arcgis實驗指導書.doc

實驗一 使用ArcMap瀏覽地理數(shù)據(jù)一、實驗目的1. 了解空間數(shù)據(jù)是如何進行組織及基于“圖層”進行顯示的。2. 認識ArcMap圖形用戶界面。3. 通過瀏覽與空間實體關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，可以了解空間數(shù)據(jù)是如何與其屬性信息進行連接的。4. 掌握GIS兩中基本查詢操作，加深對其實現(xiàn)原理的理解。5. 初步了解設置圖層顯示的方式，即圖例的使用。二、實驗準備軟件準備：確保你的計算機中已經(jīng)正確安裝了ArcGIS Desktop 9.x軟件（ArcView，ArcEditor或ArcInfo）。實驗數(shù)據(jù)Redlands市土地利用及街區(qū)矢量數(shù)據(jù)（Ex1.rar）預備知識：理解GIS的三種角度1GIS就是空間數(shù)據(jù)庫：GIS是一個包含了用于表達通用GIS數(shù)據(jù)模型（實體、柵格、拓撲、網(wǎng)絡等等）的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫。2GIS就是地圖：從空間可視化的角度看：GIS是一套智能地圖，同時也是用于顯示地表上的實體和實體間關(guān)系的視圖。底層的地理信息可以用各種地圖的方式進行表達，而這些表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫的窗口”，來支持查詢、分析和信息編輯。3GIS是空間數(shù)據(jù)處理分析工具集：從空間處理的角度看，GIS是一套用來從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集獲取新數(shù)據(jù)集的信息轉(zhuǎn)換工具。這些空間處理功能從已有數(shù)據(jù)集提取信息，然后進行分析，最終將結(jié)果導入到數(shù)據(jù)集中。這三種觀點在ESRI ArcGIS Desktop中分別用ArcCatalog（GIS是一套地理數(shù)據(jù)集的觀點）、ArcMap（GIS是一幅智能的地圖）和ArcToolbox（GIS是一套空間處理工具）來表達。這三部分是組成一個完整GIS的關(guān)鍵內(nèi)容，并被用于所有GIS應用中的各個層面。ArcMap是ArcGIS Desktop中一個主要的應用程序，具有基于地圖的所有功能，包括制圖、地圖分析和編輯。主要原理：查詢數(shù)據(jù)（兩種最基本的查詢）基于空間特征的查詢和基于屬性特征的查詢是每個桌面GIS軟件必須提供的功能。查詢，通常是通過語句或表達式來定義的，用以在地圖上或數(shù)據(jù)庫中選擇實體。最普通的GIS查詢就是確定在指定的位置有什么。在這類查詢中，用戶知道他感興趣的實體的位置，但是想進一步了解與之相關(guān)的特征。在GIS中，這是很容易實現(xiàn)的，因為地圖顯示區(qū)中的空間實體與它們的屬性是（描述性的特征）相互關(guān)聯(lián)的，屬性信息是存儲在數(shù)據(jù)庫中的。在GIS中，你可以在地圖上點擊一個實體來查看數(shù)據(jù)庫中與之相關(guān)聯(lián)的屬性。另一類型的GIS查詢是確定符合給定條件的實體它的位置在哪里。在這種情況下，用戶知道實體的重要特征，他想要找出具有這些特征的那些實體的具體位置。假定你想查找人口數(shù)大于2000萬的內(nèi)陸國家。你應該使用這個限定條件創(chuàng)建一個查詢表達式。一旦GIS找到符合查詢限定條件的實體，將會在地圖上高亮顯示這些實體。三、實驗步驟及方法第1步 啟動ArcMap啟動ArcMap，執(zhí)行菜單命令：開始所有程序ArcGISArcMap當出現(xiàn)ArcMap對話框時，點擊“一個新的空地圖”單選按鈕，然后點擊OK確定。你現(xiàn)在將可以看到ArcMap 的操作界面如果你的ArcMap界面與上面的圖看起來不一樣，也不用在意，這不會對練習的結(jié)果產(chǎn)生影響。當你在ArcMap中進行各種操作時，你的操作對象是一個地圖文檔。一個地圖文檔是存儲在擴展名為.mxd文件中。第2步 檢查圖層執(zhí)行菜單命令FileOpen.瀏覽到包含有你下載的練習數(shù)據(jù)的文件夾（比如：D:ArcgisExEx1）然后點擊Redlands.mxd.打開地圖文檔Redlands后，你會看到加州Redlands市的地圖。地圖顯示以圖層表示的幾種類型的空間實體。在ArcMap窗口的左邊區(qū)域稱為圖層控制面板（TOC），它顯示的是圖層列表。窗口的右邊區(qū)域顯示的是圖層控制面板中各圖層的圖形內(nèi)容。例如，所有油炸圈餅店是點實體（以房屋符號表示）且被組合成名為Donut Shops圖層。名為Land use的圖層表示Redlands市土地利用現(xiàn)狀，在這個圖層中，根據(jù)多邊形的地類將其組合成不同類型的土地利用多邊形。第3步 顯示其它圖層在地圖中顯示其它圖層，鐵路、街道、及ESRI的位置。選中Railroads圖層旁邊的檢查框，Redlands市的鐵路就會顯示在圖中?，F(xiàn)在，選中Streets旁邊的檢查框就可以顯示Redlands市的街道。注意：圖層ESRI沒有被顯示。稍后，你將學習如何顯示它。第4步 查詢地理實體在ArcMap中，通過在地圖顯示區(qū)點擊某個實體你就可以查詢其屬性，了解它是什么東西。首先，你應放大地圖，這樣你更清楚地查看單個的實體。你可以使用一個先前創(chuàng)建的書簽，這個書簽存儲著包含ESRI和附近街道的地理區(qū)域。執(zhí)行菜單命令“視圖”(View)“書簽”(Bookmarks)“ESRI”當前顯示區(qū)就被調(diào)整到書簽ESRI所定義的區(qū)域。注意到，現(xiàn)在所有街道根據(jù)其名稱顯示了標注信息，你可以很容易找到ESRI所處的位置。