① 已知坐标系中的位置：即几何坐标，标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图中空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等。

② 实体间的空间关系：度量关系，如两个地区之间的距离远近；延伸关系（或方位关系），定义了两个地物之间的方位；拓扑关系，定义了地物之间连通、邻接等关系。

③ 与几何位置无关的属性：通常所说的非几何属性或简称属性，分为定性和定量两种。定性包括名称、类型、特性等；定量包括数量和等级。

（1）数据采集与输入：将系统外部原始数据传输到GIS系统内部，并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内部格式的过程。

（2）数据编辑与更新：数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影变换及误差矫正等；属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成。数据更新则要求以新记录数据来替代数据库中相对应的原有数据项或记录。

（3）数据存储与管理：是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。

（4）空间数据分析与处理

（5）数据与图形的交互显示：地理信息系统为用户提供了许多表达地理数据的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是注入报告、表格、地图等拷贝图件，可以通过人机交互方式来选择显示对象的形式。

（1）20世纪60年代初期，地理信息系统处于萌芽和开拓期，注重空间数据的地学处理

（2）20世纪70年代，地理信息系统进入巩固发展期，注重空间地理信息的管理。

（3）20世纪80年代，地理信息系统的大发展时期，注重空间决策支持分析。

（4）20世纪90年代，地理信息系统的用户化时期，向现代社会最基本的服务系统发展。

（5）进入21世纪，GIS应用向更深的层次发展，展现新的发展趋势：

① 网络GIS（Web-GIS）：基于Internet平台、客户端应用软件采用网络协议、运行在Internet上的地理信息系统。包括以下四个部分：Web-GIS浏览器（browser）、Web-GIS服务器、Web-GIS编辑器（editor）、Web-GIS信息代理（information）。

② 组件式GIS（Com-GIS）：把GIS的各种功能模块进行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相应的功能，各个控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，通过可视化的软件开发工具集成，形成满足用户特性功能需求的GIS应用系统。

③ 虚拟现实GIS（VR GIS）

④ 时态GIS（TGIS）：将时间概念引入到GIS中，跟踪和分析空间数据随时间的变化，不仅描述系统在某时刻的状态，而且描述系统沿时间变化之过程，预测未来时刻将会呈现的状态，以获得系统变化的趋势。

⑤ 互操作GIS：新的GIS平台，实现了在异构环境下多个地理信息系统或其应用系统之间的互相通信和协作。

⑥ 3S集成：GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置；RS用于实时提供目标及其环境的信息、发现地球表面的各种变化，及时对GIS数据进行更新；GIS则是多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理和动态存取，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。

空间分析可以理解为在对地理空间中的目标进行形态结构定义与分类的基础上，对目标的空间关系和空间行为进行描述，为目标的空间查询和空间相关分析提供参考，进一步为空间决策提供服务的功能体系。该体系包括：空间数据探索、空间回归分析、空间机理模型、空间统计-机理模型、空间复杂系统模型、空间运筹模型、空间数据挖掘。

基于GIS的空间分析是地理信息系统区别于其它信息系统的主要特色，也是评价地理信息系统功能的主要特征之一。对基于GIS的空间分析的理解有不同的角度和层次：

（1）按空间数据结构类型：可分为栅格数据分析和矢量数据分析

① 栅格数据分析：建立在矩阵代数基础上，在数据处理与分析中使用二维数字矩阵分析法作为其数学基础，因此分析处理简单，处理的模式化很强。一般来说，栅格数据的分析处理方法可以概括为聚类、聚合分析、复合叠加分析、窗口分析、追踪分析等。

② 矢量数据分析：数学基础是二位笛卡尔坐标系。常用矢量数据空间分析内容包括拓扑包含分析、缓冲区分析及网络分析等。

（2）按分析对象的维度：可分为二维分析、DTM三维分析和多维分析

① 二维分析：包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量统计、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。

② 三维分析：三维模型建立和显示基础上的空间查询定位分析，以及建立在三维数据上的趋势面分析、表面积、体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山谷及可视域分析等。

