1、基礎知識庫什么是 GIS？ Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？地理信息系統 (GIS) 是以可視化和分析地理引用信息為目的，用于描述和表征地球及其他地理現象的一種系統。許多人已經將 GIS 視為最強大的信息技術之一，因為它致力于整合來自多種來源的知識（例如，作為地圖中的各種圖層）并創建一個跨領域的合作環境。此外，對于大多數接觸過 GIS 的人們來說，它直觀易懂，具有很大的吸引力。它將強大的可視化環境（使用地圖進行溝通和可視化）與基于地理科學的穩健的分析和建模框架相結合。這種結合孕育出一項科學、可信且易于交流（通過地圖和其他地理視圖）的新技術

2、。在您開始使用 ArcGIS 時，應了解 GIS 的一些基礎知識以及在軟件的使用過程中 ArcGIS 如何實現這些理論，這一點十分重要。在本部分中，您將會了解到有關一些 GIS 重要方面以及如何依據一系列重要地圖概念構建地理信息模型的信息。GIS 的重要方面 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？ArcGIS 結合了 GIS 的多個重要方面： GIS 利用基于圖層的地理信息模型來表征和描述世界。 ArcGIS 通過建模將地理信息轉化為一系列邏輯圖層或專題數據。例如，GIS 可包含帶有下列信息的數據圖層：· 表示為中心線的街道·

3、; 表示植被、居民區、商業區等的土地利用區域。· 行政區· 水體與河流· 表示土地所有權的宗地多邊形· 用于表示高程和地形的表面· 某一感興趣區域的航空影像或衛星圖像地理信息圖層（例如這里所描述的圖層）使用一些常用的 GIS 數據結構來表示：· 要素類： 要素類是同一類型要素的邏輯集合（例如此處所示的四種要素類型）。· 柵格數據集：柵格是基于柵格單元的數據集，用于存放影像、數字高程模型以及其他專題數據。· 屬性和描述信息：這些是傳統表格信息，用于描述每個數據集中地理對象的要素和類別。與地圖圖層類似，GIS 數據集也

4、需要進行地理配準以便可以相互疊加并定位在地球表面上。有關建模和表示地理信息的詳細內容，請參閱地理信息元素概述。GIS 通過地圖來顯示和利用地理信息。每個 GIS 都包括一系列的交互式智能地圖和其他視圖（例如 3D 地球），用于顯示地球表面上的要素以及要素之間的關系。可為基礎地理信息構建各種地圖視圖，這些地圖可作為“地理數據庫的窗口”，通過它們可對地理信息進行查詢、分析和編輯。還可通過地圖訪問用于派生新信息的地理建模工具。GIS 地圖是交互式地圖，有助于傳達大量信息。通過交互式地圖，您可以為最終用戶提供任何有助于他們完成任務并開展重要工作的信息。有關制圖和可視化的詳細信息，請參閱地圖如何傳達地理

5、信息。GIS 提供一套全面的分析和數據變換工具，用于執行空間分析和數據處理。 GIS 包括大量地理處理功能，用于從現有數據集中獲取信息、應用分析功能以及將結果寫入新的結果數據集。此外，還提供了大量空間運算符，例如此處所示的“緩沖區”工具和“相交”工具，它們可應用于 GIS 數據。每個地理處理工具將現有信息作為輸入并得出新結果，這些結果隨后可用于后續的操作。GIS 的重要功能之一即，通過構建一個模型將一系列的邏輯操作串聯在一起，從而便于用戶進行空間分析和自動執行數據處理。有關地理處理的詳細信息，請參閱地理處理 - 使用地理數據進行計算。地理配準和坐標系 Resource Center »

6、; 基本知識庫 » 什么是 GIS？地理配準是指使用地圖坐標為地圖要素指定空間位置。地圖圖層中的所有元素都具有特定的地理位置和范圍，這使得它們能夠定位到地球表面或靠近地球表面的位置。精確定位地理要素的功能對于制圖和 GIS 來說都至關重要。要正確地描述要素的位置和形狀，需要一個用于定義實際位置的坐標框架。地理坐標系用于將地理位置指定給對象。使用經度和緯度的全局坐標系就是這樣一種框架。還有一種是由地球框架派生的平面坐標系或直角坐標系。地圖使用格網、經緯網和標有各種地面位置的控制點標記來表示地球表面上的位置，測量單位既可采用經緯度，也可采用投影坐標系的單位（例如 UTM 米）。包含在各種

7、地圖圖層中的地理元素依據給定的地圖范圍，按照特定順序（相互疊放）進行繪制。GIS 數據集在全局坐標系或直角坐標系中存儲坐標位置以記錄地理位置和形狀。通過此種方式，可將多個 GIS 數據圖層疊加在地球表面上。經度和緯度 此種方法使用經度和緯度的球面測量值來描述地球表面上的地理位置。具體是指地球中心與地球表面上某一點構成的角（以度為單位）的測量值。此類坐標參考系常被稱為地理坐標系。經度用于測量東西方向的角度。經度測量通常以本初子午線為起點，它是一條從北極點通過英格蘭格林尼治并一直延伸到南極點的假想線。此角度的經度為 0。本初子午線往西通常記為負經度，往東記為正經度。例如，加利福尼亞州洛杉磯的緯度約

