常見GIS工具軟件介紹
導(dǎo)讀：本章介紹了比較常用的一些地理信息系統(tǒng)軟件，具體包括三家美國GIS開發(fā)商ESRI，Intergraph和MapInfo的軟件產(chǎn)品，以及三個國產(chǎn)軟件：MapGIS，GeoStar和Citystar。
介紹的內(nèi)容來自于各個公司的宣傳材料以及WWW上各個公司的主頁，但是除去了諸如“第一”，“最好”等的修飾詞匯。另外，由于軟件在不斷升級，在本章中也不具體說明軟件版本號，并且也不評判軟件的優(yōu)缺點，只是簡要列出了各個軟件的模塊名稱和功能目標。
這些軟件，提供了相似的功能集合，不同之處在于其具體的實現(xiàn)方式（如用戶界面，操作流程），和操作效率（如速度、數(shù)據(jù)量）。這種相似性，也正說明了GIS技術(shù)的成熟。
1．ESRI產(chǎn)品系列
ESRI公司（Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美國加利福尼亞州的Redlands市，公司主要從事GIS工具軟件的開發(fā)和GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)。
ESRI的產(chǎn)品中，最主要的是運行于UNIX/Windows NT平臺上的ArcInfo，它由兩部分組成：Workstation ArcInfo和Desktop ArcInfo。
1）Workstation ArcInfo基于拓撲數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了圖庫（Map Library）的管理，并且具有了柵格數(shù)據(jù)的分析功能，支持柵格矢量一體化查詢和疊加顯示。此外，ArcInfo 還提供了二次開發(fā)語言AML以及開放開發(fā)環(huán)境ODE，以便于用戶定制自己的GIS應(yīng)用。
Workstation ArcInfo提供了最基本的GIS功能，包括數(shù)據(jù)錄入和編輯、投影變換、制圖輸出、查詢分析及其分析功能（緩沖區(qū)分析、疊加復(fù)合分析等等）。
除了上述基本功能以外，Workstation ArcInfo還通過一些擴展模塊實現(xiàn)特定的專門功能：
TIN：基于不規(guī)則三角網(wǎng)的地表模型生成、顯示和分析模塊，可以根據(jù)等高線、高程點、地形線生成DEM，并進行通視、剖面、填挖方計算等。
GRID：柵格分析處理模塊，可以對柵格數(shù)據(jù)進行輸入、編輯、顯示、分析、輸出，其分析模型包括基于柵格的市場分析、走廊分析、擴散模型等。
NETWORK：網(wǎng)絡(luò)分析模塊，提供了最短路徑選擇、資源分配、轄區(qū)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)流量等功能，可以應(yīng)用于交通、市政、電力等領(lǐng)域的管理和規(guī)劃。
ARCSCAN：掃描矢量化模塊。
ARCSTORM：基于客戶機/服務(wù)器機制建立的數(shù)據(jù)庫管理模塊，可以管理大量的圖庫數(shù)據(jù)。
COGO：側(cè)重于處理一些空間要素的幾何關(guān)系，用于數(shù)字測量和工程制圖。
ArcPress：圖形輸出模塊，可以將制圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為PostScript格式，并可分色制版。
ArcSDE：SDE指空間數(shù)據(jù)引擎（Spatial Database Engine），它是一個連續(xù)的空間數(shù)據(jù)模型，通過它可以將空間數(shù)據(jù)加入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中去，并基于客戶機/服務(wù)器機制提供了對數(shù)據(jù)進行操作的訪問接口，支持多用戶、事物處理和版本管理。用戶可以以ArcSDE作為服務(wù)器，定制開發(fā)具體的應(yīng)用系統(tǒng)。
ARC/INFO的圖庫管理
為了能夠管理分布在不同圖幅的多個專題要素，在ARC/INFO的圖庫中，把地圖數(shù)據(jù)縱向分為“圖層（Layer）”，而水平方向分為“圖塊（Tile）”，如圖A2-1所示。
圖A2-1：ARC/INFO的圖庫管理
在上圖中，描述同一區(qū)域的不同專題圖塊構(gòu)成一個“地圖（Map）”，基于這種方式的管理，可以根據(jù)內(nèi)容或區(qū)域范圍任意調(diào)入相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，和并發(fā)訪問控制。