③ 多维分析：即时空分析，包括：时空数据分类、时间测量、基于时间的数据平滑和综合、根据时空数据变化进行统计分析、时空叠加分析、时间序列分析及预测分析等内容。

（3）按分析的复杂程度：可分为空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建

ArcGIS 10 是ESRI开发的GIS软件，于2010年推出，其体系结构包括Desktop GIS、Server GIS、Embedded GIS、Mobile GIS、Geodatabase 和 ArcGIS Online。

（1）Desktop GIS

Desktop GIS包含如 ArcMap、ArcCatalog、ArcToobox，以及 ArcGlobe 等用户界面组件，其功能可分为三个级别：ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo。ArcReader 是一个免费地图浏览器组件。其中 ArcView、ArcEditor、ArcInfo 是三级不同的桌面软件系统，共用通用的结构、通用的编码基数、通用的扩展模块和统一的开发环境，功能由简单到复杂。

（2）Server GIS

ArcGIS 10包含三种服务端产品：ArcSDE、ArcIMS 和 ArcGIS Server。ArcSDE是管理地理信息的高级空间数据服务器。ArcIMS 则是一个可伸缩的，通过开放的 Internet 协议进行GIS地图、数据和元数据发布的地图服务器。ArcGIS Server 是应用服务器，用于构建集中式的企业 GIS 应用，基于 SOAP 的 Web services 和 Web 应用，包含在企业和 Web 框架上建设服务端 GIS 应用的共享 GIS 软件对象库。

（3）Embedded GIS

在嵌人式GIS支持方面，ArcGIS 10 提供了 ArcGIS Engine，是应用于 ArcGIS Desktop 应用框架之外的嵌人式ArcGIS组件。在使用 ArcGIS Engine时，开发者可在 C++、COM、.NET 和 Java 环境中使用简单的接口获取任意 GIS 功能的组合来构建专门的 GIS 应用解决方案。

（4）Mobile GIS

在移动GIS方面，ArcGIS 10 提供了实现简单GIS操作的 ArcPad 和实现高级GIS复杂操作的 Mobile ArcGIS Desktop System。ArcPad 是 ArcGIS 为实现简单的移动GIS和野外计算提供解决方案；ArcGIS Desktop 和 ArGIS Engine 集中组建的 Mobile ArcGIS Desktop Systems，一般在高端平板电脑上执行GIS分析和决策分析的野外工作任务。

（5）Geodatabase

Geodatabase是geographic database的简写，是一种在专题图层和空间表达中组织GIS数据的核心地理信息模型，是一套获取和管理GIS数据的全面的应用逻辑和工具。

不管是客户端的应用 （如 ArcGIS Desktop）、服务器配置（如 ArcGIS Server），还是嵌入式的定制开发（ArcGIS Engine），都可以运用 Geodatabase 的应用逻辑。Geodatabase 还是一个基于 GIS 和 DBMS 标准的物理数据存储库，可以应用于多用户访问个人 DBMS 及 XML 等情形。Geodatabase 被设计成一个开放的、简单几何图形的存储模型。Geodatabase 对众多的存储机制开放，如 DBMS 存储、文件型存储或者 XML 方法存储之类，并不局限于某个 DBMS 的供应商。

（6）ArcGIS Online

ArcGIS Online是全球唯一的“云架构”GIS平台，集中了所有ArcGIS的在线资源。它的资源主要有四个：

① ArcGIS Online 地图服务：各种类型的底图、专题图。

② ArcGIS Online 任务服务：网络上发布的 Geoprocessing（GP）服务。

③ ArcGIS 网络制图：支持 Flex、JavaScript、Microsoft Silverlight 的开发环境。

④ 地图社区：用户的协同工作平台。

（1）制图编辑的高度一体化

（2）便捷的元数据管理

（3）灵活的定制与开发

（4）ArcGIS 10 的新突破：① 协同GIS、② 一体化GIS、③ 三维GIS、④ 云GIS、⑤时空GIS

《地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》（汤国安）PDF和实例练习数据，提取码：vast

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