8、為“正 33 度，56 分”，經度約為“負 118 度，24 分”。盡管使用經度和緯度可定位到地球表面上的確切位置，但二者的長度和距離測量單位并不相同。只有在赤道上，一經度所表示的距離才約等于一緯度所表示的距離。這是因為，赤道是唯一一條長度與經線相同的緯線。（半徑與球面地球半徑相同的圓稱為大圓。赤道和所有經線都是大圓。）在赤道上方和下方，用來定義緯度線的圓將逐漸變小，直到最終在南極點和北極點（所有經線均在此處相交）處變為一個點。由于經線沿極點方向逐漸會聚，所以一經度所表示的距離最終將減小為零。在克拉克 1866 橢球體上，赤道上的一經度等于 111.321 千米，而在 60° 緯度上

9、，卻只有 55.802 千米。由于經緯度的度數不對應某一標準長度，因此無法精確測量距離或面積，也難以在平面地圖或計算機屏幕上顯示數據。在使用許多（不是全部）GIS 分析和制圖應用程序時，經常需要由投影坐標系提供的更穩定的平面坐標框架。此外，用于空間運算符的某些算法可考慮到球面（地理）坐標系的幾何行為。使用直角坐標系的地圖投影投影坐標系是指用于平面（例如打印的地圖或計算機屏幕）的任何坐標系。2D 和 3D 直角坐標系都可使用 x 值和 y 值（在后面會講到，也可使用柵格的列和行）描述要素的地理位置和形狀。直角坐標系使用兩個軸：一條水平軸 (x)，表示東西方向，一條垂直軸 (y)，表示南北方向。兩

10、軸的交匯點稱為原點。地理對象的位置使用 (x,y) 標記法相對于原點進行定義，其中 x 表示沿水平軸的距離，y 表示沿垂直軸的距離。原點定義為 (0,0)。在下圖中，標記 (4,3) 所記錄的點在 x 軸方向距原點四個單位，在 y 軸方向距原點三個單位。3D 坐標系投影坐標系也逐漸地開始使用 z 值來測量平均海平面以上或以下的高程。在下圖中，標記 (2,3,4) 所記錄的點在 x 軸方向距原點兩個單位，在 y 軸方向距原點三個單位并且高程為地球表面以上四個單位（例如平均海平面以上 4 米）。地圖投影中的屬性和變形由于地球是球體，所以制圖人員和 GIS 專家所要面臨的一個挑戰就是如何使用平面坐標

11、系表達真實世界。要體會這種兩難的困境，只需想一想如何將半個籃球變平即可；如果不改變它的形狀或創建不連續的區域，就無法做到這一點。將地球變平的過程稱為投影，由此而產生了術語地圖投影。投影坐標系在二維平面中進行定義。可為 2D (x,y) 或 3D (x,y,z) 定義投影坐標，其中 x 和 y 測量值表示地球表面上的位置，z 表示平均海平面以上或以下的高度。與地理坐標系不同，在二維空間范圍內，投影坐標系的長度、角度和面積恒定。不過，將地球表面表示為平面地圖的所有地圖投影會在某些方面（例如距離、面積、形狀或方向）產生變形。用戶可通過使用適合所需用途、特定地理位置和范圍的地圖投影來解決上述限制。GI

12、S 軟件也可在坐標系之間進行信息轉換，以支持對具有不同坐標系的數據集進行整合以及支持許多關鍵的工作流。許多地圖投影具有特定用途。某一地圖投影可能用于保持形狀不變，而另一個可能用于保持面積不變（“等角”投影與“等積”投影）。在為每個 GIS 數據集和地圖定義坐標系時，這些屬性（地圖投影連同橢球體和基準面）將成為重要的參數。通過為每個 GIS 數據集記錄這些屬性的詳細描述，計算機可以動態地將數據集元素的地理位置重新投影并轉換到適當的坐標系中。因此，可以從多個 GIS 圖層中整合及合并信息，而不用考慮它們所使用的坐標系。這是 GIS 的一項基本功能。精確定位構成了幾乎所有 GIS 操作的基礎。了解有

13、關地圖投影的詳細信息。地圖如何傳達地理信息 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？GIS 的基本概念與地圖及其內容密切相關。事實上，地圖概念是全面了解 GIS 的基礎。本主題將探究一些基本的地圖概念并說明如何在 GIS 中應用和使用這些概念。 地圖 地圖以一系列專題圖層的形式表示某一感興趣區域的空間或地理信息。打印的地圖還包含頁面上排布和組織的其他地圖元素。地圖框架提供了信息的地理視圖，而位于地圖邊緣的其他元素（例如符號圖例、比例尺、指北針、描述性文本以及地圖標題）可幫助您了解、閱讀和解釋地圖的內容。用戶還可以通過工具來使用計算機地圖（即計算機

14、屏幕上的交互式影像），這些工具允許用戶查詢地圖的基礎地理信息并與其進行交互。所有地圖的共同特征就是表示真實世界要素的專題圖層集。圖層地理實體由一系列覆蓋給定地圖范圍的地圖圖層表示。例如，可以查看公路、河流、地名、建筑物、行政邊界、表面高程和衛星影像等地圖圖層。在地圖中，地理元素即通過這一系列的地圖圖層進行描繪。地圖圖層是地理信息（例如交通、水和高程）的專題制圖表達。每個地圖圖層使用符號、顏色和文本來描繪有關各個地理元素的重要的說明性信息。地圖圖層借助以下元素傳達信息：· 離散要素，例如點集合、線集合與面集合· 地圖符號、顏色和標注，用于幫助描述地圖中的對象· 覆蓋

