地理信息系统原理
实 习 指 导 书
(试用版)
目录
实验教学大纲·············································· · ·1
实习一,点线矢量化及编辑····································· ·3
实习二,面的矢量化及编辑································ ······10
实习三,地图投影格式及变换···························· ········15
实习四,空间查询与空间分析······························ ······18
实习五,ArcMap的基本操作······························ ·······34
实习六,专题地图编制····································· ·· ··42
实习七,GIS的综合应用·································· ···· ··51
实习八,GIS二次开发·································· · ·· ····55
附录一,ArcGIS安装······································· ···59
附录二,ARCINFO简介···································· ····63
附录三,ArcCatalog的基本知识····························· ·· ····69
附录四,ArcSDE数据库引擎的技术特点及应用·················· · ·····74
附录五,MapObjects介绍··································· ····79
附录六,图像格式转换····································· ····81
附录七,GIS文档说明举例······························· ·······82
附录八,Mapinfo 介绍······································· ··85
参考文献············································ ···· ···87
实习一 点线矢量化及编辑
一,空间数据的基本知识
在地理信息系统中,按照地理信息的特征,数据可分为三种类型:空间特征数据,时间属性数据和专题属性数据.对于绝大部分地理信息系统的应用来说,时间和专题属性数据结合在一起共同作为属性特征数据,而空间特征数据和属性特征数据统称为空间数据(或地理数据).(详见参考书3)
空间特征数据记录的是空间实体的位置,拓扑关系和几何特征.空间特征指空间物体的位置,形状和大小等几何特征,以及与相邻物体的拓扑关系.位置和拓扑特征是地理或空间信息系统所独有的,空间位置可以由不同的坐标系统来描述,如经纬度坐标,一些标准的地图投影坐标或是任意的直角坐标等.
空间数据的录入是把各种地理信息和环境参数按空间分布或地理坐标,以一定格式输入计算机,它是GIS的基本功能之一.获取数据的方法有多种,包括数字化,扫描矢量化,以几何坐标输入数据以及以别的格式转换数据,而其中最直接最常用的方法是矢量化.
1,空间数据的几个概念
(1)地理实体:地理数据库中的实体,是一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象,如城市可以看成一个地理实体,并可划分为若干个部分,但这些部分不叫城市,只能称为区.
(2)地理目标:实体在地理数据库中的表示,其表示方法随比例尺,目的等情况的变化而变化.
(3)空间数据是描述地球表层(有一定厚度)一定范围内的地理事物及其关系的数据(见参考书2).这里的空间数据也叫地理数据.
(4)空间数据结构是指空间数据适合于计算机存储,管理,处理的逻辑结构.包括矢量数据结构,栅格数据结构,矢量栅格一体化数据结构等.ARC/INFO中的coverage是采用矢量数据结构管理空间数据.
2,在ARC/INFO中地理实体的分类和表示方法:
点状实体:点状实体是指有特定的位置,而没有长度的实体.
如:实体点——用于代表一个实体,在ARC/INFO中用point表示.
注记点——用于定位注记,在ARC/INFO中用anno表示.
内点——用于负载相应多边形的属性,在ARC/INFO中用label表示.
结点——表示线的终点和起点,在ARC/INFO中用node表示.
节点——表示线或弧段的内部点,在ARC/INFO中用vertex表示.
线状实体:是指有长度的实体,如线段,边界等,在ARC/INFO中用arc表示.
面状实体:也称为多边形,区域等,是对湖泊,岛屿,地块等一类现象的描述.在ARC/INFO中用arc和label组合表示.
二,实习目的:
掌握ARCINFO的基本应用:如创建一个WORKSPACE,COVERAGE,掌握一些基本的命令的用法,了解ARCINFO文件存放的格式.
学习ARCEDIT模块中基本的点,线矢量化和编辑的方法.
三,实习内容
点,线的矢量化,编辑及点,线的属性编码等.
四,实习步骤:
创建一个工作目录;
创建一个新的 COVERAGE;
调入图像作为底图,进行矢量化操作;
检查错误,并对多边形进行拓扑处理.
示例:
创建点(POINT),线(LINE)和面步骤如下:
启动ARCTOOLS;并移到工作空间;
基于主控图层新建一个COVERAGE;
准备显示环境;
设置背景环境;
设置编辑环境;
开始编辑COVERAGE;
保存COVERAGE;
退出ARCTOOLS.
第一步:启动ARCTOOLS,并移到工作空间;
DOS:>ARC
ARC:>ARCTOOLS
// ARCTOOLS 菜单出现.//
在ARCTOOLS菜单中,选择EDITTOOLS,编辑工具和ARCEDIT窗口.如右图1-1所示.
在EDITTOOLS菜单中,选择ARCTOOLS中WORKSPACES项,工作空间对话框出现;在工作空间对话框中,选择工作空间目录,OK并关闭对话框.如图1-2所示.
图1-2 Workspace窗体
第二步:创建一个全新的COVERAGE;
在EDITTOOLS菜单中,选择FILE
在FILE菜单中,选择NEW,则NEW COVERAGE菜单出现.在NEW COVERAGE菜单对话框中,填入新建COVERAGE名字,特征类型(例如ARC),然后确认,NEW COVERAGE菜单消失,特征选择和编辑ARC&NODES菜单出现;如图1-3,1-4所示.
图1-3 新建coverage文件
图1-4 ARC&NODES菜单
第三步:准备显示环境;
在EDITTOOLS 菜单中,选择DISPLAY菜单项;
在DISPLAY菜单项中,选择DRAW ENV:
在GERNERAL绘图环境对话框中,设置ARCEDIT中的各特征.如图1-5所示.
图1-5设置ARCEDIT中实体的特征
第四步:设置背景特征的显示;
在EDITTOOLS菜单中,选择DISPLAY菜单项;
在DISPLAY菜单项中,选择BACK ENV IMAGE, 调入背景图像.如图1-6所示.
图1-6 调入背景图像
第五步:设置编辑环境;
在ARC&NODES菜单中,选择EDIT ENV,弹出ARC ENV PROPERTIES对话框,设置编辑环境.
编辑环境能提高某些数字化误差,可根据需要设置下面的容限值:
VERTEX DISTANCE(中介点距离,两个顶点之间的最小距离);
NODE SNAP(两个NODE之间的最小距离);
ARC SNAP(一个弧段的末端和存在弧段之间的最小距离);
ARCS交叉(标识为ON时,当一个弧段跨越过另一个弧段时,交叉点将被添加并增加NODES).如图1-7所示.
图1-7 编辑环境设置
第六步:矢量化(数字化);
数字化的的步骤为:
在EDITTOOLS菜单条,选择DISPLAY;
在DISPLAY选项,选择PAN ZOOM,作为数字化时的工具;
开始矢量化前,必须在主菜单项(Edit tools)Arctools中选择 commands,如图1-8所示.
图1-8 Commands的使用
并在commands窗体中输入2BUTTON命令,回车,才可正式进入矢量化编辑状态.如图1-9所示:
图1-9 输入进入编辑状态的命令
线:编辑ARC&NODES菜单,从GERNERAL弧段编辑中选择ADD,在ARCEDIT图形窗口中光标变成一个十字丝,以鼠标或键盘按照如下步骤进行操作:
键盘按下2或按下鼠标的右键,输入一弧段的起始点;
键盘按下1或按下鼠标的左键,输入一个弧段的中间点;
键盘按下2或按下鼠标的右键,输入一弧段的终止点;
重复操作,完成矢量化(数字化);
放置光标在图形窗口中,在键盘按下9退出ADD操作;
若要进行其它操作,先选中,在选择要操作的命令,左键点击,如DEL,删除.
第七步:保存COVERAGE.
EDITOOLS 菜单,选择FILE
FILE选项,选择SAVE
实习二 面矢量化及编辑
实习目的:
学习ARCEDIT模块中基本的面矢量化和编辑方法;
了解拓扑的概念和方法,了解CLEAN和BUILD的用法;
掌握矢量图层的编码方法.
实习步骤:
对已经做好的COVERAGE进行拓扑;
对COVERAGE面属性进行修改(属性编码);
对拓扑后的COVERAGE进行修改.
示例:
1)启动EDITOOLS,并移到工作空间;
2)拷贝COVERAGE;
3)设置编辑环境,建立编辑特征,建立容限值;
4)设置绘图环境;
5)校正误差;
6)保存COVERAGE;
7)为COVERAGE建立拓扑关系;
8)编辑多变形特征,修改属性(重新编码),最后重新拓扑.
第一步:启动EDITTOOLS,并移到工作空间;
第二步:拷贝COVERAGE;
EDITTOOLS菜单条,选择ARCTOOLS选项;
在COVERAGE管理菜单中选择COPY;
在COPY菜单中,输入源文件名(包括路径)和目的地.
第三步:打开COVERAGE,确定编辑特征;
第四步:设置绘图环境,设置特征的显示;
在EDIT ENVI菜单中设置以下值(经验值):
VERTEX 点距离:5
NODE SNAPTOL:15
交叉弧段:ON
第五步:校正误差(参考,可不做);
在设置容限值以后,空间误差在图上显示出来.在这一步,利用编辑工具结合PAN ZOOM工具可校正以下4种误差:
由UNDERSHOOT引起的DANGLING NODE;
由OVERSHOOT引起的DANGLING NODE;
由不封闭的多边形引起的DANGLE NODE;
不正确的LABEL 用户ID码.
第六步:保存COVERAGE;
第七步:为COVERAGE重建拓扑关系;
在EDITTOOLS-TOOLS-TOPOLOGY菜单中:先对COVERAGE进行CLEAN操作,再进行BUILD操作,如图2-1所示:
图2-1 对Coverage进行CLEAN操作
图2-2 对Coverage进行BUILD拓扑操作
在这里需要填入FUZZY TOLERANCE和DANGLE TOLERANCE,在拓扑时,因在一个多边形中不需要保留两个或两个以上的LABEL点,可将DUPLICATE LABEL IDS和DIFFERENT LABEL IDS均选为REMOVE,然后APPLY(应用)即可完成拓扑的建立,但当数据量较大时,所用的时间要长一些.
CLEAN在弧度相互交叉处创建新的节点,在编辑过程中应当使用ARCEDIT工具,譬如INTERSECTRACS,NODESNAP和ARCSNAP,以避免生成的面不得不使用CLEAN.
虽然CLEAN和BUILD都可以创建拓扑关系,但是只要没有改变ARC,即没有改动ARC,增减ARC,就用BUILD.每次CLEAN一个COVERAGE,就会引入一些误差,其原因是相当加上了或减去了在COVERAGE编辑的区域中指定的FUZZY的容限值.沿用编辑的不受影响;然而,如果COVERAGE用一个比以前使用的FUZZY的容限值大来进行CLEAND,整个COVERAGE将要被重新处理并且COVERAGE的分辨率将反映出新的FUZZY容限值.
经验总结:
根据经验,在对COVERAGE进行拓扑处理时,使用菜单项的快捷方式虽然简单,便捷,但在一些特殊情况下,会发生退出ARC系统的错误,并使所做数据层存在隐患.针对这种现象,处理的方法是:①拓扑前,对原文件备份;②使用命令进行拓扑,虽然较为繁琐,但不容易出错,其方法如下:
退出系统至ARC状态下;
在ARC命令项,以命令方式输入拓扑文件名称,进行拓扑,如下图所示:
其中,a1是COVERAGE图层名,且这是在工作目录下的直接拓扑,否则必须输入文件的路径才可以.详细如图2-3所示.
