò)一套綜合的工具來(lái)使用和管理此信息。

從空間可視化的角度：

空間可視化是指生成地圖以及其它地理信息的表現(xiàn)形式，包括交互式地圖I,

3D場(chǎng)景，簡(jiǎn)報(bào)，圖表，基于時(shí)間的瀏覽以及表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的圖解示意圖。

GIS使用包括交互式的地圖和其它視圖來(lái)對(duì)地理數(shù)據(jù)集進(jìn)展操作。地圖為人

們?nèi)绾畏奖愕?、交互地使用地理信息提供了一個(gè)強(qiáng)有力的途徑。對(duì)于大多數(shù)的

GIS應(yīng)用來(lái)說(shuō)，交互式地圖提供了主要的用戶界面，并且在不同級(jí)別的應(yīng)用

中一一從手持移動(dòng)設(shè)備的到基于瀏覽器的網(wǎng)絡(luò)繪圖以至高端的桌面GIS,都可以

看到交互式地圖的應(yīng)用。

GIS地圖類似于靜態(tài)的、打印出來(lái)的地圖，所不同的是你能夠交互地使用它

們。你可以方便地漫游、縮放一幅交互式地圖，可以讓某些圖層在適合的比例尺

下自動(dòng)顯示或關(guān)閉。你可以基于任意的屬性給一個(gè)圖層設(shè)置符號(hào)。例如，你可以

根據(jù)地塊的類型給它們施以不同的顏色，或者根據(jù)水井的水量給代表水井的點(diǎn)設(shè)

置不同尺寸的符號(hào)。你也可以在一幅交互式地圖中指定地理對(duì)象來(lái)獲取更多的關(guān)

于這個(gè)對(duì)象的信息，并執(zhí)行空間查詢和分析。例如，你可以找到學(xué)校附近200

米以內(nèi)的所有特定類型的商店，或者找到選定的道路500以內(nèi)的所有沼澤地。此

外，大局部的GIS用戶是通過(guò)交互式的地圖來(lái)編輯空間數(shù)據(jù)的。

地圖用以表達(dá)地理信息，執(zhí)行大量基于地圖的任務(wù)，包括高級(jí)的數(shù)據(jù)編輯、

制圖、分析、查詢和外業(yè)數(shù)據(jù)采集

除地圖以外，其他交互式的視圖，如按照時(shí)間順序發(fā)生的事件描述，全球模

擬圖，以及圖解都在GIS中被作為某種表現(xiàn)方式而使用。GIS用戶通過(guò)交互地

圖，實(shí)施眾多的從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的GIS任務(wù)。這也是對(duì)于一個(gè)組織來(lái)說(shuō)一種最主

要的獲得GIS信息的方式。

開發(fā)人員經(jīng)常嵌入地圖到定制的應(yīng)用中，許多用戶也為某種GIS應(yīng)用在

Internet上發(fā)布Web上使用的地圖。

按照時(shí)間順序模擬臺(tái)風(fēng)的軌跡

使用圖解顯示輸氣管道

入地圖

ArcGlobe顯示珠穆朗瑪峰的登

山路線

以上四個(gè)例子分別為在追蹤分析（TrackingAnalyst）中顯示基于時(shí)間的信

息（此信息可以被記錄為事件），ArcGISSchematics的例子，使用MapControl

控件實(shí)現(xiàn)地塊搜索的陷入式開發(fā)應(yīng)用的例子和一個(gè)ArcGlobe顯示的效果。

從空間處理的角度：

從另外一個(gè)角度來(lái)看GIS是一系列地理數(shù)據(jù)集的和應(yīng)用于這些數(shù)據(jù)集的

操作工具。地理數(shù)據(jù)集可以是原始的量測(cè)（比方衛(wèi)星圖像），被分析者解析和編

譯出來(lái)的信息（例如道路，建筑物，土地類型），或者使用分析和模型運(yùn)算從其

他數(shù)據(jù)源中得來(lái)的信息?？臻g處理指的是用來(lái)生成派生數(shù)據(jù)集的工具和處理過(guò)

程。

GIS包括了一套豐富的工具來(lái)處理和作用于地理信息。這一工具集通常被

用來(lái)操作GIS信息對(duì)象比方數(shù)據(jù)集，屬性字段，以及地圖打印用的制圖元素。

這些綜合的命令和數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)合在一起就構(gòu)成了空間處理框架的根底。

數(shù)據(jù)+工具=新的數(shù)據(jù)

GIS工具是建立復(fù)雜處理過(guò)程的基石。對(duì)一個(gè)已有數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)工具處理是

為了得到新的數(shù)據(jù)結(jié)果。在GIS中，使用空間處理的框架將這些集中了多個(gè)步

驟的操作貫穿起來(lái)。把一系列的操作串起來(lái)就形成了一個(gè)處理模型，這個(gè)模型可

以被用來(lái)自動(dòng)執(zhí)行和記錄許多GIS中的空間處理任務(wù)。這種處理組合和應(yīng)用過(guò)

程就被認(rèn)為是空間處理。

一個(gè)完整的GIS包括常規(guī)的信息和一組豐富的用于處理信息的GIS操

作。例如，ArcGIS擁有一套豐富的語(yǔ)言，以及上千個(gè)應(yīng)用于各種GIS數(shù)據(jù)類

型的操作工具

空間處理過(guò)程

空間處理通過(guò)為數(shù)據(jù)從一種構(gòu)造到另外一種構(gòu)造的變換過(guò)程建模來(lái)實(shí)現(xiàn)多

種GIS任務(wù)。例如，從多種格式導(dǎo)入數(shù)據(jù)，整合這些數(shù)據(jù)到GIS中，對(duì)導(dǎo)入的

數(shù)據(jù)執(zhí)行一些標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和有效性的檢查，這樣的一個(gè)過(guò)程就可以用空間處理建立

成模型。自動(dòng)執(zhí)行和重復(fù)這些流程是GIS一個(gè)強(qiáng)大的能力。它已經(jīng)被廣泛的使

用于GIS應(yīng)用和方案中。

用來(lái)建立空間處理流程的一種途徑就是按照一定的順序來(lái)執(zhí)行一些命令。用

戶可以在ArcGIS中使用ModelBuilder通過(guò)圖形的方式編寫這樣的過(guò)程，他們也

可以使用先進(jìn)的腳本編輯工具比方Python,VbScript,和JavaScript來(lái)寫腳本。

空間處理實(shí)際上可以在GIS的所有方面都加以應(yīng)用，如數(shù)據(jù)的自動(dòng)化生成

和編輯，數(shù)據(jù)的管理，分析和建模以及高級(jí)制圖。

包含一組工具和可以被處理的數(shù)據(jù)類型。在ArcGIS中可以創(chuàng)立，執(zhí)行和共享這

些多步驟的空間處理操作

數(shù)據(jù)編輯

使用空間處理創(chuàng)立的能自動(dòng)執(zhí)行的程序是需要能保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性