2）Desktop ArcInfo包括三個應(yīng)用：Arc Map、Arc Catalog和Arc Toolbox。Arc Map實現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)的顯示、查詢和分析；Arc Catalog用于基于元數(shù)據(jù)的定位、瀏覽和管理空間數(shù)據(jù)；Arc Toolbox是由常用數(shù)據(jù)分析處理功能組成的工具箱。
3）ArcView GIS（圖A2-2）是ESRI的桌面GIS系統(tǒng)，它以工程為中心，實現(xiàn)了對地圖數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)、統(tǒng)計圖、地圖圖面配置、開發(fā)語言等多種文檔的管理。除了提供腳本語言Avenue使用戶可以定制系統(tǒng)以外，ArcView還以“插件”的形式提供了一些擴展模塊，包括：
Spatial Analyst：柵格數(shù)據(jù)的建模分析；
Network Analyst：網(wǎng)絡(luò)分析；
ArcPress：制圖輸出；
3D Analyst：利用DEM實現(xiàn)三維透視圖的生成；
Image Analyst：影像分析處理；
Tracking Analyst：通過直接接收、回放實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對GPS的支持。
圖A2-2：ArcView GIS用戶界面
4）MapObjects是一組供應(yīng)用開發(fā)人員使用的GIS功能OCX（OLE Custom Control）控件，用戶可以采用其它的支持OCX的開發(fā)平臺，如Visual Basic，Delphi等，集成MapObjects，建立具體的應(yīng)用系統(tǒng)。
5）ArcFM，支持公共設(shè)施規(guī)劃、管理和服務(wù)的模塊。
6）Internet Map Server(IMS)，實現(xiàn)了因特網(wǎng)上地理數(shù)據(jù)發(fā)布功能。
2．Intergraph產(chǎn)品系列
Intergraph公司成立于1969年，總部位于美國阿拉巴馬州的漢斯維爾市，公司致力于計算機輔助設(shè)計、制造以及專業(yè)制圖領(lǐng)域的硬件軟件以及服務(wù)支持。
Intergraph提供的GIS產(chǎn)品包括專業(yè)GIS系統(tǒng)（MGE），桌面GIS系統(tǒng)（GeoMedia），以及因特網(wǎng)GIS系統(tǒng)（GeoMedia Web Map）。
1）MGE構(gòu)成了Intergraph專業(yè)GIS軟件產(chǎn)品族，它包括多個產(chǎn)品模塊，提供了從掃描圖像矢量化（I/GEOVEC），拓撲空間分析（MGE Analyst）到地圖整飾輸出（MGE Map Finisher）的基本GIS功能，此外還包括了其它一些擴展模塊，實現(xiàn)了圖像處理分析（I/RAS C，MGE Image Analyst），網(wǎng)絡(luò)分析（MGE Network Analyst），格網(wǎng)分析（MGE Grid Analyst），地形模型分析（MGE Terrain Analyst），基于真三維的地下體分析（MGE Voxel Analyst）等一系列增強功能。
2）GeoMedia Professional（圖A2-3）設(shè)計成為與標準關(guān)系數(shù)據(jù)庫一起工作，用于空間數(shù)據(jù)采集和管理的GIS產(chǎn)品，它將空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都存放于標準關(guān)系數(shù)據(jù)庫（Microsoft Access）中，在一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性，并且提高了數(shù)據(jù)采集、編輯、分析的效率。它支持多種數(shù)據(jù)源，包括其它GIS軟件廠商的數(shù)據(jù)文件以及多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫；實現(xiàn)了矢量柵格的集成操作；提供了多種空間分析功能；此外，GeoMedia包含其它一些模塊，以應(yīng)用于不同的具體領(lǐng)域。