地圖文檔的創(chuàng)建已決定了街道及ESRI的標注信息只在某個特定的比例尺范圍才顯示出來（問題1：如何設置比例尺？），在這個比例尺下它們可以很容易地找到。在“工具”(Tools)工具欄上，點擊查詢按鈕。如果看不到“工具”(Tools)工具欄，在菜單“幫助”(Help)的右邊的菜單欄上點擊右鍵，然后點擊“工具”（Tools）選項。在表示紐約街道（名為New York）的線實體上點擊(就在街道名左邊的紅色線段)。查詢結(jié)果窗口打開并顯示數(shù)據(jù)庫中名為New York的街道的所有屬性。你可能需要將查詢結(jié)果窗口放大，才能看到所有的屬性。你可以“閃爍顯示”被查詢的實體以觀察它在地圖中所處的區(qū)域。為方便查看，將查詢結(jié)果窗口移到不礙眼的位置，這樣你可以同時看到這個實體在地圖上的位置。查詢結(jié)果窗口的左邊，點擊New York（街道的名稱），這時，可以觀察到這個實體在地圖中“閃現(xiàn)”。從“圖層”下拉列表框中選擇“所有圖層”，然后在在圖上再次點擊代表“New York”的那條街道。查詢結(jié)果窗口現(xiàn)在包含了“Land use”圖層中與選中的街道相交的地塊。在查詢結(jié)果窗口的左邊區(qū)域，點Land use左邊的加號(+)，然后點擊第一個實體(可能會列出不只一個實體)。這樣，選定地塊的所有屬性都會顯示出來。通過在顯示區(qū)內(nèi)點擊，可以繼續(xù)查詢其它的實體。點擊“查詢結(jié)果窗口”右上角的X結(jié)束查詢。第5步 檢查其它屬性信息在你瀏覽顯示在圖層列表（TOC）中某些圖層的屬性信息之前，你要重置ArcMap地圖文檔的顯示區(qū)域為原來的顯示區(qū)域。地圖顯示區(qū)域可以通過地圖書簽來定義。地圖書簽是為了防止地圖顯示變得混亂，可以通過書簽恢復到原來的顯示區(qū)域和顯示風格。執(zhí)行菜單命令“視圖”“書簽”“Original”或者點擊圖標“”。地圖顯示區(qū)將顯示這些圖層：Donut Shops, Railroads, Streets, 及 Land Use.在圖層列表（TOC）中，選中Railroads然后點擊右鍵執(zhí)行“打開屬性表”命令。這時會顯示與“Railroads”圖層相關(guān)的屬性表窗口。這個表中的每一行是一個記錄，每個記錄表示“Railroads”圖層中的一個實體。請注意：圖層中實體的數(shù)目也就是數(shù)據(jù)表中記錄的個數(shù)被顯示在屬性表窗口的底部，在這個例子中，有11個記錄，其中有一個記錄被選中。稍后，你將了解如何選中記錄。向右拖動滾動條查看其它的屬性。完成后，請關(guān)閉屬性表窗口。同樣的方法，查看圖層Donut Shops的屬性表。關(guān)閉屬性表。最后，打開圖層Land Use 的屬性表。注意到每個實體（記錄）有一個屬性（字段）LU_ABV，它記錄的是地類代碼（土地類型的縮寫）。在地圖中，就是根據(jù)這個屬性字段的值來確定每個地塊的渲染方式的。完成后關(guān)閉屬性表。第6步 設置并顯示地圖提示信息地圖提示以文本方式顯示某個實體的某一屬性，當你保持將鼠標放在某個實體之上時，將會顯示地圖提示。使用地圖提示是獲取指定實體屬性信息比較簡單的一種方式。將鼠標指針停留在代表圈餅點位置的一個符號的中心位置，可以顯示圈餅點的名稱。你可以在圖層屬性對話框中設置，地圖提示信息來自于數(shù)據(jù)表中的哪一個字段。在圖層列表中(TOC)，右鍵點擊圖層Donut Shops的名字，然后點擊“屬性”命令。在出現(xiàn)的屬性對話框中，點擊“字段”選項頁。通過設置主顯示字段來設定地圖提示信息的對應字段。你可以指定任一個屬性字段作為地圖提示字段。默認情況下，ArcGIS使用字段“Name”作為地圖提示字段。你可以改變?yōu)槠渌淖侄巍Ｔ谥黠@示字段下拉列表框中，選中字段：Address。點擊OK按鈕關(guān)閉圖層屬性對話框。將鼠標保持在圖層Donut Shops中的任意一個實體之上。這個實體的“Address”就為作為地圖提示信息顯示出來。第7步 根據(jù)實體屬性設置圖層渲染樣式現(xiàn)在，圖層Streets是以單一符號進行渲染，每個實體都是同一種符號。你可以根據(jù)實體的屬性來設置不同的渲染方式。首先，在圖層列表(TOC)中反選Land use邊上的檢查框（將去掉），從而關(guān)閉圖層Land Use 的顯示。然后右鍵點擊圖層Streets，點“屬性”菜單命令。在出現(xiàn)的圖層屬性對話框中，點擊“符號”選項頁。在對話框的左邊區(qū)域，有地圖渲染方式列表。點擊“類別”，依次點擊“唯一值”。在“值字段”下的下拉列表中，選擇字段“CLASS”。點擊按鈕“添加全部值”。點擊按鈕“應用”(Apply)，先不要擊點“確定”，移動圖層屬性對話框到不礙眼的位置，這樣你就可以看到地圖的顯示發(fā)生了變化?，F(xiàn)在，圖層streets就以會根據(jù)屬性字段CLASS的取值不同而采用不同的符號表示。在圖層屬性對話框中的渲染方式列表中，點“實體”，然后點“確定”按鈕，恢復原先的渲染方式和顯示風格。第8步 根據(jù)屬性選擇實體有時，你可能需要顯示滿足特定條件的哪些實體。在這一步中，你將要選擇及定位第10號州際公路。在圖層列表(TOC)中，反選圖層Railroads邊上的檢查框，關(guān)閉這個圖層。因為下面的操作不需要顯示這個圖層。執(zhí)行菜單命令 。在屬性選擇對話框中，你可以構(gòu)造一個查詢條件。通過構(gòu)造表達式：Select * From Street WHERE “STR_NAME”=“I 10”，可以從數(shù)據(jù)庫中找出第10號州際公路。選中的實體將會在屬性表及地圖中高亮顯示。具體操作如下：在圖層下拉列表中，選擇Streets。在方法下拉列表中，確定“創(chuàng)建一個新的選擇集”被選中。在字段列表中，調(diào)整滾動條，雙擊“STR_NAME”。然后，點擊“”按鈕。