第3章地理数据库 地理数据库（Geodatabase）是一种面向对象的空间数据模型，它对于地理空间特征的表达更接近我们对现实世界的认识。地理数据库在一个公共模型框架下，对GIS处理和表达的空间特征，如矢量、栅格、不规则格网（triangulated irregular network, TIV、网络等进行统一描述和存储，是目前最先进的数据管理模式。本章主要介绍地理数据库的概念，Ueodatabase的数据管理.智能化操作，版本与长事务管理等的原理与操作方法。 3.1 Geodatabase概述 3.1.1 Geodatabase数据模型 Geodatabase和空间数据库（spatial database）在本质上没有很大的区别，只是提法的不同。GIS使用Geodatabase来描述地理数据库的概念与操作，方便起见，本章皆用Geodatabase 描述地理数据库。 Geodatabase是Esri公司经过多年研发，在先前数据模型的基础上进化而来的，是保存各种数据集的“容器”。它建立在标准的关系数据库（RDBMS）基础之上，使用标准关系数据库技术表现地理信息数据模型，并加入了空间数据管理的模式。Geodatabase中所有的数据都被存储在一个RDBMS中，既包括每个地理数据集的框架和规则，又包括空间数据和属性数据的简单表格。Geodatabase为ArcGIS更好地管理和使用地理数据提供了数据接口和管理框架，它集成了所有在ArcGIS中可以使用的数据类型（如要素类、格数据集、表）及其显示、访问、存储、管理和处理的方法。 1.Geodatabase的数据组织 Geodatabase依据层次型的数据对象来组织空间数据，这些数据对象包括对象类（object class、要素类（feature class）和要素数据集（feature dataset）等。 1）对象类 在Geodatabase中，对象类是一种特殊的类，它没有空间特征，表现为可关联某种特定行为的表记录。如某块地的主人，在“地块”和“主人”之间，可以定义某种关系。 2）要素类 同类空间要素的集合即为要素类，如河流、道路、植被、用地、电缆等，也就是通常理解的矢量数据中的“图层”。要素类之间可以独立存在，也可以具有某种关系。当不同的要素类之间存在关系时，可将其组织到一个要素数据集中。 3）要素数据集 要素数据集由一组具有相同空间参考的要素类组成。一般而言，在以下三种情况下，可以考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集（简称为要素集）中。 一专题归类表示。当不同的要素类属于同一范畴时，如全国范围内不同比例尺的公路交通专题数据，其点、线、面类型的要素类可组织成一个要素数据集。 一创建几何网络。构成几何网络的不同要素类必须组织到同一个要素数据集中。如燃气网络中，有阀门、减压阀、管路等设备，它们分别对应点或线类型的要素类，在进行燃气网络对应的几何网络建模时，这些要素类就必须放在同一要素数据集下。 一考虑平面拓扑。共享公共几何特征的要素类，如用地、水系、行政区界等。当移动其中的一个要素时，其公共的部分也要求一起移动，并保持这种公共关系不变。此种情况下，
第一章 1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 3.GIS功能分为以下五个方面： ①数据采集与输入；②数据编辑与更新； ③数据存储与管理；④空间数据分析与处理； ⑤数据与图形的交互显示。 4.21世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。 5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次： ①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数； ③按分析的复杂性程度。 第二章 1.ArcGIS的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。 2.Geoprocessing地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。 第三章 1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。 2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程， 3.ArcGIS中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。 4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。 5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。 6.地理数据库建立的一般过程： ①地理数据库设计；②地理数据库建立； ③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据； ⑤进一步定义地理数据库。 7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集 8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。 9.创建拓扑的优势：