15、地圖范圍的航空攝影或衛星影像· 連續表面（例如高程），它可通過多種方式來表達，例如通過等值線與高程點集合或暈渲地貌地圖布局與組成除地圖框架外，地圖還通過在頁面上排布一系列的綜合地圖元素來呈現其他信息。常見的地圖元素包括指北針、比例尺、符號圖例及其他圖形元素。這些元素會定義每個地圖符號的含義并提供地圖內容的相關信息，對于解讀地圖大有幫助。這樣，地圖只需以系統、直觀的方式來描繪海量信息即可傳達出更多的內容。而這樣一來，也有助于每一位地圖瀏覽者查看并理解其工作所需的相關內容。地圖中的空間關系通過地圖來表示地理關系能使其便于地圖瀏覽者進行解釋和分析。基于位置的關系稱為空間關系。以下是一些示例

16、：· 地理要素相互連接（例如，Water Street 與 18th Ave 相連。）· 地理要素彼此相鄰（毗連）（例如，城市公園與大學相鄰。）· 某地理要素包含在 某一區域內（例如，建筑物覆蓋區包含在宗地邊界內。）· 地理要素互相疊加（例如，鐵路與高速公路交叉。）· 地理要素互相接近（鄰近）（例如，法院靠近國會大廈。）· 要素幾何相同（例如，城市公園與歷史古跡多邊形相同。）· 地理要素的海拔不同（例如，國會大廈位于水平面以上。）· 某一要素沿著 另一要素（例如，公交線路沿著街道網絡。）在地圖中，這樣的關系并不會明

17、確地表示出來。而是需要地圖瀏覽者自身通過從地圖元素（例如街道、等值線、建筑物、湖、鐵路及其他要素）的相對位置和形狀中獲取信息來解釋這些關系。在 GIS 中，可通過應用豐富的數據類型和行為（例如拓撲和網絡）以及對地理對象應用一組綜合性的空間運算符（例如緩沖區和面疊加）來對此類關系進行建模。如何在 GIS 中使用地圖 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？地圖在 GIS 中起著特殊作用：· 地圖以地圖圖層的形式描繪地理信息的邏輯集合。· 地圖是 GIS 應用的關鍵所在。· 地圖為地理信息的建模和組織提供了一種有效機制，

18、即以一系列專題圖層的形式進行建模和組織。此外，交互式 GIS 地圖所提供的焦點將便于使用地理信息并使這些信息變得生動形象。同時，GIS 地圖是專業 GIS 用戶之間以及與在線用戶共享 GIS 內容的主要方式。本主題包含相關重要信息，用以說明在向眾多新用戶介紹 GIS 時地圖所起到的作用。 地圖扮演著重要角色，幾乎所有人都可從高質量地圖中方便地獲取所需信息。 地圖發展歷經多個階段 - 從傳統的紙質地圖和影像到計算機、網絡和移動設備上使用的新型多媒體地圖。GIS 地圖是一種新型地圖，其所呈現的內容遠非靜態地圖所能及。它為訪問和使用所有地理信息、描述性數據以及 GIS 專業人士創建的豐富的空間分析模

19、型提供了交互式窗口。GIS 地圖的作用如下：· 宣傳和共享 GIS· 編譯和維護 GIS 內容· 使用專題圖層設計和組織地理信息· 通過地理處理獲取新信息，然后對信息進行可視化、匯總、分析、比較并解釋分析結果· 共享可在網絡中使用的地理信息地圖用途示例用于傳遞和了解信息地圖用于以一種有組織的形式顯示和傳遞大量信息。人類具有空間思維能力，能夠查看地圖，將地圖上的位置與實際地理位置相關聯，并從每幅地圖所包含的大量內容中獲取和了解關鍵信息。 雖然地圖包含大量信息，但其表示信息的方式卻清晰有效。通過使用地圖，您可以開始理解并獲取地圖背后所隱含的信息。用

20、于研究各種現象地圖可用于發現和研究某些現象，例如某城市的人口特征或羚羊在冬夏兩季棲息地之間的遷徙情況。在 GIS 中，很多地圖可以是動態的，并且可以生成報告和圖像以反映某些時間范圍內的多種特征和變化。 地圖可直觀地反映現象。此地圖顯示出南加利福尼亞州部分地區的人口年齡分布情況。顏色越暗，表示對應地區的人口平均年齡越大。單擊地圖上的一個要素即可顯示所選塊組的年齡分布情況。這樣，便可通過地圖來獲取豐富的地理信息和圖表信息。而關鍵在于，GIS 地圖提供了地圖隱含信息的交互式報告 - 不僅是屬性列表，還有圖表、報告、照片和幾乎所有相關內容（例如，網站鏈接）。定義如何報告要素和通過地圖要素可獲取哪些信息

21、是創建 GIS 地圖時設計和捕獲的關鍵規范之一。您還可以將隨時間變化的圖層的地圖交互屬性定義和保留為 GIS 地圖定義的一部分。例如，下方是通過 GPS 追蹤設備獲得的動物遷徙情況動態地圖。您可以使用時間滑塊工具來顯示動物在不同日期所處的位置。單擊向前箭頭可移至下一天的觀測結果。上方四張在線動態地圖快照顯示了叉角羚羊在 300 天遷徙過程中特定四天的位置。這些點表示在 10 個月時間（從 2002 年十月到 2003 年八月）內叉角羚羊的每日遷徙情況。ArcMap 中的“時間滑塊”工具用于以動態形式呈現動態地圖。通過分析獲得新信息GIS 地圖將強大的可視化功能與穩定的分析和建模系統相結合。GI

22、S 中的分析模型用于生成模型結果，生成的結果可作為新獲得的地圖圖層添加到地圖顯示畫面中。正如可以通過各個地圖圖層獲得豐富的要素信息一樣，您可以通過地圖獲得大量分析結果。實際上，您通過 GIS 地圖來訪問分析模型并將分析結果顯示為新的地圖圖層，新圖層可具有相同類型的要素報告、可視化和動畫功能（即上文所述功能）。表示犯罪率的“熱點圖”。顏色越偏向暖色調，表示犯罪率越高。影像由費城警局 ( 提供。此地圖顯示了對非洲瘧疾流行情況的預測。顏色越暗，表示瘧疾病例的投影密度越高。影像由 Adaptation Atlas (/) 提供。此地圖中已繪制出