图2-3 以命令方式对COVERAGE进行拓扑操作
第八步:多边形属性编码.
完成上述各项操作,保存后,就可对多边形进行属性编码了.
在Edit Poly工具条中,左键单击Table Editor按钮,进入属性编辑Table Editor窗体,如图2-4所示;
利用选择工具条中的任意一种选择方式,选择一个或若干个多边形;
在Table Editor窗体中,左键单击Edit按钮,进入多边形Coverage属性编辑窗体Edit Attributes,如图2-4所示;
在Edit Attributes窗体中,多边形ID(如TOWN-ID)号一开始为系统自动编号,这时可根据事先约定的编码表对各类多边形进行编码,如ID号设为50,代表工矿用地.
点击NEXT,进入下一个多边形的属性编辑;
如此反复执行(4)(5)两步,完成所有多边形属性的编辑工作.
图2-4 Table Editor窗体 图2-5 Edit Attributes窗体
经验总结:
若多边形很多,且属性相同,这是可采用命令方式,一次性修改多边形属性.该方法为:
在Edit Tools主菜单中,选择ArcTools菜单项,单击进入;
在ArcTools菜单项中,选择Commands菜单,单击进入Commands命令窗体;
在Featrue Selection工具条中,用任意选择一种选择方式选择若干个多边形;对已知属性的若干个多边形,可采用命令方式选择,如图2-6所示,在其中输入:Sel $id = 50 回车,就可选中属性为50的所有多边形;
图2-6 多边形属性命令选择方式
多边形选中后,采用命令方式,更改或赋予若干个多边形相同的属性,如图所示,在其中输入:Cal $id = 51 回车,就可一次性将多边形的属性由50转为51.
图2-7 多边形属性命令修改方式
实习三 常用地图投影格式及变换
实习目的:
了解地图投影的方式,掌握我国常用的地图投影格式;
掌握ARCINFO中控制点的概念及用法;
掌握ARCINFO中地图投影的方法.
实习步骤:
以扫描的图为地图创建一个新的COVERAGE,并指定四个控制点;
对扫描图进行数字化;
选择投影方式,从高斯投影和双圆锥等面积投影,纬度投影,UTM投影中任意选择一种进行投影方式;
用菜单方式和命令方式进行投影;
检查投影后的数据是否正确.
示例:
第一步:创建一个新的COVERAGE;
在EDITTOOLS中的FILE菜单中的NEW:COVERAGE,然后输入新的文件名,
图3-1 创建COVERAGE文件
选择特征属性ARC,然后选择ENTER TICS,出现下图的窗体,按十字丝按钮,在COVERAGE上输入对应的TIC点,按下ADD TIC TO LIST,只到输入4个点全部输入后选择OK;如图3-1,3-2所示.
图3-2 固定地图
第二步:对底图进行数字化并检查错误;
第三步:对数据进行投影:
在EDITTOOLS中选择TOOLS菜单条,然后在TOOLS菜单条中选择COMMAND TOOLS-COORDINATES,出现如图3-3所示的窗体:
图3-3 地图投影窗体
在该菜单中又3个子菜单,分别为Transform coverage (转换COVERAGE),Project coverage(投影COVERAGE), Define projection(定义投影属性),在这里我们只选择投影Project coverage,在该窗口,需要填入INPUT COVERAGE,PRJ SOURCE(投影方式定义文件),OUTPUT COVERAGE.如图3-4所示.
图3-4 投影方式定义文件
按APPLY执行投影.(投影方式定义文件将在实习数据中给出)
第四步:检查投影后的数据
在投影过程中,经常有或多或少的错误,造成投影后的数据与要求的有较大误差或根本不相干,在此需要对已完成的数据进行检查.
实习四 空间分析
――公园选址
一,地理空间分析的基本知识
(一)基本概念
1,空间统计分析:GIS中的空间数据统计分析是指对GIS地理数据库中的专题数据进行统计分析.
2,缓冲区分析:缓冲区是指在点,线,面实体的周围自动建立一定宽度的多边形.缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一.缓冲区分析有基于矢量数据的缓冲区分析和基于栅格数据的缓冲区分析.
3,叠置分析:叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置,产生新的的特征的分析方法,叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重叠在一起,产生新多边形范围内的属性.分为基于矢量数据的叠置分析和基于栅格数据的叠置分析.
4,数字高程模型分析:数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述.数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM).
(二)空间分析的基本方法
ARC/INFO作为地理信息系统的基础软件,也具有强大的空间分析功能,在ARC/INFO中,许多分析问题都可以用其分析命令来完成,下面我们将介绍ARC/INFO中主要空间分析的操作及其相应的命令.
1,缓冲区的建立
BUFFER {buffer_item} {buffer_table} {buffer_distance} {fuzzy_tolerance} {LINE | POLY | POINT | NODE} {ROUND | FLAT} {FULL | LEFT | RIGHT}
in_cover:输入层
out_cove:输出层
buffer_distance;建立缓冲区的距离
LINE | POLY | POINT | NODE:建立缓冲区的特征
Arc: buffer road roadbuf # # 200 4 line flat
Arc: buffer road roadbuf2 class road.lut # 4 line flat
2,叠置分析
UNION {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN}
in_cover:用来和union_cover合并的层
union_cover:包括多边形特征的覆盖层
JOIN | NOJOIN:确定是否把in_cover和union_cover的所有属性都加入out_cover.
INTERSECT {POLY | LINE | POINT} {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN}
IDENTITY {POLY | LINE | POINT} {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN}
三条叠值分析命令的区别是:输出coverage中所保存的特征子集不同,UNION保留了两个输入coverage中所有的多边形;INTERSECT保留了两个出入coverage中共同覆盖的区域;IDENTITY将一个coverage作为模板,将另一个coverage的多变形与该模板合并,并按模板的边界对它加以裁界.
3,统计分析
LABELSPOT {halo_distance} {OUTLINE} {INCREASING}
CIRCLE | BOX | SEMICIRCLERIGHT | SEMICIRCLELEFT分别表示圆/矩形/右半圆/左半圆.
Cover指要绘制的层名,将在该层中进行绘制.
item | size | SUM将决定由具体哪中方是进行绘制大小.
item,symbol...item,symbol这个参数将决定点图的每一要素的颜色.
STATISTICS {case_item}
info_file指将要被启动的属性数据文件.
out_info_file指输出一个文件,包含统计数据.
case_item输出文件的属性项列表.
此命令将对关键项中的每类值做概略统计,可输出每类值的最小值,最大值,之和及平均值,与show命令配合使用将输出结果赋给变量.该命令先用list打开属性表,再进行一系列操作,可输入statistics . 数理统计的很多表达可用下面得以写方式输入:
SUM {weight_item | weight_value} *
MEAN {weight_item | weight_value} *
MINIMUM {weight_item | weight_value} *
MAXIMUM {weight_item | weight_value} *
STANDARDDEVIATION
二,实习目的:
了解地理信息系统中空间分析功能的概念,理解空间分析的多种方法;
通过实例学习ARCINFO空间分析的过程;
学习综合应用空间分析解决一些实际问题.
三,实习内容:
(1)内容:围绕公园选址问题,练习ArcGIS中的空间分析功能,主要使用缓冲区分析,叠置分析和特征选择分析等.
(2)公园选址问题准备:
1)公园选址条件:
1)相对安静(离主要公路0.2公里之外)且交通方便(离主要公路0.8公里之内);
2)公园最好依附在大小适中的天然河流上;
3)公园选址要避免沼泽地.
2)相关数据,提供三层模拟数据:
交通图(公路分为主要,次要两个等级)---Road层;
水系图(河流分为1-3等)---Stream层,等级为2的河流才适合建公园.
沼泽地图(类型为1是沼泽地,99为非沼泽地)---marsh层;
3)针对公园选址的要求,列出空间操作顺序:
a)对Road层中的主要公路建立0.8,0.2公里缓冲区,将两缓冲区进行空间叠置得到公园候选区域---zones.
b)将Marsh层和zones进行多边形空间叠置分析,取位于zone内的非沼泽地区域Zmarsh;
c)将Stream层与Zmarsh进行空间叠置,取位于Zmarsh内,等级为2的河流段为公园建立的候选地址.
四, 实习步骤:
第一步:首先进行模拟数据的浏览,启动ArcCatalog,如图4-1所示.
第二步:创建Connect Folder到E:\park,以方便进一步操作,如图4-2所示.
第三步:实习数据包括road ,marsh ,steam三个Coverage层,用ArcCatalog浏览实习数据.如图4-3,4-4,4-5所示.
图4-1 ArcCatalog浏览器
图4-2
图4-3
图4-4
图4-5
第四步:打开Buffer Wizard工具
打开ArcMap程序,点击Tools/Custmize…,进入Commands页;在Catagorie下点Tools,将Commands下的Buffer Wizard..拖到ArcMap的工具栏(如图4-6).
图4-6
第五步:将Road层添加到新的Map中,点Layers的Properties,在General栏中的Unit设置为meters.如图4-7所示.
图4-7
第六步:点击工具栏上buffer wizard..,对Road arc要素建立半径为0.2km的NearBuf;在ArcMap下增加一属性项Inside(Short integer型).如图4-8,4-9所示.
图4-8
图4-9
第七步:类似6,建立半径为0.8的FarBuf.
第八步:8,点击工具栏上ArcToolBox图标启动ArcToolBox,启动后如图4-10所示;
图4-10
ArcToolBox由3D Analyst Tools, Analysis Tools,Conversion Tools,Data Management Tools和Coverage Tools等工具组成.点前面的加号可展开各项.如图4-11所示.
图4-11
第九步:将FarBuf与NearBuf两层叠置,得到Zones层;
点击ArcToolBox/Analysis Tools/Overlay,如图4-12设置:
图4-12
OK后,得到叠加层Zones.如图4-13所示.
图4-13
第十步:打开Zones层的属性表,增加一属性项Inside(Short integer型,用于区分环内外),启动Editor/Start Editing,将小缓冲区内的Inside值设为1,远近缓冲区的环的Inside值设置为2,关闭编辑状态,Editor/Stop Editing,注意保存编辑结果.见图4-14所示.
图4-14
第十一步:将Marsh层与Zones层多边形叠置分析,找出缓冲带内的非沼泽地—zmarsh
双击选择Analysis Tools下Overlay工具下的Intersect将其启动.如图4-15所示.
图4-15
在弹出的对话框中输入以下内容,定义要进行Intersect的两个层分别为E:\park\zones和E:\park\marsh, 输出图层为E:\park\zmarsh.如图4-16所示.
图4-16
点击OK,成功后,得到叠置结果,如图4-17:
图4-17
第十二步:对Zmarsh层选择符合条件的区域
选择Selection菜单下的Select By Attributes,在弹出的对话框中输入查询语句如图4-18所示.
图4-18
其中Inside=2表示在0.8公里缓冲区而不在0.2公里缓冲区,Type=99表示非沼泽地.选择Apply,然后点Close,则满足条件的Polygon被选中.如图4-19所示.
在zmarsh polygon处点鼠标右键,在弹出的菜单中选择Properties,弹出如下的对话框,选择Selection,为它赋予比较明显的符号,如黄色,见图4-20.
图4-19
图4-20
可以看到赋色后的效果,如图4-21所示.
