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GIS為各種涉及空間數據分析的學科提供了新的技術方法，而每個相關學科都提供了一些構成GIS的技術與方法。
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首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發展來看，GIS脫胎于地圖，而計算機制圖技術更是為地圖特征的數字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設計等提供了理論支持。同時，地圖還是目前GIS的基礎數據源，但地圖強調的是數據分析、符號化與顯示，地理信息系統更注重空間分析。
其次，數據庫也是GIS的技術基礎之一。數據庫管理系統主要用于存儲、管理和查詢各類數據，并盡可能具備一些簡單的統計分析功能，這是現代地理信息系統不可缺少的重要組成部分。
第三，遙感作為空間數據的采集手段，成為GIS的重要信息源與數據更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統包含復雜的解析函數，并有許多方法用于信息的增強與分類；大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統（GPS），可快速、廉價地獲取地表特征的數字位置信息；航空拍攝及其精確測量方法的應用使得攝影測量成為GIS主要的地形數據來源。總之，遙感是GIS的重要數據源與更新手段。
第四，計算機科學的發展對GIS起著關鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發和使用基本屬于計算機應用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計算機出現不久，在最近10～15年，計算機不僅在容量與速度方面都有了質的飛躍，而且隨著多媒體、網絡、數據庫、軟件工程、電子技術等的飛速發展，GIS的發展也在突飛猛進（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計算機技術的重要進展都帶動地理信息系統技術的重大進步，如空間數據的管理、網絡GIS、三維GIS等技術，每一步的重要發展都與計算機信息技術的進展有關。計算機輔助設計提供了數據輸入、顯示與表達的軟件與方法；計算機圖形學是現代地理信息系統的基礎之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術方法；網絡的普及使地理信息系統已成為許多機構必備的工作系統，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統影響而改變了現有機構的運行方式、設置與工作計劃等；人工智能的發展也給地理信息系統的技術進步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。
簡而言之，地理信息系統就是能夠輸入、存儲、管理并處理分析地理空間數據的計算機系統。它隨計算機技術發展應運而生，是信息系統技術發展到高級階段的產物。
ArcGIS 平臺的功能是很強大的，這個就不用說了，可以在網上查詢ArcGIS產品介紹,性能并不是很好,因為太龐大導致的，桌面啟動有點慢，不過只要內存達到1G，運行是沒問題的.
但是ArcGIS 9.3中的ArcGIS Server 9.3性能已經很不錯了。
1.三維處理基礎平臺MAPGIS-TDE
MAPGIS-TDE三維處理平臺是中地公司在MAPGIS7.0中推出的一套真三維空間數據處理開發平臺，該平臺是中地公司三維地學產品和應用項目開發的基礎模塊。該平臺本著“面向專業領域，開發主題型三維應用系統”的設計原則，同時為適應地學三維應用正在朝地表、地下信息集成，強調表達的真實感及實時性以及多維、網絡化等方向發展，在MAPGIS7.0內核模塊基礎上，全面整合GIS、DEM、三維景觀建模、三維地質構模、體視化、三維模型顯示、虛擬現實、數據庫、網絡通信等多方面的技術，采用先進的三維空間數據模型、構模算法、三維可視化技術及框架加插件的軟件體系結構，是一個研制開發的技術起點高、算法新穎、易于擴展、可滿足不同層次用戶需求的三維空間信息存儲、管理及應用、開發的平臺。目前，在平臺所提供的基本框架、三維空間數據管理和渲染引擎基礎上，中地公司開發了景觀建模及可視化、地質建模及可視化、體數據建模及可視化、虛擬仿真顯示驅動等面向具體應用領域的三維建模和可視化支撐工具，用戶可根據需要自行選擇配置或自己開發插件擴展平臺功能。MAPGIS-TDE開發應用體系結構框架如圖6-1所示，綜合來講該平臺具有如下特點：