再點擊“得到唯一值”按鈕，在唯一值列表框中，找到“I 10”后雙擊。點擊“應用”按鈕。將“屬性選擇”對話框移到不礙眼的地方，這樣，你將可以方便地看到地圖顯示效果。注意：在地圖顯示區(qū)中屬性為“I 10”的第10號州際公路被高亮顯示。選中的這些線段是第10號州際公路的組成部分。關(guān)閉“屬性選擇對話框”。第9步 使用空間關(guān)系選擇地理實體現(xiàn)在你將選擇處于距10號州際公路1000米范圍內(nèi)的所有油炸圈餅店，這樣如果你開車從帕姆斯普林到洛杉磯，饑腸轆轆時就可以很快找到歇腳的地方，可以美餐一頓。執(zhí)行菜單命令“選擇”“通過位置選擇”。在“位置選擇”對話框中，對過選擇操作，形成如下的一個表達式，“我想要從圖層Donut Shops中選擇實體，這些實體位于距圖層Street 中被選中的實體1000米的區(qū)域內(nèi)”。選中檢查框“對實體進行緩沖區(qū)操作”，緩沖距離設為1000米。點“應用”按鈕，點“關(guān)閉”按鈕。這時，在地圖顯示區(qū)中，處于沿10號州際公路1000米緩沖區(qū)范圍內(nèi)的油炸圈餅點就會被高亮顯示。在圖層列表(TOC)中，右鍵點擊圖層 Donut Shops，然后點“打開屬性表”命令。圖層donut shops中被顯中的哪些實體就被高亮顯示出來。關(guān)閉屬性表。上面的操作是通過空間分析實現(xiàn)的。在以后的課程中，你將會學會更多的更深入的空間分析功能的使用。第10步 退出 ArcMap執(zhí)行菜單命令File Exit關(guān)閉ArcMap。如果系統(tǒng)提示保存修改(save changes)，點擊No。四、問題回答如下問題：a) 在ArcMap中，打開Redlands.mxd。街道名稱為“NEW YORK”的是什么類型的道路？Local street（本地街道）Minor street（次要街道）Interstate（州際道路）Major street（主要街道）b) 在ArcMap中，打開Redlands.mxd。在Railroads圖層中有多少條鐵路線？實驗二 GIS應用系統(tǒng)簡例的建立一、實驗目的1. 利用ArcCatalog管理地理空間數(shù)據(jù)，掌握ArcCatalog的基本功能。2. 掌握在ArcMap中編輯空間數(shù)據(jù)的基本操作。3. 通過建立一個簡單的GIS應用系統(tǒng)，初步了解GIS應用概念。二、實驗準備預備知識：（1）ArcCatalog 簡介ArcGIS桌面系統(tǒng)主要由ArcCatalog、ArcMap、ArcToolbox三部分組成。ArcMap是ArcGIS桌面系統(tǒng)的核心，提供空間數(shù)據(jù)編輯、查詢、顯示、分析、報表和制圖等功能。ArcToolBox包含了ArcGIS地理處理的大部分分析工具和數(shù)據(jù)管理工具。ArcCatalog類似于Windows中“資源管理器”，用于組織和管理所有GIS數(shù)據(jù)。它包含一組工具用于瀏覽和查找地理數(shù)據(jù)、記錄和瀏覽元數(shù)據(jù)、快速顯示數(shù)據(jù)集及為地理數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。ArcCatalog應用模塊幫助你組織和管理你所有的GIS信息，比如地圖，數(shù)據(jù)集，模型，元數(shù)據(jù)，服務等。它包括了下面的工具：l 瀏覽和查找地理信息l 記錄、查看和管理元數(shù)據(jù)l 創(chuàng)建、編輯圖層和數(shù)據(jù)庫l 導入和導出Geodatabase結(jié)構(gòu)和設計l 管理ArcGIS Server（2）圖形輸入圖形的輸入是將各種地圖信息數(shù)據(jù)進行數(shù)字化或轉(zhuǎn)換，以獲得ArcGIS的基本圖形數(shù)據(jù)。隨數(shù)據(jù)源的不同可用手扶跟蹤數(shù)字化儀、掃描矢量化輸入或其它標準數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)入，如AutoCAD的（.DXF和.DWG）、MapInfo的（.TAB）、Intergraph的(.DGN)數(shù)據(jù)等。在ArcMap中，可利用繪圖工具條進行圖形輸入與編輯，要點為：l 正確設置地圖的投影方式、地圖單位l 設置控制點坐標l 圖形的輸入與編輯本實驗主要練習圖形的輸入與編輯，投影方式、控制點的設置在實驗三中學習。（3）Editor工具條ArcMap提供的繪圖工具條，如圖2-1所示。對圖層進行編輯，首先要從“Editor”按鈕的下拉菜單中選擇“Start Editing”，然后設置“Target”為要編輯的圖層。編輯完成時，要選擇“Save Edits”并“Stop Editing”。圖2-1 ArcMap的Editor工具條Editor工具條，從左到右依次為：編輯按鈕、選擇工具、繪制工具、任務類型、目標圖層、截斷線、旋轉(zhuǎn)、屬性表、草圖屬性（Sketch Properties）。Task中的“Modify Feature”或者“Reshape Feature”，可對地圖圖層上的區(qū)域、折線、直線、圓弧和點進行修改和整形。這個過程是通過移動、增加、和刪除定義線段的點來完成的，也可通過復制和粘貼選擇的節(jié)點來創(chuàng)建新的點、直線和折線。編輯過程中還可使用分割、求交點、跟蹤等輔助編輯功能。屬性表，可查看、編輯圖形屬性；草圖屬性，可查看、編輯選中要素的坐標。在ArcMap中公共邊的輸入，可使用跟蹤工具，以自動跟蹤獲取重復邊界，避免重復數(shù)字化。采用自動跟蹤對象獲取重復邊界時，應注意重復邊界的一致性，對形成的不一致重復邊界應通過移動、增加、和刪除定義線段的角點，進行修改，直到重復邊界一致為止。