的，以便能夠執(zhí)行重復(fù)的質(zhì)量保證/質(zhì)量控制（QA/QC）任務(wù)。應(yīng)用空間處理方

式來(lái)自動(dòng)完成工作流有助于一系列工作流程的共享和傳遞，完成批處理任務(wù)以及

記錄派生數(shù)據(jù)的關(guān)鍵操作

分析和建模

空間處理對(duì)于建模和分析來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵的框架，一些通常的建模應(yīng)用包

括:

為適宜性，可行性，預(yù)測(cè)和選擇評(píng)估而建立的模型

整合GIS外部模型

模型共享

在一個(gè)組織內(nèi)可被共享的通用模型

數(shù)據(jù)管理

在所有的GIS應(yīng)用中，管理GIS的數(shù)據(jù)流是非常重要的。GIS用戶應(yīng)用空間

處理的功能從數(shù)據(jù)集中導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以多種格式發(fā)布數(shù)據(jù)，如地理標(biāo)記語(yǔ)言

(GML)標(biāo)準(zhǔn)，連接相鄰的數(shù)據(jù)集，更新GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造以及在數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)

行批處理。

合并已有數(shù)據(jù)，創(chuàng)立新數(shù)據(jù)

制圖

高級(jí)空間處理工具可以被用來(lái)獲得多比例的地圖，完成地圖綜合操作以及為

打印高質(zhì)量的地圖產(chǎn)品自動(dòng)執(zhí)行許多繪圖QA/QC工作流程。

GIS信息管理：

地理信息管理與標(biāo)準(zhǔn)的信息技術(shù)體系構(gòu)造有很多一樣的概念和特征，并且同

樣可以在集中式的，企業(yè)級(jí)的環(huán)境中運(yùn)行良好。例如，GIS數(shù)據(jù)集可以在關(guān)系型

數(shù)據(jù)庫(kù)中被管理，就像其他的企業(yè)信息一樣。許多高級(jí)應(yīng)用邏輯通常都可以應(yīng)用

于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)中的數(shù)據(jù)。像其他的事務(wù)性企業(yè)信息系統(tǒng)

一樣，GIS可以管理地理數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)連續(xù)的變化以及更新。但是GIS和它們?cè)?/p>

許多重要的方面還是有所不同。

GIS數(shù)據(jù)是復(fù)雜的

GIS數(shù)據(jù)在要素的數(shù)量和大小方面都是巨大的。例如一個(gè)普通人口業(yè)務(wù)查詢

只會(huì)從DBMS中提取幾行數(shù)據(jù)，而繪制一幅GIS將會(huì)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢出成

百上千的記錄。加上每一條記錄獲得的柵格和矢量的幾何屬性將會(huì)更大。GIS數(shù)

據(jù)還有復(fù)雜的關(guān)系和構(gòu)造，比方網(wǎng)絡(luò)，地形和拓?fù)洹?/p>

GIS數(shù)據(jù)編輯是高級(jí)而專業(yè)的工作

建立和維護(hù)GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)需要完整的編輯應(yīng)用。遵循地理規(guī)那么及命

令的專業(yè)空間處理對(duì)于維護(hù)地理和柵格數(shù)據(jù)的完整性和行為規(guī)那么是必要的。因

此，GIS數(shù)據(jù)編輯的花費(fèi)是高昂的。這也是為什么用戶不得不經(jīng)常共享數(shù)據(jù)集的

原因之一。

一個(gè)地理信息系統(tǒng)是事務(wù)性的

野外離線數(shù)據(jù)編輯的工作流程

和在其他的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一樣，許多的數(shù)據(jù)更新通常會(huì)應(yīng)用于GIS數(shù)據(jù)

庫(kù)。因此GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，和其他的數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，必須支持更新事務(wù)。但是，GIS用

戶有一些特殊的事務(wù)需求。這里有一個(gè)主要的概念就是長(zhǎng)事務(wù)。

在GIS中，一個(gè)單一的編輯操作能涉及到多個(gè)表格中的多行的變化。在用

戶提交之前，需要能做undo和redo的操作。編輯會(huì)話能維持幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。

在許多情況下，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新過(guò)程需要經(jīng)過(guò)一系列的階段。例如公用設(shè)施

管理行業(yè)中，通常的工作階段包括“設(shè)計(jì)”，"已提交”，"認(rèn)可”，"在建”和

“建成”。這個(gè)進(jìn)程從根本上說(shuō)是可以循環(huán)的。工作流程產(chǎn)生以后，分配給工程

師，然后隨著時(shí)間的進(jìn)展從一個(gè)階段到另一個(gè)階段進(jìn)展，最后，這些改變被“提

交”，或者回復(fù)到原有的共享數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)。

GIS工作流程可以持續(xù)幾天幾個(gè)月。然而GIS數(shù)據(jù)庫(kù)仍然需要持續(xù)的支持

日常的操作。其他的用戶對(duì)共享的數(shù)據(jù)庫(kù)可能需要形成各自的數(shù)據(jù)瀏覽視圖和數(shù)

據(jù)庫(kù)狀態(tài)。

其他的一些GIS數(shù)據(jù)工作流程例子包括：

離線編輯：一些用戶需要有從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一局部，然后復(fù)制它到另外一個(gè)

獨(dú)立的系統(tǒng)中去的能力。例如對(duì)于野外編輯，你可以拿出一局部數(shù)據(jù)到野外進(jìn)展

編輯，更新，然后提交這些改變到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

分布式地理數(shù)據(jù)庫(kù)：一個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)可能是一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中某一地理區(qū)域

的一局部。這區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)和中心數(shù)據(jù)庫(kù)必須定期同步交換變化的局部。

內(nèi)容

跨數(shù)據(jù)庫(kù)的松散耦合的數(shù)據(jù)復(fù)制：用戶經(jīng)常希望在一系列數(shù)據(jù)庫(kù)的副本中同

步GIS的數(shù)據(jù)內(nèi)容，在這種情況中，每個(gè)站點(diǎn)都會(huì)基于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展自我更

新。用戶要求定期在每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的副本間傳送更新了的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的同步。

在很多情況下，底層基于的DBMS常常是不同（如SQLServer,Oracle及IBM

DB2）。

GIS與生俱來(lái)就是一個(gè)分布式信息系統(tǒng)

目前，存在著一個(gè)廣泛的認(rèn)同那就是在大多數(shù)地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)層和數(shù)

據(jù)表都來(lái)源于多個(gè)組織。每個(gè)GIS組織機(jī)構(gòu)生成了一些數(shù)據(jù)內(nèi)容，但并不是全

部，至少總有一些數(shù)據(jù)層來(lái)源于本組織之外。對(duì)數(shù)據(jù)的需求促使用戶用最為有效

和快速的方法去獲取數(shù)據(jù)，包括從其他GIS用戶中取得數(shù)據(jù)庫(kù)的一局部。由此,

GIS的數(shù)據(jù)管理就分布于許多用戶之間了。

互操作性

GIS分布性的本質(zhì)就意味著多個(gè)GIS組織和系統(tǒng)之間需要互操作性。在GIS

用戶間的協(xié)同是至關(guān)重要的。GIS用戶已經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間依賴于對(duì)數(shù)據(jù)共享和使用的協(xié)

