ArcGIS
ArcGIS是由Esri發(fā)布的一系列GIS軟件。1999年12月27日,Esri發(fā)布了ArcINV8,這是ArcGIS產(chǎn)品開發(fā)的第一步。ArcGIS是一個功能強大且可擴展的地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件,它提供了創(chuàng)建、管理、集成和分析地理數(shù)據(jù)的能力。此外,ArcGIS還具有強大的地理數(shù)據(jù)發(fā)布功能,滿足用戶在不同環(huán)境下的需求,包括單機和全球分布式網(wǎng)絡。截至2023年11月,ArcGIS系列的最新版本為ArcGIS(桌面、引擎)10.8.2。ArcGIS系列軟件包括ArcGIS Online、ArcGIS Enterprise、ArcGIS Pro和ArcGIS Platform,支持Windows 10及以上系統(tǒng)和Windows Server 2016及以上系統(tǒng)。
ArcGIS是一個綜合性的地理信息系統(tǒng),它涵蓋了GIS和數(shù)據(jù)庫、軟件工程、人工智能、網(wǎng)絡技術等許多計算機技術領域。主要包括桌面GIS、服務器GIS、嵌入式GIS、移動GIS和空間地理數(shù)據(jù)庫五個分支。ArcGIS廣泛應用于許多領域,如規(guī)劃和分析、資產(chǎn)管理、業(yè)務意識、野外作業(yè)(如移動檢查和應急部署)、市場研究、資源管理、物流、教育和擴展服務。
發(fā)展歷史
1981年,美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(以下簡稱Esri)發(fā)布了第一個商業(yè)GIS軟件——ARC/INFO軟件。它可以在計算機上顯示點、線、面等地理要素,并通過數(shù)據(jù)庫管理工具組合描述這些地理要素的屬性數(shù)據(jù)。該軟件被認為是第一個商業(yè)地理信息系統(tǒng)。
1986年發(fā)布了PC ARC/INFO,它是為基于PC的GIS站設計的。它的出現(xiàn)標志著Esri成功轉型為GIS軟件開發(fā)公司。
1999年12月27日,Esri開始發(fā)布ArcINV 8。ARCINV 8采用了一種新的開放式GIS標準和一種普遍接受的IT標準。
ArcMap是Esri地理空間處理器套件的主要組件,主要用于查看、編輯、創(chuàng)建和分析地理空間數(shù)據(jù)。ArcMap 8.0于1999年12月27日發(fā)布。這是第一個真正意義上的集成GIS產(chǎn)品。
2001年4月,Esri發(fā)布了ArcGIS 8.1的8.1版。ArcGIS 8.1是一款基于工業(yè)標準的地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件。它提供了一個全面而強大的GIS解決方案,可以幫助用戶創(chuàng)建、管理、綜合和分析地理數(shù)據(jù)。
2004年4月,Esri推出了新一代ArcGIS 9,它為構建一個完善的GIS系統(tǒng)提供了一整套軟件產(chǎn)品。ArcGIS 9推出了兩大新產(chǎn)品:ArcGIS Engine和ArcGIS Server。ArcGIS Engine是一個可以嵌入桌面和外業(yè)應用的GIS系統(tǒng),可以通過API進行定制和集成。ArcGIS Server是企業(yè)級GIS應用程序服務的中央管理框架,它提供了一種靈活而強大的方式來共享地理空間數(shù)據(jù)和功能,以便多個用戶可以在網(wǎng)絡上訪問和使用這些資源。ArcGIS Server還支持高級地理處理、地理分析和地理搜索,為企業(yè)提供全面的GIS解決方案。這兩款新產(chǎn)品的推出,極大地拓展了ArcGIS 9的功能和應用領域。
2010年,Esri發(fā)布了ArcGIS 10,實現(xiàn)了協(xié)同GIS、3D GIS、集成GIS、時空GIS和云GIS的五次飛躍。