中国人民大学社会与人口学院 地理信息系统软件ArcGIS应用课程学习班（第一期） 课程简介： 地理信息系统是构建、采集、存储、管理和分析空间数据的应用技术，又是跨越地理科学、信息科学和空间科学的应用交叉学科。地理信息系统的应用领域非常广泛，主要有国土规划、公共安全、公共交通、电力供应、税收财政、工商管理、水利、农业、环境、土地管理、矿业、医疗卫、防震减灾、城市供水、邮电通讯、煤气燃气供应、房地产管理、中介服务、金融保险、商业服务、国防建设等。 ArcGIS 是Esri功能最强大的GIS软件产品。本课程是掌握和应用该软件基本工具的入门篇。学员将学习GIS的基础知识，软件的基本功能和基本操作。主要内容包括：空间数据可视化、创建地图、编辑地理数据、GIS查询与空间分析、Geodatabase构建。通过典型案例分析练习，学员将学会如何为GIS项目准备和处理数据，并使用常见的分析工具来分析地理数据。主讲教师： 张耀军中国人民大学社会与人口学院副教授、人口资源环境经济学教研室主任，中国科学院地理科学与资源研究所博士。研究方向为区域经济，人口资源环境可持续发展，文化与区域发展，区域人力资源开发。主要开设课程：《中国区域发展》，《生态经济学》、《应用生态学》、《管理心理学》、《社会调查研究方法》、《社会工作》。已在国内期刊上发表论文30多篇，主持或参加课题20余项，独著1部，参与编写5部。 培训方式及培训内容（共三天）： 培训方式 理论与实践相结合，强调操作技能，注重软件实现 培训内容（三天ArcGIS学习班教学计划）： （一）ArcGIS应用基础 1. ArcMap基础：新地图创建、数据加载、数据层操作与保存等 2. ArcCatalog应用基础：文件夹连接、文件类型显示和增删、目录内容的浏览与检索、图层管理、数据转换与输出 3. Geoprocessing：Geoprocessing地理处理的基本介绍、Toolbox的新建与管理、Toolbox 内容的基本介绍 （二）空间数据的采集与组织
国内外主流GIS软件介绍 国外： （1）ArcGIS：ArcGIS是美国ESRI公司在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出的代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS作为一个可伸缩的平 台，无论是在桌面，在服务器，在野外还是通过Web，为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。 ArcGIS系列软件包括： ArcGIS Desktop：一个专业GIS应用的完整套件 ArcGIS Engine：为定制开发GIS应用的嵌入式开发组件 ArcSDE、ArcIMS和ArcGIS Server：服务端GIS ArcGIS Mobile：Esri公司移动GIS解决方案之一； ArcGIS Online：一个面向全球用户的公有云GIS平台，为用户提供了按需的、安全的、可配置的GIS服务。 （ ArcGIS Desktop界面） （2）MapInfo：是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。MapInfo 含义是“Mapping + Information（地图+信息）” 即：地图对象+属性数据。
（MapInfo Professional 界面） （3）Skyline：是美国Skyline 公司研发的一套优秀的三维数字地球平台软件。凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。目前在国内，它是制作大型真实三维数字场景的首选软件。 Skyline 软件优点 1）产品线齐全，涵盖了三维场景的制作，网络发布，嵌入式二次开发整个流程； 2）支持多种数据源的接入，其中包括 WFS，WMS，GML，KML，Shp，SDE，Oracle， Excel 以及 3DMX，sketch up 等，方便信息集成； 3）通过流访问方式可集成海量的数据量，它可制作小到城市，大到全球的三维场景； 4）飞行漫游运行流畅，具有良好的用户体验； 5）支持在网页上嵌入三维场景，制作网络应用程序； SkylineTerrasuite 主要包含 3 类产品： 1)TerraBuilder 融合海量的遥感航测影像数据、高程和矢量数据以此来创建有精确三维模型景区的地形数据库。 2)TerraExplorer 它是一个桌面工具应用程序，使得用户可以浏览、分析空间数据，并对其进行编辑，添加二维或者是三维的物体、路径、场所以及地理信息文件。
实验报告 实验一数据更新变换 实验目的：通过练习，掌握数据提取、裁剪、拼接及投影变换的方法。 实验要求：白水县跨两个1：25万图幅，要求提取出白水县行政范围内的DEM数据，将数据转换成高斯克吕格投影系统。 实验步骤： 1 白水县行政范围的提取 1.1加载原始数据chp4/ex1/Vector.shp 1.2打开ArcTollbox里，分析工具/提取/筛选，打开对话框 输入要素选择Vector，表达要素点击，打开查询构建器，选择"NAME" = '白水县'
提取白水县行政范围结果Vector-Select5，如下图： 2 DEM数据拼接 2.1 加载dem1、dem2 2.2 打开ArcTollbox中，数据管理工具/栅格/栅格数据集/镶嵌至新栅格，打开对话框，输入栅格dem1、dem2，选择输出位置和数据集名称，波段数为1.