23、三條路線，這些路線用于縮短車隊中的三輛車在停靠點之間的行駛時間。使用網絡分析優化車輛路線的組織通常每年將節省 20% 或更多的運輸成本。空間分析是 GIS 中值得關注且引人注目的功能之一。通過空間分析，GIS 用戶可借助于一組大型、豐富且復雜的空間運算符將來自許多獨立信息源的信息進行組合，從而得到一組全新的信息（結果）。GIS 專業人員使用地理處理“將自己的想法編寫成程序”以獲得分析結果。這些結果將轉而應用于各種各樣的問題。獲得狀態報告在 Web 上，地圖可用于顯示狀態并確保團隊及時了解最新發生的事件。GIS 信息具有動態性，并且對于很多圖層，GIS 信息經常更新。動態地圖是人們通過普通圖像了

24、解最新信息的有效方式。 聯合國人道事務協調辦公室 (Office for the Coordination of Humanitarian Affairs, OCHA) 提供的這張狀態地圖顯示了對 2010 年一月海地地震的人道主義救援活動的情況。影像由 OCHA (/) 提供。一種非常普遍的 GIS 應用是顯示數據源和特定用戶組狀態的運營儀表板。儀表板中的信息圖層針對特定用戶群和他們的運營需求，使他們能夠更為有效地工作并更為迅速地做出響應。很多 Web 地圖被用作運營儀表板，這些儀表板將顯示多個工作團隊的狀態信息，以確保每位成員均能夠及時了解最新

25、信息。這是公用事業水網的運營儀表板。此運營儀表板中顯示了直接來自現場、運營中心和呼叫中心的最新信息。編譯地理信息可使用地圖對要素和其他數據進行編譯和編輯，這些要素和數據在地理數據庫中進行管理和維護。可供編輯的最佳 GIS 地圖會提供要添加到地圖中的特定類型要素以及相關編輯工具和屬性特性。用戶可通過 ArcGIS 將這些編輯屬性作為圖層設計的一部分進行定義和共享。 在此地圖中，使用了表示土地利用類型的要素調色板來顯示不同類型的土地利用區域。您可以簡單繪制（繪制出輪廓）多個建議區域，以便對各種土地利用方案進行可視化和分析。可使用移動 GIS 地圖在現場采集數據并在移動地圖上接收和查看狀態報告。展示

26、構想、概念、計劃和設計方案地圖有助于展示構想、計劃和設計方案。結合交互式要素報告的有效圖層顯示是可視化、展示和了解多種不同方案的重要途徑。 上方所示是一些用于開發和顯示設計方案的 2D 地圖和 3D 地圖，以及一些用作設計決策的輸入的分析結果。開放式共享地理知識如上方地圖示例所示，地圖可有效并且高效地對地理知識進行形象化的展現。GIS 用戶可憑借高質量的地圖進行相互交流并共享地理信息和地理知識。地圖信息元素地理信息元素概述Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？ » 地理信息元素與地圖一樣，GIS 也是基于圖層的。就像地圖中的專題圖層，

27、GIS 數據集表示單個要素的邏輯集合，同時將各個要素的地理位置、形狀以及相關描述性信息作為屬性進行存儲。 在 GIS 技術出現之前，地圖制作者通過創建一系列地圖圖層來描述地理位置并表示其特征。他們通常采用可在看版臺上進行疊加的透明度。這些集成顯示用于顯示空間關系并有助于了解某個地點的相關特征。專業人士會依據這些顯示進行解釋并得出相關結論。Ian McHarg 博士就是一位將此過程應用于規劃的夢想家，他既是一名景觀設計師，也是在使用自然系統進行區域規劃方面的著名作家。他于 1969 年出版了重要著作設計結合自然，明確提出了生態規劃的概念，此概念即運用了地圖疊加原理。可通過“維基百科”了解有關 I

28、an McHarg 及其著作的詳細信息。大約在同一時期，“GIS 之父”Roger Tomlinson 博士也提出了早期的 GIS 理念。他從 GIS 其他方面更深入地闡述了作為 GIS 基石的專題圖層及疊加圖層的概念。 這些早期的 GIS 專業人士一直積極探索如何將地理信息分割成一系列邏輯信息圖層，而不僅僅是對象的隨機組合。他們曾經設想將同類制圖表達的集合作為圖層進行管理。這些 GIS 用戶按數據主題（其中每個數據主題描述某一現象的分布情況）對信息進行分類并對如何跨地理范圍描繪各個專題進行說明。他們發現可以使用相對簡單的 GIS 數據類型（點、線、面及柵格）。這些簡單的數據圖層可通過位置進行

29、合并，也就是說，通過地理配準可在地圖中合并數據集或使用地理處理操作（如面疊加）進行疊加。這些先驅者同樣也提出了數據采集協議以及將這些采集數據作為地理數據圖層進行管理的方法。以下是一個表示土壤的示例。可為指定范圍內的每個區域（面）分配一個主體土壤類型并使用每個面的屬性或特性對土壤類型進行分類和描述，從而確保其分類和描述信息保持一致。在土壤示例中，將為各個土壤多邊形記錄經常涉及到的屬性集。 可將主題定義為描述代表主體土壤類型的各個不同區域（也就是說，是土壤類型多邊形的圖層集合及其作為屬性值的描述信息）。這種地理圖層組織原則后來成為了通用的 GIS 原則之一，為 GIS 系統如何表示、操作、管理和應

