中 国 地 质 大 学
资 源 信 息 系 统
第五章 地矿空间信息子
系统设计与应用
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目 录
第二节 地矿空间数据编辑、处理与空间分析2
第一节 地矿空间信息子系统的结构与功能31
第三节 地矿空间数据库的应用设计与应用3
中 国 地 质 大 学以主题数据库为核心的资源勘查区
信息系统结构
内层为数据管理层，是整个系统的核心，它
贯穿于系统运作的全过程，也贯穿于系统功
能应用的各个层次。数据管理层的职能是实
现数据组织、存贮、检索、转换、传输和交
叉访问。
中层是功能应用层，是整个
系统的躯干，它由下而上分
为数据采集、点源数据库、
数值计算、图件编绘和评价
决策等五个层次。功能应用
层的职能是实施系统的全部
功能处理，其底部的主题数
据库子系统与内层的数据管
理连为一体，成为点源数据
库子系统。
外层 是 技术方法层,是整个系统的四肢，可为功能
应用层的各个层次及数据管理层服务。它包括各种
高功能的硬、软件平台和 GIS、多媒体技术、人工
智能和人工神经网络技术。
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化验鉴定试验 物探遥感化探 前期地质勘探 区域地质调查
资料收集和信息预处理
定量数据的登录和格式化文字描述的整理和编码 成果图件的汇总和登记
属性与空间数据采集子系统
文字与数字的键盘输入 图形的手扶跟踪数字化输入
数据库管理系统
数据查询检索和维护 信息的补充更新和重组属性数据库空间数据库
功能处理与图件编绘子系统
参数文件生成 原始图件生成分析图件辅助设计统计分析和模糊识别动、静态数学模拟
显示器、打印机、绘图仪等
屏幕显示 拷贝与存盘
磁介质、局部网络或远程网络
勘探设计
1.数据准备
5.成果输出
6.发送应用
露头岩芯井下
2.数据输入
图形扫描输入与矢量化
图件绘制 表格打印 文字打印
已有数据库
地质与资源分析 综合预测评价 社会服务采矿或工程设计
信 息 源 选 择
3.数据管理
4.信息处理
资
源
信
息
处
理
流
程
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空间信息子系统是资源信息系统
的重要组成部分其主要任务是：
?①采集、存贮和管理资源勘查所获取的空间
数据
?②实现各种空间指标的量算并绘制各种图件
?③进行资源及其控制因素的空间分析与综合
评价
?④开展与资源形成、分布和开发有关的空间
过程模拟仿真
资源空间信息子系统的设计与应用
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GIS具有强大的 空间信息管理和处理功
能,因而成为资源空间信息子系统的首选技
术平台。由于目前还缺乏资源勘查领域专用
的 GIS，多数资源信息系统的空间信息子系
统都是在通用的 GIS软件平台上开发而成的，
有些资源空间信息子系统实际上就是 GIS的
专业应用。
第一节 资源空间信息子系统的
结构与功能
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资源空间信息子系统由各类空
间数据采集、存储、管理、分析、
处理、输出的计算机硬件、软件所
组成。
一、资源空间信息子系统的结构
资源信息系统China University of Geosciences地矿资源空间信息子系统的组成
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输入设备
专用设备
常规设备
GPS
全数字摄影
测量工作站
解析和数字
摄影测量仪器
遥感与遥感
图象处理系统
全站仪
扫描仪
数字化仪
键盘、鼠标
处理设备
工作站服务器
硬盘阵列
存储设备
活动硬盘光盘机磁带机
输出设备
绘图仪
终端
打印机
GIS的硬件组成
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地矿资源空间信息子系统的硬件系统组成
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资源空间数据的管理加工分析设备是 计算机 。
它可以组成网络, 也可以单独使用 。
建立地理信息系统除软件外, 首先要选择计算
机平台 。 虽然许多商用的工具型 GIS软件都能在
多种档次的计算机上运行, 但仍需要精心选择
那些能满足特定资源勘查需求的计算机类型,
以便达到 最佳的性能价格比 。
1.数据管理、加工、分析设备
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由于资源空间信息系统所面
临的是 海量的空间数据和复杂的
分析与编图工作, 只有内存大,
速度快的计算机方能胜任 。 工作
站 是大型 GIS系统的主流机型, 通
常配有大屏幕高分辨率的图形终
端和专用的图形加速卡, 特别适
宜于 GIS的图形图像处理 。 工作站
还可以通过网络将各种微机联成
一个网络系统, 达到资源数据和
资源信息共享 。
工作站
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但对于局部小区域或特定资源勘查区而
言, 微型机 的适用性更强一些 。 现行的
PENTEM — Ⅱ 以上的 PC机所具有内存储量
(≥48MB),速度 (≥300MHz)和外存 (≥6GB)，
足以应付各种空间信息的存储管理和处理 。
虽然微机在内存储器与硬盘之间的传输速率
方面较工作站稍慢, 但在当前的数据量和处
理方式下其影响并不明显, 相反却比工作站
更为方便和经济 。 换句话说, 它比工作站有
更高的性能 ╱ 价格比 。
高档微型机
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资源信息系统面对着 空间数据的海洋, 例如,
一幅 1:5万的地质图, 有 10 MB到 20MB的数据
量；一幅 1024× 1024遥感图像一般有 1MB的数
据量, 而一幅 1:5万地形图或地理底图, 通常也
有 5MB 到 8MB的数据量 。 为了存贮, 管理和处
理这些数据, 需要有 大容量和高速度的外存储
器 。
活动硬盘
硬盘阵列
光盘机
磁带机
2.外存储器
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磁带 的体积相对较小, 磁带的存储量一般为 150MB
以上, 但易于发霉变质导致数据破坏, 不便作为空
间数据长期保存的处所；
硬盘 （ 磁盘阵列 ） 的体积很小, 存储量已经达到
10G以上, 但也易于遭受破坏, 可作为空间数据日
常存贮和处理的处所, 同样不便作为空间数据长期
保存的处所；
光盘 的体积最小且每张盘的存储量已达 600M以上,
易于保存而不霉变, 而且配备光盘机的成本低廉,
基层勘查单位负担得起, 因此可作为庞大的资源空
间数据长期存储的良好介质 。
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?键盘，鼠标
?手扶跟踪数字化仪、
?扫描仪
?解析测图仪 (或机助测图系统 )。
3.输入设备
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?手扶跟踪数字化仪是 GIS最基本的输入设
备 。 它将 资源图件转换成数字形式 （ 矢量数
据 ）, 主要针对资源工作的前期资料和某些
须预处理的图件 。 数字化仪由一块布满栅格
状电子坐标网络的平板, 一个图形坐标检测
器 (类似于鼠标器 )和一根连接导线构成, 用
来将图形数据转换成矢量形式的数据 。
?地图数字化的精度受数字化仪本身的分辨
率、数字化方式、操作者的经验和技术等多
种因素影响。
1)手扶跟踪数字化仪
通向计算机接口
叉丝
游标
按扭
电磁感应板
手扶跟踪数字化仪示意图
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?这是一种通过 光电效应 将 图形直接转换
成栅格化数据的设备 。
?扫描仪既可用于输入由空间图形构成的
线条图件, 也可以用于输入由空间象素构
成的栅格图像 。 栅格数据经过识别与转换,
还可以转换成矢量形式的数据 。
?购买扫描仪时, 要根据实际需要和性能 /
价格比最优化准则, 选择色型 (单色还是彩
色?),幅面及分辨率 。
2)扫描仪
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扫描仪的分辨率是用像素大小
(10?m至 100?m之间 )或每英寸的网
点数 (dpi)来表示的 。 两者的转换关
系 是, 400dpi 大 约 相 当 于
64× 64?m像素大小, 每平方厘米
约有 25000个像素 。 1000dpi相当于
25× 25?m像素大小, 每平方厘米
约有 155000个像素 。
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扫描仪
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为了适应空间信息系统发展的需求, 一
些技术开发单位和厂家对原有的模拟测
图仪 （ 例如 Technocart,Topocart-B）
进行改造, 增加了接口和相应的驱动软
件, 使之变成了新一代的解析测图仪 。
解析测图仪与计算机相连接, 便可做为
航空照片等图形数据的采集站 。
3)解析测图仪
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近年来，随着 GIS的推广和应用，国内外又
基于解析测图技术，相继开发出了新一代
数字摄影测量工作站 —— 机助测图系统和
各种遥感图像处理系统，用于从航空相片
和航天照片上采集所拍摄的影像数据。 有
了这些系统，这类资源空间数据的采集和
更新就更为方便、快捷和准确了。资源空
间信息子系统所管理和处理的这类空间信
息，可以来自这些输入设备的直接联机采
集与输入，也可以来自有关数字测图部门
提供软盘、磁带或光盘。
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?GPS（ 全球定位系统 ） 接收机, 可
通过卫星定位, 将地面的移动目标
如野外测量者, 测量仪器车等的空
间坐标实时地输入计算机 。
?全站型速测仪, 可以自动地以数字