同工作。最近對(duì)建立GIS標(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)和努力正反響了這種根底的需求。符合工

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并被GIS的實(shí)際工作所采納對(duì)任何想取得成功的GIS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有決定

性的意義。GIS必須支持一些重要的標(biāo)準(zhǔn)而且能夠不斷進(jìn)步去支持新出現(xiàn)的標(biāo)

準(zhǔn)。

GIS網(wǎng)絡(luò)

許多地理數(shù)據(jù)集可以作為一般信息資源而被編輯和管理以及在一個(gè)用戶群

中共享。另外，GIS用戶也考慮到了如何通過(guò)Web實(shí)現(xiàn)共享這些通常會(huì)被使用

到的數(shù)據(jù)集。

Web的節(jié)點(diǎn)被稱作GIS目錄的門戶，可以實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)，數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，地理

信息的獲取及使用等功能。這樣產(chǎn)生的結(jié)果是GIS系統(tǒng)越來(lái)越多的連接在萬(wàn)維

網(wǎng)(WorldWideWeb)以實(shí)現(xiàn)信息的共享和使用。

這種情形已經(jīng)存在了十多年了，并己經(jīng)被描述成一個(gè)國(guó)家空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施

(NSDI)或者全球空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施(GSDI)。這些概念不僅在國(guó)家和全球這

種級(jí)別，在省級(jí)或者地方政府機(jī)構(gòu)中也有廣泛的應(yīng)用。這種思想的集合被稱作為

空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施(SDIL

GIS網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)SDI的應(yīng)用，是一個(gè)在WWW網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，搜索和使用共

享地理信息的用戶站點(diǎn)的集合。

IGISPortalI

地理信息的本質(zhì)是分布式的和松

散集成的。極少情況下是所有的信息都存在一個(gè)單一數(shù)據(jù)構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例中。

GIS用戶互相需要對(duì)方的局部GIS數(shù)據(jù)，GIS網(wǎng)絡(luò)使得用戶可以互相交流和

共享各自的地理知識(shí)和數(shù)據(jù)。

GIS網(wǎng)絡(luò)有三個(gè)關(guān)鍵局部：

元數(shù)據(jù)目錄門戶一一由此用戶可以搜索找到符合其應(yīng)用的GIS信息

GIS節(jié)點(diǎn)一一用戶編輯和發(fā)布地理信息集的位置

GIS用戶一一搜索，查詢，連接和使用已發(fā)布的GIS數(shù)據(jù)和效勞的人

OGISURser

Community(

2編，*。瞟

,ortaJS*orvir"MGIS網(wǎng)絡(luò)中的三個(gè)關(guān)鍵局部

GIS目錄的門戶

在任何GIS網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的組成局部是GIS目錄門戶，這個(gè)門戶站點(diǎn)擁

有已注冊(cè)的眾多數(shù)據(jù)資源和信息集。許多GIS用戶的角色是編輯和發(fā)布數(shù)據(jù)的

管理員，而這些數(shù)據(jù)是為其它組織所共享使用的。這些組織在一個(gè)目錄門戶中注

冊(cè)他們的信息資源。通過(guò)在這個(gè)門戶中搜索，其他GIS用戶可以找到并連接需

要的信息。

這種GIS目錄門戶是一個(gè)Web站點(diǎn)，在這里，GIS用戶可以搜索并查到與

其應(yīng)用相關(guān)的GIS信息。同樣的這個(gè)門戶也依賴于發(fā)布GIS數(shù)據(jù)效勞，地圖效

勞和元數(shù)據(jù)效勞的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)GIS目錄門戶站點(diǎn)會(huì)定期從眾多站點(diǎn)中獲取目錄

列表，這些站點(diǎn)參與發(fā)布一個(gè)中心GIS目錄。這樣一個(gè)GIS目錄既可以為本站

點(diǎn)也可以為其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)展注釋和說(shuō)明。可以想象的出，一系列GIS

的目錄節(jié)點(diǎn)即可以形成空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

在GIS目錄門戶站點(diǎn)，GIS數(shù)據(jù)和效勞被記錄在目錄中，這樣用戶可以

從中搜索并查找不同GIS應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)資源

GIS目錄門戶的一個(gè)例子是美國(guó)政府的地理空間一站式門戶

()o這個(gè)門戶站點(diǎn)使得各個(gè)級(jí)別的政府機(jī)構(gòu)和公眾更加容易和

快捷而花費(fèi)更小的獲取地理信息。

G是美國(guó)國(guó)家空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)

GIS的需求決定了GIS軟件該如何搭建和使用，像其它信息技術(shù)一樣，GIS

應(yīng)用必須能夠很方便地支持組織的工作流程和業(yè)務(wù)需求。這需要通過(guò)提供一套支

持各種格式數(shù)據(jù)集的通用軟件平臺(tái)和能夠管理，編輯，分析和顯示數(shù)據(jù)的工具集

來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種認(rèn)識(shí)下，GIS軟件可能會(huì)更多的被看作是集中了大型復(fù)雜的多用

戶系統(tǒng)的IT根底設(shè)施。一個(gè)GIS平臺(tái)必須提供必需的能力以支持以下功能，這

些是對(duì)上述觀點(diǎn)的擴(kuò)展描述：

存儲(chǔ)和管理所有的地理對(duì)象的空間數(shù)據(jù)庫(kù)

為分布地理信息提供管理和共享能力的基于Web的網(wǎng)絡(luò)

支持下述功能的桌面端和效勞器端的應(yīng)用：

數(shù)據(jù)編輯

信息查詢

空間分析和空間處理

制圖作業(yè)

圖像可視化和管理

GIS數(shù)據(jù)管理

Modularsoftwarecomponents(engines)toembedGIS

logicinotherapplicationsandbuildcustom

applications

可以在其它應(yīng)用和開發(fā)用戶定制的系統(tǒng)中嵌入GIS邏輯的組件(引擎)

為多用戶和中心地理信息系統(tǒng)建立的地理信息效勞

第二章什么是ArcGIS

GIS是不斷開展的：

在GIS開展的早期，專業(yè)人士主要關(guān)注于數(shù)據(jù)編輯或者集中于應(yīng)用工程，

以及主要把精力花費(fèi)在創(chuàng)立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)并構(gòu)造地理信息和知識(shí)。慢慢的，GIS的

專業(yè)人士開場(chǎng)在大量的GIS應(yīng)用中使用這些知識(shí)信息庫(kù)。用戶應(yīng)用功能全面的

GIS工作站來(lái)編輯地理數(shù)據(jù)集，建立數(shù)據(jù)編輯和質(zhì)量控制的工作流，創(chuàng)立地圖和

分析模型并將這些工作和方法記錄成文檔。

這加強(qiáng)了GIS用戶的傳統(tǒng)觀念，這些用戶往往擁有連接在數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)庫(kù)