30、用地理信息奠定了基礎。地理信息圖層的三種基本制圖表達形式 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？ » 地理信息元素所有用于表示和管理地理信息的 GIS 行為都基于地理信息的三種基本制圖表達或表現形式：· 要素（點、線和面的集合）· 屬性· 影像下文將對每一種類型進行描述。要素 - 點、線和面地理要素用于表示位于地球表面或接近地球表面的事物。地理要素可以是自然事物（例如河流和植被），可以是人造事物（例如道路、管線、井和建筑物），還可以是細分用地（例如縣、行政區和地塊）。雖然還有多種其他類型的要素，但地理要素

31、最常使用點、線或面來表示。· 點 用于定義小到無法用線或面表示的地理要素的離散位置，例如井位、電話線桿和河水位標。點還可表示地址位置、GPS 坐標或山峰。 · 線 用于表示寬度過小而無法用面表示的地理對象（例如街道中心線和河流）的形狀和位置。線還可用于表示只具有長度而不具有面積的要素，例如等值線和行政邊界。（等值線很值得關注，因為它們可作為連續表面的另一種表示方法。下文中將對等值線進行介紹。） · 面 是閉合區域（多邊形），用于表示同質要素（例如州、縣、宗地、土壤類型和土地利用區域）的形狀和位置。在以下示例中，面表示地塊。 屬性地圖通過地圖符號、顏色和標注來傳達描

32、述性信息。例如：· 道路基于各自道路類（例如表示分車道高速公路、主街道、居住區街道、未鋪面道路和小路的線符號）來顯示。· 河流和水體通常使用表示水的藍色來繪制。· 城市街道標有名稱，并通常標有一些地址范圍信息。· 特殊的點符號和線符號用來表示特殊要素，例如鐵路線、機場、學校、醫院和各種類型的事件。在 GIS 中，描述性屬性在表中進行管理，而表以一系列基本關系數據庫概念為基礎。屬性表為存儲和使用屬性信息提供了簡單、通用的數據模型。屬性表本身是開放的，因為所具有的簡單性和靈活性的特征使屬性表能夠廣泛支持眾多應用程序。以下是幾個重要的概念：· 使用表

33、組織描述性數據。· 表包含行。· 表中所有行具有相同的列。· 每一列都具有一種類型，例如整型、小數型、字符型和日期型。· 在關系數據庫中，這些概念還包括一系列可用于處理表及其數據元素的關系函數和操作符。即“結構化查詢語言”或 SQL。影像GIS 中的影像通常指多種類型的基于像元或基于像素的數據源 - 用于衛星、航空攝影、數字高程模型、柵格數據集等。影像作為一種柵格數據類型進行管理，這種類型的柵格數據由像元組成，像元則以行和列組成的格網結構排列。除地圖投影之外，柵格數據集的坐標系還包含柵格數據的像元大小和一個參考坐標（通常位于格網的左上角或左下角）。通過這

34、些屬性可使用從左上角一行開始的一系列像元值描述柵格數據集。通過原點的參考坐標、像元大小以及行數和列數可自動定位每個像元。典型的影像源包括可拍攝航空像片的照相機，可根據地面位置對所拍攝的航空像片進行地理配準和校正（例如數字正射影像）。影像也用于收集電磁光譜的可見部分和不可見部分中的數據。例如美國陸地資源衛星 (Landsat) 所攜帶的多光譜掃描儀，這一系統可使用電磁光譜中的七個波段（或范圍）來記錄影像。每一波段的測量值都會記錄到單獨的格網中。七個格網的堆棧共同構成了多波段影像。空間關系和行為 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？ »

35、 地理信息元素除 GIS 數據類型之外，要素和柵格還常與其他要素和保存在多個表中的屬性值產生關系。這些空間和屬性關系以及某些行為可通過擴展三種基本類型的地理信息進行建模。下面是空間和屬性關系的一些示例。網絡某些線狀要素會彼此相連。例如，道路網中的街段、水網中的管道、水文網中的河流線以及電網中的電線都會互相連接。通過追蹤網絡可執行許多操作，例如，查找最快行駛路徑、識別出水網中要關閉的閥門或者追蹤河流的下游。 拓撲許多要素彼此相鄰并具有重疊幾何；例如，相鄰的縣、宗地及其他行政區域共享重疊的邊。 相關表要素的許多描述性信息通常存儲在單獨的屬性表中。使用標準的關系數據庫方法可將這些單獨屬性表中的屬性與

36、各個要素相關聯。 匯總所有類型的地理信息（要素、柵格和屬性）均可參與這些空間和屬性關系。在 GIS 中，可使用擴展的數據類型（例如拓撲和網絡）對這樣的關系進行建模。 此外，可通過對地理對象應用一系列的空間運算符來發現和識別出多種類型的空間關系。例如，可在要素周圍的給定距離處創建緩沖區并與另一個數據集進行面疊加，從而識別出 GIS 中靠近某一要素的其他要素。示例：表示表面 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？ » 地理信息元素此示例說明如何在 GIS 中進行表面高程建模。此示例非常有用，因為用戶通常需要使用多個數據集表示和分析表面高程

37、。而其中大多數數據集都是來自為數不多的幾個數據源。 通常需要以下數據集：· 存儲為柵格形式的數字高程模型 (DEM) 數據集。DEM 用于表面分析應用，其作用是派生顯示表面所需的其他數據集。· 不規則三角網 (TIN)。TIN 主要從激光雷達、其他 3D 點以及 3D 線（如水體海岸線、山脊線等）等數據源獲取。· 等值線和高程點。這些要素類由 DEM 派生，用于顯示表面高程。· 暈渲地貌柵格也由 DEM 派生，同樣用于表面高程顯示。GIS 中的連續表面 連續表面描述地球上的每個點都有值的情況。例如，表面高程即是一個連續圖層，它由整個數據集中位于平均海平面