形式记录所测量的资源空间数据 。
4)其他仪器
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GPS
?卫星定位系统通过空中的卫星能够为用户提供实
时、连续、全天候、高精度的三维位置、三维速
度和时间信息，用于导航定位及授时。 目前已有
两个卫星定位系统（美国的全球定位系统 GPS和
俄罗斯的全球导航卫星系统 GLONASS）能为用
户提供定位服务。其中,GPS系统在技术上最为
成熟，且已真正进入实用的系统，在应用上也最
为广泛。
? GPS(Global Position System)系统是美国国防
部（ DOD）从 1973年开始组织实施的一项规模宏
大的全球战略计划。
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GPS
?该系统具有优越的特点：
1）全能性,能在空中、海洋、陆地等全球范围内进行导
航、授时和定位及测速；
2）全球性,在全球的任何地点都可进行定位；
3）全天候,白天黑夜都可以定位。
GPS定位系统由三个部分组成，即 空间部分, 监控部
分 和 用户部分 组成。空间部分由 24颗卫星组成，目前 24
颗卫星已经全部在轨。监控部分包括 1个主控站,3个注入
站和 5个监测站，它们主要是收集数据、编算导航电文、
诊断状态及调度卫星。用户部分即 GPS接收机，主要是接
收、跟踪、变换和测量 GPS信号,
GPS接收机利用接收到四颗或更多的 GPS卫星的距
离经过解算就能得到准确的时间和三维位置。
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?空间信息子系统的主要输出设备是各种 绘
图仪 和 图形显示器 。
?绘图仪
?从画板的样式和画笔的驱动方式看, 可分为
平板式绘图仪和滚筒式绘图仪两类 ；
?从画笔的样式及其着墨方式看, 有 笔式绘图
仪, 针式点阵打印机 (或称行式打印机 ),静电绘
图仪, 喷墨绘图仪和激光绘图仪四类 。
?但就其绘图原理而言, 上述绘图仪均可归
为 矢量绘图仪和栅格绘图仪两大类 。
4.输出设备
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?笔式绘图仪 是矢量绘图仪的代表 。 这是
一种传统的图形输出设备 。 矢量绘图仪的
分辨率可达 0.0125mm,精度可达 0.125mm，
幅面宽达 1m,长度可达几十米 。
?矢量绘图仪绘制简单线条图形的精度较
高而成本较低，但是绘制复杂图件费时较
长且累积误差大；它的另一个缺点是色彩
比较简单，也不便于进行区域 (面 )着色，
因而不能输出图像。
1)矢量绘图仪
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针式点阵打印机、静电绘图仪、喷墨绘图仪
和激光绘图仪 。
彩色激光打印机的精度和感官效果最好，质
量也最高，但价格昂贵，适合于区域地质图或
印刷版型的输出。
彩色喷墨绘图仪在功能、制图质量、感官效
果和价格上适中，较适合于一般资源与地质勘
查成果图件或区域地质图草图的输出。
从理论上讲，计算机根据像元的色值，控制
黄品青黑四个墨盒喷出的墨滴密度，可产生
1600万种颜色，其分辨率可达到 800dpi。
2)栅格式绘图仪
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宽幅绘图仪
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彩色喷墨打印机
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图形显示器 在空间数据输入、检索
分析和处理等阶段都要用到。
资源空间信息子系统应该配有高分
辨率的图形显示器，其分辨率至少要
达到 1024× 1024或 1152× 900。此外，
为了加快图形图像的处理速度，最好
配有图形加速卡。
3)图形显示器
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图形显示器
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立体图形显示器 在制作资源勘查原始
图件和分析图件方面起着重要作用。国外
某些公司推出的 数字摄影测量工作站 都配
有立体显示器，可以把摄像匹配的结果叠
置在显示屏幕上，使用户一目了然。
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资源空间信息子系统的 核
心 是它的 软件,包括
?一个 GIS基础平台
?一批专业应用程序
三、软件系统
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GIS因其具有 管理和处理空间信息
的能力, 被选做资源空间信息子系统的
应用软件开发和运行的基础平台 。
目前，国内外已经开发出来的 GIS基
础软件数以百计，但是在国内市场上流
通的主要有 Arc/Info,Arcview、
Mapinfo,Intergraph,Genamap和
MapGis,Geostar等。
1,GIS基础平台
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其中,Intergraph和 Arc/Info的功
能最为强大，可用于资源空间信息子
系统大型资源空间信息子系统，其价
格较为昂贵。 Genamap的情况与
Arc/Info 相似。从目前情况看，基层
资源与地质勘查单位都不具备使用这
三种软件的条件。自主开发、国产软
件。
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Mapinfo和 Arcview的微机版在国内较
为流行,
Mapinfo图元的拓扑关系描述和空间
分析功能较差，但图形管理功能较强，适
合于大量扫描入库的栅格化图件管理和处
理；
Arcview图形管理功能稍弱，但有一
定的拓扑关系描述和空间分析功能，若加
强二次开发，可以用来作为基层勘查单位
的野外空间信息采集系统和一般二维信息
管理与处理系统。
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MapGis和 Geostar为国产软件，均具有较
强的拓扑关系描述、空间分析和“三 S(GIS、
GPS,RS)集成功能。
其中 MapGis为微机版软件，通用性较强
而专业化程度较低；
Geostar既有微机版也有工作站版，专业
化程度较高而通用性较弱。二者均有网络版，
可能作为基层勘查单位的二维信息管理与处理
系统，但不太适合作为野外空间数据采集系统。
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?GIS的软件构成是有一定层次的 。
?下面的两层为操作系统和系统开发工具
库 。
?上面三层是 GIS的功能应用软件, 包括
处理资源空间信息的基本功能软件, 特定
资源信息采集与处理软件以及针对资源勘
查与评价专业人员的用户界面 。 这三层代
表了资源空间信息子系统的能力和用途 。
?其中的空间信息的基本功能软件通常由 GIS开发者提供, 而特定资源信
息处理软件以及专业用户界面属于 GIS的二次开发的内容, 由应用开发单
位或用户根据实际需要自行开发 。
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操作系统
（系统调用、设备运行、网络等）
系统库
（编程语言、数学库等）
软件库
（图形、数据库等）
GIS基本功能软件
专门资源空间信息采集
与处理软件包
接口、数据通讯软件
应用
水平
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按照资源空间数据的采集, 加工, 管理,
分析和表达的需要, 资源空间信息子系统主
要由 5个模块组成：
?空间数据输入模块
?勘查图形编辑模块
?空间数据库管理模块
?空间信息查询与分析模块
?成果输出模块。
2.功能模块的组成及功能（本节重点内容）
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地矿资源空间信息子系统各功能模块间的联系
空间数据输入
空间数据库
管理
空间信息查询
与分析
空间图形
编辑
成果图件
输出
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空间数据输入与转换模块，是一组相对
独立的功能软件模块。它所面对的空间数据
包括,原有的各种资源勘查成果图件、航空
相片、遥感数据和图象、地形地物测量数据、
野外现象照片和素描、文本资料等多种类型 。
针对不同的输入设备和不同类型的资源空间
数据源，应当配备不同的软件，以便保证各
种来源的空间数据都能转换成 GIS可以接收
的数字形式，并进入资源空间数据库。
1)空间数据输入与转换模块
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数据输入与转换模块示意图
数据输入与转换模块示意图
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?图形与文本编辑模块主要用于对输入数据的质量
检查与纠正。
?图形编辑模块功能：
?基本的空间、属性数据交互编辑、错误检查、
修饰成图、图幅拼接功能
?提供对图形进行修饰并设计线形、颜色和符号
注记功能
?提供建立拓扑关系、组合复杂地物、输入某些
属性数据的功能，
?还提供文件数据转换、坐标转换、比例尺放缩、
投影形式转换等功能，多种地图投影方法。
2)图形与文本编辑模块
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图形与文本编辑功能组成模块
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? 资源属性数据的管理通常利用资源数据库子
系统, 而资源空间 (图形 )数据的管理则使用专
门设计的资源空间数据库管理系统, 少量与空
间数据匹配输入的属性数据也采用空间数据库
管理系统进行管理 。 由于目前的空间数据库系
统管理系统管理属性数据的功能较低,
? 人们正在研究一种面向对象的空间数据模型,
它既可以表示资源属性数据又可有效地表示资
