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1、ArcGIS实验教程南京师范大学地理科学学院 吴长彬第1章 ArcGIS概述EsriEsriEsriEsri产产品品品品历历史介史介史介史介绍绍ESRI（Environment System Research Institute Inc.)产品系列：UNIX Arc/Info, PC Arc/Info, NT Arc/Info, Arc CAD, DAK, SDE, Arc View GIS, Mapobjects, ArcObjects开发语言 PC Arc/Info：SML Arc/Info：AML Arc View GIS：AVENUE 基于COM： Mapobjects / ArcOb
2、jects3ArcGIS体系架构Desktop GIS包含ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox以及ArcGlobe等，其功能按简单到复杂可分为ArcView、ArcEditor和ArcInfo三个级别桌面软件系统。Server GIS包含三种服务端产品：ArcSDE、ArcIMS、ArcGIS Server。Embeldded GIS ArcGIS Engine嵌入式组件，可用于C+、.NET、Java等开发环境中。Mobile GIS提供移动GIS应用，ArcPAD、Arc Mobile4ArcGIS DesktopArcMapArcMap是以地图为中心的应用，用来编辑、
3、显示、是以地图为中心的应用，用来编辑、显示、查询和分析地图数据。查询和分析地图数据。ArcCatalogArcCatalog是以数据为中心的应用，用来定位、浏是以数据为中心的应用，用来定位、浏览和管理空间数据。览和管理空间数据。 ArcToolboxArcToolbox中提供了几百个进行地理处理操作的工中提供了几百个进行地理处理操作的工具，例如数据转换，叠加处理，缓冲区生成和地图具，例如数据转换，叠加处理，缓冲区生成和地图转换。转换。 6ARCMapARCToolboxARCCatalogARCIMSArcGIS数据格式WorkspacesShapesShapesCoveragesCovera
4、gesTinsTinsGridsGridsImagesImagesTablesTablesGeoDatabasesFeaturesFeaturesRastersRastersRulesRulesImagesImagesRelationshipsRelationshipsTablesTablesMetadataMetadata8扩展模块（Extensions)Spatial Analyst 3D Analyst Network Analyst 9程序安装桌面应用程序试验数据10程序安装注意在桌面程序和试验数据安装时都需要选择自定义安装，勾选所需的扩展模块（Extensions)11Shapfil
5、e文件Shapefile是用于存贮一组地理特征的几何和属性信息的文件格式。特征的几何信息存贮为shape,该shape由一套矢量点、线、面坐标组成，是一种无拓扑关系、开放的矢量数据。Shapefile格式 shp：存贮特征的几何信息(形状、位置）shx：存贮特征几何信息的索引dbf：存贮特征的属性信息12是一种新的面向对象的全关系的数据模型，每一个对象都定义成一个组件，允许用户建立自己的在基本模型基础上扩展的数据模型。 Personal Geodatabase ArcSDE GeodatabaseFeatureDatasetFeatureClassGeoDatabase数据第2章 地图数据管理
6、数据资源管理文件夹链接点击FileConnect to Folder选择经常访问的数据文件夹目录内容浏览 地图和属性表预览，元数据浏览15创建新文件Shapefile文件创建并添加字段新建个人Geodatabase和数据集、要素类将shapefile和影像文件导入（Import)到Geodatabase,也可通过Export导出为其它格式数据将数据载入（load)至已有要素类，并进行字段匹配16属性域（Domain）设置在Geodatabase右键菜单Database PropertiesDomain中创建属性域，设置其范围域（Range）或代码值域(Code Values),选择分割和合并策
7、略；在要素类的Feature Class Properties中的FieldsField Prpperties中，在Domain下拉框中选择需要关联的属性域。在ArcMap里进行图形分割和合并，观察属性值的变化。17创建关系类关系种类简单关系（Simple Relationship),进行对象操作时不会影响其他类中的对象。复合关系（Composit Relationship),目标类依赖于源类，如果源类中删除对象，目标类中相关联的对象也会被删除。在Geodatabase单击NewRelationship Class,分别设置源类（如States)和目标类(如Counties)的关联字段;在Ar
8、cmap中打开源类要素，查看属性，显示其属性的关联对象；在属性表里OptionRelated Tables显示关联的属性；在要素表右击菜单中，选择Joins and RelatesJoin,选择Join data based on a pre-defined relationship class，就可以使用关联字段来符号化、标注和查询要素了。18第3章 空间数据采集与编辑图层操作新建和保存地图文档(*.mxd)图层添加通过单击FileAdd Data加载数据通过ArcCatalog加载数据 将源数据直接拖拽至ArcMap里图层顺序改变、复制与删除图层保存、另存为图层分组（Group)20坐标系