圖6—1 MAPGIS-TDE框架結構
（1）高效的三維空間數據管理。MAPGIS-TDE的三維空間數據庫采用先進的顧及拓撲、面向實體的三維空間數據模型，可實現多種三維矢量模型和柵格模型空間數據和屬性數據的一體化存儲管理。通過三維空間數據引擎G3D SDE，支持基于文件的本地化存儲和基于大型數據庫的網絡化存儲兩種三維空間數據存儲管理方式。
（2）統一的三維空間數據渲染引擎。三維處理平臺提供統一的三維空間繪制引擎接口，同時支持OPENGL和DIRECT 3 D三維渲染引擎，提供多種顯示接口及特效。平臺的三維空間繪制引擎提供針對系統存儲管理的三維空間數據的直接渲染和漫游控制，包括鍵盤與鼠標驅動、路徑漫游等多種三維場景操作方式，這一設計極大簡化應用系統開發的工作量，減輕了應用系統開發人員在不同三維渲染引擎上的花費，提高開發效率。
（3）高效的地表、地下景觀建模。針對地表地形、地物、地下洞室等地下建構（筑）物、地下管線三維建模應用，MAPGIS-TDE在構建平臺提供了與之相應的一系列模型建模（導入）、編輯、可視化及分析工具，支持快速建立大規模地上、地下景觀集成的三維場景。
（4）高效的地質體三維建模工具。針對巖土工程、區域三維地質、礦產儲量估算等領域工作的應用需求，MAPGIS-TDE在構建平臺中提供了特定的地質體結構建模、地質體模型可視化及地質體剖切分析等專業應用工具。支持基于多源地質數據（地表高程數據、地質圖、構造圖、地層等值線、鉆孔數據、地質剖面等）耦合建模，可建立包含斷層的復雜地質結構模型。
（5）體數據建模及可視化。針對地質體內物化屬性等體數據在區域地質信息三維可視化分析領域中的應用，平臺提供了相應的地質參數體數據插值、可視化及分析工具。
（6）多通道虛擬仿真顯示驅動。針對虛擬現實系統中立體投影系統多通道場景同步顯示的需要，MAPGIS-TDE中開發了多通道被動（主動）立體顯示驅動程序，可用于景觀模型、地質模型、體數據模型等模型在多通道立體投影環境下的立體展示引擎。
（7）三維模型集成及分析。支持將地表以上的景觀模型、地表地形、地質體模型、地下建（構）筑物和地下管線模型等三維空間信息進行集成，構建多層次的區域三維模型場景，并支持模型空間查詢、任意截面剖切、任意方位實時動態剖切、隧道開挖模擬及體積、面積量算等分析計算功能。
2.三維可視化工程勘察信息系統
MAPGIS三維可視化工程勘察信息系統是一個運行在Windows2000/XP環境下，集工程地質數據管理、專業分析應用及三維可視化表達于一體的專業工具軟件。系統基于GIS實現對工程勘察項目或區域地質調查涉及的圖形、圖像、表格、文字報告等形式的鉆孔、專題圖件等地質資料以及地理底圖、遙感影像等基礎地理數據的一體化組織管理，在此基礎上用戶可以進行鉆孔柱狀圖、剖面圖等工程地質專業圖表生成及樁基分析等分析計算，可利用鉆孔及剖面數據動態建立區域三維地層模型，并可在三維環境下進行空間查詢、剖切、隧道模擬、虛擬鉆探、樁基模擬等分析功能，借助三維可視化技術直觀、形象地表達研究區域內地層單元的空間展布特征。系統框架如圖6-2所示。
3.城市三維地質信息系統
該系統本著實現城市地質調查成果“數字化、可視化、立體化、智能化”的設計原則，以實現綜合地學數據的一體化組織與管理及建立面向專業研究的基礎平臺、面向政府的三維可視化決策平臺、面向社會公眾的地質信息服務為目標，在MAPGIS基礎地理信息平臺（含TDE平臺）基礎上，綜合運用先進的數據庫、GIS、地質分析、三維可視化與網絡技術，開發的一套針對城市地質調查特點集城市綜合地學資料管理、專業分析應用、三維地質建模及信息發布于一體的大型網絡化數字地質集成信息系統，包括城市地質數據管理與維護子系統、城市地質數據分析評價子系統、城市地質信息Web發布與服務子系統等三個子系統，可分別運行于局域網（C/S）和互聯網（B/S）環境下，實現基礎地質、工程地質、水文地質、地球物理、地球化學、地質災害、地下空間開發利用、地質資源等地質專業資料及地形圖、遙感影像等基礎地理信息的一體化存儲管理、查詢統計、專業圖表生成及針對有關專業數據的三維建模及分析功能。