源空间图形数据 。
3)空间数据库存储与管理模块
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空间数据库的组成与功能
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空间数据管理：空间数据库
?数据库
?定义：数据库是为一定目的服务，以特
定结构存储的相关联的数据的集合。
?特点：
?数据独立于应用程序而集中管理
?数据之间建立联系，反映了现实世界信息的
联系
?数据模型
?层次模型
?网络模型
?关系模型
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空间数据管理：空间数据库（续）
?空间数据库
?定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要
素特征的数据集合
?特点：
?数据量特别大
?属性数据和空间数据联合管理
?数据应用范围广泛
?空间数据库的数据特征
?空间特征
?非结构化特征
?空间关系特征
?分类编码特征
?海量数据特征
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传统数据库与空间数据库的比较
传统数据库 空间数据库
数据连续性 /相关性 不连续相关性小 连续较强空间相关性
实体类型 /空间关系 少简单固定 多复杂且不固定
记录长度 结构化 等长 非结构化 不等长
查询与操作 文字、数字 文字数字空间图形
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现行空间数据库管理方案
?基于文件与关系式数据库的空间数
据混合管理方案
?基于关系式数据库的空间数据管理
方案
?基于对象 — 关系式数据库的空间数
据管理方案。
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文
件
关
系
数
据
库
混
合
管
理
方
案
?属性数据建立在 RDBMS上，数据存储
和检索比较可靠、有效；
?几何数据采用图形文件管理，功能较弱，
特别是在数据的安全性、一致性、完整
性、并发控制方面，比商用数据库要逊
色得多。
?空间数据分开存储，数据的完整性有可
能遭到破坏。
?GIS软件,Arc/Info,MGE,GenMap
等
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文
件
关
系
数
据
库
混
合
管
理
方
案
几
何
数
据
属
性
数
据
ID
数
据
文
件
数
据
库
早
期
图形用户界面
图形处理 DBMS
属性用户界面
图形
文件库
属性
数据库
GIS用户界面
图形处理 DBMS
图形
文件库
属性
数据库
高级语言 ODBC协议
GIS用户界面
图形处理 DBMS
图形
文件库
属性
数据库
高级语言 数据库开发语言
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全
关
系
式
数
据
库
管
理
方
案
?属性数据、几何数据同时采用关系式数
据库进行管理
?空间数据和属性数据不必进行烦琐的连
接，数据存取较快
?属间接存取，效率比 DBMS的直接存取
慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等
复杂的空间操作
?GIS软件,System9,Small World、
Geovision等
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全
关
系
式
数
据
库
管
理
方
案
GIS界面属性数据（定长记录） 空间数据（变长记录）
DBMS
空间
数据库
关系表 二进制块
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对
象
关
系
数
据
库
管
理
方
案
?对现有的关系数据库进行扩展，增加空
间数据类型
?解决了空间数据变长记录的存储问题，
由数据库软件商开发，效率较高
?用户不能根据 GIS要求进行空间对象的
再定义，因而不能将设计的拓扑结构进
行存储
?GIS软件,TIGER,Geo++,Geo
Tropics等
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对
象
关
系
数
据
库
管
理
方
案
GIS界面
空间数据处理
DBMS
空间
数据库
扩充实体类型
（点、线、面、圆等）
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4)空间查询与空间分析模块
空间查询 是指按一定的条件从 GIS目标之间的
属性, 空间位置, 范围和空间关系中派生出
空间查询 信息, 从而形成一个新的资源数据
子集, 并以此实现有关资源空间信息的查询
与分析；
空间分析 则是通过对各类资源体的空间特征
进行一系列检索, 运算, 分析, 综合, 来研
究自然资源的时空演化规律 。
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空间查询与分析模块
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?空间查询与空间分析是空间信息系统最重要的功能，
也是资源空间信息子系统区别于其它资源信息系统的
本质特征。
?研究人员不仅可以就某个资源实体本身的信息进行双
向查询，即根据资源空间图形查询相应的属性信息，
或按资源属性的特征查找相应的资源空间实体，
?而且可以从整体上把握资源体的时空结构，获取很多
新信息和新知识，实现资源、环境调查和国民经济建
设中的综合评价、预测、规划和决策。
?因此，该项功能大大增加了各种图形信息和属性信息
的利用深度和广度。
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资源空间数据的处理与分析结果, 最后都
要按用户的需要以最容易理解的形式来表
达 。 由于在资源空间信息子系统中, 所有
的资源图形图像信息都以数字形式存储,
而且它们都以有效的数据结构与各种资源
专题信息有机地联系在一起, 因而在最终
成果的表达与输出方面有显著的优越性 。
资源空间信息子系统的数据输出模块通常
具有如下特点：
5)数据输出模块
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?该模块可为特定资源研究人员输出全要素资源
图件；
?也可以根据用户的需要, 分层输出各种资源专
题图件, 如资源分布图, 资源特征参数图, 资源
区划图, 地质图, 勘探剖面图, 地理底图, 地形
等高线图等,
?还可以通过空间分析得到一些特殊的资源分析
用图, 如坡度图, 坡向图, 资源预测图, 资源评
价图 。
?还能根据用户的特殊需要, 随时调用和叠置专
题信息, 并迅速形成各种综合图件, 如地球化学
综合异常图和地球物理综合异常图, 等等 。
(1)输出内容的可选性
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?在成果输出之前, 还可以利用图形编辑模块, 设
计出适合于特定资源专题的图形符号, 填充花纹和
复杂线型, 并且制作出相关的图例, 责任表, 拼图
表, 指北针, 比例尺等各种图饰, 可以自由选择各
种字型字体进行标注, 并实现图形与描述文字混合
排版, 甚至可以处理资源图形的复杂压盖, 避让等
特殊图形问题, 然后输出 。 由于所有的图形都已数
字化, 在输出前可以反复利用, 随时修改, 满足不
同资源用户对图件形式的变化要求 。
(2)图式图例的可变性
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?该模块能够以图形, 图像, 图表, 表格, 数字和
文字等多种形式向用户提供中间和最后结果, 例如：
?能够输出表示资源空间分布特征和相互关系的 资
源专题地图, 地质图和专题影像地图 ；
?能够输出表达统计信息, 决策信息的 饼状图, 直
方图和空间分布图 ；
?能够输出支持资源属性数据查询, 统计和运算的
资源统计表格 。
?信息产品可以装载于纸介质 (图纸 )上, 也可以装
载于磁介质 (磁盘或磁带 )和光介质 (光盘 )上 。
(3)产品类型的多样性
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?资源空间信息子系统的图形输出一般与
设备独立, 它能生成各种标准格式的图形
图像数据文件, 可以在荧光屏, 磁盘驱动
器, 光盘机, 打印机, 笔式绘图仪, 静电
绘图仪, 喷墨绘图仪和激光照排机等设备
上输出 。
(4)图形设备的普适性
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数据输出模块
资源信息系统China University of Geosciences
?各种资源勘查成果图件
?航空相片
?遥感数据和图象
?地形地物测量数据
?野外现象照片和素描图
?文本资料
四、空间数据（数据类型）
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?地质图
?地理底图
?地形等高线图
?地矿资源分布图
?地矿资源特征参数图
?地矿资源区划图
?勘探剖面图
?通过空间分析得到一些特殊的地矿分析用图，如坡
度图、坡向图、地矿预测图、地矿评价图
?调用和叠置专题信息，形成各种综合图件，如地球
化学综合异常图和地球物理综合异常图
四、空间数据（专业类型）
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五、各类系统使用人员
?技术人员
?数据采集人员
?各级领导
?系统开发人员
?信息管理人员
?终端用户
资源信息系统China University of Geosciences
?目前, GIS基础软件品牌繁多, 由于这些软
件产生背景不同, 数据存储方式不同, 处理
手段和功能也不同, 导致它们在资源应用领
域的适应性也不同 。
?据统计, 在国际市场上地理信息系统软件
商有三百多家, 各种与 GIS相关联的软件或产
品不计其数, 但占据资源应用研究领域且起
市场主导地位的却只有为数不多的几家 。
?下面将对几种国内常用的 GIS作概要的介绍 。