拼接结果dem如下图： 3 利用白水县范围对DEM裁切 3.1 ArcTollbox中，spatial analyst 工具/提取分析/按掩膜提取，打开对话框如左图，输入栅 格dem，要素掩膜数据为Vector-Select5，确定，裁切结果Extract_dem3如右图：
4 白水县DEM的投影变换 4.1 ArcTollbox中数据管理工具/投影和变换/栅格/投影栅格，打开对话框，输入栅格Extract_dem3，输出坐标系点击，打开空间参考属性对话框，定义坐标系，选择/Projected Coordinate Systems/Gauss Kruger/Xian 1980/Xian 1980 GK Zone 19.prj 投影变换结果Extract_dem3_ProjectRaster如下图：
1.ArcGIS简介 1.1GIS的系统构成 一个完整的地理信息系统主要由四个部分构成，即硬件系统（含网络系统）、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。其中计算机软、硬件系统是GIS使用工具，空间数据反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表达方式。 1.2ArcGIS是什么 地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 1.3ArcGIS数据格式 ArcGIS处理和支持的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感影像数据、属性数据等。 1.4ArcGIS版本 ESRI相继推出了多个版本系列的GIS软件，其产品不断更新扩展，构成适用各种用户和机型的系列产品。目前我们适用的GIS软件是ESRI在2004年推出的ArcGIS9.2，是一个统一的地理信息系统平台，由数据服务器ArcSDE及桌面软件Desktop、服务器GIS、嵌入式GIS和移动GIS4个基础框架组成。 1.5ARCGIS和GIS常用软件比较
二次开发容易 价格贵，门槛较高 空间分析功能强大 并不适合做数据采集、数据编辑 数据格式好 适合建大型系统 数据编辑、地图制 图功能比较强大 二次开发困难 国产软件，界面较 友好； 软件不够稳定，数据格式不够稳定 价格便宜 空间分析功能不强 二次开发比较容 易 进入市场时间略短 数据兼容性较好 各行业份额都不大 价格便宜 二次开发容易 不是GIS 软件，在GIS 方面有所增强。 制图方便，操作易 上手。 在此基础上二次 开发了不少测绘类应 用软件，如CASS ，威
一、国内外主流GIS软件介绍 国外： （1）ArcGIS：ArcGIS是美国ESRI公司在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出的代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS作为一个可伸缩的平台，无论是在桌面，在服务器，在野外还是通过Web，为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。 ArcGIS系列软件包括： ArcGIS Desktop：一个专业GIS应用的完整套件 ArcGIS Engine：为定制开发GIS应用的嵌入式开发组件 ArcSDE、ArcIMS和ArcGIS Server：服务端GIS ArcGIS Mobile：Esri公司移动GIS解决方案之一； ArcGIS Online：一个面向全球用户的公有云GIS平台，为用户提供了按需的、安全的、可配置的GIS服务。 ( ArcGIS Desktop界面) （2）MapInfo：是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。MapInfo 含义是“Mapping + Information（地图+信息）”即：地图对象+属性数据。