38、以上的地面高程的值構成。此外，降雨量、污染濃度、人口密度和地下地質構造制圖表達等也屬于表面類型。表面表示頗具挑戰性。對于連續數據集，不可能將所有位置的所有值都表示出來。有多種使用要素和柵格表示表面的備選方案。 GIS 通常需要使用多個表面表示和數據集來描述表面高程。例如：等值線和高程點 - 等值線是表示具有相等值（如表面高程高度）的位置的線。高程點可用于表示重要的山峰。柵格數據集 - 每個柵格包含一個由柵格單元組成的矩陣，每個單元值表示連續變量的一個測量值。例如，DEM 常用于表示表面高程并通常使用暈渲地貌地圖進行描繪。TIN - TIN 是以多個三角形相連的網絡表示表面的數據結構。每個三角形

39、結點都有一個 x,y 坐標和一個 z 值或表面高程值。TIN 可以包含表面高程建模所需的其他信息，如山脊線、水系線、建筑墊層和水體邊界。與 DEM 類似，TIN 制圖表達可用于通過插值估計任意位置的表面值。地理信息元素GIS 如何表示地理信息并構建信息模型 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？所有地理信息都使用三個主要的 GIS 數據結構來表示和管理：· 要素類· 屬性表· 柵格數據集這三個基本的數據類型可通過增加一些功能而進行擴展，以管理數據的完整性、建立地理關系的模型（如網絡連通性和流向）并添加重要的地理行為

40、。每個 GIS 都有一組數據集 通常，GIS 用于處理若干不同的數據集，其中每個數據集都包含關于特定要素集合（例如，道路）的數據，而特定要素集合則被地理引用到地球表面。GIS 數據庫根據一系列數據專題而設計，每一專題均有指定的地理制圖表達。例如，單個的地理實體可表示為以下內容：要素（如點、線和面），使用柵格的影像，使用要素、柵格或 TIN 的表面，以及保存在表格里的描述性屬性。在 GIS 中，地理對象的同類集合被組織為宗地、井、建筑物、正射影像和基于柵格的數字高程模型 (DEM) 等數據專題。精確而簡單定義的地理數據集對于有用的地理信息系統是至關重要的，而基于圖層的數據專題的設計則是一個關鍵的

41、 GIS 概念。GIS 數據集是地理要素的邏輯集合數據集是每一專題同類要素的集合。地理制圖表達在一系列數據集或圖層中進行組織。大多數數據集是道路網絡、宗地邊界集合、土壤類型、高程表面、某個日期的衛星影像、井位或地表水等簡單地理元素的集合。在 GIS 中，空間數據集合通常被組織為要素類數據集或基于柵格的數據集。許多數據專題最好使用土壤類型或井位等單一數據集表示。其他專題，如交通框架或表面高程，經常使用多個數據集表示。例如，交通可能被表示為街道、十字路口、橋梁、高速公路坡道、鐵路等多個要素類。下表說明了如何使用多個數據集來表示表面高程。柵格數據集用于表示地理配準影像及高程、坡度和坡向等連續表面。常

42、用的 GIS 制圖表達 專題地理制圖表達河流線大型水體面植被面城鎮地區面道路中心線線行政邊界面井位點正射投影柵格衛星影像柵格表面高程DEM 柵格等值線高程點暈渲地貌柵格地塊面宗地稅記錄表專題圖層變為數據集。這是 GIS 數據庫中的關鍵組織原則。每個 GIS 的公共地理區域中都將含有多個專題。專題的集合用作圖層的堆疊。每個專題均可作為獨立于其他專題的信息集進行管理。每個專題都有自己的制圖表達（作為點、線、面、表面、柵格等的集合）。 因為圖層是空間參考的，所以圖層互相疊加并且可以在常用地圖顯示里組合在一起。此外，面疊加等 GIS 分析工具可以融合數據圖層之間的信息以發現并處理派生出的空間關系。任何

43、有效的 GIS 數據庫都將遵守這些通用原則和概念。每個 GIS 都需要一種利用這些術語說明地理數據的機制，還需要一整套使用、管理和共享該信息的工具。GIS 用戶如何處理地理信息用戶以兩種基本方式處理地理數據：· 作為數據集，這些數據集是要素、柵格或屬性的同類集合，如宗地、井、建筑物、正射影像和基于柵格的數字高程模型· 作為單個元素或子集，如單個要素、柵格和包含在每個數據集里的屬性值處理 GIS 數據集在 ArcGIS 中，地理對象的同類集合被組織為關于宗地、井、道路、建筑物、正射影像和基于柵格的 DEM 等常見主題的數據集。用戶在 ArcGIS 中執行的許多操作都使用數據集

44、作為輸入或創建新數據集作為結果。數據集也是在 GIS 用戶之間共享數據的最常用的方法。數據集為以下每一項提供主要數據源：地圖、地球和 3D 場景：這些視圖以一系列地圖圖層的方式，展示地理信息的概況。每個地圖圖層都引用一個特定的 GIS 數據集，并用于符號化和標注該數據集。因此，地圖圖層有助于 GIS 數據集在 GIS 中生動展示。2D 地圖和 3D 場景里的地圖圖層用于符號化和標注 GIS 數據集。這張地圖中包含城市、高速公路、州縣邊界、水體和河流的圖層。每個圖層都用于描繪一個 GIS 數據集。 地理處理輸入和派生出的數據集：GIS 數據集是常見的數據源，用于地理處理、自動數據處理和 GIS