图4-21
第十三步:将stream层与zmarsh层进行叠置分析,得到sitecov图层
双击选择Analysis Tools下Overlay工具下的Intersect将其启动.见图4-22所示.
图4-22
在弹出的对话框中输入定义要进行Intersect的两个层分别为E:\park\stream和E:\park\zmarsh, 输出图层为E:\park\sitecov,其它和第7步做法相同.操作完成后,查看新生成的sitecov层.见图4-23所示.
图4-23
图4-24
第十四步:sitecov图层包含了提取河流特征所需要的信息(由属性项class,inside,type表示),满足公园选址的所列要求.距公路0.2—0.8km的区域(inside值为2表示),穿过非沼泽地(type值为99),分类级别为2的河流(class为2).
下面进行特征提取,将满足条件的河流分离到一个新的层中final:
双击选择Analysis Tools下Extract工具下的Select将其启动.在弹出的对话框中选择要进行特征提取操作的图层E:\park\sitecov,输出层设为Final.如图4-25所示.
图4-25
按,在Query Builder对话框中填入特征提取语句.如图4-26所示.
图4-26
点"OK",回到上一步对话框,再OK,若没有,选择Finish完成操作.在ArcCatalog中浏览最终结构final.图上显示的即为满足条件的工业备选地址,即距公路0.2—0.8km的区域(inside值为2表示),穿过非沼泽地(type值为99),分类级别为2的河流(class为2).见图4-27所示.
图4-27
图4-28
附:Overlay工具下Identity,Union,Intersect,Update的区别
Identity(识别操作):先计算两图层集合交集,只有覆盖在输入图层范围内的要素被保留.
Intersect(求交操作):计算两图层几何交集,两图层公共部分予以保留.
Union(合并操作):计算两图层几何交集, 两图层所有要素均予以保留.
Update(图层更新操作):通过叠置两图层要素来创建新图层,操作图层定义图层更新区域,操作图层替换被它覆盖的原图层的图形要素,结构存贮在输出图层中.
实习五 ArcMap的基本操作
一,实习目的
通过练习ArcMap的基本操作,了解ArcMap模块的主要功能和作用.
二,实习内容
ArcMap的基本操作
三,实习步骤
启动ArcMap;
熟悉ArcMap用户界面;
地图的基本操作;
Contents窗口操作
示例:
第一步:启动ArcMap
运行"启动\程序\ArcGIS\ArcMap",或者运行桌面上的快捷方式.
第二步:熟悉ArcMap用户界面
图5-1 缺省用户界面
1.缺省用户界面
当ArcMap启动之后,缺省方式的用户界面包括主菜单和"Standard"工具条如图5-1所示.
2.用户界面的定制
我们可以通过菜单"tools->Customs…"或者在菜单区或者工具条区按鼠标右键进行界面的定制.这些菜单和工具条可以停靠在窗口的任意位置.如图5-2所示.
图5-2 用户界面定制
另外还可以通过下面方式打开或者关闭工具条.
(1)在主菜单中点击:View-Toobars;
(2)从工具条列表中, check一个工具条,则显示此工具条,uncheck一个工具条,则隐藏此工具条;
(3)在主菜单区或者工具条区按鼠标右键,重复第2步,查看结果;
(4)重复以上步骤,以保证主菜单,Standard, Tools工具条显示.
3.用户界面介绍
用户界面主要包括地图窗口,Contents窗口,工具条和状态条,见图5-3所示.
地图窗口:用来显示数据和数据的表达(地图,图表等);
Contents窗口: 在这个窗口中包含两个标签:Display和Source标签.其中Display标签中显示地图包含的内容,数据的显示顺序(显示的顺序为从下到上) ,数据表达的方式,数据的显示控制等.Display标签中显示数据的物理存储位置.在这两个标签中,鼠标的左,右键几乎具有相同的操作;
图5-3 用户界面
工具条:除了主菜单和Standard工具条之外,ArcMap包含多个工具条,每个工具条又包含一组完成相关任务的命令(工具) .通过前面的定制可以显示和隐藏工具条;
状态条:显示命令提示信息,坐标等内容.
第三步:地图的基本操作
1.打开地图
(1)启动:开始/程序/ArcGIS/ArcMap;
(2)在出现的对话框中选择"an existing map",选择"确定";
(3)在出现的"打开…"对话框中选择"d:\ArcGIS\ArcTotur\map\airport.mxd";
(4)选择"打开".
可以看到如图5-4所示的窗口.
在ArcGIS中,一个地图存储了数据源的表达方式(地图,图表, 表格) 以及空间参考.在ArcMap中保存一个地图时,ArcMap将创建与数据的链接,并把这些链接与具体的表达方式保存起来.当打开一个地图时,它会检查数据链接,并且用存储的表达方式显示数据.一个保存的地图并不真正存储显示的空间数据!
图5-4 打开的地图
2.浏览地图
(1)调整显示范围与定位
当操作地图时,经常会用到放大,缩小,漫游以及按特定比例尺显示地图等操作.
Tools工具条:
利用工具条中的快捷键,可实现地图的各种显示操作:①放大,缩小;② 漫游;③缩放到全图;④变换到前一次的显示位置;⑤缩放到特定比例尺;⑥创建空间标签.
(2)浏览视图的切换
在ArcMap中有两种方式浏览地图:数据视图和版面设计视图.数据视图用来进行数据的显示和查询等操作.准备在纸张上输出地图时,版面设计视图用于地图的版面设计.在版面设计视图中,我们可以设计地图,增加其他的地图元素,如标题,图,比例尺,指北针等.
数据视图到版面设计视图的切换
在主菜单中选择"View-Layout View"或者地图窗口的坐下角处中选择.
注意到:切换到地图设计视图时,Layout工具条自动显示.
可以利用Layout工具条提供的工具对版面设计视图中的内容进行放大,缩小,漫游,固定比率的放大,固定比率的缩小,全视图显示,1:1显示,按缩系数显示等操作.
图5-5 版面的纵向设置
图5-6版面的横向设置
②版面设计视图到数据视图的切换
在主菜单中选择"View-Data View"或者地图窗口的坐下角处中选择.
第四步:Contents窗口操作
Contents窗口显示了地图的内容以及它们的表达方式,同时在此窗口中可以对这些信息进行编辑.数据分层组织,每层包含不同类型的信息,并且它们可以位于不同的数据库或位置.
如图5-7所示,是某市1970年到2002年的城区变化图,这些图层显示的顺序由下到上依次为2002年->97年->91年->86年->70年.后面显示的内容压盖先显示的内容,所以,一般情况下面积最大多边形图层位于最下面,依次类推,才能显示出变化的情况.若存在点线图层,则多边形在最底层,然后是线图层,最后是点图层.
图5-7 地图内容及图层显示顺序
1)改变图层的显示顺序
在contents窗口的Display标签内,按下鼠标左键选择目标图层名,然后拖动到指定的图层位置上,释放鼠标左键,完成图层顺序的更改.
2)显示/不显示图层
在contents窗口的Display标签或Source标签内,点击图层名称前面的或者使其变为或者,查看地图窗口中内容的变化.
通过上面的操作可以显示或者不显示图层,对于一些图层尽管没有显示,但是相关的信息仍然存储在地图中.
3)改变图层的符号设置
在同一层中的要素用相同的符号表示,在增加图层时,ArcMap会用缺省的符号绘制.同一类要素可以用同一符号表达,也可以根据特定的值给以不同的符号表达.
(1)图层单一符号设置
图层单一符号设置是指对点图层,线图层和面图层的分别设置.因为自身的特点,三个图层设置的内容也不同.在点层的"Symbol Selector"对话框中,包括"Catagory"的选择,符号的选择,符号颜色(Color)的设置,符号大小(Size)的设置, 旋转角度(Angle)的设置, 符号属性 (Properties)的编辑等;在线图层的"Symbol Selector"对话框中,包括"Catagory"的选择,符号的选择,符号颜色(Color)的设置,符号宽度(Width) 的设置,符号属性 (Properties)的编辑等;在面图层的"Symbol Selector"对话框中,包括"Catagory"的选择,符号的选择,符号填充颜色(Fill Color)的设置,轮廓线宽度(Outline Width) 的设置, 轮廓线颜色(Outline Color) 的设置,符号属性 (Properties)的编辑等.
下面以线图层的设置为例说明,在contents窗口的Display标签内,双击要编辑的图层,进入线图层的Symbol Selector对话框,如图5-8所示,进行选择所需的线属性.
图5-8 线符号编辑界面
(2)图层特定值符号的设置
根据图层属性表中不同记录的值的不同设置不同的表达符号.设置的具体步骤为:
①在图层名称上按右键,点击"Open Attribute Table",浏览数据表中的记录,选择要表达的字段;
②在Content的Display窗口中图层名称上左键双击;
③在Layer properties 窗口中,选择symbology 标签;
④点击Categories – Unique Values;
⑤在value filed列表框中选择要表达的字段,多为点线面图层的ID编码字段;
⑥点击Add all values或Add value按钮;
⑦在弹出的对话框中选择相应的值并点击ok;
⑧被选择的值显示在列表框中,选择不同的值并设置不同的符号及色调;
⑨点击Ok或Apply,查看结果.
下面以地貌景观(DMJG)为例,进行设置,结果如图5-9所示,第⑤步选择的是DMJG-ID,并根据色调设置的原则,对每一类型的地貌配置合适的颜色.
图5-9 图层特定值符号的设置
4)增加图层
在主菜单中选择"File-Add Data…",或者在standard工具条中选择,或者在contents窗口的Display标签或Source标签内选择"School", 并点击鼠标右键选择"Add Data…";
如果ArcCatalog应用程序在运行的话,可以从ArcCatalog的Catalog树或内容窗口中选择要加入的数据,然后拖到ArcMap的Contents窗口或地图窗口内,即可完成图层的加入.
5)删除图层
在contents窗口的Display标签或Source标签内用右键选择"Parcels" ,在显示的弹出菜单中选择"Remove".
在这里删除图层时,只是删除了图层与地图的链接,并没有实现图层数据的物理删除.
实习六 专题地图编制,出版
一,实习目的:
掌握利用ArcMap软件编辑,排版地图的基本方法;
掌握专题地图编制,出版的方法和技巧;
通过学习简单地图的编辑和出版技术,基本掌握地图编制的方法,为复杂电子地图,动态地图的编制奠定基础.
二,实习内容:
继续熟练ArcMap的基本操作;
通过实例操作,学习利用ArcMap编制,出版专题地图;
总结实习五和六的内容,并通过对附录中相关内容的学习,基本掌握对ArcMap的操作.
三,实习步骤:
加载数据层
数据层操作
数据符号化
专题地图版面设计
地图出版
四,示例
第一步:加载数据层
在ArcMap中,加载空间数据层的类型有多种,如AutoCAD矢量数据DWG,ArcGIS的矢量数据Coverage,GeoDatabase,TIN和栅格数据GRID,ArcView的矢量数据ShapeFile,ERDAS的栅格数据ImageFile,USDS的栅格数据DEM等.本示例中,我们选用ArcGIS的矢量数据Coverage进行说明.
在ArcMap中,加载的方法主要有三种:
(1)直接在新地图加载数据层
直接调用ArcMap菜单命令或工具条按钮相新地图加载数据层,数据层的类型可以是多种多样的.
ArcMap窗口标准工具:单击Add Data按钮 ,打开Add Data对话框;
在ArcMap窗口主菜单栏:File | Add Data命令,打开Add Data对话框.
进入Add Data对话框如图6-1所示.
