4、需要进行地理配准以便可以相互叠加并定位在地球表面上。有关建模和表示地理信息的详细内容，请参阅地理信息元素概述。GIS通过地图来显示和利用地理信息。每个GIS都包括一系列的交互式智能地图和其他视图（例如3D地球），用于显示地球表面上的要素以及要素之间的关系。可为基础地理信息构建各种地图视图，这些地图可作为“地理数据库的窗口”，通过它们可对地理信息进行查询、分析和编辑。还可通过地图访问用于派生新信息的地理建模工具。GIS地图是交互式地图，有助于传达大量信息。通过交互式地图，您可以为最终用户提供任何有助于他们完成任务并开展重要工作的信息。有关制图和可视化的详细信息，请参阅地图如何传达地理
7、地图图层中的地理元素依据给定的地图范围，按照特定顺序（相互叠放）进行绘制。GIS数据集在全局坐标系或直角坐标系中存储坐标位置以记录地理位置和形状。通过此种方式，可将多个GIS数据图层叠加在地球表面上。经度和纬度此种方法使用经度和纬度的球面测量值来描述地球表面上的地理位置。具体是指地球中心与地球表面上某一点构成的角（以度为单位）的测量值。此类坐标参考系常被称为地理坐标系。经度用于测量东西方向的角度。经度测量通常以本初子午线为起点，它是一条从北极点通过英格兰格林尼治并一直延伸到南极点的假想线。此角度的经度为0。本初子午线往西通常记为负经度，往东记为正经度。例如，加利福尼亚州洛杉矶的纬度约
9、，却只有55.802千米。由于经纬度的度数不对应某一标准长度，因此无法精确测量距离或面积，也难以在平面地图或计算机屏幕上显示数据。在使用许多（不是全部）GIS分析和制图应用程序时，经常需要由投影坐标系提供的更稳定的平面坐标框架。此外，用于空间运算符的某些算法可考虑到球面（地理）坐标系的几何行为。使用直角坐标系的地图投影投影坐标系是指用于平面（例如打印的地图或计算机屏幕）的任何坐标系。2D和3D直角坐标系都可使用x值和y值（在后面会讲到，也可使用栅格的列和行）描述要素的地理位置和形状。直角坐标系使用两个轴：一条水平轴(x)，表示东西方向，一条垂直轴(y)，表示南北方向。两
10、轴的交汇点称为原点。地理对象的位置使用(x,y)标记法相对于原点进行定义，其中x表示沿水平轴的距离，y表示沿垂直轴的距离。原点定义为(0,0)。在下图中，标记(4,3)所记录的点在x轴方向距原点四个单位，在y轴方向距原点三个单位。3D坐标系投影坐标系也逐渐地开始使用z值来测量平均海平面以上或以下的高程。在下图中，标记(2,3,4)所记录的点在x轴方向距原点两个单位，在y轴方向距原点三个单位并且高程为地球表面以上四个单位（例如平均海平面以上4米）。地图投影中的属性和变形由于地球是球体，所以制图人员和GIS专家所要面临的一个挑战就是如何使用平面坐标
11、系表达真实世界。要体会这种两难的困境，只需想一想如何将半个篮球变平即可；如果不改变它的形状或创建不连续的区域，就无法做到这一点。将地球变平的过程称为投影，由此而产生了术语地图投影。投影坐标系在二维平面中进行定义。可为2D(x,y)或3D(x,y,z)定义投影坐标，其中x和y测量值表示地球表面上的位置，z表示平均海平面以上或以下的高度。与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。不过，将地球表面表示为平面地图的所有地图投影会在某些方面（例如距离、面积、形状或方向）产生变形。用户可通过使用适合所需用途、特定地理位置和范围的地图投影来解决上述限制。GI
12、S软件也可在坐标系之间进行信息转换，以支持对具有不同坐标系的数据集进行整合以及支持许多关键的工作流。许多地图投影具有特定用途。某一地图投影可能用于保持形状不变，而另一个可能用于保持面积不变（“等角”投影与“等积”投影）。在为每个GIS数据集和地图定义坐标系时，这些属性（地图投影连同椭球体和基准面）将成为重要的参数。通过为每个GIS数据集记录这些属性的详细描述，计算机可以动态地将数据集元素的地理位置重新投影并转换到适当的坐标系中。因此，可以从多个GIS图层中整合及合并信息，而不用考虑它们所使用的坐标系。这是GIS的一项基本功能。精确定位构成了几乎所有GIS操作的基础。了解有