上的專業(yè)工作站。這種工作站擁有復(fù)雜的GIS應(yīng)用以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)幾乎所有GIS

任務(wù)的邏輯和工具。

這種對(duì)GIS軟件所處位置的看法已經(jīng)被證明非常有價(jià)值，被約全球二十萬(wàn)

組織中的GIS專業(yè)人士所承受。事實(shí)上，這種客戶一效勞器的計(jì)算模式是如此

的成功以至于讓許多人認(rèn)為GIS只有這樣的模式。但是，對(duì)GIS的觀念在不斷

的擴(kuò)展。

近期Internet的開展，DBMS技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，移動(dòng)設(shè)

備以及GIS的廣泛使用已經(jīng)促使GIS有更加開闊的前景和發(fā)揮更加重要的作用

除了GIS桌面產(chǎn)品，GIS軟件可以被集中在應(yīng)用效勞器上和Web效勞器上,

把GIS的功能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給任意多的用戶；可以集中一些GIS邏輯，將其嵌

入和部署在用戶定制的應(yīng)用中；為野外GIS業(yè)務(wù)在移動(dòng)設(shè)備上部署GIS軟件的

應(yīng)用也多了起來(lái)。

企業(yè)GIS用戶使用傳統(tǒng)高級(jí)的GIS桌面軟件，使用Web瀏覽器，專門的應(yīng)

用程序移動(dòng)計(jì)算設(shè)備以及其它數(shù)字化設(shè)備連接中心GIS效勞器。GIS平臺(tái)涉及的

范圍在不斷的擴(kuò)展。

ArcGIS產(chǎn)品線正是為滿足這種需求的開展而產(chǎn)生，從而為用戶提供一個(gè)可

伸縮的，全面的GIS平臺(tái)，下面的框圖對(duì)此進(jìn)展了說(shuō)明。

使用ArcGIS滿足GIS用戶所有的需求

ArcGIS作為一個(gè)可伸縮的平臺(tái)，無(wú)論是在桌面，在效勞器，在野外還是通

過(guò)Web,為個(gè)人用戶也為群體用戶提供GIS的功能。ArcGIS9是一個(gè)建立完整

GIS的軟件集合，它包含了一系列部署GIS的框架：

ArcGISDesktop——一個(gè)專業(yè)GIS應(yīng)用的完整套件

ArcGISEngine-----為定制開發(fā)GIS應(yīng)用的嵌入式開發(fā)組件

效勞端GIS——ArcSDE?,ArcIMS?和ArcGISServer

移動(dòng)GIS——ArcPad?以及為平板電腦使用的ArcGISDesktop和Engine

ArcGIS是基于一套由共享GIS組件組成的通用組件庫(kù)實(shí)現(xiàn)的，這些組件被

稱為ArcObjectsTMo

ArcObjects包含了大量的可編程組件，從細(xì)粒度的對(duì)象(例如，單個(gè)的幾何

對(duì)象)到粗粒度的對(duì)象(例如與現(xiàn)有ArcMap文檔交互的地圖對(duì)象)涉及面極廣,

這些對(duì)象為開發(fā)者集成了全面的GIS功能。每一個(gè)使用ArcObjects建成的ArcGIS

產(chǎn)品都為開發(fā)者提供了一個(gè)應(yīng)用開發(fā)的容器，包括桌面GIS(ArcGISDesktop),

嵌入式GIS(ArcGISEngine)以及效勞端GIS(ArcGISServer)(,關(guān)于ArcObjects

開發(fā)的更詳細(xì)的信息可以在://arcgisdeveloperonline.esri中找到。

桌面GIS

對(duì)于那些利用GIS信息進(jìn)展編輯，設(shè)計(jì)的GIS專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，桌面GIS占

有主導(dǎo)地位。GIS專業(yè)人士使用標(biāo)準(zhǔn)桌面作為工具來(lái)設(shè)計(jì)，共享，管理和發(fā)布地

理信息。

ArcGISDesktop是一個(gè)集成了眾多高級(jí)GIS應(yīng)用的軟件套件,它包含了一套

帶有用戶界面組件的Windows桌面應(yīng)用(例如，ArcMap,ArcCatalogTM,

ArcTooboxTM以及ArcGlobe)oArcGISDesktop具有三種功能級(jí)別---ArcView?,

ArcEditorTM和ArcInfoTM,都可以使用各自軟件包中包含的ArcGISDesktop開

發(fā)包進(jìn)展客戶化和擴(kuò)展。

關(guān)于ArcGISDesktop的更多的信息請(qǐng)參考第四章“桌面GIS：ArcView,

ArcEditor,Arcinfo”。

，上面的圖形展示了使用ArcGISDesktop的

應(yīng)用實(shí)例

效勞端GIS

GIS用戶通過(guò)部署一個(gè)集中式的GIS效勞器在大型組織之內(nèi)以及Internet的

用戶之間發(fā)布和共享地理信息。效勞端的GIS軟件適用于任何集中執(zhí)行GIS計(jì)

算，并方案擴(kuò)展支持GIS數(shù)據(jù)管理和空間處理的場(chǎng)合。除了為客戶端提供地圖

和數(shù)據(jù)效勞，GIS效勞器還在一個(gè)共享的中心效勞器上支持GIS工作站的所有功

能，包括制圖，空間分析，復(fù)雜空間查詢，高級(jí)數(shù)據(jù)編輯，分布式數(shù)據(jù)管理，批

量空間處理，空間幾何完整性規(guī)那么的實(shí)施等等。

ArcGIS效勞器產(chǎn)品符合信息技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，可以和其它企業(yè)級(jí)的軟件完

美的合作，例如Web效勞器，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）以及企業(yè)級(jí)的應(yīng)用開

發(fā)框架包括.NET和JAVA2企業(yè)級(jí)平臺(tái)（J2EE）。這促使了GIS和其它大量的信

息系統(tǒng)技術(shù)的整合。

ArcGIS9所包含的三種效勞端產(chǎn)品：

ArcSDE一一一個(gè)在多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中管理地理信息的高級(jí)空間

數(shù)據(jù)效勞器。ArcSDE是一個(gè)位于ArcGIS其它軟件產(chǎn)品和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間的

數(shù)據(jù)效勞器，其廣泛的應(yīng)用使得在跨任何網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)用戶群體中共享空間數(shù)據(jù)庫(kù)

以及在任意大小的數(shù)據(jù)級(jí)別中伸縮成為可能。

ArcIMS——是一個(gè)可伸縮的，通過(guò)開放的Internet協(xié)議進(jìn)展GIS地圖，數(shù)據(jù)