45、分析。數據集用作輸入，于是派生出新數據集，作為各種地理處理工具的結果。通過地理處理可將許多任務作為一系列的操作來自動完成，這樣，在一個步驟中即可同時運行多個任務。這有助于創建可重復執行且記錄完備的數據處理工作流。 用戶還可以處理 ArcGIS 數據集以執行空間分析。 此模型說明了如何對潛在的新公園地點進行標識和分級。好的候選地址必須人流密集，且不能離已有的公園太近。 處理數據集中的單個要素和元素除了處理數據集之外，用戶還可以處理數據集中的單個元素。這些元素包括單個要素、屬性表中的行和列，以及柵格數據集中的單個單元。例如，在指向一塊宗地對其進行標識時，即是在處理數據集中的單個數據元素： 正如編輯

46、道路中心線的示例所示，編輯要素時，即是在處理單個數據元素： 處理表時，用戶即是在處理行和列中的描述信息，如下所示： 地圖應用程序為 GIS 提供基礎的用戶界面 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？GIS 用戶使用的是交互式地圖。有一系列 GIS 地圖應用程序可為用戶使用 ArcGIS 提供主要界面。使用地圖文檔 (ArcMap MXD) 和 ArcGIS Web 地圖來封裝在這些應用程序中使用和共享的地圖。 多種 GIS 地圖應用程序GIS 地圖為許多 GIS 應用程序提供基礎的用戶界面。用戶可以指向地圖要素以顯示要素相關信息、發現新的關系、

47、執行編輯和分析以及使用地理視圖有效地傳達結果。 可以在多種應用程序框架中部署大量替代 GIS 地圖應用程序，以支持多種類型的用戶和任務。其中包括以下內容：專業 GIS 地圖ArcGIS Desktop 用戶（ArcView 用戶、ArcEditor 用戶和 ArcInfo 用戶，通常還包括自定義 ArcGIS Engine 應用程序用戶）可使用一組豐富的制圖應用程序（例如 ArcMap）來執行日常工作。ArcGIS Desktop 提供了專業的 GIS 應用程序，可用于制作和使用地圖、使用 3D 場景和地球、編譯數據、運行 GIS 分析以及發布 GIS 信息產品以供組織中的其他人使用。 專業

48、GIS 地圖應用程序的常見任務包括：· 制作地圖。· 編輯數據。· 執行空間分析。· 顯示結果。· 創建地理信息動畫。· 數據成圖。· 以桌面地圖、Web 地圖和 ArcGIS Explorer 地圖形式發布和共享。· 打印地圖。Web 地圖Web 地圖受眾廣泛（從市民到現場工作人員、操作人員、管理人員和主管）并且與 ArcGIS Server 一同發布。Web GIS 應用程序的用戶體驗與許多用戶 Web 地圖（例如 Google 地圖和 Microsoft Bing 地圖）很像。 您可以創建和共享自己的自定義

49、Web 地圖應用程序，這些應用程序由 ArcGIS Server 托管的強大的后端地圖和地理服務提供支持。Web 地圖彼此之間可以輕松組合（即混搭）。 Web 應用程序在 ArcGIS 中，可通過以下應用程序編程接口 (API) 構建和部署 Web 地圖：JavaScript、Adobe Flex 和 Microsoft Silverlight。Web 制圖應用程序適用于對多個 Web 地圖和 GIS 服務器中的信息進行合并。下面列出了一些在自定義應用程序中使用的典型任務：· 地圖與專門任務（識別、查詢、匯總等）一起使用· 簡單編輯（例如，允許公民作為社區成員編譯和共享自己

50、的信息）· 基于屬性和表單進行更新· 訪問狀態地圖（環境感知）· 融合多個服務器中的信息ArcGIS ExplorerArcGIS Explorer 是 ESRI 提供的免費應用程序，可與任意用戶共享。Explorer 用于構建以 2D 和 3D 視圖形式提供地理信息的交互式 Web 地圖。這些 GIS 地圖可集成多個信息集。ArcGIS Explorer 通常依賴于 ArcGIS Web 和其他 Web 服務（KML、WMS 等），但也可以使用本地數據集。 以下是 ArcGIS Explorer 的一些特征：· 可以訪問通過 ArcGIS Server

51、 發布的任意 2D 或 3D 底圖，并且能夠疊加幾乎所有 GIS 服務（KML、OGC、Bing 以及其他服務）。· 支持高級 GIS 任務和訪問地理處理服務。· ArcGIS Explorer 演示模式對使用地圖和 GIS 來揭示信息以及與社區進行溝通和可視化社區非常有效。· 可以幫助用戶回答許多問題，遠遠超過簡單的 Web 制圖功能： § 客戶在哪？§ 應該在哪開設新店面或設施點？§ 這次突發事件會影響到誰？第一個響應者在哪？弱勢群體處于哪個位置？數量是多少？受影響的老年人在哪？孩子們在哪？疏散中心應該設在哪？§ 對停電

52、做出響應的最佳方法是什么？能否準確定位停電位置？§ 城市中交通最擁擠的區域在哪？§ 依據此備選擬議計劃，地塊的預計稅基是多少？§ 新開發項目會對環境造成什么影響？§ 空氣質量對主要道路附近的孩子們有什么影響？§ 如果水位上升一米將會怎樣？· 可免費下載和使用。移動 GIS 應用程序無線移動設備的廣泛使用（手機使用的發展）以及全球定位系統 (GPS) 的普遍應用加速了移動 GIS 的發展。ArcGIS 提供的移動功能可在無線設備（使用移動 Web）以及帶有高級 GPS 功能的設備（用于野外數據采集和制圖）上使用。無線移動設備使用標準的