9、定义在ArcMap里第一个被加载的坐标系统被作为默认坐标系统，随后加载的数据会被自动转换为该坐标系。手动选择或修改坐标系：单击ViewData Frame PropertiesCoordinate System,选择需要的地图投影类型；引用（import)已有数据坐标系。21比例尺设置比例尺缩放到图层、选择对象比例尺范围设置（特征隐藏） 在数据层的右键PropertiesGeneral中设置最小最大比例尺，或者在数据层右键菜单Visible Scale Range使用Set Minimum Scale（1:50,000,000）例如和Set Maximum Scale（1:10,000,000
10、）设置。22图形编辑新要素绘制和节点抓取（Snap）、属性编辑要素复制简单复制平行复制：Editor下拉菜单中选择Copy Parallel,输入平行线之间的距离，正负表示复制的方向。镜面复制：单击TaskMirror Features，单击绘制草图工具确定一条中心线，完成对称复制。要素合并Merge同层要素合并Union不同层要素合并23图形编辑要素分割线要素按任意点分割：单击Split tool按钮，在线要素上选择分割点。按长度、布点分割：在Editor下拉菜单中，选择Split或Divide命令，输入分割的长度距离或比例。 面要素分割：选择TaskCut Plygon Feature。2
11、4图形编辑线要素延长与裁剪 单击Task,选择Extend/Trim Features，单击绘制草图按钮绘制一条线，作为延长或裁剪的参考线。线要素翻转操作 单击TaskModify Feature,单击右键Flip，完成线起始与终止结点的互换。 25图形编辑要素变形单击TaskReshape Feature,单击绘制草图按钮绘制线，使要素发生变形。要素节点编辑单击TaskModify Feature,可添加、删除、移动节点。26图形编辑拓扑编辑 首先弹出Topology工具栏，选择数据层，单击Map Topology按钮，设置容差； 单击Topology Edit Tool按钮，移动相邻面的公
12、共节点； 选择TaskTopology TasksReshape Egdes，点击选择需要修改的公共边，单击绘制草图绘制修改的公共边草图；或选择Modify Edge，点击进行结点的添加、删除、移动，右击选择Finish Sketch； 利用多边形制动闭合任务(Auto-Complete Polygon)，生成共享的多边形。27拓扑错误检查与处理在ArcCatalog里的数据集（Dataset)上右击NewTopology,设置名称和聚类容限（Cluster Tolerance),选择参与创建拓扑的要素类，设置拓扑规则，进行拓扑检查；查找拓扑错误修改拓扑错误28属性表操作选择记录（单选、多选、
13、全选、全不选）添加记录删除记录 修改记录（1）使表可编辑start editing （2）选择“编辑”工具按钮，点中某一单元进入编辑（3）选择stop editing结束编辑，提示是否保存记录检索29属性表操作添加字段在edit菜单下选择“Add field”删除字段选择该字段，点击“delete field”字段排序、求和30第4章 空间数据处理数据处理矢栅数据转换在Arctoolbox中选择Conversion Tools的From Raster或To Raster进行矢栅数据转换。32数据处理数据裁切矢量数据裁切 Analysis ToolsExtractClip栅格数据裁切矩形裁切：S
14、patial Analyst ToolsExtractionExtract by Rectangle利用已有数据裁切： ExtractionExtract by Mask注意：确认已勾选Extensions Spatial Analyst,否则功能无法使用 33第4章 空间数据可视化输出矢量要素符号化单一符号：采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或者面状符号来表达制图要素。分类符号：根据数据层要素属性值来设置地图符号。分级色彩：将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别后，用不同的颜色来表示不同级别。比率符号：按照一定的比率关系，来确定制图要素属性数值对应的符号大小。点值符号：使用一定大小
15、的点状符号来表示一定数量的制图要素。统计符号：表示制图要素的多项属性，常用的统计图有饼状图、柱状图等。35地图标注交互式标注自动标注 选择需要标注的字段或者表达式（Expression） 设置注记的字体（Symbol） 设置注记的显示比例尺（Reference Scale） 设置注记的放置位置规则（Placement Properties） 36地图输出新建布局窗口（Layout view),设置页面属性；新建地图框架（Data Frame)，在框架属性里设置地理网格（Gride)，设置图框（Frame)样式；添加图层，设好标注和图例；依次添加图名、图例、比例尺、指北针要素；进行打印输出。37
