地理信息系統(tǒng)原理課程綜合實習(xí)指導(dǎo)書

1、地理信息系統(tǒng)原理課程綜合實習(xí)指導(dǎo)書實習(xí)目的：本實習(xí)是為學(xué)習(xí)和理解地理信息系統(tǒng)原理課程的相關(guān)知識而專門設(shè)計的。通過實習(xí)，加深學(xué)生對地理信息系統(tǒng)的組成、功能、數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示輸出等基本概念、理論和方法的理解和掌握。要求學(xué)生了解ArcGIS9的基本組成，了解Geoway和ArcGIS9軟件的基本組成和基本功能；了解GIS數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識；了解Geoway和ArcGIS9的文件結(jié)構(gòu)和類型，掌握創(chuàng)建這些文件的方法；掌握空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的輸入方法、數(shù)據(jù)編輯方法；掌握影像匹配、DEM生成、坐標(biāo)變換的基本方法；掌握柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的基本分析方法；掌握數(shù)據(jù)顯示的基本

2、方法以及布局地圖的制作和輸出方法；學(xué)習(xí)和掌握使用Python2.1 Script語言定制工具實習(xí)安排：“地理信息系統(tǒng)原理課程綜合實習(xí)”課程共4周，第1、2周安排GIS的Geoway矢量數(shù)據(jù)采集、AutoCAD專題分類提取、ArcInfo建庫、ArcGIS地理數(shù)據(jù)空間分析相關(guān)軟件實習(xí)，實習(xí)時間共分14個單元時間進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)。具體時間分配如下:第一單元：了解Geoway軟件的結(jié)構(gòu)、框架，幫助文檔的使用，并掌握地形圖掃描矢量化流程，及具體操作。第二單元：通過具體案例掌握，Geoway軟件的工程創(chuàng)建、圖像配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集（包括點、線、面、注記的采集和編輯），并進(jìn)行檢查與編輯，通過圖幅整飾出圖。第三單元：

3、了解ArcGIS 9的組成、功能，幫助文檔的使用，并掌握使用ArcCatalog、ArcMap、ArcScene顯示和瀏覽數(shù)據(jù)。第四單元：學(xué)習(xí)使用ArcCatalog創(chuàng)建 Personal GeoDatabase數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，定義數(shù)據(jù)屬性，創(chuàng)建數(shù)據(jù)集，向數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。第五單元：學(xué)習(xí)和掌握ArcMap的數(shù)據(jù)編輯方法，影像配準(zhǔn)方法、投影和坐標(biāo)變換方法。第六單元：學(xué)習(xí)DEM的生成方法、DEM內(nèi)插方法，DEM的顯示和分析方法。第七單元：學(xué)習(xí)和使用ArcToolBox工具，掌握矢量、柵格數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的分析方法，學(xué)習(xí)ModelBuild的使用。第八單元：學(xué)習(xí)ArcMap的數(shù)據(jù)顯示方法、符

4、號化、注記等，學(xué)習(xí)布局地圖的制作方法。第九單元：學(xué)習(xí)和掌握使用Python2.1 Script語言定制工具。第十單元：學(xué)習(xí)影像配準(zhǔn)的方法、投影和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和布局地圖的制作。第十一單元：通過實際數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖形數(shù)字化，編輯整理，符合建庫要求。第十二單元：在ArcGIS下建庫，通過編輯和整理達(dá)到建庫要求。第十三單元：對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計及出圖。第十四單元：實習(xí)考核注：軟件具體操作請詳見實習(xí)電子文檔第一部分 Geoway矢量數(shù)據(jù)采集實習(xí)要求：學(xué)習(xí)掃描矢量化軟件Geoway，學(xué)習(xí)時間為兩個單元時間，請同學(xué)們在實習(xí)時使用Geoway電子版實習(xí)指導(dǎo)。實習(xí)Geoway，將矢量化底圖I49G037

5、012進(jìn)行矢量化前的準(zhǔn)備工作，建立工程，圖像配準(zhǔn)，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集方法。將矢量化底圖I49G037012進(jìn)行矢量化，采集點、線、面，并錄入屬性（每種類型選取3個完整地物進(jìn)行矢量化），并進(jìn)行圖幅整飾，檢查并將數(shù)據(jù)的輸出格式為DXF矢量格式，可使用AUTOCAD，ARCVIEW等軟件檢查修改。1.1 掃描矢量化流程資料準(zhǔn)備 (掃描紙圖、作業(yè)方案)創(chuàng)建工程點、線、注記、屬性采集圖廓整飾成果存檔、應(yīng)用1.2 具體操作步驟1、創(chuàng)建工程及圖像配準(zhǔn)：第一步、新建工程第二步、設(shè)置工程地圖參數(shù)第三步、加載作業(yè)方案與符號庫第四步、設(shè)置圖像屬性第五步、圖像配準(zhǔn)2、點、線、注記、屬性采集點：對于塔、水井、獨立樹等無方向無