国内外主要 GIS平台简介
资源信息系统China University of Geosciences
?这是一个功能较强, 目前在我国应用较多的国
外大型 GIS软件产品 。
?.开发公司：美国环境系统研究所 （ ESRI） 公司
?.推出日期,1982年
?.硬件环境：小型机, 工作站, PC机
?.操作系统,Windows X, UNIX,VMS、
DOS
1.ARC/INFO
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?.主模块：包括 ARC,INFO,ARCEDIT、
ARCPLOT,ADS,MAP LIBRARIAN 等功
能模块；它包含了处理地理信息系统的各种
高级功能, 如：数据输入和编辑, 数据转换
和集成, 基本 GIS功能 —— 地图投影及投影
转换和多边形叠加分析等, 完整的数据查询
和显示工具, 地理数据库, 生成图形用户界
面的工具 。
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?.附加模块,NETWORK—— 线状网络分析模型,
TIN—— 地表模型和地形分析模型等, COGO—
— 交互式坐标几何输入于管理大比例尺成图,
ARCSCAN—— 扫描图预处理及矢量化模块,
GRID—— 栅 格 数 据 模 型 分 析 和 显 示 模 块,
ARCSTORM—— 基于现代计算机技术客户 /服务
器结构的空间数据管理软件模块 （ 它能使 GIS用
户管理大型地理数据, 能对地理数据进行特征管
理, 支持多用户存取连续空间数据库, 还能对分
布数据库进行有效组织与管理 ） 。
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?.数据交换模式,DLG,DXF,HPGL, SIF,
TIGER, DEM, DIME, ERDAS, LANDSAT,
SPOT
?.网络：支持 NFS
?.数据类型：矢量, 栅格
?.数据管理特点：按图幅存放, 但能合并图幅；采
用 QUADTREE 方法空间索引；图形信息与属性信
息的关系较为紧密, 连接码由系统指定 。
?Internet网址为,http://www.esri.com
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?ARCVIEW,起初是 ARC/INFO的一个空间
信息浏览模块, 随着 PC机硬软件的发展,
ARCVIEW逐步成为一个独立的易学, 易用的
GIS工具和界面友好的桌面地理信息系统 。 它
能让用户对组合数据进行查询与显示；直接对
ARC/INFO数据进行操作 。
?ARCVIEW提供完整的桌面制图, 属性表管
理, 统计分析, 连接多煤体等功能, 支持多类
型数据和多种数据库, 有完善的基于面向对象
的二次开发功能 。
2.ARCVIEW
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?开发公司：美国环境系统研究所 （ ESRI） 公司
?推出日期,1982年
?硬件环境,PC机, 工作站, 小型机
?操作系统,Windows X,DOS,UNIX,VMS
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?.主 模 块,ARCVIEW—— 面向目标的产品,
AVENUE—— 面向目标的二次开发语言
?.附加模块：各种空间分析模块, 网络分析模
块等
?.数据交换格式,SHP,DXF,MIF,DLG、
TIF,ERDAS,LANDSAT,SPOT等
?.网格,NFS
?.数据类型：矢量
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?ARCVIEW特征：
?具有简洁, 直观的用户界面
?创造性的, 先进的显示和观察工具
?支持复杂的空间和属性双向查询及 ODBC支持
?能与其它桌面地理信息系统 （ 如 MapInfo） 和不同
类型数据进行热联结, HOTLINKS”
?商业制图功能 —— 较强的图形编辑和裁剪功能,
能制作统计图形, 柱状图和饼状图
?地图结构设计与符号化处理
?地理网络地址匹配与分析
?完善的面向对象的二次开发工具
?适用于大量的数据查询和显示及 SQL结构化查询
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?总之, ARCVIEW标准的界面和丰富的功
能可以被各阶层用户所接受, 目前最新版本
为 8.0版 。
?Internet网址为,http://www.esri.com
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?.开发公司：美国 MapInfo公司
?.推出日期,1992年
?.硬件环境,PC机
?.操作系统,DOS,MS Windows X
3.MapInfo
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?主 模 块,MapInfo—— 面向地图的目标
产品, MapBaisc—— 二次开发语言
?附加模块：各种空间分析模块, 网络分
析模块等
?数据交换格式,WOR,DBF,DXF、
MIF,TIF,TXT,TAB,LANDSAT、
SPOT等
?数据类型：矢量, 栅格
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?MapInfo特征：
?简洁, 直观的用户界面和方便的显示和观察工具
?支持 OLE拖放和多种数据格式转换
?支持空间和属性双向查询和 ODBC支持
?商业制图功能 —— 能制作统计图形, 柱状图和饼
状图等
?地图结构设计与符号化处理及标注
?完善的自动跟踪数字化和灵活的副本地图窗口创
建
?目前最高版本为 5.0版 。
?Internet网址为,http://www.mapinfo.com
?较强的图层分层管理和统计报表编制
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?MAPGIS是由中国地质大学 (武汉 )自行开发的有
自主版权的全汉化国产优秀桌面地理
?信息系统软件 。 目前, 最新版本为 6.5版 。
?.开发公司：中国地质大学麦普 （ MAPGIS） 公
司
?.推出日期,1995年
?.硬件环境,PC机
?.操作系统,MSWindows X
4.MAPGIS
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?主 模 块：
?输入子系统 —— MAPGIS提供的数字化仪, 扫描矢量化输
入, GPS输入和其它数据源的直接转换模块；
?图形整饰子系统 —— 编辑修改矢量结构的点, 线, 面的空
间位置及其图形属性, 增加或删除点线面等, 并适时自动校
正拓扑关系；
?输出子系统 —— 将编排好的图形显示在屏幕上或在指定的
设备上硬拷贝输出等；
?空间分析子系统 —— 对空间与非空间数据进行分析和查询,
包括矢量空间分析, 图象分析, 数字高程模型等；
?库管理子系统 —— 通过图形库管理模块和专业属性库管理
模块来实现空间和属性数据的管理；
?实用服务子系统 —— 用来实现对拓扑关系等方面错误的检
查和不同图形系统间的数据格式交换, 以及进行系统库的编
辑等 。
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?数据交换格式,WT,WP,WP,DXF,TIF、
E00等
?数据类型：矢量
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?GeoStar是由武汉测绘科技大学自行开发的一
个有自主版权的全汉化国产优秀地理信息系统
软件 。 目前, 最新版本为 4.x版 。
?开发公司：武汉测绘科技大学吉奥公司
?推出日期,1995年
?硬件环境：工作站, PC机
?操作系统,UNIX,MSWindows X
5.GEOSTAR
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?主 模 块：
?数据采集 —— 提供手扶跟踪数字化, 图纸扫描屏
幕数字化, 直接从测量仪器获取数据及外部数据文
件等多种手段；
?空间数据管理 —— 可以使用文件系统来存储和管
理空间几何数据, 也可以使用关系数据库来存储和
管理空间几何数据；
?图形编辑 —— 可以自由地增加, 删改, 旋转, 分
割, 捕捉和整饰点, 线, 面, 能方便地进行属性操
作并自动构建和解除拓扑线, 面, 能自动进行图幅
接边处理；
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?空间查询 —— 可以根据属性查图形, 根据图
形查属性, 提供空间关系查询, 几何量算和统
计分析功能, 可以进行多种查询选择的任意组
合, 可以一次点选多个目标并浏览任意对象的
属性, 查询结果可作为进一步分析报表的选择
集；
?空间分析 —— 运用空间算子思想, 采用面向
对象的方法与技术, 提供单目算子和双目算子,
用户可以通过这些算子的组合或二次开发, 完
成各种空间分析功能 。
资源信息系统China University of Geosciences
?用户界面 —— 用户可以根据需求动态地装载和
卸载自己系统提供的和第三方开发的功能模块,
并任意自由组合以增强系统功能；
?二次开发 —— 提供数据库读 /写, 数据查询,
数据更新, 空间分析, 数据转换, 影像处理,
界面设计等一系列应用程序接口 (API)函数；
?此外, 还有普通地图制图和符号设计模块, 专
题制图模块, 数据转换模块, 地图投影和坐标
变换模块, 元数据管理模块, 报表设计与属性
数据处理模块 。
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?数据交换格式,WT, WP, WP、
DXF,TIF,E00等
?数据类型：矢量, 栅格
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?GeoStar是中国地质大学开发的一个 3维地理
信息系统 。
?开发公司：中国地质大学国土资源信息系统
研究所
?首版推出日期,2003年
?硬件环境：工作站, PC机
?操作系统,Windows X
