第一讲、MAPGIS基本概念GIS与MAPGIS1、什么是GIS地理信息系统，是英文Geographic Information System, 简称 GIS。GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ）的分析和管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。MAPGIS是国内GIS市场占有率最大的软件系统。MAPGIS功能数据采集与编辑功能 GIS的核心是一个地理数据库,所以建立GIS的第一步是将地面的实体图形数据和描述它的属性数据输入到数据中,即数据采集.为了消除数据采集的错误,需要对图形及文本数据进行编辑和修改. 属性数据编辑与分析 属性数据比较规范,适应于表格表示,所以许多地理信息系统都采用关系数据库管理系统管理. 通常的关系数据库管理系统(RDBMS)都为用户提供了一套功能很强的数据编辑和数据库查询语言,即SQL,系统设计人员可据此建立友好的用户见界面,以方便用户对属性数据的输入、编辑与查询. 除文件管理功能外, 属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义各类地物的属性数据结构. 由于GIS中各类地物的属性不同, 描述他们的属性项及值域亦不同, 所以系统应提供用户自定义数据结构的功能,系统还应提供修改结构的功能,以及提供拷贝结构、删除结构、合并结构等功能. 制图功能 GIS的核心是一个地理数据库。建立GIS首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输出到数据库中并能编制用户所需要的各种图件。因为大多数用户目前最关心的是制图。从测绘角度来看，GIS是一个功能极强的数字化制图系统。然而计算机制图需要涉及计算机的外围设备,各种绘图仪的接口软件和绘图指令不尽相同,所以GIS中计算机绘图的功能软件并不简单,ARC/INFO的制图软件包具有上百条命令,它需要设置绘图仪的种类,绘图比例尺,确定绘图原点和绘图大小等. 一个功能强的制图软件包还具有地图综合,分色排版的功能. 根据GIS的数据结构及绘图仪的类型,用户可获得矢量地图或栅格地图. 地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图, 而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图,如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高线图等等. 还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图,如坡度图、坡向图剖面图等等. 空间数据库管理功能 地理对象通过数据采集与编辑后，形成庞大的地理数据集。对此需要利用数据库管理系统来进行管理。GIS一般都装配有地理数据库，其功效类似对图书馆的图书进行编目，分类存放，以便于管理人员或读者快速查找所需的图书。其基本功能包括：1.数据库定义 2.数据库的建立与维护 3.数据库操作 4.通讯功能 空间分析功能 通过空间查询与空间分析得出决策结论，是GIS的出发点和归宿。在GIS中这属于专业性，高层次的功能。与制图和数据库组织不同，空间分析很少能够规范化，这是一个复杂的处理过程，需要懂得如何应用GIS目标之间的内在空间联系并结合各自的数学模型和理论来制定规划和决策。由于它的复杂性，目前的GIS在这方面的功能总的来说是比较低下的。典型的空间分析有： 拓扑空间查询 空间目标之间的拓扑关系有两类,一种是几何元素的节点、弧段和面块之间的关联关系,用以描述和表达几何要素间的拓扑数据结构,另一种是GIS中地物之间的空间拓扑关系,这种关系可以通过关联关系和位置关系隐含表达,用户需通过特殊的方法进行查询. 缓冲区分析 缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形,它是地理信息系统重要的和基本的空间分析功能之一. 叠置分析 将同一地区,同一比例尺的两组或更多的多边形要素的数据文件进行叠置,根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形或进行多边形范围的属性特征的统计分析. 空间集合分析 空间集合分析是按照两个逻辑子集给定的条件进行逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算。 地学分析 地理信息系统除有以上基本功能外,还提供一些专业性较强的应用分析模块,如网络分析模块,它能够用来进行最佳路径分析,以及追踪某一污染源流经的排水管道等等.土地适应性分析可以用来评价和分析各种开发活动包括农业应用、城市建设、农作物布局、道路选线等用地,优选出最佳方案,为土地规划提供参考意见.发展预测分析可以根据GIS中存储的丰富信息,运用科学的分析方法,预测某一事物如人口、资源、环境、粮食产量等,及今后的可能发展趋势,并给出评价和估计,以调节控制计划或行动.另外,利用地理信息系统还可以进行最佳位址的选择,新修公路的最佳路线选择,辅助决策分析和地学模拟分析等等. 数字高程模型的建立 数字高程模型有三种主要的形式，包括格网DEM、不规则三角网（TIN），以及由两者混合组成的DEM。格网DEM数据简单，便于管理，但因格网高程是原始采样点的派生值，内插过程将损失高程精度，仅适合于中小比例尺DEM的构建。TIN直接利用原始高程取样点重建表面，它能充分利用地貌特征点、线，较好地表达复杂的地形，但TIN存储量大，不便于大规模规范管理，并难以与GIS的图形矢量数据或栅格数据以及遥感影像数据进行联合分析应用。所以一般的GIS都提供了两种数字高程模型的软件包，用户可以根据需要进行选择。 地形分析：包括等高线分析，透视图分析，坡度坡向分析，断面图分析及地形表面面积和挖填方体积计算。最佳路径分析，追踪污染源流分析，农业布局合理性分析，城市布局合理性分析，道路选线分析等。MAPGIS 的应用领域地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。 (加测绘、应急、石油石化等国民经济各个领域。) 以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用 资源管理 (Resource Management) 主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。 资源配置 (Resource Configuration) 在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。 城市规划和管理 (Urban Planning and Management) 空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。 土地信息系统和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。 生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling) 区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。 应急响应 (Emergency Response) 解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。 地学研究与应用 (Application in GeoScience) 地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。 商业与市场 (Business and Marketing) 商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。 基础设施管理 (Facilities Management) 城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 选址分析 (Site Selecting Analysis) 根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。 网络分析 (Network System Analysis) 建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。 可视化应用 (Visualization Application) 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。 分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application) 随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。MAPGIS术语1、图层按照一定的需要或标准把某些相关物体组合在一起。可以把图层理解为一张透明薄膜，每一层的图元在同一薄膜上，如水系力图层、铁路图层、地质界限图层、断层图层等。图层的分层有利于地图图元的管理，提高成图速度。2、图元图面上表示空间信息特征的基本单位，分为点、线（孤段）、多边形等三种类型3、结点指某线或孤段的端点或数条线或孤段的交点。4、工程及工程文件的建立工程是对一系列的点、线、面文件进行管理的描述性文件。工程文件的建立（操作演示）以下补充再讲两个概念5、栅格图即扫描的图像，MAPGIS只认tif灰度图、rbm二值图、msi、msd图为MAPGIS系统自带格式。6、矢量图即进行了数字化的图像，图中的每一个点都有相对的 X 和 Y 座标。这种图形的文件量最小。便于数据存储与处理。MAPGIS文件MAPGIS常用文件有以下类型1、点文件（.wl）用于存放点图元的文件。2、线文件（.wt）用于存放线图元的文件。3、区文件（.wp）用于存放区即面图元的文件。4、控制点文件（.pnt）用于图像、图形校正采集的控制点而生成的文件。5、工程文件（.mpj）工程文件内没有具体的图元内容，只记录组成工程文件的点、线、区、图像文件的存放路径。6、图例板文件（.cln）图例板：当录入数据时，在输入另一类图元之前，都要进入菜单修改此类图元的缺省参数