考慮到不同用戶不同層次的地質信息處理需求，系統通過框架加插件的體系結構實現了高度模塊化和可擴展性，同時推出了普及版（桌面版）、標準版、專業版、大型企業版等不同版本，允許根據不同的需求進行軟件配置，真正做到既滿足了用戶應用需求，又避免了不必要的過度配置，造成資源浪費。該系統建立在工作流之上，以地質應用的內在規律和程序為基本框架，提供了柱狀圖生成、剖面圖生成、等值線圖生成等一系列實用專業分析工具及鉆孔、剖面、地質圖等多源數據三維地質建模、三維可視化、三維分析等高級功能，除可應用于城市地質信息管理、分析之外，該系統還可應用于其他任何類似形式的地質信息處理（圖6-3）。
圖6—2 三維可視化工程勘察信息系統框架
圖6—3 上海城市三維地質信息系統（C/S）主界面
空間數據庫的研究始于20世紀70年代的地圖制圖與遙感圖像處理領域。由于傳統數據庫在空間數據的表示、存儲和管理上存在許多問題，從而形成了空間數據庫這個多學科交叉的數據庫研究領域。空間數據庫（Spatial Database）是指地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的（黃杏元等，2001）。
ArcSDE可看成是一個連續的空間數據模型，借助這一模型，就可用關系型數據庫（RDBMS）管理空間數據庫。在關型數據庫中融入空間數據后，通過ArcSDE實現空間、非空間數據高效率操作服務。ArcSDE提供了應用程序接口（API），開發人員可將空間數據檢索和分功能集成到自己的應用系統。ArcSDE具有如下一些特點。
1）高性能的DBMS 通道。ArcSDE 是多種DBMS 與應用程序（如ArcGIS）的通道。它本身并非一個關系數據庫或數據存儲模型。它是一個能在多種DBMS平臺上提供高級的、高性能的GIS數據管理的接口。
2）開放的DBMS支持。ArcSDE允許你在多種DBMS中管理地理信息：Oracle、Oracle with Spatial/Locator、Microsoft SQL Server、Informix，以及IBM DB2。
3）支持多用戶GeoDatabase。ArcSDE為用戶提供大型空間數據庫支持，并且支持多用戶編輯。
4）連續、可伸縮的數據庫。ArcSDE可以支持海量的空間數據庫和任意數量的用戶，直至DBMS的上限。
5）GIS工作流和長事務處理。GIS中的數據管理工作流，例如多用戶編輯、歷史數據管理、Check-out/Check-in，以及松散耦合的數據復制等都依賴于長事務處理和版本管理。ArcSDE為DBMS提供了這種支持。
6）豐富的地理信息數據模型。ArcSDE保證了存儲于DBMS中的矢量和柵格幾何數據的高度完整性。這些數據包括，矢量和柵格幾何圖形、支持X，Y，Z和X，Y，Z，M的坐標、曲線、立體、多行柵格、拓撲、網絡、注記、元數據、空間處理模型、地圖、圖層，等等。
7）靈活的配置。ArcSDE通道可以讓用戶在客戶端應用程序內或跨網絡、跨計算機地對應用服務器進行多種多層結構的配置方案。ArcSDE支持Windows、UNIX、Linux等多種操作系統。
對空間數據的管理職責是由GIS軟件和常規DBMS軟件所共同承擔的。某些空間數據的管理功能，如磁盤存儲、屬性類型定義、查詢處理，以及多用戶事務處理等是由DBMS來完成的。而對空間數據索引和搜索功能主要由ArcSDE 負責實現。一般在服務器端有SDE服務器處理程序、關系數據庫管理系統和實際的數據。
ArcSDE通過SQL引擎執行空間數據的搜索，將滿足條件的數據在服務器端緩沖區中存放并返回到客戶端。緩沖區處理收集一批數據，然后將整個緩沖區中的數據發往客戶端應用，而不是一次只發一條記錄。在服務器端處理并緩沖的方法大大提高了效率，使網上荷載大大降低，這在應用操作數據庫中成百上千萬的記錄時體現其優勢。ArcSDE采用協作處理方式，即處理可在SDE客戶庫或服務器端實現，但取決于處理在哪一端更快。有的功能不需要與服務器通信，像多邊形疊加和分割這類主要耗費CPU資源的任務，則由客戶庫來完成，可避免大量的網上操作。所有的服務器任務都是在SDE服務器所在的平臺上完成的。而客戶端應用則可運行于多種不同的平臺和環境中，去訪問同一個SDE服務器和數據庫。