22、S中的分析模型用于生成模型结果，生成的结果可作为新获得的地图图层添加到地图显示画面中。正如可以通过各个地图图层获得丰富的要素信息一样，您可以通过地图获得大量分析结果。实际上，您通过GIS地图来访问分析模型并将分析结果显示为新的地图图层，新图层可具有相同类型的要素报告、可视化和动画功能（即上文所述功能）。表示犯罪率的“热点图”。颜色越偏向暖色调，表示犯罪率越高。影像由费城警局(提供。此地图显示了对非洲疟疾流行情况的预测。颜色越暗，表示疟疾病例的投影密度越高。影像由AdaptationAtlas(/)提供。此地图中已绘制出
24、解最新信息的有效方式。联合国人道事务协调办公室(OfficefortheCoordinationofHumanitarianAffairs,OCHA)提供的这张状态地图显示了对2010年一月海地地震的人道主义救援活动的情况。影像由OCHA(/)提供。一种非常普遍的GIS应用是显示数据源和特定用户组状态的运营仪表板。仪表板中的信息图层针对特定用户群和他们的运营需求，使他们能够更为有效地工作并更为迅速地做出响应。很多Web地图被用作运营仪表板，这些仪表板将显示多个工作团队的状态信息，以确保每位成员均能够及时了解最新
28、anMcHarg及其著作的详细信息。大约在同一时期，“GIS之父”RogerTomlinson博士也提出了早期的GIS理念。他从GIS其他方面更深入地阐述了作为GIS基石的专题图层及叠加图层的概念。这些早期的GIS专业人士一直积极探索如何将地理信息分割成一系列逻辑信息图层，而不仅仅是对象的随机组合。他们曾经设想将同类制图表达的集合作为图层进行管理。这些GIS用户按数据主题（其中每个数据主题描述某一现象的分布情况）对信息进行分类并对如何跨地理范围描绘各个专题进行说明。他们发现可以使用相对简单的GIS数据类型（点、线、面及栅格）。这些简单的数据图层可通过位置进行
29、合并，也就是说，通过地理配准可在地图中合并数据集或使用地理处理操作（如面叠加）进行叠加。这些先驱者同样也提出了数据采集协议以及将这些采集数据作为地理数据图层进行管理的方法。以下是一个表示土壤的示例。可为指定范围内的每个区域（面）分配一个主体土壤类型并使用每个面的属性或特性对土壤类型进行分类和描述，从而确保其分类和描述信息保持一致。在土壤示例中，将为各个土壤多边形记录经常涉及到的属性集。可将主题定义为描述代表主体土壤类型的各个不同区域（也就是说，是土壤类型多边形的图层集合及其作为属性值的描述信息）。这种地理图层组织原则后来成为了通用的GIS原则之一，为GIS系统如何表示、操作、管理和应
38、以上的地面高程的值构成。此外，降雨量、污染浓度、人口密度和地下地质构造制图表达等也属于表面类型。表面表示颇具挑战性。对于连续数据集，不可能将所有位置的所有值都表示出来。有多种使用要素和栅格表示表面的备选方案。GIS通常需要使用多个表面表示和数据集来描述表面高程。例如：等值线和高程点-等值线是表示具有相等值（如表面高程高度）的位置的线。高程点可用于表示重要的山峰。栅格数据集-每个栅格包含一个由栅格单元组成的矩阵，每个单元值表示连续变量的一个测量值。例如，DEM常用于表示表面高程并通常使用晕渲地貌地图进行描绘。TIN-TIN是以多个三角形相连的网络表示表面的数据结构。每个三角形
40、。每个GIS都有一组数据集通常，GIS用于处理若干不同的数据集，其中每个数据集都包含关于特定要素集合（例如，道路）的数据，而特定要素集合则被地理引用到地球表面。GIS数据库根据一系列数据专题而设计，每一专题均有指定的地理制图表达。例如，单个的地理实体可表示为以下内容：要素（如点、线和面），使用栅格的影像，使用要素、栅格或TIN的表面，以及保存在表格里的描述性属性。在GIS中，地理对象的同类集合被组织为宗地、井、建筑物、正射影像和基于栅格的数字高程模型(DEM)等数据专题。精确而简单定义的地理数据集对于有用的地理信息系统是至关重要的，而基于图层的数据专题的设计则是一个关键的
41、GIS概念。GIS数据集是地理要素的逻辑集合数据集是每一专题同类要素的集合。地理制图表达在一系列数据集或图层中进行组织。大多数数据集是道路网络、宗地边界集合、土壤类型、高程表面、某个日期的卫星影像、井位或地表水等简单地理元素的集合。在GIS中，空间数据集合通常被组织为要素类数据集或基于栅格的数据集。许多数据专题最好使用土壤类型或井位等单一数据集表示。其他专题，如交通框架或表面高程，经常使用多个数据集表示。例如，交通可能被表示为街道、十字路口、桥梁、高速公路坡道、铁路等多个要素类。下表说明了如何使用多个数据集来表示表面高程。栅格数据集用于表示地理配准影像及高程、坡度和坡向等连续表面。常