?特点：地矿专业化和真三维 GIS
6.GeoView
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The End
Thanks
资 源 信 息 系 统
第五章 地矿空间信息子
系统设计与应用
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目 录
第二节 地矿空间数据编辑、处理与空间分析2
第一节 地矿空间信息子系统的结构与功能31
第三节 地矿空间数据库的应用设计与应用3
中 国 地 质 大 学以主题数据库为核心的资源勘查区
信息系统结构
内层为数据管理层，是整个系统的核心，它
贯穿于系统运作的全过程，也贯穿于系统功
能应用的各个层次。数据管理层的职能是实
现数据组织、存贮、检索、转换、传输和交
叉访问。
中层是功能应用层，是整个
系统的躯干，它由下而上分
为数据采集、点源数据库、
数值计算、图件编绘和评价
决策等五个层次。功能应用
层的职能是实施系统的全部
功能处理，其底部的主题数
据库子系统与内层的数据管
理连为一体，成为点源数据
库子系统。
外层 是 技术方法层,是整个系统的四肢，可为功能
应用层的各个层次及数据管理层服务。它包括各种
高功能的硬、软件平台和 GIS、多媒体技术、人工
智能和人工神经网络技术。
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化验鉴定试验 物探遥感化探 前期地质勘探 区域地质调查
资料收集和信息预处理
定量数据的登录和格式化文字描述的整理和编码 成果图件的汇总和登记
属性与空间数据采集子系统
文字与数字的键盘输入 图形的手扶跟踪数字化输入
数据库管理系统
数据查询检索和维护 信息的补充更新和重组属性数据库空间数据库
功能处理与图件编绘子系统
参数文件生成 原始图件生成分析图件辅助设计统计分析和模糊识别动、静态数学模拟
显示器、打印机、绘图仪等
屏幕显示 拷贝与存盘
磁介质、局部网络或远程网络
勘探设计
1.数据准备
5.成果输出
6.发送应用
露头岩芯井下
2.数据输入
图形扫描输入与矢量化
图件绘制 表格打印 文字打印
已有数据库
地质与资源分析 综合预测评价 社会服务采矿或工程设计
信 息 源 选 择
3.数据管理
4.信息处理
资
源
信
息
处
理
流
程
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空间信息子系统是资源信息系统
的重要组成部分其主要任务是：
?①采集、存贮和管理资源勘查所获取的空间
数据
?②实现各种空间指标的量算并绘制各种图件
?③进行资源及其控制因素的空间分析与综合
评价
?④开展与资源形成、分布和开发有关的空间
过程模拟仿真
资源空间信息子系统的设计与应用
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GIS具有强大的 空间信息管理和处理功
能,因而成为资源空间信息子系统的首选技
术平台。由于目前还缺乏资源勘查领域专用
的 GIS，多数资源信息系统的空间信息子系
统都是在通用的 GIS软件平台上开发而成的，
有些资源空间信息子系统实际上就是 GIS的
专业应用。
第一节 资源空间信息子系统的
结构与功能
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资源空间信息子系统由各类空
间数据采集、存储、管理、分析、
处理、输出的计算机硬件、软件所
组成。
一、资源空间信息子系统的结构
资源信息系统China University of Geosciences地矿资源空间信息子系统的组成
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输入设备
专用设备
常规设备
GPS
全数字摄影
测量工作站
解析和数字
摄影测量仪器
遥感与遥感
图象处理系统
全站仪
扫描仪
数字化仪
键盘、鼠标
处理设备
工作站服务器
硬盘阵列
存储设备
活动硬盘光盘机磁带机
输出设备
绘图仪
终端
打印机
GIS的硬件组成
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地矿资源空间信息子系统的硬件系统组成
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资源空间数据的管理加工分析设备是 计算机 。
它可以组成网络, 也可以单独使用 。
建立地理信息系统除软件外, 首先要选择计算
机平台 。 虽然许多商用的工具型 GIS软件都能在
多种档次的计算机上运行, 但仍需要精心选择
那些能满足特定资源勘查需求的计算机类型,
以便达到 最佳的性能价格比 。
1.数据管理、加工、分析设备
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由于资源空间信息系统所面
临的是 海量的空间数据和复杂的
分析与编图工作, 只有内存大,
速度快的计算机方能胜任 。 工作
站 是大型 GIS系统的主流机型, 通
常配有大屏幕高分辨率的图形终
端和专用的图形加速卡, 特别适
宜于 GIS的图形图像处理 。 工作站
还可以通过网络将各种微机联成
一个网络系统, 达到资源数据和
资源信息共享 。
工作站
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但对于局部小区域或特定资源勘查区而
言, 微型机 的适用性更强一些 。 现行的
PENTEM — Ⅱ 以上的 PC机所具有内存储量
(≥48MB),速度 (≥300MHz)和外存 (≥6GB)，
足以应付各种空间信息的存储管理和处理 。
虽然微机在内存储器与硬盘之间的传输速率
方面较工作站稍慢, 但在当前的数据量和处
理方式下其影响并不明显, 相反却比工作站
更为方便和经济 。 换句话说, 它比工作站有
更高的性能 ╱ 价格比 。
高档微型机
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资源信息系统面对着 空间数据的海洋, 例如,
一幅 1:5万的地质图, 有 10 MB到 20MB的数据
量；一幅 1024× 1024遥感图像一般有 1MB的数
据量, 而一幅 1:5万地形图或地理底图, 通常也
有 5MB 到 8MB的数据量 。 为了存贮, 管理和处
理这些数据, 需要有 大容量和高速度的外存储
器 。
活动硬盘
硬盘阵列
光盘机
磁带机
2.外存储器
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磁带 的体积相对较小, 磁带的存储量一般为 150MB
以上, 但易于发霉变质导致数据破坏, 不便作为空
间数据长期保存的处所；
硬盘 （ 磁盘阵列 ） 的体积很小, 存储量已经达到
10G以上, 但也易于遭受破坏, 可作为空间数据日
常存贮和处理的处所, 同样不便作为空间数据长期
保存的处所；
光盘 的体积最小且每张盘的存储量已达 600M以上,
易于保存而不霉变, 而且配备光盘机的成本低廉,
基层勘查单位负担得起, 因此可作为庞大的资源空
间数据长期存储的良好介质 。
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?键盘，鼠标
?手扶跟踪数字化仪、
?扫描仪
?解析测图仪 (或机助测图系统 )。
3.输入设备
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?手扶跟踪数字化仪是 GIS最基本的输入设
备 。 它将 资源图件转换成数字形式 （ 矢量数
据 ）, 主要针对资源工作的前期资料和某些
须预处理的图件 。 数字化仪由一块布满栅格
状电子坐标网络的平板, 一个图形坐标检测
器 (类似于鼠标器 )和一根连接导线构成, 用
来将图形数据转换成矢量形式的数据 。
?地图数字化的精度受数字化仪本身的分辨
率、数字化方式、操作者的经验和技术等多
种因素影响。
1)手扶跟踪数字化仪
通向计算机接口
叉丝
游标
按扭
电磁感应板
手扶跟踪数字化仪示意图
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?这是一种通过 光电效应 将 图形直接转换
成栅格化数据的设备 。
?扫描仪既可用于输入由空间图形构成的
线条图件, 也可以用于输入由空间象素构
成的栅格图像 。 栅格数据经过识别与转换,
还可以转换成矢量形式的数据 。
?购买扫描仪时, 要根据实际需要和性能 /
价格比最优化准则, 选择色型 (单色还是彩
色?),幅面及分辨率 。
2)扫描仪
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扫描仪的分辨率是用像素大小
(10?m至 100?m之间 )或每英寸的网
点数 (dpi)来表示的 。 两者的转换关
系 是, 400dpi 大 约 相 当 于
64× 64?m像素大小, 每平方厘米
约有 25000个像素 。 1000dpi相当于
25× 25?m像素大小, 每平方厘米
约有 155000个像素 。
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扫描仪
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资源信息系统China University of Geosciences
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为了适应空间信息系统发展的需求, 一
些技术开发单位和厂家对原有的模拟测
图仪 （ 例如 Technocart,Topocart-B）
进行改造, 增加了接口和相应的驱动软
件, 使之变成了新一代的解析测图仪 。
解析测图仪与计算机相连接, 便可做为
航空照片等图形数据的采集站 。
3)解析测图仪
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近年来，随着 GIS的推广和应用，国内外又
基于解析测图技术，相继开发出了新一代
数字摄影测量工作站 —— 机助测图系统和
各种遥感图像处理系统，用于从航空相片
和航天照片上采集所拍摄的影像数据。 有
了这些系统，这类资源空间数据的采集和
更新就更为方便、快捷和准确了。资源空
间信息子系统所管理和处理的这类空间信
息，可以来自这些输入设备的直接联机采