2013年,Esri正式發(fā)布了最新產(chǎn)品——ArcGIS 10.2。該產(chǎn)品的發(fā)布標志著Esri進入了一個新的里程碑。在ArcGIS 10.2中,Esri充分利用了IT技術的重大變革,擴大了GIS產(chǎn)品的影響力和適用性。新產(chǎn)品在易用性、實時數(shù)據(jù)訪問以及與現(xiàn)有基礎設施的集成方面有了很大改進。用戶可以更容易地部署自己的WebGIS應用程序,從而簡化地理信息探索、訪問、共享和協(xié)作的過程。這些改進為用戶提供了更強大的工具和功能,使他們能夠更好地發(fā)揮GIS技術的潛力。
2018年1月,ArcGIS 10.6正式向用戶發(fā)布。ArcGIS 10.6帶來了更加完善的產(chǎn)品體系框架,全面擁抱前沿IT技術,升級大數(shù)據(jù)、3D、視頻等平臺核心能力,打造功能強大、性能卓越、穩(wěn)定性高的WebGIS平臺。
2020年6月,Esri發(fā)布了ArcGIS 10.8版本,提供了許多全新的功能和特性,大大提高了性能和易用性。用戶可以通過它從多個角度挖掘和處理地理信息,從而提高GIS信息管理的效率。
2021年12月,ARCGIS 10.8.2發(fā)布,ArcGIS 10.8.2將是ArcMap系列的最后一個版本,之后Esri將停止更新ArcMAP。隨著2022年ArcGIS Enterprise 11.0的發(fā)布,ArcGIS Enterprise 11.0可以簡化管理并繼續(xù)增強ArcGIS Enterprise環(huán)境的可擴展性、性能和靈活性。由于ArcGIS Pro具有現(xiàn)代GIS桌面工作流的優(yōu)點,大多數(shù)ArcMap用戶選擇將其遷移到ArcGIS Pro。ArcGIS Pro代表了桌面GIS的未來,它將促進對新概念和增強功能的需求。
2023年8月24日,Esri發(fā)布了ArcGIS Pro 3.1.3的3.1.3版本。該版本可以在地圖和場景中創(chuàng)建和繪制目錄圖層,自動調整布局元素的大小,并啟用時間點、3D對象或建筑場景圖層來及時可視化3D內容。
功能介紹
桌面GIS
ArcGIS Desktop是一款專門為GIS專業(yè)人士設計的桌面軟件。它提供了一系列功能,包括數(shù)據(jù)生產(chǎn)、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)編輯、文件管理、矢量化以及二維和三維空間分析和建模。ArcGIS Desktop由多個組件組成,包括ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox、ArcGlobe、ArcScene和模型構建器。這些組件旨在滿足不同GIS任務的需求,并提供豐富的功能和工具,使GIS人員能夠更好地處理和分析地理數(shù)據(jù)。
組件構成
ArcMap:ArcMap是桌面套件中最關鍵的應用程序之一,用于編輯數(shù)據(jù)、繪制地圖和編輯要素字段等一系列制圖任務。與其他GIS軟件相比,ArcMap具有獨特的優(yōu)勢。首先,ArcMap可以根據(jù)要素屬性編輯和表示圖形,也可以直接繪制和生成要素數(shù)據(jù)。其次,用戶可以在數(shù)據(jù)視圖中根據(jù)特定的符號瀏覽地理元素,同時在布局視圖中生成打印輸出的地圖。此外,ArcMap還提供了地圖符號、線條、填充和字體的綜合庫,并支持多種輸出格式。用戶可以自動生成坐標網(wǎng)格或經(jīng)緯度網(wǎng)格,以各種方式標注地圖,并具有強大的繪圖編輯功能。通過這些功能,ArcMap為用戶提供了一個高效便捷的地圖制作平臺。
ArcCatalog:ArcCatalog是一種資源管理器,用于創(chuàng)建和管理各種類型的原始數(shù)據(jù)。它提供了創(chuàng)建和編輯要素數(shù)據(jù)集、要素類(圖層)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集等功能。ArcCatalog支持多種數(shù)據(jù)類型,包括地圖文件、柵格數(shù)據(jù)、球體、地理數(shù)據(jù)庫、工具、元數(shù)據(jù)和服務。使用ArcCatalog,用戶可以方便地組織和管理地理數(shù)據(jù)資源。