53、Web 地圖框架，而 Tablet PC 和專業 GPS 設備則使用特殊地圖，可使用 ArcGIS Mobile 技術通過移動設備將這些特殊地圖帶到野外。ArcMap 文檔和 Web 地圖 Resource Center » 基本知識庫 » 什么是 GIS？地圖可用于實現 GIS 的部署和共享。每個交互式 GIS 地圖都是一種說明如何將地理信息結合在一起并進行描繪的規范。創建地圖時，需要指定地圖圖層以及它們在地圖中的繪制順序。每個圖層都可用于對特定數據集進行符號化和標注。此外，還需要定義通過各圖層中的要素可訪問哪些信息，以及可對圖層執行哪些附加操作（例如，空間分析或編輯）。

54、 可將地圖定義作為地圖文檔進行保存和共享。例如，您可將 GIS 地圖副本發送給其他用戶。這樣，用戶便可在多種應用程序以及多個組織中部署共享的地圖。ArcGIS 用戶使用和共享兩種主要類型的交互式地圖 - ArcMap 文檔（及其圖層）和 GIS Web 地圖。· 通過 ArcMap 文檔，Desktop 用戶可與其他 Desktop 用戶共享專業的 GIS 工作。借助地圖文檔，還可通過 ArcGIS Server 將地圖及其包含的基本地理信息以地圖服務和其他 GIS 服務的形式進行發布。· 通過 Web 地圖，可在很多在線客戶端中共享和使用地圖服務，例如，可在 ArcGIS

55、 Desktop、ArcGIS Explorer、iPhone 和其他移動客戶端中打開和使用 Web 地圖。Desktop 用戶和初學者均可創建和共享 Web 地圖。下面將對各種地圖文檔進行詳細的介紹。ArcMap 文檔 ArcMap 文檔和圖層在 ArcMap 中創建和使用，ArcMap 是 ArcGIS 的主要制圖應用程序。 每個 ArcMap 文檔都包含完整的地圖規范 - 地圖圖層、圖層的顯示屬性、編輯規則、分析模型、屬性訪問和報告等。創建 ArcMap 文檔并為其定義各種地圖屬性后，GIS 地圖的所有屬性也將被保存。這將收集多種圖層屬性和交互設置 - 數據源；地理數據的符號化、標注和可

56、視化方式；所使用的地圖比例和各比例下的圖層外觀；工具規范（例如，如何編輯圖層以及在哪些數據集中存儲新要素）；用于處理特性信息的屬性等等。這些屬性被捕獲并封裝在地圖包和圖層包中。地圖還可以完整封裝如下信息：如何編輯要素、使用哪些屬性以及如何在彈出窗口中顯示這些屬性。地圖包將指定保存數據的地理數據庫、用于獲取新信息集的地理處理模型（即工具）和用于將附加屬性信息與地圖相關聯的關聯表。所有這些設置均被捕獲為地圖的一部分。每個 ArcGIS 地圖文檔都可捕獲制圖以及地理信息的其他所有元素 - 地理數據庫、編輯模板和編輯規則、分析模型、表和圖表的使用方法等。地圖文檔中的關鍵信息元素之一就是地圖圖層，用戶通

57、常還希望以獨立的圖層文件或圖層包形式共享和封裝圖層信息。這樣，用戶便可相互之間共享地圖，從而使多個用戶以共同的方式查看和使用地理信息。任何 ArcGIS Desktop 用戶均可獲得其他用戶的地圖包或圖層包的副本，隨后，只需雙擊即可在 ArcMap 中打開并使用這些文檔。從其他用戶接收到地圖包（或圖層包）后，可將該包下載到您的計算機上，該包將對 ArcGIS Desktop 進行相應調整 - 該包同樣能夠完成用戶設計并構建到共享的地圖包或圖層包中的所有工作。其他用戶能夠完成的每項操作，您現在也可以完成。此外，這些 ArcGIS 文檔和包也可作為地圖服務發布在 Web 上。憑借 ArcGIS S

58、erver，用戶可以將任何地圖、地理數據庫或模型轉換為 GIS Web 服務，以便在工作組或整個企業范圍內共享，或者在云端進行開放式共享。在地圖中封裝相關信息并使用 ArcGIS Desktop 共享地圖和圖層 文檔關鍵屬性共享形式地圖文檔· 地圖名稱、摘要、描述等· 地圖圖層列表· 地理數據庫· 地理處理工具· 影像服務· 每個圖層的屬性· 地圖文檔 (MXD)· 包含相關數據的地圖包 (MPK)圖層· 圖層名稱、摘要、描述等· 特性（名稱、元數據、地圖比例、數據源、透明度等）· 特

59、性：可見字段、別名、顯示表達式、只讀與更新等· 符號系統· 標注· 編輯屬性· 要素的附件· 識別和彈出窗口屬性· 時間感知屬性· 圖層文件 (LYR)· 包含相關數據的圖層包 (LPK)· 地圖文檔/包中的一個圖層有關地圖文檔和圖層的詳細信息，請參閱什么是 ArcMap？。ArcGIS Web 地圖ArcGIS Web 地圖是一組經過編排的地圖服務圖層，它們可作為單個地圖同時打開和使用。Web 地圖可在 Web 上共享，并且可在任一 ArcGIS 客戶端應用程序（例如，ArcMap、ArcGIS Explorer Online、ArcGIS.com、iPhone 等）中打開。 您可使用 web 瀏覽器來