（MapInfo Professional界面） （3）Skyline：是美国Skyline公司研发的一套优秀的三维数字地球平台软件。凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。目前在国内，它是制作大型真实三维数字场景的首选软件。 Skyline软件优点 1)产品线齐全，涵盖了三维场景的制作，网络发布，嵌入式二次开发整个流程； 2)支持多种数据源的接入，其中包括WFS，WMS，GML，KML，Shp，SDE，Oracle，Excel以及3DMX，sketch up等，方便信息集成； 3)通过流访问方式可集成海量的数据量，它可制作小到城市，大到全球的三维场景； 4)飞行漫游运行流畅，具有良好的用户体验； 5)支持在网页上嵌入三维场景，制作网络应用程序； SkylineTerrasuite主要包含3类产品： 1）TerraBuilder 融合海量的遥感航测影像数据、高程和矢量数据以此来创建有精确三维模型景区的地形数据库。 2）TerraExplorer
地理信息系统（GIS）在交通方面的应用非常广泛，公路、铁路、水运、航空等都离不开GIS。 （GIS与交通） 智能交通地理信息系统，通过图形的形式记述查询道路的通行状况，迅速定位事故点，抢修车辆的调度，以及提供交通疏散的方案等，为提高道路的通行能力，舒缓交通阻力，提高道路通行的安全系数，紧急事故的处理等提供强有力的技术保障。智能交通GIS在国外的交通管理部门得到了大量应用，例如：北京交通管理局、上海市交通管理局、欧洲公路管理信息系统（Road MANagement System for Europe ）、芝加哥铁路局、密歇根州交通管理局等。 ArcGIS软件作为 GIS软件技术的先驱，提供了从桌面到服务器，以及移动的全面产品系列，采用基于SOA架构的服务架构设计，以其强大的空间分析功能为支撑，为智能交通信息系统和辅助决策支持需求提供了面向空间的交通企业级平台解决方案。Esri公司秉承IT 的互操作标准，可以与智能交通其他业务系统无缝的集成与融合，构建面向空间的智能交通业务平台，为缓解城市交通压力，提高城市交通安全提供全面的技术支撑服务。
（基于GIS的智能交通信息系统） 基于GIS的城市智能交通可以应用在以下几个方面： （1）、车辆诱导系统 结合交通视频监控和交通诱导系统的车辆诱导GIS系统，基于地图实现交通流量的动态监控和交通事故的及时管理。停车诱导系统，以空间可视化方式，实时查询各停车场的剩余车位数或客满信息，减少城市交通盲目寻找车位而造成的车流量的增加。以GIS为支撑的车辆诱导系统可大大提高车速，减少交通堵塞。
（智能交通路况） （2）、交通规划 通过GIS对道路交通进行规划，分析上下班人群或交通人流、车辆的情况，优化轨道交通或公共交通的线路设计，利用GIS分析可优化建设交通枢纽站，调整公交线路的路线和停靠站点，提高公共交通的运载能力。可结合GIS实现交通一卡通系统建设，实现快速人流结算，可以极大提升城市交通服务的能力，缓解在高峰期人流或车流对交通所造成的压力。
ArcGIS地理信息系统三大文件格式解析 Shape数据 1. shp存储几何要素的空间信息，即XY坐标 2.shx存储了有关.shp存储的索引信息，即shp中空间数据的存储方式，XY坐标的输 入点在哪里，有多少XY坐标对等信息 3.dbf存储地理数据的属性信息的dBase表 4.prj存储了文件的空间参考信息，如坐标系统等 5.shp.xml对元数据浏览后生成的xml元数据文件 6.sbn和sbx存储对shapefile的空间索引，加速空间数据的读取 Coverage数据 1.aat弧段属性表，记录弧段的起点和终点坐标信息 2.adf为coverage格式，包括lab.adf、arc.adf、sec.adf、pal.adf、cnt.adf、tic.adf、lnk.adf、 bnd.adf都记录了坐标信息，arx.adf、pax.adf为索引文件和pat.adf、aat.adf为属性文件