（4）ArcGIS文件格式ArcInfo常用數(shù)據(jù)有Shapefile、CAD、Raster、Coverage、Geodatabase，各種數(shù)據(jù)的組織形式不一樣，其中Shapefile、Coverage、Raster、CAD為文件類型，Geodatabase為空間數(shù)據(jù)庫。本實驗主要學習Shapefile文件的使用。Shapefile是ArcGIS內(nèi)部使用的一種空間數(shù)據(jù)格式，采用非拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)格式存儲地理幾何位置和屬性數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)文件。通常由以下幾種文件組成：空間數(shù)據(jù)文件（.shp）：存儲地理數(shù)據(jù)的幾何特性，即坐標數(shù)據(jù)等，不存儲拓撲關(guān)系；空間數(shù)據(jù)索引文件(.shx)：存儲了地理數(shù)據(jù)幾何特征的索引信息，即.shp文件中空間數(shù)據(jù)的存儲方式，XY坐標的輸入點在哪里，有多少XY坐標對等信息；屬性數(shù)據(jù)文件(.dbf)：存儲地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表；空間參考文件(.prj)：存儲了文件的空間參考信息，如坐標系、投影參數(shù)等；元數(shù)據(jù)文件（.shp.xml）：對元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件； 地理數(shù)據(jù)索引文件（.sbn，.sbx）：這兩個文件只有在進行空間關(guān)系查詢、空間聯(lián)接和對Shape字段進行索引時才存在的。它們用于存儲地物特征的索引；關(guān)聯(lián)文件（.ain，.aih）：這兩個文件只有在進行了表格間的關(guān)聯(lián)（Links）操作時才存在。它們用于存儲進行關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表或特征屬性表的關(guān)聯(lián)字段的索引。工程文件（.mxd）：存儲當前工程中各圖層的文件路徑，以及符號、顏色、標注等裝飾信息。通常情況下，對于Shapefile數(shù)據(jù)來說，空間數(shù)據(jù)文件（.shp）、空間數(shù)據(jù)索引文件(.shx)和屬性數(shù)據(jù)文件(.dbf)是最基本的文件；當要進行疊加、投影變換等涉及到空間參考的操作時，需要有空間參考文件(.prj)；為了保持圖形符號、顏色、標注等裝飾信息，需要保存工程文件（.mxd）。數(shù)據(jù)準備：數(shù)據(jù)文件：世界地圖Word，從ftp上下載。軟件準備：ArcGIS Desktop 9.x -ArcCatalog三、實驗內(nèi)容及步驟第1步 打開ArcCatalog打開ArcCatalog，界面如圖2-2。左側(cè)顯示目錄樹（Catalog Tree），顯示該機器中存儲的文件的層次結(jié)構(gòu)。右側(cè)為數(shù)據(jù)顯示窗口，包含三個選項卡內(nèi)容（Contents）、預覽（Preview）、元數(shù)據(jù)（Metadata）。圖2-2 ArcCatalog界面第2步 預覽（Preview）在ArcCatalog窗口右邊的數(shù)據(jù)顯示區(qū)內(nèi)，點擊“預覽”選項卡切換到“預覽”視圖界面。在目樹中選中世界地圖World中的任一圖層，如世界行政區(qū)劃圖層WORLD_region，可預覽該圖層的圖形數(shù)據(jù)，如圖2-3。圖1-3 預覽圖形數(shù)據(jù)在此窗口下方Preview下拉框中，可選擇預覽的數(shù)據(jù)類型Geography、Table。若想預覽屬性數(shù)據(jù)，只需將該處選為“Table”。如圖2-4。圖2-4 預覽屬性數(shù)據(jù)第3步 創(chuàng)建縮圖，并查看元數(shù)據(jù)在目錄樹中，選擇世界行政區(qū)劃圖層WORLD_region，切換到“預覽視圖”，點擊Geography工具條上縮略圖按鈕，生成并更新縮略圖。圖2-5 Geography工具條然后，切換到“內(nèi)容”視圖下，并在目錄樹中選擇World文件夾，點擊工具欄中按鈕，將數(shù)據(jù)查看方式更改為“縮略圖方式”。比較其與生成縮略圖前顯示有何不同。圖2-6 縮略圖點擊“元數(shù)據(jù)”選項卡，查看當前圖層的元數(shù)據(jù)，包括三項內(nèi)容Description、Spatial和Attributes。通過元數(shù)據(jù)可了解當前圖層采用的坐標系，屬性字段名稱及類型等信息。在元數(shù)據(jù)工具欄中，選擇不同的樣式（Stylesheet），可改變元數(shù)據(jù)顯示的格式。圖2-7 元數(shù)據(jù)工具條點擊元數(shù)據(jù)導出按鈕，可以將元數(shù)據(jù)導出為多種格式，這里我們選擇為“HTML”格式，確定后，元數(shù)據(jù)將被保存在指定路徑下的.htm文件中，從資源管理器中，打開這個.htm文件，查看導出后的元數(shù)據(jù)信息。第4步創(chuàng)建Shapefile，并設置屬性字段假設，新圖層建立在“E:GIS實驗二”文件夾下。首先在目錄樹中單擊選中“實驗二”文件夾，點右鍵，出現(xiàn)右鍵菜單；選擇“New”-“Shapefile”，出現(xiàn)新建圖層對話框；填寫圖層名稱，并選擇圖元類型，點擊“OK”即可。圖2-8 新建圖層對話框圖層屬性字段，在ArcCatalog中設置。選中圖層，右鍵選擇“屬性”，調(diào)出其屬性窗口，選擇“Fields”選項卡來設置屬性字段。添加字段，只需要在空白行左列中輸入字段名，在右列中選擇字段類型即可；修改字段，選中該字段，直接修改；刪除字段，選中該行，按下鍵盤上的“Del”鍵。