GeoMedia Network：可以應(yīng)用于交通網(wǎng)絡(luò)以及邏輯網(wǎng)絡(luò)的管理、分析、規(guī)劃，具體包括最短路徑查詢、線路規(guī)劃等功能。
GeoMedia SmartSketch：具有較強的圖形編輯能力，是一個計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件。
GeoMedia Relation Moduler：用于建立設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，可以應(yīng)用于自來水，煤氣等市政管網(wǎng)的管理以及設(shè)備跟蹤。
GeoMedia Object：GeoMedia是基于控件的系統(tǒng)，它包含多個OCX控件，基于這些控件，用戶可以開發(fā)具體的應(yīng)用系統(tǒng)。
GeoMedia MFworks：基于柵格數(shù)據(jù)的分析模塊，包含多種控件操作函數(shù)。
GeoMedia Oracle GDO Server：可以將地理數(shù)據(jù)寫入到Oracle數(shù)據(jù)庫并讀出。
圖A2-3：GeoMedia用戶界面
3）GeoMedia WebMap是Intergraph提供的基于因特網(wǎng)的空間信息發(fā)布工具。它提供了多源數(shù)據(jù)的直接訪問和發(fā)布，并且支持多種瀏覽器。GeoMedia WebMap Enterprise除了能夠在因特網(wǎng)上發(fā)布數(shù)據(jù)之外，還提供了空間分析服務(wù)，如緩沖區(qū)分析、路徑分析、地理編碼等，用戶可以在客戶端通過瀏覽器提出請求，并輸入具體參數(shù)，服務(wù)器進行計算并將結(jié)果返回給用戶。
3．Mapinfo產(chǎn)品系列
MapInfo公司于1986年成立于美國特洛伊(Troy)市，成立以來，該公司一直致力于提供先進的數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化技術(shù)，其軟件代表是桌面地圖信息系統(tǒng)軟件——MapInfo。
1）MapInfo Professional是（圖A2-4）MapInfo公司主要的軟件產(chǎn)品，它支持多種本地或者遠程數(shù)據(jù)庫，較好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化，生成各種專題地圖。此外還能夠進行一些空間查詢和空間分析運算，如緩沖區(qū)等等，并通過動態(tài)圖層支持GPS數(shù)據(jù)。
2）MapBasic是為在Mapinfo平臺上開發(fā)用戶定制程序的編程語言，它使用與BASIC語言一致的函數(shù)和語句，便于用戶掌握。通過MapBasic進行二次開發(fā)，能夠擴展MapInfo功能，并與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成。
圖A2-4：MapInfo Professional用戶界面
3）MapInfo ProServer是應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的地圖應(yīng)用服務(wù)器，它使得MapInfo Professional運行于服務(wù)器端，并能夠響應(yīng)用戶的操作請求；而客戶端可以使用任何標準的Web瀏覽器。由于在服務(wù)器上可以運行多個MapInfo Professional實例，以滿足用戶的服務(wù)請求，從而節(jié)省了投資。
4）MapInfo MapX是MapInfo提供的OCX控件。
5）MapInfo MapXtrem是基于Internet/Extranet的地圖應(yīng)用服務(wù)器，它可以用于幫助配置企業(yè)的Internet。
6）SpatialWare是在對象——關(guān)系數(shù)據(jù)庫環(huán)境下基于SQL進行空間查詢和分析的空間信息管理系統(tǒng)，在SpatialWare中，支持簡單的空間對象，從而支持空間查詢，并能產(chǎn)生新的幾何對象。在實際應(yīng)用中，一般使用SpatialWare作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，而MapInfo Professional作為客戶端，可以提高系統(tǒng)開發(fā)效率。
7）Vertical Mapper提供了基于網(wǎng)格的數(shù)據(jù)分析工具。