和元數(shù)據(jù)發(fā)布的地圖效勞器。ArcIMS已經(jīng)在成千上萬(wàn)的應(yīng)用中部署了，主要是

為Web上的用戶提供數(shù)據(jù)分發(fā)效勞和地圖效勞。

ArcGISServer是一個(gè)應(yīng)用效勞器，包含了一套在企業(yè)和Web框架上建

立效勞端GIS應(yīng)用的共享GIS軟件對(duì)象庫(kù)。ArcGISServer是一個(gè)新產(chǎn)品，用于

構(gòu)建集中式的企業(yè)GIS應(yīng)用，基于SOAP的Webservices和Web應(yīng)用。

要了解關(guān)于ArcGIS9效勞器產(chǎn)品的更多信息，請(qǐng)參考第五章，“效勞端GIS：

ArcSDE,ArcIMS和ArcGISServer"。

MedmGIS將會(huì)利用Internet不斷成長(zhǎng)，并取得進(jìn)一

步的成功。Internet技術(shù)的不斷開展，如Webservices,為GIS用戶共享，地

理信息的效勞以及跨組織的GIS互聯(lián)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

嵌入式GIS

用戶可以使用嵌入式的GIS,在所關(guān)注的應(yīng)用中增加所選擇的GIS組件，從

而為組織的任何部門提供GIS的功能，這使得許多需要在日常工作中應(yīng)用GIS

作為一種工具的用戶，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的，集中于某些方面的界面來(lái)獲取GIS的

功能。例如，嵌入式的GIS應(yīng)用幫助用戶支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的工作，管理者的

桌面上實(shí)現(xiàn)GIS,為系統(tǒng)操作人員實(shí)現(xiàn)定制界面，以及面向數(shù)據(jù)編輯的應(yīng)用等。

ArcGISEngine提供了一套應(yīng)用于ArcGISDesktop應(yīng)用框架之外（例如制圖

對(duì)象作為ArcGISEngine的一局部，而不是ArcMap的一局部）的嵌入式ArcGIS

組件。使用ArcGISEngine,開發(fā)者在C++,COM,.NET和Java環(huán)境中使用簡(jiǎn)

單的接口獲取任意GIS功能的組合來(lái)構(gòu)建專門的GIS應(yīng)用解決方案。

開發(fā)者通過(guò)ArcGISEngine構(gòu)建完整的客戶化應(yīng)用或者在現(xiàn)存的應(yīng)用中（例

如微軟的Word或者Excel）嵌入GIS邏輯來(lái)部署定制的GIS應(yīng)用，為多個(gè)用戶

分發(fā)面向GIS的解決方案。

使用ArcGISEngine將GIS嵌

入到你的應(yīng)用中

移動(dòng)GIS

依靠移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，GIS越來(lái)越多的從辦公室中轉(zhuǎn)移到野

外。目前擁有GPS功能的無(wú)線移動(dòng)設(shè)備被常常使用于野外專題數(shù)據(jù)獲取和野外

信息獲取。消防員，垃圾收集員，工程檢修員，測(cè)量員，公用設(shè)施施工工人，士

兵，統(tǒng)計(jì)調(diào)查員，警察以及野外生物學(xué)家是使用移動(dòng)GIS這個(gè)工具的一些野外

工作者的代表。

一些野外工作任務(wù)需要相對(duì)簡(jiǎn)單的GIS工具，但也有些工作涉及到需要高

級(jí)GIS工具的復(fù)雜操作。ArcGIS包含了能夠滿足兩方面需求的應(yīng)用。ArcPad是

ArcGIS實(shí)現(xiàn)移動(dòng)GIS和野外計(jì)算（如需要記錄和登記突發(fā)性事故的空間信息）

的解決方案，這些類型的工作可以在手持計(jì)算機(jī)設(shè)備（運(yùn)行MicrosoftWindows?

CE或者PocketPC）或者平板電腦上完成。ArcGISDesktop和ArcGISEngine集

中于需要GIS分析和決策分析的野外工作任務(wù)，這種典型的任務(wù)往往在高端平

板電腦上執(zhí)行。

要更多的了解移動(dòng)GIS的信息，請(qǐng)參考第七章“移動(dòng)GIS：ArcPad及設(shè)備”。

你可以在野外實(shí)現(xiàn)GIS

空間數(shù)據(jù)庫(kù)(Geodatabase)

作為geographicdatabase的簡(jiǎn)寫，geodatabase是在專題圖層和空間表達(dá)中組

織GIS數(shù)據(jù)的核心地理信息模型。

Geodatabase是一套獲取和管理GIS數(shù)據(jù)的全面的應(yīng)用邏輯和工具。無(wú)論是

客戶端的應(yīng)用(如ArcGISDesktop),效勞器配置(如ArcGISServer),還是嵌入

式的定制開發(fā)(ArcGISEngine)都可以獲取geodatabase的應(yīng)用邏輯。

Geodatabase是一個(gè)基于GIS和DBMS標(biāo)準(zhǔn)的物理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，可以應(yīng)用于

多用戶訪問(wèn)，個(gè)人DBMS以及XMLo

Geodatabase原本被設(shè)計(jì)成一個(gè)開放的，簡(jiǎn)單幾何圖形的存儲(chǔ)模型。

Geodatabase對(duì)眾多的存儲(chǔ)機(jī)制開放，包括DBMS存儲(chǔ)，文件型存儲(chǔ)或者XML

方法存儲(chǔ)，并不局限于某個(gè)DBMS的供給商。

要更多的了解關(guān)于geodatabase的信息，請(qǐng)參考第三章“在geodatabase中的

GIS數(shù)據(jù)概念〃。

Geodatase是一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何存儲(chǔ)模型

第三章：Geodatabase中的GIS數(shù)據(jù)概念

ArcGIS支持文件和數(shù)據(jù)庫(kù)中的GIS數(shù)據(jù)

ArcGIS很大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用任何格式的GIS數(shù)據(jù)，并且可以同時(shí)訪

問(wèn)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和文件。

ArcGIS用一個(gè)高級(jí)的通用的地理數(shù)據(jù)模型來(lái)表示空間信息，包括空間要素,

遙感數(shù)據(jù)以及其他的空間數(shù)據(jù)類型。ArcGIS同時(shí)支持基于文件的空間數(shù)據(jù)類型

和基于數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)類型。

基于文件的空間數(shù)據(jù)類型包括對(duì)多種GIS數(shù)據(jù)格式的支持，如coverage,

shapefile,grid,image和TIN。Geodatabase數(shù)據(jù)模型也可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中管理同

樣的空間數(shù)據(jù)類型，這樣，可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已有的優(yōu)點(diǎn)。

表1

基于文件的空間數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)

CoveragesOracle

ShapefilesOraclewithSpatial

GridsDB2withitsSpatialType

TINsInformixwithitsSpatialType

Images(各種格式的)SQLServer

VectorProductFormatPersonalGeodatabases(微軟的

(VPF)filesAccess)

CAD文件

表1各種格式的)

表1是一些ArcGIS中可以直接使用的數(shù)據(jù)類型。對(duì)更多的數(shù)據(jù)類型的支

持可以通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具和擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。GIS數(shù)據(jù)也可以在Web上通過(guò)XML

和Web數(shù)據(jù)格式進(jìn)展傳輸，如GeodatabaseXML,ArcXML,SOAP,

WMS,WFS等。

基于文件的數(shù)據(jù)類型和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)類型都定義了空間地理數(shù)據(jù)

的通用模型。這些數(shù)據(jù)類型可以在大量的GIS應(yīng)用中使用。通過(guò)定義和使用這

些空間數(shù)據(jù)模型的行為，ArcGIS中的空間信息是基于標(biāo)準(zhǔn)的，可以作為多種應(yīng)

用的根底，也可以和其他程序很好的共享。這樣ArcGIS為幾乎所有的GIS應(yīng)用

提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

什么是GEODATABASE?