3.pat点属性表，记录lable点的坐标信息 4.tic控制点，用于配准地图的点 5.aux保存栅格文件自身不能保存的辅助信息，包括彩色地图信息，直方图或表格， 坐标系统，变换信息，投影信息 6.rrd保存影像金字塔信息索引，加速显示和漫游 7.dat属性信息 8.nit属性表定义文件 9.dir属性表路径管理文件，用于关联dat和nit Geodatabase数据 ?adf - ARC/INFO coverage data file ?agf - Atlas GIS native binary geodataset file ?ain - attribute index file ?aih - attribute index file ?alg - ER Mapper algorithm ?apr - ArcView Project File (ODB format) ?avl - legend template file (ODB format) ?avp - palette file (ODB format) ?ave - Avenue script ?avx - ArcView extension file (ODB format) ?ai - Adobe Illlustrator picture file ?bat - DOS batch file ?bil - image file (band interleaved by line) ?bip - image file (band interleaved by pixel) ?blw - world file for bil image ?bmp - Windows bitmap image file ?bpw - world file for bip or bmp images ?bsq - image file (band sequential)
大型商场选址（缓冲区和叠加分析的综合应用） 1．背景 在城市中，如何为大型商场找到一个交通便利、停车方便、人员密集的商业地段是商场开发商最为关注的问题。因此，商场开发商需要从多方面对商场选址进行分析以便选出区位条件最好的位置，从而获取最大的经济效益。 2．目的 熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠加分析操作，综合利用各项矢量数据的空间分析工具解决实际问题。 3．数据 该实例数据位于光盘（…\chp10\Ex1\），请将数据拷贝到C:\chp10\Ex1\。 a)城市地区主要交通道路图（mainstreet） b)城市主要居民区图（residential） c)城市停车场分布图（stops） d)城市主要商场分布图（othermarkets） 4．要求 所寻找地区的区位条件为： A.离城市主要交通线路50m以内，以保证商场交通的通达性。 B.保证在居民区100m范围内，便于居民步行到达商场。 C.距停车场100m范围内，便于顾客停车。 D.距已经存在的商场500m范围之外，减少竞争压力。 5．操作步骤 启动ArcMap，打开city.mxd地图文档。位于C:\ chp10\Ex1\data文件目录下。 （1）城市地区主要交通线路影响范围的建立 点击【缓冲向导】按钮，打开【缓冲向导】对话框，参数如下： A.【图层中的要素】：mainstreet，单击【下一步】按钮。 B.确定缓冲区距离：50，确定缓冲【距离单位为】：米，单击【下一步】按钮。 C.选择【缓冲区输出类型】中的【融合缓冲区之间的障碍？】为：【是】。
D. 确定输出位置：C:\chp10\Ex1\result\缓冲_mainstreet.shp ，单击 【完成】按钮，如图10-71所示。 图10-71 城市交通要道影响范围缓冲区 图10-72 居民居住地影响范围缓冲区 （2）居民居住地影响范围的建立 点击【缓冲向导】按钮下： ，打开【缓冲向导】对话框，参数如A. 【图层中的要素】：residential ，单击【下一步】按钮。 B. 确定缓冲区距离：100，确定缓冲【距离单位为】：米，单击【下一步】按钮。 result\缓冲_ residential.shp ，单击【完成】按钮。 。 C. 选择【缓冲区输出类型】中的【融合缓冲区之间的障碍？】为：【是】。 D. 确定输出位置：C:\ chp10\ Ex1\居民区影响范围如图10-72所示（3）停车场影响范围的建立 点击【缓冲向导】按钮，打开【缓冲向导】对话框，参数如下： hp10\Ex1\result\缓冲_ stops.shp ，单击【完成】按钮。停车场影响范围如图10-73所示。 A. 【图层中的要素】：stops ，单击【下一步】按钮。 B. 确定缓冲区距离：100，确定【距离单位为】：米，单击【下一步】按钮。E. 选择【缓冲区输出类型】中的【融合缓冲区之间的障碍？】为：【是】。 C. 确定输出位置：C:\c