4．國產(chǎn)GIS軟件
MapGIS
MapGIS（圖A2-5）是中國地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件，其功能模塊包括：
1）數(shù)據(jù)輸入模塊：提供了各種的空間數(shù)據(jù)輸入手段，包括數(shù)字化儀輸入，掃描矢量化輸入以及GPS輸入。
2）數(shù)據(jù)處理模塊：可以對點、線、多邊形等多種矢量數(shù)據(jù)進行處理，包括修改編輯、錯誤檢查、投影變換等功能。
3）數(shù)據(jù)輸出：可以將編排好的圖形顯示到屏幕或者輸出到指定設(shè)備上，也可以生成PostScript或EPS文件。
4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：提供了MapGIS與其它系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。
5）數(shù)據(jù)庫管理：實現(xiàn)了對空間和屬性數(shù)據(jù)庫管理和維護。
6）空間分析：提供了包括DTM分析、空間疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等一系列空間分析功能。
7）圖像處理：圖像配準鑲嵌以及處理分析模塊。
8）電子沙盤系統(tǒng)：實時生成地形三維曲面。
9）數(shù)字高程模型：可以根據(jù)離散高程點或者等高線插值生成網(wǎng)格化的DEM，并進行相應(yīng)的分析，如剖面分析、遮蔽角計算等等。
圖A2-5：MapGIS用戶界面
GeoStar
CeoStar（吉奧之星）是武漢測繪科技大學(xué)開發(fā)的、面向大型數(shù)據(jù)管理的地理信息系統(tǒng)軟件，其功能模塊包括：
1）GeoStar：是整個系統(tǒng)的基本模塊（圖A2-6），提供的功能包括空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集、圖形編輯、空間查詢分析、專題制圖和符號設(shè)計、元數(shù)據(jù)管理等，從而支持從數(shù)據(jù)錄入到制圖輸出的整個GIS工作流程。
圖A2-6：GeoStar用戶界面
2）GeoGrid ：數(shù)字地形模型和數(shù)字正射影像的處理、分析模塊。
3）GeoTIN：利用離散高程點建立TIN，進而插值得到DEM，并進行相關(guān)分析運算和三維曲面生成。
4）GeoImager：可以進行遙感圖像的處理和影象制圖。
5）GeoImageDB：可以建立多尺度的遙感影象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
6）GeoSurf：利用Java實現(xiàn)的因特網(wǎng)空間信息發(fā)布系統(tǒng)。
7）GeoScan：圖像掃描矢量化模塊，支持符號識別。
Citystar
Citystar（城市之星）地理信息系統(tǒng)軟件由北京大學(xué)開發(fā)研制，是一個面向桌面應(yīng)用的GIS平臺，其具體模塊包括：
1）Citystar編輯模塊：矢量數(shù)據(jù)的錄入、編輯。
2）Citystar查詢分析模塊（圖A2-7）：矢量柵格綜合的空間數(shù)據(jù)管理、查詢、分析模塊，提供了多種空間模型運算。
3）Citystar制圖模塊：提供了地圖的整飾輸出以及符號制作功能，同時也可以制作影象地圖。
4）Citystar掃描矢量化模塊：提供了線狀圖形掃描、細化、跟蹤并矢量化的一系列操作，適用于地形圖等高線的錄入。
5）Citystar可視開發(fā)模塊：包括OCX控件，使用戶可以進行二次開發(fā)。該模塊提供了一個平臺，包裝控件的功能，便于用戶使用，同時實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的管理和查詢，使用戶可以方便的構(gòu)造應(yīng)用。
6）Citystar遙感圖像處理模塊：提供了從遙感圖像糾正到增強、變換、分類以提取專題信息整個流程的功能。
7）Citystar數(shù)字地形模塊：等值線、離散點插值生成DEM，并基于DEM進行各種分析。
8）Citystar三維模塊：基于DEM的三維曲面生成和查詢分析。
9）Citystar GPS模塊：GPS數(shù)據(jù)的接收、顯示和分析。
圖A2-7：Citystar用戶界面
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