集与输入，也可以来自有关数字测图部门
提供软盘、磁带或光盘。
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?GPS（ 全球定位系统 ） 接收机, 可
通过卫星定位, 将地面的移动目标
如野外测量者, 测量仪器车等的空
间坐标实时地输入计算机 。
?全站型速测仪, 可以自动地以数字
形式记录所测量的资源空间数据 。
4)其他仪器
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GPS
?卫星定位系统通过空中的卫星能够为用户提供实
时、连续、全天候、高精度的三维位置、三维速
度和时间信息，用于导航定位及授时。 目前已有
两个卫星定位系统（美国的全球定位系统 GPS和
俄罗斯的全球导航卫星系统 GLONASS）能为用
户提供定位服务。其中,GPS系统在技术上最为
成熟，且已真正进入实用的系统，在应用上也最
为广泛。
? GPS(Global Position System)系统是美国国防
部（ DOD）从 1973年开始组织实施的一项规模宏
大的全球战略计划。
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GPS
?该系统具有优越的特点：
1）全能性,能在空中、海洋、陆地等全球范围内进行导
航、授时和定位及测速；
2）全球性,在全球的任何地点都可进行定位；
3）全天候,白天黑夜都可以定位。
GPS定位系统由三个部分组成，即 空间部分, 监控部
分 和 用户部分 组成。空间部分由 24颗卫星组成，目前 24
颗卫星已经全部在轨。监控部分包括 1个主控站,3个注入
站和 5个监测站，它们主要是收集数据、编算导航电文、
诊断状态及调度卫星。用户部分即 GPS接收机，主要是接
收、跟踪、变换和测量 GPS信号,
GPS接收机利用接收到四颗或更多的 GPS卫星的距
离经过解算就能得到准确的时间和三维位置。
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?空间信息子系统的主要输出设备是各种 绘
图仪 和 图形显示器 。
?绘图仪
?从画板的样式和画笔的驱动方式看, 可分为
平板式绘图仪和滚筒式绘图仪两类 ；
?从画笔的样式及其着墨方式看, 有 笔式绘图
仪, 针式点阵打印机 (或称行式打印机 ),静电绘
图仪, 喷墨绘图仪和激光绘图仪四类 。
?但就其绘图原理而言, 上述绘图仪均可归
为 矢量绘图仪和栅格绘图仪两大类 。
4.输出设备
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?笔式绘图仪 是矢量绘图仪的代表 。 这是
一种传统的图形输出设备 。 矢量绘图仪的
分辨率可达 0.0125mm,精度可达 0.125mm，
幅面宽达 1m,长度可达几十米 。
?矢量绘图仪绘制简单线条图形的精度较
高而成本较低，但是绘制复杂图件费时较
长且累积误差大；它的另一个缺点是色彩
比较简单，也不便于进行区域 (面 )着色，
因而不能输出图像。
1)矢量绘图仪
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针式点阵打印机、静电绘图仪、喷墨绘图仪
和激光绘图仪 。
彩色激光打印机的精度和感官效果最好，质
量也最高，但价格昂贵，适合于区域地质图或
印刷版型的输出。
彩色喷墨绘图仪在功能、制图质量、感官效
果和价格上适中，较适合于一般资源与地质勘
查成果图件或区域地质图草图的输出。
从理论上讲，计算机根据像元的色值，控制
黄品青黑四个墨盒喷出的墨滴密度，可产生
1600万种颜色，其分辨率可达到 800dpi。
2)栅格式绘图仪
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宽幅绘图仪
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彩色喷墨打印机
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图形显示器 在空间数据输入、检索
分析和处理等阶段都要用到。
资源空间信息子系统应该配有高分
辨率的图形显示器，其分辨率至少要
达到 1024× 1024或 1152× 900。此外，
为了加快图形图像的处理速度，最好
配有图形加速卡。
3)图形显示器
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图形显示器
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立体图形显示器 在制作资源勘查原始
图件和分析图件方面起着重要作用。国外
某些公司推出的 数字摄影测量工作站 都配
有立体显示器，可以把摄像匹配的结果叠
置在显示屏幕上，使用户一目了然。
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资源空间信息子系统的 核
心 是它的 软件,包括
?一个 GIS基础平台
?一批专业应用程序
三、软件系统
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GIS因其具有 管理和处理空间信息
的能力, 被选做资源空间信息子系统的
应用软件开发和运行的基础平台 。
目前，国内外已经开发出来的 GIS基
础软件数以百计，但是在国内市场上流
通的主要有 Arc/Info,Arcview、
Mapinfo,Intergraph,Genamap和
MapGis,Geostar等。
1,GIS基础平台
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其中,Intergraph和 Arc/Info的功
能最为强大，可用于资源空间信息子
系统大型资源空间信息子系统，其价
格较为昂贵。 Genamap的情况与
Arc/Info 相似。从目前情况看，基层
资源与地质勘查单位都不具备使用这
三种软件的条件。自主开发、国产软
件。
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Mapinfo和 Arcview的微机版在国内较
为流行,
Mapinfo图元的拓扑关系描述和空间
分析功能较差，但图形管理功能较强，适
合于大量扫描入库的栅格化图件管理和处
理；
Arcview图形管理功能稍弱，但有一
定的拓扑关系描述和空间分析功能，若加
强二次开发，可以用来作为基层勘查单位
的野外空间信息采集系统和一般二维信息
管理与处理系统。
资源信息系统China University of Geosciences
MapGis和 Geostar为国产软件，均具有较
强的拓扑关系描述、空间分析和“三 S(GIS、
GPS,RS)集成功能。
其中 MapGis为微机版软件，通用性较强
而专业化程度较低；
Geostar既有微机版也有工作站版，专业
化程度较高而通用性较弱。二者均有网络版，
可能作为基层勘查单位的二维信息管理与处理
系统，但不太适合作为野外空间数据采集系统。
资源信息系统China University of Geosciences
?GIS的软件构成是有一定层次的 。
?下面的两层为操作系统和系统开发工具
库 。
?上面三层是 GIS的功能应用软件, 包括
处理资源空间信息的基本功能软件, 特定
资源信息采集与处理软件以及针对资源勘
查与评价专业人员的用户界面 。 这三层代
表了资源空间信息子系统的能力和用途 。
?其中的空间信息的基本功能软件通常由 GIS开发者提供, 而特定资源信
息处理软件以及专业用户界面属于 GIS的二次开发的内容, 由应用开发单
位或用户根据实际需要自行开发 。
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操作系统
（系统调用、设备运行、网络等）
系统库
（编程语言、数学库等）
软件库
（图形、数据库等）
GIS基本功能软件
专门资源空间信息采集
与处理软件包
接口、数据通讯软件
应用
水平
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按照资源空间数据的采集, 加工, 管理,
分析和表达的需要, 资源空间信息子系统主
要由 5个模块组成：
?空间数据输入模块
?勘查图形编辑模块
?空间数据库管理模块
?空间信息查询与分析模块
?成果输出模块。
2.功能模块的组成及功能（本节重点内容）
资源信息系统China University of Geosciences
地矿资源空间信息子系统各功能模块间的联系
空间数据输入
空间数据库
管理
空间信息查询
与分析
空间图形
编辑
成果图件
输出
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空间数据输入与转换模块，是一组相对
独立的功能软件模块。它所面对的空间数据
包括,原有的各种资源勘查成果图件、航空
相片、遥感数据和图象、地形地物测量数据、
野外现象照片和素描、文本资料等多种类型 。
针对不同的输入设备和不同类型的资源空间
数据源，应当配备不同的软件，以便保证各
种来源的空间数据都能转换成 GIS可以接收
的数字形式，并进入资源空间数据库。
1)空间数据输入与转换模块
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数据输入与转换模块示意图
数据输入与转换模块示意图
资源信息系统China University of Geosciences
?图形与文本编辑模块主要用于对输入数据的质量
检查与纠正。
?图形编辑模块功能：
?基本的空间、属性数据交互编辑、错误检查、
修饰成图、图幅拼接功能
?提供对图形进行修饰并设计线形、颜色和符号
注记功能
?提供建立拓扑关系、组合复杂地物、输入某些
属性数据的功能，
?还提供文件数据转换、坐标转换、比例尺放缩、
投影形式转换等功能，多种地图投影方法。
2)图形与文本编辑模块
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图形与文本编辑功能组成模块
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? 资源属性数据的管理通常利用资源数据库子
系统, 而资源空间 (图形 )数据的管理则使用专
门设计的资源空间数据库管理系统, 少量与空