图6-1 Add Data对话框
(2)借助ArcCatalog加载数据层
借助ArcCatalog向新地图加载数据层,就是为了更好地查找所需要地数据层,然后将数据层拖放(Drag-Drop)到ArcMap的图形显示窗口中,达到数据层加载的目的.操作如下:
①启动ArcCatalog模块
单击【开始】| 【程序】| ArcGIS | ArcCatalog命令启动;
单击ArcMap窗口地标准工具栏上ArcCatalog按钮启动.
②确定需要加载的数据层
在ArcCatalog窗口中可以通过多方式浏览,来确定需要加载地数据层.
③通过拖放操作加载数据层
将鼠标指针放在ArcCatalog窗口需要加载的数据层上,按住左键拖放至ArcMap 中的图形显示窗口中释放左键,完成数据层的加载.
(3)通过已有的数据层加载数据层
实现这种方式加载数据层的方法有两种:
将需要加载的数据层保存为一个图层文件(Layer File:*.lyr),然后在新地图中加载图层文件;
将需要加载的数据层复制到剪贴板上,然后粘贴到新地图中.
注:第1方式操作繁琐,但图层一旦生成可被多次加载之用;第2种方式操作比较简单,但复制到剪贴板的数据是临时性的,一旦退出系统,就无法再次粘贴.
第二步:数据层操作
数据层操作的内容主要包括:改变数据层名称,改变地理要素的描述,调整数据层的顺序,控制数据层的显示,复制数据层,组合数据层,删除数据层,改变数据层参数等.
①改变数据层名 两次单击相应数据层,进入Data prame properties窗体,且数据层名称处于编辑状态.如图6-2所示.
图6-2改变数据层名
②调整数据层顺序
图层的排列原则一般为:
按照点线面要素依次排列,点在上,线在中,面在下;
按照要素重要程度的高低依次排列,重要的在上,次要的在下;
按照要素线划的粗细依次排列,细的在上,粗的在下;
按照要素颜色的浓淡依次排列,淡的在上,浓的在下.
鼠标拖动相应的数据层即可完成对应操作.
③控制数据层显示
数据层前面的方框时控制数据层显示的,如果框中有"V"则显示,否则不显示.
④复制和删除数据层
通过右键快捷菜单进行复制或删除操作.
⑤定义数据层的坐标
在ArcMap中,创建新图并向其中加载数据层时,第1个被加载的数据层的坐标系统就作为该数据组默认的坐标系统,随后加载的数据层,无论其坐标系统如何,只要含有坐标信息,满足坐标转换的需要,都将被自动的转换成该数据组的坐标系统.当然,这种转换不影响数据层所对应的数据文件本身.
⑥设置数据层比例尺
为避免不同比例的数据层同时显示的不足,可以针对不同的数据层设置不同的显示比例范围.该自动显示控制,极大地方便了地图编辑操作和输出地图质量.
1. 设置数据层绝对显示比例尺(见图6-3所示)
1)在数据层上单击右键,打开快捷菜单;
2)单击Properties命令,打开Layer Properties对话框
3)在General选项卡中,选择Don't show layer when zoomed单选按钮;
4)在out beyond和in beyond分别输入最小显示比例尺和最大比例尺
5)单击【确定】查看结果.
图6-3 设置数据层显示比例尺范围
2. 设置数据层相对显示比例尺
根据当前窗口地地图显示范围设置数据层地显示比例尺(更实用).如图6-4所示.
图6-4 设置数据层相对显示比例尺范围
3. 删除数据层显示比例尺设置
上面图形中点击Clear Scale Range即可.
⑦添加和删除数据组
ArcMap地图中包含一个或多个数据组(Data Frame),每个数据组又包含若干个数据层(Layers)或组合数据层(Group layer);在一个数据层中都以相同地坐标系统出现,有机地组成一幅地图.活动地数据组只有一个.
1) 添加数据组
Insert菜单单击Data Frame.
2)设置当前数据组
在TOC中右键点击存在的Data frame,设置其为Activate.
3) 删除数据组
在TOC中右键点击存在的Data frame,点击Remove.
第三步:数据符号化
点线面要素的符号化是专题地图制图的重要步骤,其详细设置方法见实习五的内容.
1. 单一符号设置(Single Symbol)
单一符号表示方法就是采用统一大小,统一形状,统一颜色的点状符号,线状要符号,面状符号来表达制图要素.而不管要素在数量,质量,大小等方面的差异.
2. 分类符号设置(Unique Values)
根据数据层属性值来设置符号,具有相同属性值的要素采用相同的符号,而属性值不同的要素采用不同的符号,符号的差异表现在符号的符号形状,大小,色彩,图案等多个方面.常用于表示分类地图,如土地利用图,行政区划图和城镇类型图等.
图6-5分级色彩设置
3. 分级色彩设置(Graduated Colors)
将要素属性值按照一定的分级方法分成若干级别,然后用不同的颜色表示不同的级别.一般用于表示面状要素,如人口密度分级图,粮食参量分级图等.如图6-5所示.
第四步:专题地图版面设计
在ArcMap中有两种方式浏览地图:数据视图和版面设计视图.数据视图用来进行数据的显示和查询等操作.准备在纸张上输出地图时,版面设计视图用于地图的版面设计.在版面设计视图中,我们可以设计地图,增加其他的地图元素,如标题,图,比例尺,指北针等.
1)以数据视图的方式打开地图各图层,见图6-6所示.
2)编辑各图层的属性,如图6-7所示.
图6-6 打开图层 图6-7 编辑图层属性
3)由数据视图转为版面设计视图
在主菜单中选择"View-Layout View"或者地图窗口的坐下角处中选择.切换到地图设计视图时,Layout工具条自动显示. 如图6-8所示.
可以利用Layout工具条提供的工具对版面设计视图中的内容进行放大,缩小,漫游,固定比率的放大,固定比率的缩小,全视图显示,1:1显示,按缩系数显示等操作.
4)增加地图元素
增加地图元素主要包括以下内容:
根据地图的类型,添加对应的图框;
添加地图的图名;
添加地图的图例;
添加地图的比例尺;
添加地图的指北针;
添加其它地图要素.
增加地图要素后的版面设计视图如图6-9所示.
图6-9 添加地图要素后的地图
第五步:出图
保存文件,这时保存的图文件为工程文件,后缀名为.mxd;
导出地图.在主菜单中选择File-Export Map,打开Export窗体,选择合适的格式导出地图.如图6-10所示:
图6-10 地图导出窗口
(3)出图.用工程绘图仪或其它绘图设备,直接输出工程文件格式的地图或导出格式的地图.
实习七 GIS的综合应用
实习目的:
通过一个综合GIS实习,总结和复习前面的实习内容;
掌握一个完整GIS应用项目的设计方法,实施过程和成果总结的步骤和方法;
掌握GIS应用文档的编写的内容和方法.
实习内容:
根据给定的底图,设计矢量化的内容和编码的方案;
对底图分层矢量化;
矢量化底图的编辑和编码;
专题地图的制作;
项目文档说明的编写.
实习步骤:
研究底图,制定矢量化的内容,即要对矢量底图的内容进行详细的分类和区别,以确定矢量化的分类标准;
制定分类编码方案,即根据国家和行业的规定及研究对象和要求的不同,确定详细的分类,分级和分类编码;
底图的分层矢量化;
矢量图层的编辑和编码;
专题地图的制作;
编写说明文档.
示例:
第一步:研究底图,制定矢量化的内容;
在矢量化前,先打开底图,并研究分析底图,对地理目标进行详细的分类,分级,确立矢量化过程中的分类,分级标准.
第二步:制定分类编码方案;
通过第一步的处理,就可依据国家,行业的标准,并结合研究对象的特点和处理的要求,制定出详细的编码表.
下面以某市要素集编码说明为例:
属性
ID
备注
水系
单线河流sshuixi
41
双线河流dshuixi
42
水库,湖泊shuiku
43
交通
公路
gonglu
一级
621
二级
622
三级
623
铁路tielu
61
居民地
town
50
地名层
jumindian
某市
51
在name文件夹,其中包括水库名(shuikuming)
街道,镇
52
村所在地
53
边界 bianjie
另外,对专题图层,还应建立建立专题编码表,例如对景观生态图层:
属性
ID
备注
地貌景观
dmjg
生态景观单元
711
水库生态单元
712
文化景观单元
713
岗地丘陵单元
721
低山陡丘单元
722
陡坡不稳定单元
723
低河漫滩
731
一级阶地
732
二级阶地
733
河流谷地
734
第三步:底图的分层矢量化;
通过对目标的分类,分级研究和制定矢量化的标准,就可进行分层矢量化处理操作了.对点线面的矢量化过程可参照实习一和实习二相关的内容.
下面以该市水系-单线河流(图名为sshuixi)的矢量化过程为例说明,如图7-1所示.在该项目中,由于精度需求较低,因此,对河流的划分主要分为双线河流,单线河流和水库,湖泊三类,其中,单线河流的编码为41,其下不再进一步分级.
第四步:矢量图层的编辑和编码;
对第三步中矢量化的图层进行查错,纠正和增删处理;
若为多边形,则要进行拓扑处理,生成多边形文件;
对点,线和面分别进行分类,分级编码.
下面以单线河流的编码为例说明,如图7-2所示.
第五步:专题地图的制作;
对分类,分级的所有图层矢量化结束后,就可打开ArcMap编辑环境,导入各图层,进行综合专题地图的编制.专题地图的编制可参照实习六的内容.
下面以某地区地理要素图的制作为例说明,如图7-3所示.
图7-1 单线河流的矢量化过程
图7-2 单线河流的编码
图7-3 地理要素图的制作
第六步:编写说明文档
完成专题地图的制作并根据要求保存为工程文件和以某种格式导出或输出地图后,就要对整个项目的实施过程和结果进行文档说明(项目报告).
项目报告主要涉及以下几个方面:
立项依据与目的意义;
项目的组织管理与实施;
工作量与主要工作人员;
项目使用的软硬件;
主要成果.
各专题图层的文档说明;
新成果总结;
各专题图层的文档说明可参照附录十的方法编写.
实习八 GIS的二次开发
实习目的:
1,学习如何在VC6.0中使用控件,在应用程序使用MapObject控件;
2,通过学习MO自带的例子了解在应用程序中使用MO的流程和方法;
3,掌握用代码实现添加背景图层的方法;
4,掌握用代码实现添加Shape格式图层的方法.
实习内容:
1.
2.
3.
4.
实习步骤:
1,打开VC6.0新建一个工程;
2,将MapObject控件加入工程中;
3,通过在MapObject属性页中修改相关属性添加一个Shape格式的图层并运行程序;
4,打开MapObject自带的例程"Image",查看其源代码并运行程序;
5,新建工程并保存,重复1-2的步骤.
6,在主窗体的加载事件中添加代码,添加一幅背景图像;
7,在主窗体的加载事件中添加代码,将一个Shape文件添加到MapObject控件中去.
示例:(C++ Builder)
第一步:打开VC6.0新建一个工程;
第二步:将MapObject控件加入工程中;
选择Project(工程)主菜单,点击进入Add To Project(添加工程)菜单项;
选择Components and Controls菜单项,进入Components and Controls Gallery窗口;
在Components and Controls Gallery窗口中,有Registered ActiveX Controls and Visual C++ Components.两个选项,点击Registered ActiveX Controls,进入图8-1所示的窗口,并选择添加MapObjects 2.0Map Control控件;
在工程的Form1窗体上添加一个MapObject控件并将之命名为Map;
打开IDD_MAP_FORM主菜单,在控件模板上可看到一个新的图像控件工具,如图8-2所示;
图8-1 MapObjects 2.0Map Control控件的添加
图8-2 添加Map控件
根据窗口调整Map控件窗口的尺寸.