16、38第5章 空间分析空间查询打开美国地图数据States,Rivers,Cities；单击SelectionSelect By Attributes查找“New York”所在的州；单击SelectionSelect By Location查找纽约州包含的所有城市；选中任意一条河流，查询该河流经过的州有哪些？40矢量缓冲区分析单击CustomizeCommandToolsBuffer Wizard；选中若干城市（点要素），建立半径10km的缓冲区；选中一条河流，建立半径10km的缓冲区，观察缓冲区的形状；假设该缓冲区为洪水淹没危险区，查询落在该缓冲区内的城市有哪些？如果要建立一个大于10km小
17、于20km的缓冲区呢？41矢量叠置分析通过ArcCatolog新建两个面层， DM（地貌）和TR（土壤），分别新增两个图形，输入相应的属性LX，用于区分不同的地貌和土壤类型；在ArcToolbox中选择Analysis ToolsOverlayIntersect求DM和TR叠置后结果；再新建一图层Clip，选择OverlayErase，对以上图形进行裁剪。42栅格分析-局部运算打开栅格主题elevation ；单击Surface analysisSlope生成坡度图Slope of elevation ；利用Raster Calculator将百分比坡度转化为度，其表达式为：ATan(Slop
18、e of elevation / 100) * 360 / (2 * 3.1415926)43栅格分析-布尔逻辑运算新建三个面层、；编辑三个面层，在同一矩形区域分别挖出三个不同的圆形区域，并将该圆形区域ID输为，剩余的部分ID为；将、转为栅格；利用Raster Calculator进行布尔逻辑运算。44栅格分析-分带运算打开栅格主题；新建一面主题，画三个不同区域，输入值分别为、，然后转为栅格主题；单击Zonal Statistics,计算不同分带的平均高程。45栅格分析-栅格的裁剪打开某一栅格主题数据；新建一面区域层，画一任意多边形，将该多边形的ID属性输入为；然后转为栅格主题；利用Raste
19、r Calculator，设置表达式，查看运算后的效果。46栅格分析-测定距离添加水井分布数据ells.shp；单击Spatial analystDistanceStraight Line菜单，产生新的栅格主题Distance to wells;利用Raster Calculator将距各个水井500米以内的区域查询出来。47栅格分析-领域分析打开栅格主题；单击Spatial AnalystNeighborhood Statics进行的矩形窗口分析，选择均值统计方式，实现对该DEM的平滑。按值域统计方式分析。48DEM分析-根据高程点创建TIN在Extensions中选中spatial ana
20、lyst和3d analyst加载ArcTutor3DAnalystExercise5surface dataMass Points.shp利用Create TIN From Features生产TIN，在符号里选择Edges with the same symbol观察TIN的形状。通过属性可以查看每个三角形的坡度、坡向利用Interpolate to RasterKrigine克里格内插生产栅格数据49DEM分析-格式转换与特征提取加载AVTUTORSPATIAL目录下的栅格文件elevation ，然后进行以下试验：将格网DEM转成等高线；将进行领域分析后的规则格网转成等高线，对比两次生
21、成的等高线；提取单根等高线；根据等高线建立TIN；将格网DEM通过covert to TIN转换成TIN；再将TIN转换成GRID。生成坡度坡向图；提取45与225之间的坡向；对坡度再求一次坡度，提取剖面曲率。改变不同的方位角和高度角，生成山体阴影。50DEM分析-可视分析可视区域分析利用工具Line of Sight分析观察者与目标者之间可视性；增加一个点层文件，添加一些观察点（注意尽量设在坡顶），同时激活DEM和点专题，利用Viewshed 菜单分析其可视区域。断面分析 利用Interpolate line创建线，使用Profile Graph生产剖面图51DEM分析-水文分析打开ArcT
22、oolboxSpatial analyst toolsHydrology选择DEM数据，进行填充洼地Fill sinks；然后进行水流方向计算Flow Direction ；激活Flow Direction，计算流水累积量Flow Accumulation；激活Flow Direction ，进行水流长度计算Flow Length。52ArcScene三维可视化启动ArcScene程序加载ArcTutor3DAnalystExercise5下的数据设置场景属性（Scene Properties）,设置垂直拉伸系数、光源的方位角和高度角等；在Layer Properties里可设置高程字段或表面
23、，垂直偏移量等。53网络分析在Extensions中选中network analyst试验数据加载D:ArcGISArcTutorNetwork_AnalystExercise6点击Show Network Analyst Window;点击New Route,右击Properties设置相关选项，通过Create Network Location Tool设置点路径，点击Solve，得到最短路径;选择Barriers，打开放大镜窗口，设置障碍点，重新计算路径；服务区域范围（New Service Area)查询操作类似;发现最近设施（New Closest Facility), 在Network Analyst Window选择Facilities,添加设施（也可以从点层导入），选择Incidents，添加事件点，点击Solve。54