新建圖層的屬性字段設置參照表2-1。第5步 在ArcMap中打開Shapefile打開ArcMap，單擊工具欄中的按鈕，將新建的圖層加入當前項目。圖2-9 添加圖層第6步 數(shù)據(jù)的輸入和編輯圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的輸入和編輯，均在ArcMap中進行。打開ArcMap，通過工具欄中的工具，導入要編輯的圖層。通過菜單中的Tools-Editor Toolbar,調(diào)出Editor工具條，如圖2-1。l 用鼠標作為圖形輸入工具，通過圖形編輯模塊，用Editor工具條輸入由5個相鄰接的地塊組成的矢量圖，圖形形狀大概如圖2-12所示。l 通過工具欄中的工具，對每個圖元輸入屬性，屬性表見表2-1。表2-1示例圖的屬性表地塊號土地利用地貌類型海拔高度101牧草坡面550102古建筑群河谷200103林業(yè)坡面1000104農(nóng)業(yè)河谷100105牧草坡面500第7步 設置圖形顯示，并添加標注（1）為各圖元填充不同的顏色在ArcMap左欄中選擇要設置的圖層，右鍵選擇“Properties”，打開圖層屬性對話框，選擇“Symbology”選項卡。在左側(cè)欄中點擊“Categories Unique Values”，在“value filed”下拉框中選擇“地塊號”，“Color Ramp”下拉框中選擇合適的顏色范圍。點擊最下方按鈕“Add All Values”，將所有的圖元設為要填充的對象，如圖2-10。雙擊某行記錄，可以修改其顏色。圖2-10 分別設置填充顏色（2）添加標注選擇圖層屬性對話框中的“Label”選項卡，設置其標注類型，如圖2-11。圖2-11 設置標注第8步 保存工程文件完成后效果，如圖2-12。最后，在ArcMap中，點擊“File-Save”,將該工程保存為以學號命名的.mxd文件。101103105104102圖2-12 效果示意圖需要注意的是：由于工程文件保存的是數(shù)據(jù)文件的存儲路徑，為了在其他的電腦上也能順利打開，應設置為保存相對路徑?？赏ㄟ^File-Document Properties，調(diào)出文檔屬性對話框，點擊窗口底部按鈕，彈出對話框如圖2-13，設置為第二項即可。圖2-13 保存相對路徑四、作業(yè)上交數(shù)據(jù)：5個文件.mxd，.shp，.shx，.dbf 和.prj文件。壓縮成 “學號_姓名_作業(yè)1.rar”，上傳至FTP。實驗三 掃描矢量化一、實驗目的1. 通過投影選擇了解GIS中投影的概念。2. 利用影像配準（Georeferencing）工具進行影像數(shù)據(jù)的圖像配準。3. 編輯器的使用（點實體、線實體、多邊形實體的數(shù)字化）。二、實驗準備預備知識：（1）掃描矢量化柵格數(shù)據(jù)通常是通過掃描紙質(zhì)地圖或采集航空及衛(wèi)星照片獲得，對其進行矢量化的步驟：配準影像；新建圖層；在ArcMap中加載已配準的影像和新建的圖層；在ArcMap中使用“編輯器”，分層提取實體。（2）影像配準影像配準是為了使影像數(shù)據(jù)（柵格數(shù)據(jù)）具有參考坐標系，可以和GIS矢量數(shù)據(jù)集成。在配準中我們需要知道一些特殊點的坐標，即控制點?？刂泣c最好選擇經(jīng)緯線網(wǎng)格的交點、公里網(wǎng)格的交點或者一些典型地物點?？刂泣c的數(shù)目取決于你打算使用哪一種數(shù)學方法來實現(xiàn)坐標轉(zhuǎn)換，本實驗中控制點數(shù)目至少為4個。要盡可能使控制點均勻分布于整個柵格圖像，要有較好的離散性。通常，先在圖像的四個角選擇4個控制點，然后在中間的位置有規(guī)律地選擇一些控制點能得到較好的效果?？梢栽谙到y(tǒng)中增加、修改、刪除控制點，并把控制點保存在工作空間中。(3)影像配準工具條打開ArcMap，在工具欄空白處點右鍵，勾選Georeferencing（“影像配準”），可調(diào)出影像配準工具條，如圖2-1。圖2-2 Georeferencing 工具條“添加控制點”按鈕，可添加控制點；“查看鏈接表”按鈕，可查看已添加的控制點，并可對這些控制點進行修改、刪除等操作。（4）快捷鍵在繪圖編輯的過程中，可以通過“Z”、“X”、“C”快捷鍵實現(xiàn)圖形的放大、縮小、移動。數(shù)據(jù)準備：倉前鎮(zhèn)小班柵格數(shù)據(jù)：org.img；倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地Shape文件：倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.dbf，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shx，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.prj。軟件準備：ArcGIS Desktop三、實驗內(nèi)容及步驟 第1步 影像配準加載數(shù)據(jù)和影像配準工具所有圖件掃描后都必須經(jīng)過圖像配準，對掃描后的柵格圖進行檢查，以確保矢量化工作順利進行。l 打開ArcMap，調(diào)出影像配準工具條Georeferencing，如圖2-1。l 把需要進行配準的影像org.img添加到ArcMap中，會發(fā)現(xiàn)“影像配準”工具欄中的工具被激活。圖3-2 加載影像數(shù)據(jù)第2步 輸入控制點控制點應該選擇已知準確實際地理坐標的點，如經(jīng)緯線交點或公里網(wǎng)格交點。選取控制點時，應盡量將圖片放大后選取，以盡量減小誤差，如圖2-3。 l 在“影像配準”工具欄上，點擊“添加控制點”按鈕；l 使用該工具在圖上精確地找一個控制點后點擊，然后右鍵選擇“Input X and Y”，調(diào)出Enter Coordinates對話框，輸入其實際坐標，如圖2-4。