第三步:Map control tool的属性设置
在窗体的MapObject控件上点击右键打开其属性页编辑器(或在属性列表中打开);
添加一个图层或多个图层,如图8-3所示;
设置图层的属性,如图8-4所示;
图8-3 添加图层
图8-4 图层的属性设置
第四步:在MFC ClassWizard 中添加一个名为m_map的Map control variable;
点击 Member Variables tab;
设置类名为CEasyMapView;
双击IDC_MAP1;
设置m_map变量的数量.上述过程见图8-5所示.
图8-5 m_map的设置
第五步:运行程序,查看结果;
第六步:功能的设计及编写代码.
设计软件的实现功能,如各种地图的导入,放大,缩小,查询等;
编写相应的代码;
程序调试;
扩展新功能.
相关代码的添加方法可参考附录及MapObjects的电子文档.
附录一 ARCGIS的安装
ArcGIS的安装步骤为:
第一步:从WORKSTATION中安装license manger,, 随后会提示你重起并自行进入ARCINFO的安装,只到结束.
第二步:若需要,可从DESKTOP中安装ARCMAP和ARCCATALOG等. 若不要,就不安装.
第三步: ①从安装盘中找CRACK文件夹(有些名称不同),它包括ESRI INSTALL IMGRD LMTOOLS的文件;②CRACK文件夹拷贝到安装目录下(如ArcGIS),并修改只读属性为可存档属性;③将并以记事本的格式打开ESRI文件,修改第一行语句为:SERVER GIS03(你的计算机名) ANY 27005 即可,保存.
第四步:很重要, 从开始------程序--------ARCGIS----LICENSE MANGER-----LICENSE MAGER TOOLS 进入工具窗体, 按下列图操作:
(1) 如图a1-1所示,选择第二个选项
图a1-1
(2) 如图图a1-2所示,从CRACK文件路经导入,第三项可复制第二项,后缀该为LOG即可.
图a1-2
(3) 按PERFORM DIAGNOTICS更新,如图a1-1-3所示.
图a1-3
(4) 按PERFORM CHECK SUM更新,如图a1-4所示.
图a1-4
(5) 按PERFORM STATUS ENQUIY更新,如图a1-5所示;
图a1-5
(6) 如图a1-6所示,先按STOP SEVER,在按START SEVER,若提示为START SEVER,表明安装成功,否则返回(2),修改第一项,试运行.
图a1-6
附录二:ARC/INFO的介绍
一,ARC/INFO的简单介绍
ARC/INFO是ESRI公司于1982年推出的第一套地理信息软件.迄今为止,ESRI公司已经推出了Windows NT版和UNIX版本的ARC/INFO8.3;目前ESRI公司已推出了ARCMAP桌面GIS系统,其许多功能是对ARCVIEW的扩展,具有OA的特点.
ARC/INFO常用的主要模块有:①ARC是ARC/INFO的主要程序环境,它提供了启动其他子系统的命令.②INFO是一个完全的关系数据库管理系统,它管理着地图Coverage中的地理特征相关系的表格数据.③ARCEDIT是一个交互式图形编辑系统,它把CAD功能和地理数据库编辑的能力结合在一起.④ARCPLOT是ARC/INFO的交互式制图和绘图子系统,用ARCPLOT能帮助完成从简单的屏幕显示到高质量的制图输出等多种绘图任务.⑤TIN是一组软件程序,在ARC/INFO中用来存储管理和分析三维表面.TIN代表不规则三角网,是一组相邻的不相交的三角形,用来描述表面的小面积.⑥GRID是在ARC/INFO集成下的功能强大的栅格数据模型分析和显示模块.
二,ARC/INFO的基本概念:
1,覆盖层Coverage
Coverage是ARC/INFO的基本存储单元,它是地图一类或几类专题的地理实体的空间信息的逻辑集合.在Coverage中,地理实体被归结为简单的点,线或多边形来存贮,其名字,符号,类型以及其它描述属性的信息都存贮在实体的属性表中.每个实体的空间数据与相应的属性记录之间的联系是通过内码和用户标识码(user)来实现的.在Coverage中空间实体是用地理特征来描述的,地理特征是描述实体的最基本的数据单位.最常见的地理特征类型包括弧(Arc),结点(Node),标识点(Label Point),多边形(Polygon),配准控制点(Tics)覆盖范围(Bnd),注记(Annotation)等.
2,覆盖层特征:
弧段(Arcs):表示线特征,多边形边界或两者组合(铁路线,学校范围线).线特征可以由许多弧段组成,每个弧都配有一个用户标识码,它的位置和形状是由一系列有序的x,y坐标来定义的.描述弧段的属性数据存贮在弧段属性表(AAT)中.
结点(Nodes):表示弧段的起点,终点及线特征连接点.结点的位置是由坐标对表示.
标识点(Label Points):标识点用来表示点特征或标识多边形.标识点表示点特征时由一对x,y坐标,标识点的属性数据存贮在点特征表(PAT)中.标识点用来标识多边形时,可由多边形内部的任意位置的一对坐标标识.标识点的属性数据存贮在面特征表(PAT)中.系统无法自动区别同一个层中的点特征和内点,且他们的属性表结构相同,因此点特征和多边形不能存储于同一个覆盖层中.
多边形(Polygons):表示面特征.一个多边形由一组组成它边界的弧段及位于多边形边界内的一个标识点来定义.标识点ID用来给多边形指定一个用户标识号,多边形的属性数据存贮在多边形属性表(PAT)中.
配准控制点(Tics):覆盖层的定位或地理控制点.它们通过指定地图上的已知坐标来定位覆盖层.
覆盖范围(BND):表示覆盖层范围描述的空间区域.该范围是一个矩形.由覆盖层的各类特征的最大最小坐标来定义该矩形.
注记(Annotation):用来标注覆盖层特征的文字说明.注记与其它任何特征没有拓扑关系,它仅用于显示说明信息.
3,拓扑关系
拓扑关系表示空间实体之间的相互关系,在GIS中它不但用于空间数据的组织,而且在空间分析和应用中都具有重要的意义.在ARC/INFO中拓扑关系是建立在弧段和标识点的基础之上的.并用弧文件(AAT表)显式表示拓扑关系,其中左,右多边形项标识区域的邻接性,弧段的起点和终点标识弧的连通性等.
4,ARC/INFO中的坐标容差:(tolerances)
ARC/INFO中使用的容差值对覆盖层的数据精度有很大的影响.这些容差可以用来稀疏数字化坐标,连接分裂弧段结点,解决列隙,悬挂及其它数字化错误.ARC/INFO中共有五种容差可以影响覆盖层的坐标精度和分辨率.
(1)坐标距离容忍值(Fuzzy tolerance)
它定义为一个覆盖层中能区分析所有弧段坐标点的最小距离.使用CLEAN命令时,间距小于"坐标距离容忍值"时,二个或二个以上的坐标点就合并成同一坐标点.ARC/INFO一般按以下顺序计算缺省坐标距离容限值:
a. TOL文件存在时,直按读出坐标距离容忍值.
b. BND宽度在1至100之间时,置坐标距离容忍值为0.002.
c. 其它情况下,则置坐标距离容忍值为BND宽度的万分之一.
坐标距离容忍值可以在很多命令中作为参数出现.如:CLEAN,CLIP,BUFFER,ERASE,INTERSECT,IDENTITY,MAPJOIN,SPLIT,UNION及UPDATE.你可以选择一个确定的值或用缺省值.
(2)悬挂长度(Dangle length)
悬挂长度定义了一个覆盖层中悬挂弧段容许存在的最小值.当使用CLEAN命令时,任何短于该长度的悬挂弧段均被删去.
(3)结点匹配容限 (Node Match Tolerance)
指覆盖层中结点相互匹配的最小距离.当进行移动结点,编辑线,移动线,添加线等操作时,当操作结点与其它结点的间距小于结点匹配容忍距时,操作结点自动被连接到其它结点.与这个功能有关的命令有MATCHNODE,MATCHCOVER,NODESNAP等.
(4)坐标间隔容限(Node tolerance)
坐标间隔容忍距是用来设置光滑线段的最小节点距.GENERALIZE命令使用该参数采用Douglas-Puecker算法压缩COVERAGE中弧段的坐标点.
(5)剩余均方差(RMS errors)(数字化坐标变换控制点TICS的转换精度)
控制点(Tic)是用来把地图定位在数字化仪上或地理坐标系中.RMS值代表了覆盖层上配准控制点位置的精度.一旦给出,它就会影响到全图层中采集的所有特征坐标精度.因此,RMS必须小于0.003,否则必须在输入覆盖层特征之前重新输入配准控制点坐标.RMS值越小,数字化获取数据的精度越高.
(6)覆盖层的TOL文件
Tol文件包括了COVERAGE的坐标距离容差和悬挂长度的值.这些容差即影响着覆盖层的处理,同时也有助于确定覆盖层的分辨率.TOL文件只存当前容差值,要了解覆盖处理过程中使用的容差,敲LOG命令即可.
5,ARC/INFO的工作环境设置
DISPLAY:指定将要使用的图形显示终端类型.
Disp 9999 屏幕显示;Disp 1040 制图形文件.
&TERMINAL:指定作为对话框,屏幕菜单和属性表的显示终端类型.
&terminal 9999 屏幕显示对话框,屏幕菜单和属性表
COORDINATE:指定坐标输入设备方式.可以用图形终端屏幕指针,鼠标,键盘和数字化仪输入.
Coord
2BUTTON:设定鼠标为空间数据的操作工具.
三,ARC/INFO的基本操作
1,ARC/INFO的运行与退出:
启动ARC/INFO有两种方法:第一种方法是在开始菜单中直接点击ARC;另外一种方法是执行一个ARC命令,既在DOS环境下键入ARC并接着输入命令和参数.退出ARC/INFO系统时,在ARC:提示符下键入QUIT,退出系统.(1)运行NT版 ARC/INFO:见下图,双击Arc 按钮
ARC/INFO包括许多子系统,在ARC/INFO中可以方便地进入和退出子系统.进入ARC后,在文本区中输入AE (ARCEDIT),AP(ARCPLOT)等分别进入ARCEDIT,ARCPLOT等模块,例如:进入和退出ARCEDIT子系统的过程如下:
ARC:ARCEDIT /*进入arcedit
Copyright (C) 1982-2000 Environmental Systems Research Institute, Inc.
All rights reserved.
ARCEDIT (COGO) Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)
Arcedit:disp 9999 /*设置图形显示设备
……
Arcedit:quit /*退出入arcedit
ARC:
2,ARC/INFO中的基本操作
(1)联机帮助的使用
调用联机帮助的方法有两种:①在上图中点击ArcDoc.②在ARC,ARCEDIT,ARCPLOT等多个模块中输入HELP命令即可.
打开帮助菜单后可用目录树,或索引两种方法查找有关信息.
(2)列出命令清单和命令参数
用commands命令可列出命令清单.如:
ARC:commands 则可列出ARC 模块中的所有命令名.
ARC:Commands D
使用此命令则列出所有以D开头的命令,其它字母的命令与之类似用法.