间数据匹配输入的属性数据也采用空间数据库
管理系统进行管理 。 由于目前的空间数据库系
统管理系统管理属性数据的功能较低,
? 人们正在研究一种面向对象的空间数据模型,
它既可以表示资源属性数据又可有效地表示资
源空间图形数据 。
3)空间数据库存储与管理模块
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空间数据库的组成与功能
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空间数据管理：空间数据库
?数据库
?定义：数据库是为一定目的服务，以特
定结构存储的相关联的数据的集合。
?特点：
?数据独立于应用程序而集中管理
?数据之间建立联系，反映了现实世界信息的
联系
?数据模型
?层次模型
?网络模型
?关系模型
资源信息系统China University of Geosciences
空间数据管理：空间数据库（续）
?空间数据库
?定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要
素特征的数据集合
?特点：
?数据量特别大
?属性数据和空间数据联合管理
?数据应用范围广泛
?空间数据库的数据特征
?空间特征
?非结构化特征
?空间关系特征
?分类编码特征
?海量数据特征
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传统数据库与空间数据库的比较
传统数据库 空间数据库
数据连续性 /相关性 不连续相关性小 连续较强空间相关性
实体类型 /空间关系 少简单固定 多复杂且不固定
记录长度 结构化 等长 非结构化 不等长
查询与操作 文字、数字 文字数字空间图形
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现行空间数据库管理方案
?基于文件与关系式数据库的空间数
据混合管理方案
?基于关系式数据库的空间数据管理
方案
?基于对象 — 关系式数据库的空间数
据管理方案。
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文
件
关
系
数
据
库
混
合
管
理
方
案
?属性数据建立在 RDBMS上，数据存储
和检索比较可靠、有效；
?几何数据采用图形文件管理，功能较弱，
特别是在数据的安全性、一致性、完整
性、并发控制方面，比商用数据库要逊
色得多。
?空间数据分开存储，数据的完整性有可
能遭到破坏。
?GIS软件,Arc/Info,MGE,GenMap
等
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文
件
关
系
数
据
库
混
合
管
理
方
案
几
何
数
据
属
性
数
据
ID
数
据
文
件
数
据
库
早
期
图形用户界面
图形处理 DBMS
属性用户界面
图形
文件库
属性
数据库
GIS用户界面
图形处理 DBMS
图形
文件库
属性
数据库
高级语言 ODBC协议
GIS用户界面
图形处理 DBMS
图形
文件库
属性
数据库
高级语言 数据库开发语言
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全
关
系
式
数
据
库
管
理
方
案
?属性数据、几何数据同时采用关系式数
据库进行管理
?空间数据和属性数据不必进行烦琐的连
接，数据存取较快
?属间接存取，效率比 DBMS的直接存取
慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等
复杂的空间操作
?GIS软件,System9,Small World、
Geovision等
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全
关
系
式
数
据
库
管
理
方
案
GIS界面属性数据（定长记录） 空间数据（变长记录）
DBMS
空间
数据库
关系表 二进制块
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对
象
关
系
数
据
库
管
理
方
案
?对现有的关系数据库进行扩展，增加空
间数据类型
?解决了空间数据变长记录的存储问题，
由数据库软件商开发，效率较高
?用户不能根据 GIS要求进行空间对象的
再定义，因而不能将设计的拓扑结构进
行存储
?GIS软件,TIGER,Geo++,Geo
Tropics等
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对
象
关
系
数
据
库
管
理
方
案
GIS界面
空间数据处理
DBMS
空间
数据库
扩充实体类型
（点、线、面、圆等）
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4)空间查询与空间分析模块
空间查询 是指按一定的条件从 GIS目标之间的
属性, 空间位置, 范围和空间关系中派生出
空间查询 信息, 从而形成一个新的资源数据
子集, 并以此实现有关资源空间信息的查询
与分析；
空间分析 则是通过对各类资源体的空间特征
进行一系列检索, 运算, 分析, 综合, 来研
究自然资源的时空演化规律 。
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空间查询与分析模块
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?空间查询与空间分析是空间信息系统最重要的功能，
也是资源空间信息子系统区别于其它资源信息系统的
本质特征。
?研究人员不仅可以就某个资源实体本身的信息进行双
向查询，即根据资源空间图形查询相应的属性信息，
或按资源属性的特征查找相应的资源空间实体，
?而且可以从整体上把握资源体的时空结构，获取很多
新信息和新知识，实现资源、环境调查和国民经济建
设中的综合评价、预测、规划和决策。
?因此，该项功能大大增加了各种图形信息和属性信息
的利用深度和广度。
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资源空间数据的处理与分析结果, 最后都
要按用户的需要以最容易理解的形式来表
达 。 由于在资源空间信息子系统中, 所有
的资源图形图像信息都以数字形式存储,
而且它们都以有效的数据结构与各种资源
专题信息有机地联系在一起, 因而在最终
成果的表达与输出方面有显著的优越性 。
资源空间信息子系统的数据输出模块通常
具有如下特点：
5)数据输出模块
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?该模块可为特定资源研究人员输出全要素资源
图件；
?也可以根据用户的需要, 分层输出各种资源专
题图件, 如资源分布图, 资源特征参数图, 资源
区划图, 地质图, 勘探剖面图, 地理底图, 地形
等高线图等,
?还可以通过空间分析得到一些特殊的资源分析
用图, 如坡度图, 坡向图, 资源预测图, 资源评
价图 。
?还能根据用户的特殊需要, 随时调用和叠置专
题信息, 并迅速形成各种综合图件, 如地球化学
综合异常图和地球物理综合异常图, 等等 。
(1)输出内容的可选性
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?在成果输出之前, 还可以利用图形编辑模块, 设
计出适合于特定资源专题的图形符号, 填充花纹和
复杂线型, 并且制作出相关的图例, 责任表, 拼图
表, 指北针, 比例尺等各种图饰, 可以自由选择各
种字型字体进行标注, 并实现图形与描述文字混合
排版, 甚至可以处理资源图形的复杂压盖, 避让等
特殊图形问题, 然后输出 。 由于所有的图形都已数
字化, 在输出前可以反复利用, 随时修改, 满足不
同资源用户对图件形式的变化要求 。
(2)图式图例的可变性
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?该模块能够以图形, 图像, 图表, 表格, 数字和
文字等多种形式向用户提供中间和最后结果, 例如：
?能够输出表示资源空间分布特征和相互关系的 资
源专题地图, 地质图和专题影像地图 ；
?能够输出表达统计信息, 决策信息的 饼状图, 直
方图和空间分布图 ；
?能够输出支持资源属性数据查询, 统计和运算的
资源统计表格 。
?信息产品可以装载于纸介质 (图纸 )上, 也可以装
载于磁介质 (磁盘或磁带 )和光介质 (光盘 )上 。
(3)产品类型的多样性
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?资源空间信息子系统的图形输出一般与
设备独立, 它能生成各种标准格式的图形
图像数据文件, 可以在荧光屏, 磁盘驱动
器, 光盘机, 打印机, 笔式绘图仪, 静电
绘图仪, 喷墨绘图仪和激光照排机等设备
上输出 。
(4)图形设备的普适性
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数据输出模块
资源信息系统China University of Geosciences
?各种资源勘查成果图件
?航空相片
?遥感数据和图象
?地形地物测量数据
?野外现象照片和素描图
?文本资料
四、空间数据（数据类型）
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?地质图
?地理底图
?地形等高线图
?地矿资源分布图
?地矿资源特征参数图
?地矿资源区划图
?勘探剖面图
?通过空间分析得到一些特殊的地矿分析用图，如坡
度图、坡向图、地矿预测图、地矿评价图
?调用和叠置专题信息，形成各种综合图件，如地球
化学综合异常图和地球物理综合异常图
四、空间数据（专业类型）
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五、各类系统使用人员
?技术人员
?数据采集人员
?各级领导
?系统开发人员
?信息管理人员
?终端用户
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?目前, GIS基础软件品牌繁多, 由于这些软
件产生背景不同, 数据存储方式不同, 处理
手段和功能也不同, 导致它们在资源应用领
域的适应性也不同 。