ArcToolbox:ArcToolbox是一個功能強大的工具箱,它提供了各種復雜的空間處理功能。它包含各種各樣的分析工具來處理各種空間數(shù)據(jù)任務。這些工具涵蓋數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉換、處理范圍、矢量分析、地理編碼和統(tǒng)計分析。用戶可以使用ArcToolbox進行各種操作和分析,以滿足不同的需求。
ArcGlobe:ArcGlobe是ArcGIS desktop系統(tǒng)中的3D分析擴展模塊,提供全球地理信息的連續(xù)多分辨率交互式瀏覽功能。ArcGlobe的特點是可以顯示地理信息的動態(tài)三維視圖,并可以處理數(shù)據(jù)的多分辨率顯示,使數(shù)據(jù)集在適當?shù)谋壤图毠?jié)上可見。通過ArcGlobe,用戶可以集成不同的GIS數(shù)據(jù),從而大大提高他們使用不同GIS數(shù)據(jù)的能力。此外,ArcGlobe還可以完成編輯、空間數(shù)據(jù)分析、制圖和可視化等一般GIS工作,使GIS用戶能夠更全面地處理和分析地理信息。
ArcScene:ArcScene是一個顯示3D透視場景的平臺,允許用戶在3D場景中漫游,并與3D矢量和柵格數(shù)據(jù)進行交互。ArcScene可以支持TIN數(shù)據(jù)的顯示。顯示場景時,ArcScene會將所有數(shù)據(jù)加載到場景中,矢量數(shù)據(jù)將以矢量形式顯示,而柵格數(shù)據(jù)會默認降低分辨率以提高效率。ArcGlobe是繼ArcGIS 9之后推出的新產(chǎn)品,專門用于展示大數(shù)據(jù)量的場景。它可以無縫顯示光柵和矢量數(shù)據(jù)。
ModelBuilder:模型構建器是一個圖形化建??蚣?,用于設計和實現(xiàn)空間處理模型,包括工具、腳本和數(shù)據(jù)。它使用數(shù)據(jù)流圖將一系列工具和數(shù)據(jù)鏈接在一起,以創(chuàng)建高級功能和流程。用戶可以簡單地將工具和數(shù)據(jù)集拖放到模型中,并有序地連接它們,從而實現(xiàn)復雜的GIS任務。模型構建器不僅為共享用戶的方法和流程提供了一種高效的方式,還為創(chuàng)建和執(zhí)行復雜的GIS流程提供了一種交互機制,以便用戶和用戶組織內外的人員能夠更有效地合作。
ArcGIS Pro:隨著ArcMap逐漸停止更新,新的ArcGIS Pro代表了桌面GIS的新未來。ArcGIS Pro是一款功能強大的全功能軟件。作為一個單一的桌面GIS應用程序,它集成了ArcGIS Pro用戶社區(qū)的改進和思想來開發(fā)。具有2D、3D、4D數(shù)據(jù)可視化、高級分析、權威數(shù)據(jù)維護等功能。該軟件支持一系列ArcGIS產(chǎn)品中的數(shù)據(jù)共享,包括ArcGIS Online和ArcGIS Enterprise,使用戶能夠在ArcGIS系統(tǒng)中進行網(wǎng)絡GIS工作。ArcGIS Pro擁有豐富的工具和功能,可以滿足當今用戶的多樣化需求。
ArGIS 8:ArcView 8、ArcEditor 8和ArcInfo 8都是ArcGIS 8中包含的桌面軟件,從簡單到強大有不同的功能層次。這三個級別的桌面GIS軟件都包含一組相同的應用程序環(huán)境(ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox)。通過這三個應用環(huán)境的協(xié)調,可以完成廣泛的GIS分析處理操作,包括但不限于數(shù)據(jù)編輯、地理編碼、數(shù)據(jù)管理、投影變換、數(shù)據(jù)轉換、原始數(shù)據(jù)管理、地理分析、空間處理和圖形輸出。除了三個級別的桌面軟件(ArcView 8、ArcEditor 8和ArcInfo 8),還有一些可選的擴展模塊可供選擇。
ArcGIS 9:Esri發(fā)布的ArcGIS 9版本是一個非常強大和完善的版本。該版本的主要目標之一是完全兼容現(xiàn)有ArcGIS 8.3平臺的功能和數(shù)據(jù)模型,從而方便最終用戶和開發(fā)人員升級系統(tǒng)。同時,軟件的穩(wěn)定性、測試性、空間數(shù)據(jù)庫的可擴展性和柵格處理性能也得到了提高。此外,ArcGIS 9還提供了強大的跨平臺支持,可以運行在Windows、UNIX和Linux平臺上,為用戶提供了更加靈活的配置選項。