42、用的GIS制图表达专题地理制图表达河流线大型水体面植被面城镇地区面道路中心线线行政边界面井位点正射投影栅格卫星影像栅格表面高程DEM栅格等值线高程点晕渲地貌栅格地块面宗地税记录表专题图层变为数据集。这是GIS数据库中的关键组织原则。每个GIS的公共地理区域中都将含有多个专题。专题的集合用作图层的堆叠。每个专题均可作为独立于其他专题的信息集进行管理。每个专题都有自己的制图表达（作为点、线、面、表面、栅格等的集合）。因为图层是空间参考的，所以图层互相叠加并且可以在常用地图显示里组合在一起。此外，面叠加等GIS分析工具可以融合数据图层之间的信息以发现并处理派生出的空间关系。任何
44、作为输入或创建新数据集作为结果。数据集也是在GIS用户之间共享数据的最常用的方法。数据集为以下每一项提供主要数据源：地图、地球和3D场景：这些视图以一系列地图图层的方式，展示地理信息的概况。每个地图图层都引用一个特定的GIS数据集，并用于符号化和标注该数据集。因此，地图图层有助于GIS数据集在GIS中生动展示。2D地图和3D场景里的地图图层用于符号化和标注GIS数据集。这张地图中包含城市、高速公路、州县边界、水体和河流的图层。每个图层都用于描绘一个GIS数据集。地理处理输入和派生出的数据集：GIS数据集是常见的数据源，用于地理处理、自动数据处理和GIS
45、分析。数据集用作输入，于是派生出新数据集，作为各种地理处理工具的结果。通过地理处理可将许多任务作为一系列的操作来自动完成，这样，在一个步骤中即可同时运行多个任务。这有助于创建可重复执行且记录完备的数据处理工作流。用户还可以处理ArcGIS数据集以执行空间分析。此模型说明了如何对潜在的新公园地点进行标识和分级。好的候选地址必须人流密集，且不能离已有的公园太近。处理数据集中的单个要素和元素除了处理数据集之外，用户还可以处理数据集中的单个元素。这些元素包括单个要素、属性表中的行和列，以及栅格数据集中的单个单元。例如，在指向一块宗地对其进行标识时，即是在处理数据集中的单个数据元素：正如编辑
47、执行编辑和分析以及使用地理视图有效地传达结果。可以在多种应用程序框架中部署大量替代GIS地图应用程序，以支持多种类型的用户和任务。其中包括以下内容：专业GIS地图ArcGISDesktop用户（ArcView用户、ArcEditor用户和ArcInfo用户，通常还包括自定义ArcGISEngine应用程序用户）可使用一组丰富的制图应用程序（例如ArcMap）来执行日常工作。ArcGISDesktop提供了专业的GIS应用程序，可用于制作和使用地图、使用3D场景和地球、编译数据、运行GIS分析以及发布GIS信息产品以供组织中的其他人使用。专业
55、Desktop、ArcGISExplorer、iPhone和其他移动客户端中打开和使用Web地图。Desktop用户和初学者均可创建和共享Web地图。下面将对各种地图文档进行详细的介绍。ArcMap文档ArcMap文档和图层在ArcMap中创建和使用，ArcMap是ArcGIS的主要制图应用程序。每个ArcMap文档都包含完整的地图规范-地图图层、图层的显示属性、编辑规则、分析模型、属性访问和报告等。创建ArcMap文档并为其定义各种地图属性后，GIS地图的所有属性也将被保存。这将收集多种图层属性和交互设置-数据源；地理数据的符号化、标注和可
57、常还希望以独立的图层文件或图层包形式共享和封装图层信息。这样，用户便可相互之间共享地图，从而使多个用户以共同的方式查看和使用地理信息。任何ArcGISDesktop用户均可获得其他用户的地图包或图层包的副本，随后，只需双击即可在ArcMap中打开并使用这些文档。从其他用户接收到地图包（或图层包）后，可将该包下载到您的计算机上，该包将对ArcGISDesktop进行相应调整-该包同样能够完成用户设计并构建到共享的地图包或图层包中的所有工作。其他用户能够完成的每项操作，您现在也可以完成。此外，这些ArcGIS文档和包也可作为地图服务发布在Web上。凭借ArcGISS