圖 2-4 選取控制點圖2-5 輸入實際坐標l 用相同的方法，在影像上增加多個控制點（=4個），輸入它們的實際坐標。點擊“影像配準”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕。注意：在鏈接表對話框中點擊“Save”按鈕，可以將當前的控制點保存為磁盤上的文件，以備使用。圖2-6 查看鏈接表檢查控制點的殘差Residual error和總的RMS。殘差(residual error)表示單個控制點坐標轉(zhuǎn)換的誤差，均方差RMS表示所有控制點的總誤差。RMS較小，說明控制點的選取是比較準確的。對于殘差特別大的控制點，可選中后點擊右側(cè)刪除按鈕將其刪除，然后添加新的控制點。轉(zhuǎn)換方式設定為“一次多項式”。第3步 設定數(shù)據(jù)框的屬性l 增加所有控制點，并檢查均方差（RMS）后，在“影像配準”菜單下，點擊“Update Display”。執(zhí)行菜單命令“View”“Data Frame Properties”，彈出“數(shù)據(jù)框?qū)傩源翱凇?；l “常規(guī)”選項頁，將顯示單位設置為“米”，如圖2-6；l “坐標系統(tǒng)”選項頁，導入坐標系統(tǒng)：點擊圖2-7中“導入”按鈕，彈出選擇數(shù)據(jù)源窗口如圖2-8，選擇“倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp”。l “更新顯示”后，就變成了真實的坐標。圖2-7 設置地圖顯示單位圖2-8 導入坐標系統(tǒng)圖2-9 導入坐標系統(tǒng)圖2-10 設置單位和坐標系統(tǒng)后第4步 矯正并重采樣柵格生成新的柵格文件l 在“影像配準”菜單下，點擊“矯正”（Rectify），對配準的影像根據(jù)設定的變換公式重新采樣，另存為org1.img，如圖2-10。圖2-11 圖像另存l 將原始的柵格文件org.img從ArcMap中移除，并加載org1.img和倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp，查看兩圖層中的倉前鎮(zhèn)駐地是否重合，能夠重合說明配準的準確度較高。圖2-12 查看配準結(jié)果通過上面的操作已經(jīng)完成了配準工作，下面將以org1.img為底圖，分別對倉前鎮(zhèn)的村政府（點）、鄉(xiāng)村（面）、小班（面）進行輸入，所有圖層的投影坐標系應與倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地圖層的投影坐標系一致。第5步 分層矢量化村政府圖層（1） 新建村政府圖層l 在ArcCatalog中新建點圖層。在左側(cè)的Catalog Tree中選中文件夾“實驗三”，右鍵-New-Shapefile,彈出新建文件窗口，如圖2-12。l 填寫名稱“學號_村政府”，實體類型“Point”；l 設置投影坐標系。點擊右下角“Edit”按鈕，彈出“空間參考屬性窗口”，如圖2-13，可以“選擇”、“導入”或“新建”坐標系；本實驗中所有圖層的坐標系應該與倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地圖層的相同，所以使用導入方式較好；點擊“Import”按鈕，彈出窗口如圖2-14，選擇“倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp”，然后點“Add”按鈕，圖2-13中會顯示出當前坐標系的詳細參數(shù)。圖2-13 新建點圖層圖2-14 空間參考屬性窗口圖2-15 導入空間參考l 添加字段。在Catalog Tree中選中新建的圖層，右鍵菜單中選擇“屬性”，彈出屬性窗口，如圖2-15?！癤Y Coordinate”選項頁同圖2-13，也可在此處設置投影坐標系?！癋ields”選項頁，顯示當前圖層的屬性字段名稱及數(shù)據(jù)類型。添加字段“Name”，只需選中空白行，輸入“Name”，選擇數(shù)據(jù)類型“Text”即可；點擊“應用”或“確定”后，新添加的字段不可以再修改，若想刪除，可以點擊左側(cè)突出的小方塊，選中該行，然后按“Del”鍵。圖2-16 添加字段（2） 在ArcMap中添加新建的村政府圖層，并且調(diào)出“Editor”工具條圖2-17 添加村政府圖層（3） 編輯村政府圖層l 開始編輯。點擊編輯工具條中的編輯按鈕，在下拉菜單中選擇“Start Editing”，激活編輯工具；任務選擇“Create New Feature”；目標選擇村政府圖層，如圖2-16。圖2-18 編輯工具條l 輸入第一個點連縣塘村政府（左上角），使用拉框放大其所在區(qū)域；然后按下編輯工具欄中的，對準地圖中的連縣塘圓圈正中心，按下鼠標左鍵，則第一個點輸入成功，如圖2-18中的圈出的藍點。圖2-19 輸入點l 點擊編輯工具條中的按鈕，彈出屬性編輯框，輸入“Name”的值“連縣塘”。l 以上輸入了第一個村政府，點擊ArcMap工具欄中的全景按鈕，可將地圖恢復到全景顯示，然后重復前兩步的操作輸入其余的9個村政府。l 若移動或刪除已輸入點，可按下按鈕，選擇要移動或刪除的點，直接拖動可改變其位置，按“Del”鍵可將其刪除，右鍵菜單提供復制、粘貼等更多功能。l 10個村政府輸入完成以后，點擊“Editor”-“Save Edits”，最后“Stop Editing”。l 對本圖層利用“Name”字段標注。第6步 分層矢量化鄉(xiāng)村圖層鄉(xiāng)村和小班為面，對面圖元的矢量化有兩種方式：一種是直接建立面圖層，繪制面；另一種是先建立線圖層，繪制邊界線，然后通過相應的工具自動生成面圖層。本實驗中主要練習第二種方法。（1） 新建鄉(xiāng)村邊界圖層l 在ArcCatalog中新建線圖層:在左側(cè)的Catalog Tree中選中文件夾“實驗三”，右鍵-New-Shapefile,彈出新建文件窗口，如圖2-19。