USAGE 可列出指定命令的参数.
(3)工作区的管理与操作
copyworkspace 拷贝一个工作区的内容到另一个工作区
creatworkspace (CW) 生成一个用户工作区
deleteworkspace 删除一个指定工作区包含的文件和目录
listworkspace (LW) 列出位于给定或当前目录下的工作区
renameworkspace 为工作区改名
wokespace (W) 列出当前工作区目录位置或设置新的当前工作区
(4) 切换或设置当前工作区
ARC: LW D:\SHIXI 显示当前工作区中的所有工作区
ARC: CW D:\SHIXI 创建D:\SHIXI工作区
ARC: W D:\SHIXI 将当前工作区切换到D:\SHIXI工作区
ARC: &WO D:\SHIXI 功能同上,但此命令可用于多个模块中,如:ARCEDIT,ARCPLOT等等.
(5) 覆盖层的管理与操作
create 创建一个覆盖层.
copy 复制一个覆盖层.
kill 删除一个覆盖层.
rename 更改一个覆盖层的层名.
killinfo 删除一个info文件.
ARC: CREATE QS XZS 创建QS覆盖层
ARC: COPY QS QSBAK 复制QS层,创建QSBAK覆盖层
ARC: RENAME QSBAK QSTMP 重命名QSBAK层为QSTMP层
ARC: KILL QSTMP ALL 删除QSTMP覆盖层
ARCEDIT: KILL QSTMP Y 删除QSTMP覆盖层
(6)数据格式的转换
export COVERAGE转换为E00文件.
import E00文件转换为COVERAGE.
dxfarc DXF文件转换为COVERAGE.
arcdxf COVERAGE转换为DXF文件.
generate GEN文件转换为COVERAGE.
infodbase INFO文件转换为DBASE文件.
dbaseinfo DBASE文件转换为INFO文件.
ARC: EXPORT COVER QS QS 由QS层创建QS.E00交换文件
ARC: IMPORT COVER QS QSBAK 由QS.E00交换文件创建QSBAK层
ARC: ARCDXF QSC.DXF QS 由QS层创建QSC.DXF文件
ARC: INFODBASE QS.PAT QSDBF 由QS层面表创建QSDBF.DBF文件
3,进入ARCEDIT模块和环境设置
Arcedit: DISP 9999
Arcedit: DE ARC LAB ANNO NODE ERRORS
Arcedit: 2BUTTON
Arcedit: NODESNAP CLOSEST DEFAULT
Arcedit: NODECOLOR DANGLE 2
Arcedit: NODECOLOR PSEUDO 3
4,创建新图层:
创建新层的方法很多,使用CREATE命令创建新层的方法有以下两种.
第一种方法:CREATE [新层名]
此方法要求至少输入四个控制点(TIC).例如:创建QS层.在本次实习中采用坐标输入方式建立QS层,具体过程如下:
Arcedit:coord keyboard
Arcedit:createqs
Creating D: \实习数据\QS
Digitize a minimum of 4 tics.
Signal end of tic input with Tic-ID = 0
Tic-ID: 1 输入1后回车
Enter X,Y: 458000.0000,2241000.0000 输入1号配准点的坐标
Tic-ID: 2
Enter X,Y: 462000.0000,2241000.0000
Tic-ID: 3
Enter X,Y: 458000.0000,2238000.0000
Tic-ID: 4
Enter X,Y: 462000.0000,2238000.0000
Tic-ID:0 至少输入四个配准点后,输入0退出
Enter initial boundary
Define the box 输入图层显示范围
Enter X,Y: 458000.0000,2241000.0000 显示范围左下角坐标
Enter X,Y: 462000.0000,2238000.0000 显示范围右上角坐标
The edit coverage is now D:\实习数据\NTIC
Arcedit:
第二种方法:用已有的标准层来创建新图层:
CREATE [新层名] [标准层]
ARC:CREATE QS NTIC
ARCEDIT:CREATE QS NTIC
创建新层的TIC点 BND文件与已有的标准层一致.
附录三 ArcCatalog的基本知识
概述
ArcCatalog是ESRI公司推出的ArcGIS桌面系统的三个模块之一,是用于定位,浏览和管理空间数据的以数据为核心的新的ArcInfo应用,它类似WINDOWS Explorer,但能快速地进入数据库进行地理数据与元数据的浏览.利用ArcCatalog提供的易于使用的界面与向导,你可以创建和管理空间数据库.ArcCatalog是用户规划数据库表,指定和利用元数据的环境[10].其主要功能有:
1. ArcCatalog帮助GIS数据库管理员维护空间和表格GIS数据.数据可能存放在本地硬盘,网络上的数据库,或者是一个ArcIMS Internet服务器.
2. ArcCatalog能够识别不同的GIS数据集,如:ArcInfo coverages,ESRI shapefiles,geodatabases,INFO表,图像,grid,TIN,CAD文件,地址表,动态分段事件表,及其他的ESRI数据类型和文件.每一种数据集都有一个唯一的图标来表示.这意味着利用较少的时间查找和组织数据,利用较多的时间来创建地图,进行分析.
3. 在ArcCatalog中无须另起应用就可以浏览数据,ArcCatalog有两个主要的可视化组件,显示目录列表的树状视图和提供4种数据浏览方法的浏览面板,目录中包含以特殊图标显示的GIS数据集.其中,目录树(catalog tree)是地理数据树形视图,作为目录表显示不同来源的地理数据;浏览面板显示树状视图中选择的项.
另外,ArcCatalog应用可以对元数据进行编辑和浏览.元数据是对数据进行描述和定义的数据,它包括与空间数据相关的很多有用的信息,如数据属性全名,原始数据比例尺,定位精度,投影等.ArcCatalog直接支持多种常用的元数据,提供了元数据编辑器以及用来浏览的特性页.它们都是完全可客户化的,所以任何格式的元数据都可编辑和存储.元数据的存储采用了XML(Extensible Markup Language)标准.对这些数据可以使用所有的管理操作(如:拷贝,删除,重命名等).此外,ArcInfo8提供了元数据文档编辑器,如同支持多种元数据的文档编辑器一样,ArcCatalog也支持多种样式表,给你提供了查看XML的不同方法,这些样式表能把XML转换成更容易读的HTML.
ArcCatalog的基本操作
ArcCatalog的用户界面
启动ArcCatalog有两种方法:一是运行"启动\程序\ArcGIS\ArcCatalog",或者运行桌面上的快捷方式;二是在ArcMap中直接打开ArcCatalog.
当ArcCatalog启动之后,缺省方式的用户界面包括主菜单和"Standard"工具条.我们可以通过菜单"tools->Customs…"或者在菜单区或者工具条区按鼠标右键进行界面的定制.这些菜单和工具条可以停靠在窗口的任意位置.如图a3-1所示.
图a3-1 ArcCatalog用户界面的定制
ArcCatalog的用户界面如图a3-2所示.
2. 建立/取消文件夹连接
1)建立文件夹连接
为了操作的方便,我们可以创建实习数据所在位置的一个连接.数据可以位于本地磁盘或者网络的其他位置.
①在菜单中选择"File->Connect Folder…"或者运行"Standard"工具条中的工具,或者在Catalog窗口内鼠标右键点击"Catalog",并选择Connect Folder…;
②在显示的窗口中选择路径和要打开的文件;
③选择"确定".
2)取消文件夹连接
①选择要取消连接的文件夹;
②在菜单中选择"File->Disconnect Folder"或者运行"Standard"工具条中的工具,或者点击右键,并选择Disonnect Folder.
3. 浏览地图和数据
1)内容浏览
象Windows一样,我们可以在"Contents"标签中察看一个文件夹或者数据库中的内容.我们可以采用小图标,大图表,列表以及缩略图的方式察看地理内容.
①在Catalog树中依次展开文件夹,直到YellowSton;
②选择YellowStone;
③如果"Contents"标签没有被选择的话,选择"Contents"标签;
④通过更改显示方式,察看相应的结果,如图a3-3,a3-4所示,分别为地理数据内容-大图标方式和地理数据内容-小图标方式.
2)数据预览
缩略图方式浏览可以查看到数据的地理范围.然而,为了更仔细地察看数据,我们可以使用Preview标签.
①在Catalog树中选择"states"; ② 选择Preview标签.如图a3-5所示.
进一步,我们可以使用"Geography"工具条中的相应工具进行放大,缩小,漫游,全图显示和查询等操作.
①在Geography工具条中选择;
②在窗口中按住鼠标左键拖动产生一个矩形,察看结果;
③选择,在窗口中按住鼠标左键拖动,察看结果;
④选择,在窗口中点击鼠标左键,察看结果;
⑤选择,察看结果;
⑦选择,在窗口中多边形的内部点击鼠标左键,察看结果.
注意:关于ArcCatalog的其它操作我们以自学为主.
附录四 ArcSDE数据库引擎的技术
SDE(Spatial Database Engine)是美国著名的地理信息研究机构ESRI推出的空间数据库解决方案,它在现有的关系或对象关系型数据库管理系统的基础上进行空间扩展,可以将空间数据和非空间数据集成在目前绝大多数的商用DBMS中.
其访问模式如下:SDE服务器内存放有空间对象模型,用户的应用程序(User Application)通过SDE应用编程接口(SDE API)向SDE服务器提出空间数据请求,SDE服务器依据空间对象的特点在本地完成空间数据的搜索,并将搜索结果通过网络向用户的应用程序返回.SDE的开放式数据访问模型,支持最新的标准 (OpenGIS,SQL3,SQL Mutimedia),提供快速的,多用户的数据存取,提供开放的应用开发环境,是目前非常成功的空间数据库引擎系统.在DBMS中融入空间数据后,SDE可以提供对空间,非空间数据进行高效率操作的数据库服务[11].
ArcSDE作为ESRI公司SDE解决方案的商业产品,采用Client / Server 结构,服务器和客户端异步协同工作.服务器执行所有的空间查找和检索,并将结果返回给客户端.为了充分利用服务器和客户端的资源,一些耗费CPU资源较多的操作,如缓存计算,多边形覆盖,则在客户端运行.ArcSDE提供了应用程序接口(API),开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到他们的应用工程中去.
用户利用ArcSDE在客户端与数据库之间存取数据时并不需要知道数据库中数据的实际组织方式,用户只需要提供建立与空间数据库的连接所需的参数及目标数据的标识信息即可完成对库内数据的调用,同样地存入数据时也只需指定相关信息即可.
从应用开发的角度看,ArcSDE是开发者开发应用系统的工具.其他GIS平台及客户端等产品都可以作为ArcSDE的客户端,应用接口程序设计可以选用Visual Basic或GIS平台内置的脚本等开发工具进行.
1. 新的ArcSDE表结构框架
在ArcSDE中,空间数据的管理和存储都是通过DBMS中的若干表(Table)来完成的.其中有一组表称为元数据表(meta-data tables),用于空间数据的描述和管理.
VERSION表--记录ArcSDE服务器的版本号.ArcSDE I/O管理器靠检查该表以确定版本的兼容性.
LAYERS表--记录数据库中的各个层,每个记录对应一个层.
GEOMETRY_COLUMNS表--管理几何或矢量特征列.
RASTER_COLUMNS表--管理栅格列.
TABLE_REGISTRY表--管理已注册的LAYERS和multiversion表.
SPATIAL_REFERENCES表--记录数据库的坐标系,伪原点,ID码等.
STATES表--记录状态.