Geodatabase是一種采用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)表現(xiàn)地理信息的數(shù)據(jù)模型。

Geodatabase支持在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)表中存儲(chǔ)和管理地理信息。

Geodatabase支持多種DBMS構(gòu)造和多用戶訪問(wèn)，且大小可伸縮。從基于

MicrosoftJetEngine的小型單用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，到工作組，部門和企業(yè)級(jí)的多用戶數(shù)

據(jù)庫(kù)，Geodatabase都支持。目前有兩種geodatabase構(gòu)造：個(gè)人Geodatabase和

多用戶Geodatabase(multiusergeodatabase)□

個(gè)人Geodatabase,對(duì)于ArcGIS用戶是免費(fèi)的，它使用MicrosoftJet

Engine數(shù)據(jù)文件構(gòu)造，將GIS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在小型數(shù)據(jù)庫(kù)中。個(gè)人geodatabase更像

基于文件的工作空間，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)量最大為2GB。個(gè)人geodatabase使用微軟的

Access數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)屬性表。

對(duì)于小型的GIS工程和工作組來(lái)說(shuō)，個(gè)人Geodatabase是非常理想的工具。

通常,GIS用戶采用多用戶Geodatabase來(lái)存儲(chǔ)和并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。個(gè)人Geodatabase

支持單用戶編輯，不支持版本管理。

多用戶Geodatabase通過(guò)ArcSDE支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，包括IBMDB2,

Informix,Oracle（有或沒(méi)有OracleSpatial都可以）和SQLServero多用戶

Geodatabase使用范圍很廣，主要用于工作組、部門和企業(yè)，利用底層DBMS構(gòu)

造的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.支持海量的，連續(xù)的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)；

2.多用戶的并發(fā)訪問(wèn)；

3.長(zhǎng)事務(wù)和版本管理的工作流。

基于數(shù)據(jù)庫(kù)的geodatabases可以支持海量數(shù)據(jù)以及多用戶并發(fā)。在眾多的

geodatabase實(shí)現(xiàn)中，空間地理數(shù)據(jù)一般存放在大型的binaryobject中，ESRI發(fā)現(xiàn)

插入和取出這樣的大對(duì)象，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是非常高效的。而且，GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的容量

和支持的用戶數(shù)遠(yuǎn)大于文件的存儲(chǔ)形式。

GeodatabaseDBMS注釋

單用戶編輯

個(gè)人MicrosoftJet

2GB大小限制

geodatabaseEngine(Access)

不支持版本管理

Oracle需要ArcSDE

Oraclewith多用戶編輯

Spatial或者Locator基于版本管理的

多用戶，版本管

IBMDB2工作流

理geodatabase

IBMInformix數(shù)據(jù)庫(kù)大小和用

MicrosoftSQL戶數(shù)限制依賴于數(shù)據(jù)

Server庫(kù)

表2:個(gè)人和多用戶geodatabase總結(jié)

要素

矢量要素（即用矢量表示的地理對(duì)象）是常用的地理數(shù)據(jù)類型，非常適合表

現(xiàn)邊界不連續(xù)的要素，如井，街道，河流，省和地塊等。要素就是帶有位置屬性

的對(duì)象。通常，要素由點(diǎn)、線、多邊形或者注記來(lái)表示。同類型要素的集合叫做

要素類，集合中的要素具有一樣的空間表達(dá)和屬性集合（如表示道路的線性要素

類）。

柵格

柵格數(shù)據(jù)用來(lái)代表連續(xù)的層，包括等高線，坡度，溫度數(shù)據(jù)，降雨量等。航

拍照片和各種圖像一般都用柵格存儲(chǔ)。

“用柵格數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)

除了柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，其他類型的空間數(shù)據(jù)也可以存放在關(guān)系表中，這

樣通過(guò)DBMS可以管理所有的地理數(shù)據(jù)。

Geodatabase用于管理和存儲(chǔ)多種地理信息類型的集合

數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵概念

Geodatabase體系構(gòu)造基于一系列簡(jiǎn)單，但是非常重要的數(shù)據(jù)庫(kù)概念之上。

DBMS提供了一個(gè)簡(jiǎn)單但是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)模型用于存儲(chǔ)和操作表中的數(shù)據(jù)。用戶趨

向于認(rèn)為DBMS本身是開放的，因?yàn)殛P(guān)系數(shù)據(jù)模型的簡(jiǎn)單性和靈活性可以使其

支持各種應(yīng)用程序。關(guān)鍵的DBMS概念包括：

數(shù)據(jù)存放在表中；

表包含了記錄；

所有表中記錄包含了一樣的列；

每個(gè)列都有數(shù)據(jù)類型，例如Integer,Decimalnumber,Character,Date等

關(guān)系用于關(guān)聯(lián)一個(gè)表的記錄與另外一個(gè)表的記錄，一般通過(guò)表中一樣的列來(lái)

進(jìn)展，這兩個(gè)列被稱為主鍵和外鍵。

基于表的數(shù)據(jù)集具有相關(guān)的完整性規(guī)那么。例如，每個(gè)記錄具有一樣的列，

而域列出該列合法的值的集合或范圍。

具有一系列函數(shù)和操作符，稱作SQL,來(lái)對(duì)表和數(shù)據(jù)進(jìn)展操作

SQL操作符用來(lái)對(duì)常規(guī)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)展操作，如Integer,

Decimalnumber,Character等。

存放在geodatabase中的空間數(shù)據(jù)，如要素類或者柵格數(shù)據(jù)，也遵循這些

DBMS的規(guī)那么。表中的一個(gè)列存放了每個(gè)地理對(duì)象的空間信息：比方，要素類

表的shape列存放多邊形的形狀。可以利用DBMS中的多種數(shù)據(jù)類型來(lái)存放空

間數(shù)據(jù)，比方BLOB(binarylargeobject),或者一些DBMS擴(kuò)展的空間類型，

比方Oracle空間擴(kuò)展模塊提供的空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型。

SQL可以操作表中的行，列和類型。列類型(數(shù)值型，字符型，日期型等)

是SQL代數(shù)中的對(duì)象。

DBMS管理這些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型和表，同時(shí)其他的應(yīng)用邏輯實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的對(duì)象

行為和完整性約束。開發(fā)者可以通過(guò)編寫代碼為對(duì)象添加行為和邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)更高

級(jí)的對(duì)象。

如，一個(gè)組織機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一個(gè)命名為EMPLOYEES的表:

姓名入司時(shí)間收入

CrosierJames10-10-9810,000

ClarkRosemary03-12-9555,000

BrownPete06-12-8923,000

一個(gè)簡(jiǎn)單的包含行和列的關(guān)系數(shù)據(jù)表。每列都有特定的數(shù)據(jù)類型，如字符，

日期和帶兩位小數(shù)的數(shù)值型。

對(duì)雇員和他們的名稱，工資，雇傭日期等建立業(yè)務(wù)對(duì)象模型，不同于關(guān)系對(duì)

象的實(shí)現(xiàn)。在這些業(yè)務(wù)對(duì)象上實(shí)現(xiàn)行為和完整性約束需要通過(guò)更復(fù)雜和更集中的

應(yīng)用邏輯。例如，支持雇員活動(dòng)的邏輯，包括雇傭，加薪，辭職，升職，福利等。

類似的業(yè)務(wù)對(duì)象在GIS中也被普遍應(yīng)用。如要素類，拓?fù)?，網(wǎng)絡(luò)，線性參

考系統(tǒng)，影像目錄(rastercatalogs),尺寸，注記，地表等等都是高級(jí)對(duì)象的例子，

他們?cè)贒BMS中存儲(chǔ)的簡(jiǎn)單空間信息的根底之上實(shí)現(xiàn)了特定的GIS行為。GIS

應(yīng)用中，只含有空間信息屬性的表是不夠的。簡(jiǎn)單DBMS關(guān)系對(duì)象和應(yīng)用對(duì)象

對(duì)構(gòu)建信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是必須的。需要強(qiáng)調(diào)的概念是：在DBMS的應(yīng)用中，高

級(jí)對(duì)象普遍通過(guò)應(yīng)用邏輯被使用。

應(yīng)用邏輯的實(shí)現(xiàn)

用戶可以有多種途徑實(shí)現(xiàn)高級(jí)邏輯。例如可以有如下的實(shí)現(xiàn)方式：

用DBMS的存儲(chǔ)過(guò)程或者數(shù)據(jù)庫(kù)的觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)；

使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展類型實(shí)現(xiàn)；

一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用層作用于表中的行和列。

在過(guò)去的二十年中，無(wú)數(shù)的DBMS應(yīng)用證明了應(yīng)用層的方式在實(shí)現(xiàn)高級(jí)應(yīng)

用方面具有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，比方在廣泛使用的所有CIS(customerinformation

systems),ERP(enterpriseresourceplanning)和財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)中，在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)

高級(jí)的應(yīng)用邏輯帶來(lái)了更多的開放性，擴(kuò)展性，更高的性能，更豐富的工具集和

靈活性。

Geodatabase也使用了一樣的多層架構(gòu)，它在管理GIS對(duì)象的DBMS之上的

應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)高級(jí)邏輯和行為。

Geodatabase

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IBMDB2,,

""'Geodatabase在DBMS之上的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)高

級(jí)的邏輯和行為

Geodatabase的體系構(gòu)造

GIS軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)共同完成地理數(shù)據(jù)的管理。某些數(shù)據(jù)管理，如磁盤存儲(chǔ)，

屬性數(shù)據(jù)類型的定義，聯(lián)和查詢和多用戶的事務(wù)處理都是由數(shù)據(jù)庫(kù)完成的。GIS

應(yīng)用軟件那么通過(guò)定義DBMS表，用來(lái)表示各種地理數(shù)據(jù)和特定領(lǐng)域內(nèi)的邏輯,

以及維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)用性。

實(shí)際上，DBMS是專門用來(lái)存放地理數(shù)據(jù)的，而完全不是用來(lái)定義地理數(shù)據(jù)

的行為的。這是一個(gè)多層的構(gòu)造（應(yīng)用和存儲(chǔ)），數(shù)據(jù)的存取是通過(guò)存儲(chǔ)層

（DBMS）,由簡(jiǎn)單表來(lái)實(shí)現(xiàn)，而高級(jí)的數(shù)據(jù)完整性維護(hù)和信息處理的功能是在

應(yīng)用層軟件（GIS）完成的。

Geodatabase的實(shí)現(xiàn)也使用了和其他高級(jí)DBMS應(yīng)用一樣的多層構(gòu)造。

Geodatabase對(duì)象作為具有唯一標(biāo)識(shí)的表中的記錄進(jìn)展存儲(chǔ)，其行為通過(guò)

Geodatabase應(yīng)用邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。

Geodatabase的體系構(gòu)造基于簡(jiǎn)單的關(guān)系型存儲(chǔ)和復(fù)雜

的應(yīng)用邏輯

Geodatabase的核心是標(biāo)準(zhǔn)的（不是特殊的）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式（一組標(biāo)準(zhǔn)的

DBMS表，字段類型，索引等等）。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)由應(yīng)用層的高級(jí)應(yīng)用程序?qū)ο髤f(xié)

調(diào)和控制（可以是ArcGIS客戶端或ArcGISServer）。這些geodatabase對(duì)象定義

了通用的GIS信息模型，可以在所有的ArcGIS應(yīng)用和用戶中使用。

Geodatabase對(duì)象的作用就是向用戶提供一個(gè)高級(jí)的GIS信息模型，而模型

的數(shù)據(jù)以多種方式進(jìn)展存儲(chǔ)，可以存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)的DBMS的表中，或者文件系統(tǒng)

中，也可以是XML流。

所有的ArcGIS應(yīng)用程序都與geodatabase的GIS對(duì)象模型進(jìn)展交互,而不是

直接用SQL語(yǔ)句對(duì)后臺(tái)的DBMS實(shí)例進(jìn)展操作。Geodatabase軟件組件實(shí)現(xiàn)了通

用模型中的行為和完整性規(guī)那么，并且將數(shù)據(jù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成對(duì)相應(yīng)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)的

操作。

geodatabase邏輯層和存儲(chǔ)層的分開使得geodatabase可以支持多種文件類

型，數(shù)據(jù)庫(kù)和XML

Geodatabase在RDBMS中的存儲(chǔ)

Geodatabase在關(guān)系表中存儲(chǔ)空間和屬性數(shù)據(jù)，此外還存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)的模式

和規(guī)那么，。

Geodatabase的模式包括地理數(shù)據(jù)的定義、完整性規(guī)那么和行為，比方要素

類的屬性，拓?fù)?，網(wǎng)絡(luò)，影像目錄，關(guān)系，域等。模式由DBMS中一組定義地

理信息完整性和行為的Geodatabase的元數(shù)據(jù)表（metatable）來(lái)維護(hù)。

SQL可以操作表中的行，列和類型。列類型（數(shù)值型，字符型，日期型等）

是SQL代數(shù)中的對(duì)象。

空間數(shù)據(jù)一般存儲(chǔ)為矢量要素和柵格數(shù)據(jù)，以及傳統(tǒng)意義上屬性表。比方：

一個(gè)DBMS表可以用來(lái)存放一個(gè)要素的集合，表中的每行可以用來(lái)保存一個(gè)要

素。每行中的shape字段存儲(chǔ)要素的空間幾何或形狀信息。shape字段的類型一

般分為兩種：

BLOB

DBMS支持的空間類型

相似的要素的集合（具有一樣的空間類型（如點(diǎn)，線或多邊形），加上一樣

的一組屬性字段）由一個(gè)單一的表來(lái)管理，稱為要素類。

柵格和圖像數(shù)據(jù)也存放在關(guān)系表中。柵格數(shù)據(jù)通常很大，需要副表用于存儲(chǔ)。

柵格數(shù)據(jù)通常切成小片，稱為塊（block）,存放在單獨(dú)的塊表的記錄中。

不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)矢量和柵格數(shù)據(jù)的字段類型是不同的。如果DBMS支