l 填寫名稱“學號_鄉(xiāng)村邊界”，實體類型“Polyline”；l 設置投影坐標系與點圖層的設置相同。圖2-20 新建線圖層（2） 在ArcMap中添加鄉(xiāng)村邊界圖層，并進行編輯l 將鄉(xiāng)村邊界圖層添加到ArcMap中。l 開始編輯。點擊編輯工具條中的編輯按鈕，在下拉菜單中選擇“Start Editing”，激活編輯工具；任務選擇“Create New Feature”；目標選擇鄉(xiāng)村邊界圖層。l 設置捕捉環(huán)境“Snapping environment”。當繪制的曲線有公共結(jié)點或者有公共線時，為了繪制的準確，要用到自動跟蹤捕捉功能，則需要設置捕捉環(huán)境。點擊“Editor”-“Snapping”，可彈出Snapping environment設置窗口，如圖2-20。窗口上半部分選擇的是可跟蹤的圖層和實體，此步驟中選擇鄉(xiāng)村邊界圖層，可跟蹤其節(jié)點、邊、終點。下半部分是選擇“編輯草圖”,在繪制圖形時可捕捉自己的節(jié)點和邊。l 設置顯示Snap Tips。點擊“Editor”-“Options”，彈出選項窗口，在“General”選項頁中勾選“Show snap tips”，如圖2-21。通過設置此，在繪制圖形時，捕捉到點時會給出提示，效果如圖2-22。圖2-21 設置Snapping圖2-22 設置捕捉提示l 輸入第一個村邊界連縣塘村邊界（地圖左上角）。將圖像放大到一定比例后，按下，沿著連縣塘村邊界逐點進行繪制，單擊開始；繪制過程中，使用移動地圖，然后再按下，可繼續(xù)繪制；撤消可用“Ctrl+Z”；繪制結(jié)束時，需首尾相連，如圖2-22，提示“Edit sketch vertices”表明捕捉到了此線上的點（此處是始點），雙擊繪制結(jié)束，效果如圖2-23。圖2-23 結(jié)束時捕捉到始點圖2-24 第一個村邊界l 繪制其他邊界。圖中所有的線條只需繪制一次，公共邊界不需要重繪，每條曲線不需要是閉合線，但需保證最后所有的曲線構(gòu)成的圖形邊界是閉合的，不能出現(xiàn)缺口，如圖2-24。圖2-25 缺口l 繪制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如圖2-25.圖2-26 鄉(xiāng)村邊界（3） 生成鄉(xiāng)村圖層l 打開ArcCatalog，點擊工具欄中的按鈕，調(diào)出ArcToolbox；l 找到Data Management Tools-Features-Feature To Polygon，雙擊Feature To Polygon，彈出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對話框，如圖2-26；l 點擊將鄉(xiāng)村邊界圖層添加到“Input Features”中，設置Output Features的路徑及名稱（學號_鄉(xiāng)村.shp）；點擊“OK”即可，生成的面圖層如圖2-27。l 對生成的鄉(xiāng)村圖層也可以添加屬性字段并賦值，有興趣的同學可以自己嘗試。圖2-27 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換圖2-28 生成的面圖層第7步 分層矢量化小班圖層小班圖層的矢量化與鄉(xiāng)村圖層操作基本相同。（1） 新建小班邊界圖層在Catalog中新建一個Polyline圖層，名稱為“學號_小班邊界”，投影坐標系設置與前面相同。（2） 在ArcMap中添加小班邊界圖層，并進行編輯l 將小班邊界圖層添加到ArcMap中；l 開始編輯。編輯工具條如圖2-28，捕捉環(huán)境設置如圖2-29；圖2-29 編輯小班邊界圖2-30 捕捉環(huán)境設置l 由于小班與鄉(xiāng)村有重復邊，所以可以先把鄉(xiāng)村邊界拷貝到小班邊界圖層，以省去重復邊界的繪制：按下按鈕，拉框全選鄉(xiāng)村邊界圖層中的線實體，在空白處點右鍵，選擇“Copy”，如圖2-30；再次點右鍵，選擇“Paste”，則可粘貼到小班邊界圖層，如圖2-31。圖2-31 復制鄉(xiāng)村邊界圖2-32 粘貼鄉(xiāng)村邊界l 在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)繪制小班邊界，同樣所有的曲線只需繪制一次，繪制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如圖2-32。圖2-33 小班邊界繪制完成（3） 生成小班圖層l 轉(zhuǎn)換操作與生成鄉(xiāng)村圖層相同，輸出命名“學號_小班”，輸出效果如圖2-33；圖2-343 最終小班圖l 編輯完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”。第8步 保存工程文件l 當前工程中只包含四個圖層，如圖2-34所示；l 參照實驗二中相關(guān)操作設置適當?shù)臉俗?；l 工程文件命名為“學號.mxd”，設置為保存各圖層的相對路徑。圖2-35 最后效果四、作業(yè)上交數(shù)據(jù)：13個文件（包括1個地圖文檔和3個圖層）工程文件（學號.mxd）村政府圖層（學號_村政府.shp，學號_村政府.shx，學號_村政府.dbf ，學號_村政府.prj）鄉(xiāng)村圖層（學號_鄉(xiāng)村.shp，學號_鄉(xiāng)村.shx，學號_鄉(xiāng)村.dbf ，學號_鄉(xiāng)村.prj）小班圖層（學號_小班.shp，學號_小班.shx，學號_小班.dbf ，學號_小班.prj）壓縮成 “學號_姓名_作業(yè)2”.rar，上傳至FTP。實驗四 空間數(shù)據(jù)處理一、實驗目的1. 