VERSIONS表--记录数据版本.
MVTABLES_MODIFIED表--记录数据多版本信息.
SDE_LOGFILE表--管理ArcSDE的logfiles.在ArcSDE 8之前,logfile是以系统文件方式存储的.
SDE_LOGFILE_DATA表--管理ArcSDE的logfiles.
ArcSDE中基本DBMS表之间的关系.
2. 支持长事务处理和版本管理
ArcSDE 8对长事务处理提供了底层的支持.当ArcSDE服务器第一次启动一个区域的空间数据时,就建立了数据库缺省的状态和版本.用户可在此基础上建立公共的或私有的数据版本.用户各自在自己的数据版本上工作,因而无须对多个用户同时访问的数据对象进行锁定.每个用户都是在直接对数据库进行操作(编辑,修改),但是ArcSDE为其建立了记录所有修改"痕迹"的增量记录,即版本.用户在这个数据版本进行编辑修改时,并不用关心其他用户是不是也在对同一数据进行操作.只有当用户完成了他的(长)事务处理工作时,系统才将其当时的数据版本"合并"到原来的数据版本中去,"冲突"也是在此时再加以处理.系统为用户提供了解决冲突的三种选择:维持原状,否决自己的修改或否决别人的修改.
3. 支持栅格数据
为了适应基于遥感图像信息的动态监测技术需求,要求空间数据库必须支持图像数据的建库,检索,查询和空间分析功能.ArcSDE 8中增加了对栅格数据的支持.栅格数据层可包括: GRID, TIFF 6.0(GeoTIFF), ERDAS IMAGINE 影像, ERDAS .lan和.gis文件, BIL/BIP/BSQ文件, BMP, MrSID, JPEG, GIF, ADRG等格式的数据.
栅格数据可以带或不带地理参考坐标(Georeferenced).ArcSDE 8提供对大范围,高分辨栅格数据的支持.在Geodatabase中,自动将大型的栅格数据集分割成若干个块(tiles),并对其压缩以提高访问和存储的效率.
ArcSDE 8支持影像金字塔结构,可获得非常可观的显示效率,湖北省全省影像数据高达2Gb,为海量图像数据,ArcSDE的图像数据库结构可以提高图像浏览的显示效率.
4. 支持表注册(Table registry)
表注册提供了一个ArcSDE所直接管理的所有表格的集中描述和管理手段.对表格的注册,使得应用能快速,高效地确定其所关心的表格的属性和状态.所有空间化的表格都将自动进行注册.未经空间化的表格可由应用本身调用ArcSDE的API函数对其注册.
5. 新的shape格式
ArcSDE 8除了支持标准的ArcSDE二进制shape之外,还支持符合OpenGIS几何规范的WKB(Well-known binary)或WKT(Well-know text)格式的shape数据格式.
6. 支持新的客户端访问
ArcSDE 8支持ArcView,MapObjects,Arc/Info,SDE CAD Client和SDE C API应用作为其客户端.另外还增加了两类新的客户端,即:标准的数据库SQL应用和OGC simple feature API应用.
ArcSDE 支持标准的数据库SQL应用,SDE允许将空间数据直接插入RDBMS中去,并可以直接用SQL建立,访问和管理基础空间数据. ArcSDE 8 提供了对OGC 简单要素(simple features) 的C 和Java API编程接口的支持.OGC simple feature API应用于所有主要GIS及空间数据,从而为地理信息系统间能够自由地交换空间数据提供标准软件接口,使各种地理信息系统及空间数据都可在网上建立其专业应用服务,并以简单要素(simple features)的形式将不同的数据集成到一起.
7. ArcSDE的用户对象及其任务
ArcSDE的3类用户即最终用户,应用开发人员和数据库管理员.
数据库管理员:数据库管理员负责安装和维护空间数据库.管理员要负责数据库的数据导入,存储方案,安全管理和数据备份,性能调整等等.数据库管理员可以通过ArcSDE提供的管理工具命令,也可以通过ArcInfo的ArcCatalog来完成任务.他们需要用到数据库管理命令或工具.
应用开发人员:他们需要利用ArcSDE支持的客户端,或ArcSDE提供的API访问ArcSDE中的空间数据,并开放和定制最终用户所要求的应用.
最终用户:最终用户通过应用客户端访问和更新ArcSDE中的数据.
8. ArcSDE数据库模型
ArcSDE以层的方式来管理地理数据,具有共同属性项的一类要素可以放到一层中,每个数据库记录对应一个实际要素.
ArcSDE为数据库中各层(Layer)建立了空间索引.空间索引是将层从逻辑上分成一个个小块,称为"cell",层中的要素则分解到各cell中加以描述,并将此描述信息写到索引表中.落到多个cell上的要素,将在每个cell对应的索引记录中加以描述.没有数据的cell不包括在索引表中.
9. ArcSDE地理要素组织
ArcSDE是通过将空间数据类型加到关系数据库中来存储和组织数据库中的空间要素的.ArcSDE并不改变和影响现有的数据库或应用.它只是在现有的数据表中加入图形数据项(Shape column).ArcSDE将地理数据和空间索引放在不同的数据表中,通过关键项将其相联.将图形数据项加到数据库表后,称该表为空间可用的(spatially enabled).ArcSDE通过将信息存入层表(LAYERS table)来管理空间可用表.层表帮助管理商业表和空间数据之间的连接.对空间可用表,我们可象通常那样对表中数据进行查询,合并,也可以进行从图到属性或从属性到图的双向查询.在ArcSDE中可以利用元数据表(meta-data tables),对空间数据的描述和管理.
VERSION表——记录ArcSDE服务器的版本号.ArcSDE I/O管理器靠检查该表以确定版本的兼容性.
LAYERS表——记录数据库中的各个层,每个记录对应一个层.
GEOMETRY_COLUMNS表——管理几何或矢量特征列.
RASTER_COLUMNS表——管理栅格列.
TABLE_REGISTRY表——管理已注册的LAYERS和multiversion表.
SPATIAL_REFERENCES表——记录数据库的坐标系,伪原点,ID码等.
STATES表——记录状态.
VERSIONS表——记录数据版本.
MVTABLES_MODIFIED表——记录数据多版本信息.
SDE_LOGFILE表——管理ArcSDE的logfiles.在ArcSDE 8之前,logfile是以系统文件方式存储的.
SDE_LOGFILE_DATA表——管理ArcSDE的logfiles.
10. ArcSDE地理要素表示
地理要素可以是自然的(如:河流,植被等),自然要素的人为子集(如:行政区域,土壤侵蚀地块等)或人造设施(如:道路,管线,建筑等)等.ArcSDE中的地理要素由其属性和几何形状--点,线或面组成.ArcSDE也允许"空(Nil)Shape"."空Shape"没有几何形状,但有属性.
(1)点: 定义离散的,无面积或长度的地理要素.点Shape可有一个或多个点.含多个点的shape称为多点shape,多点shape表示一组不相连的坐标点.
(2)线:表示诸如街道,河流,等高线等地理要素.ArcSDE支持两种类型的线性shape:简单线(Simple lines)和线(lines).
①简单线: 是形成一个shape的一组离散的,不相交的线的集合.简单线可用于表示带分支的河流或街道.简单线也能有几个部分以表示不连续的shapes,如:有的部分在地表以下的河流的地表部分.
②线: 是象公共汽车线路那样的图形,该图形有自我交叉或重复.
(3)面(或多边形): 是一组封闭的图形.面可以是简单的多边形或带岛的多边形.
11. ArcSDE空间度量与注记
(1)ArcSDE度量(measures)
度量表示沿着一地理要素上某些给定点处的距离,时间,地址或其它事件.除了空图形(Nil shape)外,所有的图形类型都可以加上度量值.度量值与图形坐标系统无关.尽管许多应用中线上的度量值用以表示逐步增加的线性距离,但事实上度量值可以是随机递增或递减的,也可以是常量.
(2) ArcSDE注记
对ArcSDE数据模型而言,注记被看成与图上的要素或坐标相关联的文字(串),是要素属性被存于数据库中与其相关的一个或多个属性表中.与图上地理要素或坐标无关的文字,图形,如地图标题,比例尺,指北针等,ArcSDE不将其存入数据库.
12.数据库访问
基于ArcSDE构建的数据应用服务器将以中间层的形式将应用软件系统与综合数据库联接起来,由ArcSDE提供空间数据服务.客户应用程序不直接访问后台的综合数据库,而是向ArcSDE服务器以送空间数据服务请求,ArcSDE响应客户端应用程序的请示,索引相关数据库内容并回传给客户应用程序.在整个过程中,客户端应用程序无需知道后台数据库的物理组成及空间数据的组织和管理方式.而后台综合数据库的构建也可独立进行,数据库平台的选择也不会影响客户应用程序空间数据服务请求方式.
访问模式如下图所示.
附录五 MapObjects介绍
1. MapObjects介绍
MapObjects是由ESRI公司开发的由一系列可嵌入应用程序的软件组件组成的控件.它包含了一个ActiveX控件和超过45个ActiveX自动化对象,表a5-1描述了部分使用比较频繁的MapObjects组件对象及其在系统实现中的具体应用.使用MapObjects组件的应用程序能运行在Windows95/98/2000和WindowsNT4.0或更高版本的Windows操作系统上.
表a5-1 部分MapObjects组件对象及其系统实现中的应用
控件或对象名
描述
应用
Map
地图控件
显示图形图像数据
DataConnection
数据连接对象
设定工作区或访问空间数据服务
ImageLayer
栅格数据图层对象
访问栅格数据
MapLayer
矢量数据图层对象
访问矢量数据
GeoDataset
地理数据集对象
访问矢量数据的数据集
Table
MapObjects数据表对象
访问矢量数据属性表
Recordset
MapObjects记录集对象
访问矢量图层记录集
Field
MapObjects字段对象
访问矢量数据属性字段
Statistic
地理统计对象
进行地理统计
Symbol
矢量数据绘制样式特征对象
设置矢量图形数据绘制样式
ValueMapRenderer
唯一值专题制图对象
绘制唯一值专题地图
ClassBreaksRenderer
分类专题制图对象
绘制聚分类专题地图
LabelRenderer
文字特征绘制对象
文本标注及绘制文本
ChartRenderer
图表特征绘制对象
绘制基于图表特征的专题地图
Point,Line,Polygon,Rectangle等
点,线,多边形,矩形等MapObjects图形要素对象
访问空间图形要素
其中,Map控件作为数据显示与地图绘制的主要载体,空间数据访问接口通过DataConnection对象来实现,用户代码通过操控当前工作区或者空间数据服务空间的GeoDataset来访问矢量数据,在空间数据浏览与空间分析子系统中用户代码都是以MO的DataConnection对象为接口来实现空间数据服务访问的.
另外,在系统实现的过程中,定义系统配置信息文档结构的文档,使用XML大纲描述,定义了文件名,工程标题,备注,地图组以及空间数据库连接参数等元素的数据类型和结构.
2. MapObjects的功能
多图层显示完整意义的地图,如同时显示道路,河流;
地图放缩和漫游;
绘制点,线,面等图形特征及绘制文字特征;
查看,查询及修改对象属性;
物理选择,格式物理选择以及通过SQL语句进行逻辑选择 ;
空间计算与统计;
丰富的绘制方式,如按值润色,分类显示,绘制密度图产生含各类图表的专题图等;
绘制描述性的文本标记及属性自动标注;
产生和保存新的Shape格式文件,导出图像;
地址匹配;
投影变换;
动态显示实时或顺时数据,如GPS动态监测;
Buffer,Union,Interset等空间分析算子.