持空間擴(kuò)展類型，Geodatabase可以直接使用這些類型存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)。作為SQL3

MMSpatial和OGC簡(jiǎn)單要素SQL標(biāo)準(zhǔn)的主要作者，ESRI一直致力于將SQL向

空間化方向擴(kuò)展，重點(diǎn)是支持在標(biāo)準(zhǔn)的DBMS和獨(dú)立的OracleSpatial中存儲(chǔ)

Geodatabaseo

Geodatabase實(shí)現(xiàn)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn)的DBMS表中

用標(biāo)準(zhǔn)的SQL數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)和管理所有的地理元素。圖中列出了用于開發(fā)地理

數(shù)據(jù)模型的一些Geodatabase的構(gòu)造元素。

Geodatabase的版本管理和分布式的工作流

GIS數(shù)據(jù)，和其他的數(shù)據(jù)一樣，需要不斷地進(jìn)展維護(hù)和編輯更新。所以，

Geodatabase被設(shè)計(jì)為可以支持事務(wù)處理。Geodatabase可以同時(shí)被多用戶編輯，

支持大數(shù)據(jù)量的連續(xù)存儲(chǔ)，符合大局部GIS應(yīng)用程序的需要。

GIS數(shù)據(jù)處理流程和數(shù)據(jù)共享機(jī)制需要一個(gè)長(zhǎng)事務(wù)處理模型，以完成大量的

修改和數(shù)據(jù)復(fù)制。在GIS中，一個(gè)編輯過(guò)程常包含屢次數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，這些

過(guò)程可以定義成一個(gè)事務(wù)。比方：一個(gè)土地利用層中的“多邊形的切割"，包括

三個(gè)步驟：刪除原有的多邊形，添加兩個(gè)新多邊形，并且更新土地?fù)碛姓吆投悇?wù)

的信息。這個(gè)geodatabase的更新事務(wù)其實(shí)包括了傳統(tǒng)RDBMS（關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理

系統(tǒng)）中的三個(gè)事務(wù)。另外，GIS用戶也需要做到：

在編輯會(huì)話中可以UNDO-REDO編輯操作

為更新的要素建立歷史檔案——如，已注銷的地塊及其變化。

在多用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中,GIS的事務(wù)處理必須基于DBMS的短事務(wù)處理。ArcSDE

實(shí)現(xiàn)了將高級(jí)復(fù)雜的GIS事務(wù)處理映射到DBMS的事務(wù)處理上面。

在很多場(chǎng)合下，長(zhǎng)事務(wù)處理是非常重要的。長(zhǎng)事務(wù)處理可以通過(guò)多用戶的

DBMS和ArcSDE來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1.多個(gè)編輯線程一一個(gè)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)更新可能需要很屢次數(shù)據(jù)變化，并且這些

變化分布在多個(gè)編輯線程中，可能持續(xù)幾天或者幾個(gè)星期。

2.多用戶編輯一多用戶編輯可能需要對(duì)某個(gè)空間要素進(jìn)展同時(shí)更新。每個(gè)用

戶需要對(duì)其自己的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)進(jìn)展編輯，查看，而不需要看到其他用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)

狀態(tài)。最后，每個(gè)用戶需要把更新提交，并且解決和其他用戶的編輯沖突的情況。

3.Check-out,Check-in的事務(wù)處理一用戶經(jīng)常會(huì)從一個(gè)很大的geodatabase

數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一局部區(qū)域的數(shù)據(jù)，在一個(gè)離線編輯會(huì)話中進(jìn)展更新，這些更新可

能會(huì)持續(xù)幾天或幾個(gè)星期，最后用戶把更新提交到主數(shù)據(jù)庫(kù)?；蛘?，用戶會(huì)取出

geodatabase中的一局部，在野外使用設(shè)備進(jìn)展校驗(yàn)和更新。

4.歷史數(shù)據(jù)一雖然所有的版本已經(jīng)被更新，用戶還可能需要維護(hù)每個(gè)要素的

歷史數(shù)據(jù)。他們需要維護(hù)一個(gè)已經(jīng)廢棄的要素，或者稱為歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶也可

以跟蹤單個(gè)要素的歷史（比方全國(guó)地圖中地塊的變更和要素屬性的更新）。

5.傳送改變的數(shù)據(jù)一一個(gè)GIS根底數(shù)據(jù)可能有很多人在編輯，他們很有可能

需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，以已經(jīng)定義好的XML模式在數(shù)據(jù)庫(kù)之間共享這些更新。這些

數(shù)據(jù)庫(kù)可以具有不同的GIS架構(gòu)。

6.分布式地理數(shù)據(jù)庫(kù)一一個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)可以是主GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)特殊地

理區(qū)域的備份。一定周期內(nèi)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)展GIS數(shù)據(jù)的同步和更新。這

些DBMS可以是不同類型的，如SQLServer,Oracle或IBMDB2。

什么是版本：

Geodatabase可以通過(guò)維護(hù)geodatabase的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些GIS工作流，重要

的是，同時(shí)需要維護(hù)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)完整性。管理、查看多個(gè)狀態(tài)是基于

版本管理實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)修改、添加或注銷要素或?qū)ο髸r(shí)，他們的不同狀態(tài)都作為版

本記錄下來(lái)。一個(gè)版本把要素或?qū)ο蟮拿總€(gè)狀態(tài)和重要的事務(wù)信息都寫為表中的

一條記錄。

版本把數(shù)據(jù)的改變存放在變化表中，一個(gè)Adds表和一個(gè)Deletes表。通過(guò)

簡(jiǎn)單查詢語(yǔ)句來(lái)瀏覽和編輯不同數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)——比方，及時(shí)查看某個(gè)點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫(kù)

中的狀態(tài)，或者看到某個(gè)用戶編輯后的版本。

ArcSDE處理版本管理的核心任務(wù)，進(jìn)而完成在異構(gòu)系統(tǒng)和不同DBMS中實(shí)

現(xiàn)長(zhǎng)事務(wù)處理。

GeodatabaseXML是ESRI用來(lái)在Geodatabase數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)之間進(jìn)展數(shù)據(jù)

交換的機(jī)制。ESRI公開了整個(gè)geodatabase數(shù)據(jù)內(nèi)容和模式的XML標(biāo)準(zhǔn)，并且

提供了例子