掌握空間數(shù)據(jù)處理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法和原理，領(lǐng)會其用途；2. 掌握地圖投影變換的基本原理與方法；3. 熟悉ArcGIS中投影的應用及投影變換的方法、技術(shù)；4. 了解地圖投影及其變換在實際中的應用。二、實驗準備預備知識：ArcToolbox 是ArcGIS Desktop中的一個軟件模塊。內(nèi)嵌在 ArcCatalog 和 ArcMap 中，在 ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo 中都可以使用。ArcToolbox 具有許多復雜的空間處理功能，包括的工具有：l 數(shù)據(jù)管理l 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換l Coverage 的處理l 矢量分析l 地理編碼l 統(tǒng)計分析空間數(shù)據(jù)處理是基于已有數(shù)據(jù)派生新數(shù)據(jù)的一種方法，是通過空間分析方法來實現(xiàn)的，是基于矢量數(shù)據(jù)進行的，包括如下幾種常用的操作：融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。地理坐標系（Geographic Coordinate System）地理坐標系使用基于經(jīng)緯度坐標的坐標系統(tǒng)描述地球上某一點所處的位置。某一個地理坐標系是基于一個基準面來定義的?；鶞拭媸抢锰囟E球體對特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個國家或地區(qū)均有各自的基準面。橢球體長半軸a（米）短半軸b（米）Krassovsky（北京54采用）63782456356863.0188IAG 75（西安80采用）63781406356755.2882WGS 8463781376356752.3142在ArcGIS中基于這三個橢球，建立了我國常用的三個基準面和地理坐標系：l GCS_WGS1984(基于WGS84 基準面)l GCS_BEIJING1954(基于北京1954基準面)l GCS_XIAN1980(基于西安1980基準面)投影坐標系（Projected Coordinate Systems）投影坐標系使用基于X,Y值的坐標系統(tǒng)來描述地球上某個點所處的位置。這個坐標系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對應于某個地理坐標系。投影坐標系由以下參數(shù)確定l 地理坐標系（由基準面確定，比如：北京54、西安80、WGS84）l 投影方法（比如高斯克呂格、Lambert投影、Mercator投影）在ArcGIS中提供了幾十種常用的投影方法北京1954投影坐標系和西安1980坐標系都是應用高斯克呂格投影，只是基準面、橢球、大地原點不同。地理變換地理變換是一種在地理坐標系（基準面）間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方法，當將矢量數(shù)據(jù)從一個坐標系統(tǒng)變換到另一個坐標系統(tǒng)下時，如果矢量數(shù)據(jù)的變換涉及基準面的改變時，需要通過地理變換來實現(xiàn)地理變換或基準面平移。主要的地理變換方法有：三參數(shù)和七參數(shù)法。投影變換當系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)是來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種投影的地理數(shù)據(jù)，這就需要進行地圖投影變換。實驗數(shù)據(jù)：云南縣界.shp; Clip.shp，西雙版納森林覆蓋.shp ，西雙版納縣界.shp三、實驗內(nèi)容及步驟（一）空間數(shù)據(jù)處理準備步驟：將所需要的數(shù)據(jù)下載后，解壓到 “E:GIS實驗四”；設定工作區(qū):在ArcMap中 執(zhí)行菜單命令：，在“空間處理”選項頁里，點擊“環(huán)境變量”按鈕，如圖4-1；在環(huán)境變量對話框中的常規(guī)設置選項中，設定“臨時工作空間”為 “E:GIS實驗四”，如圖4-2。圖4-36 選項窗口圖4-37 設置臨時工作空間第1步 裁剪實體l 在ArcMap中，添加數(shù)據(jù)“云南縣界.shp”、“Clip.shp” （Clip 中有四個實體）l 開始編輯，激活Clip圖層。選中Clip圖層中的一個實體（注意不要選中“云南縣界”中的實體?。﹫D4-38 編輯Clipl 點擊按鈕，打開ArcToolBox；l 選擇“Analysis Tools-Extract”，雙擊“Clip”，彈出窗口剪切窗口，指定輸入實體為“云南縣界”，剪切實體為“Clip”（必須為多邊形實體），并指定輸出實體類路徑及名稱，這里請命名為“云南縣界_Clip1”如圖4-5；圖4-39 工具箱圖4-40 剪切窗口l 依次選中Clip主題中其它三個實體，重復以上的操作步驟， 完成操作后將得到共四個圖層“云南縣界_Clip1”，“云南縣界_Clip2”，“云南縣界_Clip3”，“云南縣界_Clip4”）；l 操作完成后，一定要“Save Editors”。圖4-41 生成四個剪切圖層第2步 拼接圖層l 在ArcMap中新建地圖文檔“File-New”，加載在剪切實體操作中得到的四個圖層l 在工具箱中選擇“Data Management Tools-General”，雙擊“Append”，在追加窗口中，設置輸入實體和輸出實體，如圖4-7；圖4-42 拼接圖層窗口圖4-43 拼接效果l 右鍵點擊圖層“云南縣界_Clip1”，在出現(xiàn)的右鍵菜單中執(zhí)行“Data”-”Export Data”，彈出窗口，將輸出圖層命名為“YNOK.