3.MapObjects的结构
由Projection,Map Display,Data Access ,GeoMetric和Address Matching五大模块组成;
Projection模块:包括坐标投影和数据格式转换及地图输出模块;
Map Display模块:提供图像,数据图层显示和基本操作,图形图像文字的绘制显示等功能;
Data Access模块:由工作区操作,内部数据库控制及与外部数据库的连接等模块组成;
GeoMetric模块:提供应用操作中的各种地理单元对象;
Address Matching:由数据标准化和地址匹配模块组成.
4. MapObjects使用的数据
各种图像文件(动画格式除外);
Shape文件(ArcView格式);
SDE数据(存储在局域网或Internet中远程服务器的Oracle或SQL Server中);
ARC/INFO的Coverage文件;
VPF格式数据;
CAD格式数据;
GRID格式数据等等.
5.在编程工具中使用MapObjects
选择一种应用程序开发语言,如VB,VC,Dephi,C++ Builder等,具体视系统设计目标要求及功能而定;
将MapObjects导入项目工程中;
根据系统设计确定功能框架及编写代码实现预定实现功能;
6. 常用功能的实现方法可参考MapObjects的电子文档.
附录六 图像格式转换
在实际工作中,经常因工作需求的不同而选择不同的GIS软件工具,进而生成各种格式的数据,多种格式数据的存在和应用给数据处理和共享造成了困难,因此一些软件提供了数据格式转换的方法.
针对矢量数据图层,对比各种格式转换软件的优劣,认为ArcGIS提供的命令方式具有比较好的效率和效果,因此这里以此为例说明其使用方法.
e00格式具有一定的通用性,可在多种软件中操作,故可将e00设为中间格式,依据需求转换为各种格式.下面以e00格式与ArcGIS的coverage格式间的转换为例进行说明:
e00—coverage
步骤:
arc: import
arc: import auto 输出文件 输入文件
例:arc: import
arc: import auto d:\s\ss d:\s\a1 (路径及文件名自行设定)
coverage—e00
步骤:
arc: export
arc: export cover 输入文件 输出文件
例:arc: export
arc: export cover d:\s\shuiku d:\s\s1 (路径及文件名自行设定)
附录七 GIS图层文档说明举例
下列coverage图层均导入Access个人数据库中,其中地名层(jumindian)放在YWDBm库中, 城区变化层放在YWDBbh库中, 其它在YWDB库中.
工程中图层的编码以一致性,继承性,易记性为标准,尽量遵循国家和行业标准,部分自定,特此说明,详见下表.
工程文件工作目录为:D:\YWUG
工程文件文件名: projects
表7-1 专题图编码说明
属性
ID
备注
线性构造
gouzao
线性构造
早期
11
早期的构造以北东向为主,被晚期北西向,南北向和东西向的构造切割
晚期
12
隐伏-半隐伏构造
21
区域地质
qydz
全新统坡冲积层
89
上更新统-全新统坡残积
88
上更新统-全新统残坡积
87
全新统晚期河漫滩
86
全新统早期河漫滩
85
全新统冲积层
84
上更新统坡冲积
83
中更新统冲洪积残积物
82
基岩
81
地貌景观
dmjg
生态景观单元
711
水库生态单元
712
文化景观单元
713
岗地丘陵单元
721
低山陡丘单元
722
陡坡不稳定单元
723
低河漫滩
731
一级阶地
732
二级阶地
733
河流谷地
734
城区变化
cqbh
1970
单性图层不编码,以年代为分层标准
1986
1991
1997
2002
灾害地质
滑坡区域hpqu
91
泥石流nishiliu
92
采石场caishichang
93
表7-2 要素集编码说明
属性
ID
备注
水系
单线河流sshuixi
41
双线河流dshuixi
42
水库,湖泊shuiku
43
交通
公路
gonglu
一级
621
二级
622
三级
623
铁路tielu
61
居民地
town
50
地名层
jumindian
某市
51
在name文件夹,其中包括水库名(shuikuming)
街道,镇
52
村所在地
53
边界 bianjie
工程文件介绍
某地区区域地质图(qydz)
义乌区域地质图主要由要素层和区域地质专题层叠加生成的,涉及的coverage图层有边界(bianjie),单线河流(sshuixi),双线河流(dshuixi),湖泊水库(shuiku),各级政府所在地及其地名图层(name)(包括居民点(jumindian)和水库名(shuikuming)),其中,各级政府所在地及其地名为义乌地区市,镇全部和部分村(主要为了控制图幅所设).该工程图涉及的地层主要有:全新统坡冲积层(89),上更新统-全新统坡残积(88),上更新统-全新统残坡积(87),全新统晚期河漫滩(86),全新统早期河漫滩(85),全新统冲积层(84),上更新统坡冲积(83),中更新统冲洪积残积物(82)和基岩(81).
详细情况见专题和要素集编码表及工程图图例.
某地区线性构造图
义乌地区线性构造图由要素层和区域线性构造图层叠加生成,涉及的coverage图层有边界(bianjie),单线河流(sshuixi),双线河流(dshuixi),湖泊水库(shuiku),公路(gonglu,分三级,编码分别621,622和623),铁路(tielu),居民地(town),各级政府所在地及其地名图层(name)(包括居民点(jumindian)和水库名(shuikuming)),其中,各级政府所在地及其地名为义乌地区市,镇全部和部分村(主要为了控制图幅所设).
义乌地区线性构造(gouzao)从解译的结果可看出,北东向的构造应较早,被较晚期的以北西向为主,兼有东西向和南北向的断裂所切割,且这三个方向的构造间的期次情况较复杂,因此总体上划分为早期(11),晚期(12)和隐伏-半隐伏构造(21).
详细情况见专题和要素集编码表及工程图图例.
某地区灾害地质图
义乌地区灾害地质图义乌地区线性构造图由要素层和区域线性构造图层叠加生成,涉及的coverage图层有边界(bianjie),单线河流(sshuixi),双线河流(dshuixi),湖泊水库(shuiku),公路(gonglu,分三级,编码分别621,622和623),铁路(tielu),居民地(town),各级政府所在地及其地名图层(name)(包括居民点(jumindian)和水库名(shuikuming)),其中,各级政府所在地及其地名为义乌地区市,镇全部和部分村(主要为了控制图幅所设).
义乌地区灾害地质类型主要为滑坡(hpqu),泥石流(nishiliu)和采石场(caishichang)所引起的.从解译的情况看,各级的滑坡区较多,因为遥感图象的精度,只能划出其易发生的范围;泥石流发生区少,在义乌地区比较突出的是在城镇周围有数目众多的采石场,这些采石场对周围的环境破毁较大.
详细情况见专题和要素集编码表及工程图图例.
某地区地貌景观图
义乌地区线性构造图由要素层和区域线性构造图层叠加生成,涉及的coverage图层有边界(bianjie),单线河流(sshuixi),双线河流(dshuixi),湖泊水库(shuiku),公路(gonglu,分三级,编码分别621,622和623),铁路(tielu),各级政府所在地及其地名图层(name)(包括居民点(jumindian)和水库名(shuikuming)),其中,各级政府所在地及其地名为义乌地区市,镇全部和部分村(主要为了控制图幅所设).
义乌地区地貌景观(dmjg)共划分为10类,分别为生态景观单元(711),水库生态单元(712),文化景观单元(713),岗地丘陵单元(721),低山陡丘单元(722),陡坡不稳定单元(723),低河漫滩(731),一级阶地(732),二级阶地(733)和河流谷地(734).
详细情况见专题和要素集编码表及工程图图例.
某地区城区变化图
义乌城区变化图(cqbh)由五个年份城区变化范围的图层叠加而成,五个年份分别是:1970年,1986年,1991年,1997年和2002年,图例中各年份的城区范围以不同的颜色表示,通过五个年份图层叠加表示城区范围的变化情况,图上还标出了义乌市及市区内四个主要街道的大致位置.
详细情况见专题和要素集编码表及工程图图例.
附录八 Mapinfo 介绍
MapInfo是美国MapInfo公司开发的工具型地理信息系统,也称桌面电子地图信息系统.它是一套强大的基于Windows平台的地理信息系统软件,使用它可方便,直观地展现数据与地理信息的关系.
特点:
功能强大,界面友好,使用方便,应用范围广泛,对硬件环境要求不高.
提供二次开发工具MapBasic(又称为可视化的计算机语言).
MapInfo以表的形式组织信息,每个表都是一组MapInfo文件.
MapInfo公司的主要系列产品这里主要介绍如下三种:
MapInfo Professional
MapInfo Professional是MapInfo公司主要的软件产品,它支持多种本地或者远程数据库,较好的实现了数据可视化,生成各种专题地图.此外还能够进行一些空间查询和空间分析运算,如缓冲区等,并通过动态图层支持GPS数据.
MapInfo技术特点
以表(Table)的形式组织信息
图形对象
地图图层化
专题地图
内置ODBC
支持多种数据格式及其转换
二次开发工具MapBasic
集成二次开发能力
MapInfo的数据组织
属性数据的标结构文件(.tab)
属性数据文件(.dat)
交叉索引文件(.id)
空间数据文件(.map)
索引文件(.ind)
MapInfo MapX
MapX是MapInfo公司向用户提供的具有强大地图分析功能的ActiveX控件产品,由于它是一种基于Windows操作系统的标准控件,因而能支持大多数标准的可视化开发环境,如:Visual c++,Visual Basic,Delphi,Powerbuilder等.编程人员在开发过程中可以选用自己最熟悉的开发语言,轻松的将地图功能嵌入到应用中,并且可以脱离开MapInfo的软件平台运行.
MapX的特征
专题地图
可深入的地图
数据绑定
图层
栅格图像
自动标记
选择
对象库
地图编辑
工具
投影与坐标系
远程空间数据服务器
MapX支持的外部数据
地图数据
远程空间数据
其它远程数据
3. MapInfo MapXtreme
MapXtreme是MapInfo公司推出的基于Internet/Intranet的地图应用服务器,使用MapXtreme开发WEGIS应用,开发人员能集中地控制和维护地图和数据库数据.并集中实现地图应用程序功能.MapXtreme系统的实现主要是由Internet技术,MapXtreme服务器端应用,MapX引擎三个层次组成.
(1)技术特点:
地图显示查询
稳定可靠的GIS高级管理
中心式软件运行和数据管理
地图应用易于扩充
以MapX为地图引擎
(2)主要功能
标注
地理对象的创建与编辑
选择和查询
专题图
栅格图像和格网支持
投影和坐标系统
地理编码和路径分析
参考文献
ARC/INFO软件,ARCGIS9软件,武汉大学资源与环境科学学院.
杨树文,《土地资源环境数据库及其管理信息系统的构建》,2004.
樊红等,《ARC/INFO应用与开发技术》,武汉大学出版社,2002.
董玉森等,《地理信息系统(Arc/info)操作及应用实验 实习指导书》,2001.
Map control tool
图a3-2 ArcCatalog用户界面
图a3-3地理数据内容-大图标方式
图a3-4 地理数据内容-大图标方式
图a3-5 ArcCatalog用户界面数据预览
杨树文 曹静 程耀东 编著
图6-8 版面设计视图
兰州交通大学图学与地理信息系GIS专业教研室
2005-9-16
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文档格式：DOC
更新时间：2009-04-03
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