?据统计, 在国际市场上地理信息系统软件
商有三百多家, 各种与 GIS相关联的软件或产
品不计其数, 但占据资源应用研究领域且起
市场主导地位的却只有为数不多的几家 。
?下面将对几种国内常用的 GIS作概要的介绍 。
国内外主要 GIS平台简介
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?这是一个功能较强, 目前在我国应用较多的国
外大型 GIS软件产品 。
?.开发公司：美国环境系统研究所 （ ESRI） 公司
?.推出日期,1982年
?.硬件环境：小型机, 工作站, PC机
?.操作系统,Windows X, UNIX,VMS、
DOS
1.ARC/INFO
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?.主模块：包括 ARC,INFO,ARCEDIT、
ARCPLOT,ADS,MAP LIBRARIAN 等功
能模块；它包含了处理地理信息系统的各种
高级功能, 如：数据输入和编辑, 数据转换
和集成, 基本 GIS功能 —— 地图投影及投影
转换和多边形叠加分析等, 完整的数据查询
和显示工具, 地理数据库, 生成图形用户界
面的工具 。
资源信息系统China University of Geosciences
?.附加模块,NETWORK—— 线状网络分析模型,
TIN—— 地表模型和地形分析模型等, COGO—
— 交互式坐标几何输入于管理大比例尺成图,
ARCSCAN—— 扫描图预处理及矢量化模块,
GRID—— 栅 格 数 据 模 型 分 析 和 显 示 模 块,
ARCSTORM—— 基于现代计算机技术客户 /服务
器结构的空间数据管理软件模块 （ 它能使 GIS用
户管理大型地理数据, 能对地理数据进行特征管
理, 支持多用户存取连续空间数据库, 还能对分
布数据库进行有效组织与管理 ） 。
资源信息系统China University of Geosciences
?.数据交换模式,DLG,DXF,HPGL, SIF,
TIGER, DEM, DIME, ERDAS, LANDSAT,
SPOT
?.网络：支持 NFS
?.数据类型：矢量, 栅格
?.数据管理特点：按图幅存放, 但能合并图幅；采
用 QUADTREE 方法空间索引；图形信息与属性信
息的关系较为紧密, 连接码由系统指定 。
?Internet网址为,http://www.esri.com
资源信息系统China University of Geosciences
?ARCVIEW,起初是 ARC/INFO的一个空间
信息浏览模块, 随着 PC机硬软件的发展,
ARCVIEW逐步成为一个独立的易学, 易用的
GIS工具和界面友好的桌面地理信息系统 。 它
能让用户对组合数据进行查询与显示；直接对
ARC/INFO数据进行操作 。
?ARCVIEW提供完整的桌面制图, 属性表管
理, 统计分析, 连接多煤体等功能, 支持多类
型数据和多种数据库, 有完善的基于面向对象
的二次开发功能 。
2.ARCVIEW
资源信息系统China University of Geosciences
?开发公司：美国环境系统研究所 （ ESRI） 公司
?推出日期,1982年
?硬件环境,PC机, 工作站, 小型机
?操作系统,Windows X,DOS,UNIX,VMS
资源信息系统China University of Geosciences
?.主 模 块,ARCVIEW—— 面向目标的产品,
AVENUE—— 面向目标的二次开发语言
?.附加模块：各种空间分析模块, 网络分析模
块等
?.数据交换格式,SHP,DXF,MIF,DLG、
TIF,ERDAS,LANDSAT,SPOT等
?.网格,NFS
?.数据类型：矢量
资源信息系统China University of Geosciences
?ARCVIEW特征：
?具有简洁, 直观的用户界面
?创造性的, 先进的显示和观察工具
?支持复杂的空间和属性双向查询及 ODBC支持
?能与其它桌面地理信息系统 （ 如 MapInfo） 和不同
类型数据进行热联结, HOTLINKS”
?商业制图功能 —— 较强的图形编辑和裁剪功能,
能制作统计图形, 柱状图和饼状图
?地图结构设计与符号化处理
?地理网络地址匹配与分析
?完善的面向对象的二次开发工具
?适用于大量的数据查询和显示及 SQL结构化查询
资源信息系统China University of Geosciences
?总之, ARCVIEW标准的界面和丰富的功
能可以被各阶层用户所接受, 目前最新版本
为 8.0版 。
?Internet网址为,http://www.esri.com
资源信息系统China University of Geosciences
?.开发公司：美国 MapInfo公司
?.推出日期,1992年
?.硬件环境,PC机
?.操作系统,DOS,MS Windows X
3.MapInfo
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?主 模 块,MapInfo—— 面向地图的目标
产品, MapBaisc—— 二次开发语言
?附加模块：各种空间分析模块, 网络分
析模块等
?数据交换格式,WOR,DBF,DXF、
MIF,TIF,TXT,TAB,LANDSAT、
SPOT等
?数据类型：矢量, 栅格
资源信息系统China University of Geosciences
?MapInfo特征：
?简洁, 直观的用户界面和方便的显示和观察工具
?支持 OLE拖放和多种数据格式转换
?支持空间和属性双向查询和 ODBC支持
?商业制图功能 —— 能制作统计图形, 柱状图和饼
状图等
?地图结构设计与符号化处理及标注
?完善的自动跟踪数字化和灵活的副本地图窗口创
建
?目前最高版本为 5.0版 。
?Internet网址为,http://www.mapinfo.com
?较强的图层分层管理和统计报表编制
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?MAPGIS是由中国地质大学 (武汉 )自行开发的有
自主版权的全汉化国产优秀桌面地理
?信息系统软件 。 目前, 最新版本为 6.5版 。
?.开发公司：中国地质大学麦普 （ MAPGIS） 公
司
?.推出日期,1995年
?.硬件环境,PC机
?.操作系统,MSWindows X
4.MAPGIS
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?主 模 块：
?输入子系统 —— MAPGIS提供的数字化仪, 扫描矢量化输
入, GPS输入和其它数据源的直接转换模块；
?图形整饰子系统 —— 编辑修改矢量结构的点, 线, 面的空
间位置及其图形属性, 增加或删除点线面等, 并适时自动校
正拓扑关系；
?输出子系统 —— 将编排好的图形显示在屏幕上或在指定的
设备上硬拷贝输出等；
?空间分析子系统 —— 对空间与非空间数据进行分析和查询,
包括矢量空间分析, 图象分析, 数字高程模型等；
?库管理子系统 —— 通过图形库管理模块和专业属性库管理
模块来实现空间和属性数据的管理；
?实用服务子系统 —— 用来实现对拓扑关系等方面错误的检
查和不同图形系统间的数据格式交换, 以及进行系统库的编
辑等 。
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?数据交换格式,WT,WP,WP,DXF,TIF、
E00等
?数据类型：矢量
资源信息系统China University of Geosciences
?GeoStar是由武汉测绘科技大学自行开发的一
个有自主版权的全汉化国产优秀地理信息系统
软件 。 目前, 最新版本为 4.x版 。
?开发公司：武汉测绘科技大学吉奥公司
?推出日期,1995年
?硬件环境：工作站, PC机
?操作系统,UNIX,MSWindows X
5.GEOSTAR
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?主 模 块：
?数据采集 —— 提供手扶跟踪数字化, 图纸扫描屏
幕数字化, 直接从测量仪器获取数据及外部数据文
件等多种手段；
?空间数据管理 —— 可以使用文件系统来存储和管
理空间几何数据, 也可以使用关系数据库来存储和
管理空间几何数据；
?图形编辑 —— 可以自由地增加, 删改, 旋转, 分
割, 捕捉和整饰点, 线, 面, 能方便地进行属性操
作并自动构建和解除拓扑线, 面, 能自动进行图幅
接边处理；
资源信息系统China University of Geosciences
?空间查询 —— 可以根据属性查图形, 根据图
形查属性, 提供空间关系查询, 几何量算和统
计分析功能, 可以进行多种查询选择的任意组
合, 可以一次点选多个目标并浏览任意对象的
属性, 查询结果可作为进一步分析报表的选择
集；
?空间分析 —— 运用空间算子思想, 采用面向
对象的方法与技术, 提供单目算子和双目算子,
用户可以通过这些算子的组合或二次开发, 完
成各种空间分析功能 。
资源信息系统China University of Geosciences
?用户界面 —— 用户可以根据需求动态地装载和
卸载自己系统提供的和第三方开发的功能模块,
并任意自由组合以增强系统功能；
?二次开发 —— 提供数据库读 /写, 数据查询,
数据更新, 空间分析, 数据转换, 影像处理,
界面设计等一系列应用程序接口 (API)函数；
?此外, 还有普通地图制图和符号设计模块, 专
题制图模块, 数据转换模块, 地图投影和坐标
变换模块, 元数据管理模块, 报表设计与属性
数据处理模块 。
资源信息系统China University of Geosciences
?数据交换格式,WT, WP, WP、
DXF,TIF,E00等
?数据类型：矢量, 栅格
资源信息系统China University of Geosciences
?GeoStar是中国地质大学开发的一个 3维地理
信息系统 。
?开发公司：中国地质大学国土资源信息系统
研究所
?首版推出日期,2003年
?硬件环境：工作站, PC机
?操作系统,Windows X
?特点：地矿专业化和真三维 GIS
6.GeoView
资源信息系统China University of Geosciences
The End
Thanks