ArcGIS 9的桌面部分通過一系列直觀的GIS應用操作界面,滿足了大多數(shù)終端用戶的需求。同時還提供了全面的定制功能,滿足更高級用戶和開發(fā)者的需求。ArcMap提供了幾個可添加到界面中用于編輯和操作數(shù)據(jù)的工具條,用戶還可以創(chuàng)建和添加自定義工具。ArcCatalog和ArcMap基于微軟的組件對象模型。
服務器GIS:通過部署集中式GIS服務器,GIS用戶可以在大型組織的互聯(lián)網(wǎng)用戶之間發(fā)布和共享地理信息。服務器的GIS軟件不僅適用于GIS計算,還計劃擴展支持GIS數(shù)據(jù)管理和空間處理的功能。除了為客戶提供地圖和數(shù)據(jù)服務之外,GIS服務器還支持GIS工作站的所有功能,并將它們集中在一個共享的中央服務器上。這樣,用戶可以更方便地訪問和共享地理信息,提高工作效率。同時,集中部署模式更易于管理和維護,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
ArcGIS 9包括三種服務器產(chǎn)品:
ArcSDE:一個高級空間數(shù)據(jù)服務器,用于管理各種關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的地理信息。ArcSDE是介于ArcGIS軟件產(chǎn)品和關系數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)服務器。它的廣泛應用使得跨網(wǎng)絡的多個用戶之間共享空間數(shù)據(jù)庫變得容易,并且它可以根據(jù)需要擴展到任何數(shù)據(jù)級別。通過ArcSDE,用戶可以存儲、查詢和管理空間數(shù)據(jù)。此外,ArcSDE還提供了高級的數(shù)據(jù)訪問和編輯功能,可以支持多個用戶同時編輯和更新數(shù)據(jù)。
ArcIMS:是一種可擴展的地圖服務器,通過開放的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議發(fā)布GIS地圖、數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。ArcIMS已被部署在數(shù)千個應用程序中,主要為Web上的用戶提供數(shù)據(jù)分發(fā)服務和地圖服務。
ArcGIS Server:是一個應用服務器,它包含一組共享的GIS軟件對象庫,用于在企業(yè)和Web框架上構建服務器端GIS應用程序。ArcGIS Server是一款新產(chǎn)品,用于構建集中式企業(yè)GIS應用程序、基于SOAP的Web服務和Web應用程序。
嵌入式GIS:用戶可以使用嵌入式GIS將選定的GIS組件集成到他們關心的應用程序中,從而為組織的任何部門提供GIS功能。這使得許多需要在日常工作中使用GIS作為工具的用戶可以通過一個簡單的界面獲得GIS功能,該界面?zhèn)戎赜谀承┓矫妗Mㄟ^嵌入式GIS,各部門可以根據(jù)自己的需求和工作流程,靈活獲取所需的GIS功能。
ArcGIS Engine提供了一組在ArcGIS Desktop應用程序框架之外應用的嵌入式ArcGIS組件(例如,繪圖對象是ArcGIS Engine的一部分,而不是ArcMap的一部分)。使用ArcGIS Engine,開發(fā)人員可以使用簡單的接口獲得C++、COM、NET和Java環(huán)境下GIS功能的任意組合,構建專門的GIS應用解決方案。
開發(fā)人員通過ArcGIS Engine構建完整的自定義應用程序或將GIS邏輯嵌入到現(xiàn)有應用程序(如Microsoft Word或Excel)中,以部署自定義GIS應用程序并將面向GIS的解決方案分發(fā)給多個用戶。
移動GIS:隨著移動計算設備上專業(yè)應用系統(tǒng)的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)(GIS)的使用越來越多地從辦公室轉移到野外。目前,具有GPS功能的無線移動設備廣泛應用于野外專題數(shù)據(jù)采集和信息采集。消防員、垃圾收集工、工程師、測量員、公共設施建筑工人、士兵、統(tǒng)計調查員、警察和野外生物學家都是移動GIS的代表性用戶。ArcGIS是一款功能強大的應用軟件,可以提供簡單的GIS工具,滿足外業(yè)復雜的作業(yè)需求。移動GIS主要有以下產(chǎn)品:
ArcPad:ArcPad是由Esri開發(fā)的企業(yè)級移動GIS產(chǎn)品。它提供了便捷的移動數(shù)據(jù)采集和映射功能,用戶可以輕松地進行各種應用。ArcPad通過與服務器端的ArcGIS軟件配合,可以實現(xiàn)更復雜的GIS功能。ArcPad可以自動讀取和管理GPS設備的位置信息。支持地圖的測量和導航功能,可以讀取GPS設備的位置信息,并對數(shù)據(jù)進行編輯和查詢。此外,ArcPad還可以制作地圖,通過移動無線網(wǎng)絡訪問后臺服務器。通過這些功能,用戶可以更有效地收集和管理地理空間數(shù)據(jù),并提供更準確和詳細的地理信息。
ArcGIS Mobile:ArcGIS Mobile是ArcGIS desktop應用程序的擴展,允許用戶在戶外使用ArcGIS功能,并借助移動無線網(wǎng)絡和Web服務架構實現(xiàn)戶外與辦公室的數(shù)據(jù)同步。ArcGIS Mobile SDK支持在線和離線應用模式:當應用程序可以連接到無線網(wǎng)絡時,ArcGIS Mobile應用程序可以與服務器實時同步數(shù)據(jù);當它無法連接到無線網(wǎng)絡時,它仍然可以使用之前請求服務器完成相關功能時保存的地圖緩存數(shù)據(jù)。ArcGIS Mobile SDK開發(fā)的應用程序可以實現(xiàn)地圖的基本操作、地圖數(shù)據(jù)的查詢、圖形屬性數(shù)據(jù)的編輯、地圖數(shù)據(jù)的上傳和下載,滿足移動GIS的基本應用需求。
用于IOS的Arc API:鑒于IPhone等觸摸屏設備的廣泛應用需求,Esri推出了IOS操作系統(tǒng)的移動GIS產(chǎn)品ARCAPI for IOS。該產(chǎn)品采用Objective C語言,可以調用ArcGIS的基本功能,實現(xiàn)各種相關應用。用戶可以基于ArcGIS API for IOS開發(fā)各種IOS設備應用,這些應用可以部署在企業(yè)內部,也可以發(fā)布在蘋果的App Store上供公眾使用。因此,開發(fā)者可以輕松地創(chuàng)建基于IOS設備的移動應用,為用戶提供高度渲染的地圖,并支持與GIS相關的各種中斷和交互功能。
空間數(shù)據(jù)
早期的ArcGIS系統(tǒng)使用的是Shapefile數(shù)據(jù)格式,這是一種基于文件存儲GIS數(shù)據(jù)的文件格式。Shapefile至少由shp、dbf、shx三個文件組成,分別存儲空間、屬性以及它們之間的關系。它是GIS中一種常見的數(shù)據(jù)格式。另外還有四種文件,prj、shp.xml、sbn、sbx: prj存儲坐標系,shp.xml是Shapefile元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件,sbn、sbx存儲Shapefile的空間索引,可以加快空間數(shù)據(jù)的讀取速度。這兩個文件是在數(shù)據(jù)操作、瀏覽或連接后生成的。也可以使用arc toolbox→data management tools→indexes→addspatialindex工具生成。
地理數(shù)據(jù)庫(Geodatabase)作為地理數(shù)據(jù)庫的簡稱,是以專題圖層和空間表達方式組織GIS數(shù)據(jù)的核心地理信息模型,是獲取和管理GIS數(shù)據(jù)的一套綜合應用邏輯和工具。地理數(shù)據(jù)庫的應用邏輯可以通過客戶端應用程序(如ArcGIS Desktop)、嵌入式定制開發(fā)(ArcGIS Engine)和服務器配置(ArcGIS Server)獲得。Geodatabase是基于GIS和DBMS標準的物理數(shù)據(jù)存儲庫,可應用于多用戶訪問、個人DBMS和XML。最初,地理數(shù)據(jù)庫被視為存儲簡單幾何圖形的開放模型。它旨在集成各種存儲機制,包括DBMS存儲、文件存儲和XML存儲,并且不限于特定的DBMS供應商。