6、屬性的點狀地物。第一步、設(shè)置激活圖層第二步、擊活符號視圖第三步、選擇工具、在“輸入工具欄”中選擇“點”工具，輸入地物的編碼第四步、采集：在工作區(qū)內(nèi)每按下一次鼠標(biāo)左鍵，就完成一次地物的采集。按下鼠標(biāo)右鍵則結(jié)束工具使用。線：對于線對象的輸入Geoway提供了多種解決方案第一步、設(shè)置作業(yè)環(huán)境：首先設(shè)置“地貌層”為當(dāng)前激活圖層，并擊活符號視圖。設(shè)置方法同上。第二步、選擇工具：在“輸入工具欄”中選擇“線”工具，輸入地物編碼，或在下拉菜單中直接選中這類地物。第三步、矢量化：在工作區(qū)內(nèi)每單擊鼠標(biāo)左鍵一次生成一個新的節(jié)點，按一次F2鍵取消一個節(jié)點，使用鼠標(biāo)右鍵結(jié)束工具使用。注記的輸入：第一步、設(shè)置作業(yè)環(huán)境：設(shè)

7、置“其它層”為當(dāng)前激活圖層。第二步、選擇工具：在“輸入工具欄”中選擇“注記輸入”工具，輸入地物編碼，或在下拉菜單中直接選中這類地物。第三步、矢量化。屬性的錄入與編輯第一步、設(shè)置作業(yè)環(huán)境：將要編輯層設(shè)為當(dāng)前激活圖層。打開屬性輸入開關(guān)，并顯示為“屬性”字樣。第二步、選擇工具：在“輸入工具欄”中選擇“點”工具，輸入地物編碼，或在下拉菜單中直接選中“水準(zhǔn)點”這類地物。第三步、矢量化：在圖上適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，在圖形對象輸入后，系統(tǒng)會自動彈出“屬性錄入”對話框。在其中輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，單擊“確定”。系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)保存在與圖層名同名的Access數(shù)據(jù)庫中。并會隨圖形自動導(dǎo)出。3、圖廓整飾 對于不同行業(yè)、不同格

8、式的出圖數(shù)據(jù)，Geoway量身定制了多套圖幅整飾方案第一步、選擇工具：執(zhí)行“專業(yè)功能à地圖制圖à標(biāo)準(zhǔn)圖幅整飾”命令。第二步、設(shè)置圖層：在彈出創(chuàng)建整飾層對話框中選擇新建圖層,點擊“確定”。第三步、設(shè)置整飾參數(shù)：在彈出圖幅整飾對話框中修改坐標(biāo)系統(tǒng)為80系、等高距為2.5米。使用鼠標(biāo)選擇左側(cè)的類別，在右下角參數(shù)輸入?yún)^(qū)，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如選擇左側(cè)的“圖號”，在右下角參數(shù)輸入?yún)^(qū)輸入本圖的圖號：“I49G037012”。其它參數(shù)修改辦法與之類似。最后點擊確定，此時系統(tǒng)會根據(jù)您設(shè)置的參數(shù)自動生成所有整飾內(nèi)容。4、成果存檔和應(yīng)用將數(shù)據(jù)的輸出格式為DXF矢量格式，可使用AUTOCAD，ARC

9、VIEW等軟件檢查修改。將DXF文件轉(zhuǎn)換到ARC/INFO的Coverage格式實現(xiàn)數(shù)據(jù)建庫。第二部分 ArcGIS地理數(shù)據(jù)空間分析2.1 軟件平臺概述 ArcGIS 是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司（Environment System Research Institute Inc.，簡稱 ESRI）開發(fā)的地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱 GIS） 系列軟件，ArcMap是ArcGIS的主要組成部分，以 Windows 為操作系統(tǒng)平臺， 桌面交互式操作。本教程以 ArcMap 為主線，主要涉及的功能有： （1）地圖顯示。以點、線、面、柵格為地理要素類，用

10、不同的符號顯示，根據(jù)要素的屬性分類表達(dá)，多個圖層組合成地圖。地圖可以放大、縮小、平移，還可用圓餅圖、直方圖表達(dá)多重屬性在空間上的分布，地圖上還可以文字注記。（2）屬性查詢。對表狀屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、查找、排序、統(tǒng)計匯總等操作，表與表建立連接，以趨勢線、直方圖、圓餅圖等形式表達(dá)查詢結(jié)果。（3）空間查詢。在地圖上選擇地理要素，同時顯示其對應(yīng)的屬性，也可在表中選擇記錄，在圖上顯示對應(yīng)的地理要素。除上述最基本的圖文互訪功能，還可做一些比較復(fù)雜的空間查詢，例如：鄰近查詢。離開某些點狀、線狀、面狀要素的一定距離內(nèi)，有哪些其他地理 要素。包含查詢。在指定范圍內(nèi)，有哪些地理要素。相交查詢。某些線狀、面狀要素在空

11、間上和其他哪些要素相交。 最近距離查詢。為某些地理要素找出離他（們）最近的另一類地理要素。（4）打印輸出。將查詢、分析得到的地圖、表格、統(tǒng)計圖組合起來，打印輸出。（5）數(shù)據(jù)輸入、編輯。輸入、編輯地理空間數(shù)據(jù)、表狀屬性數(shù)據(jù)。（6）空間分析。ArcMap 有若干擴展模塊，如柵格分析使用 Spatial Analyst， 三維地形的生成、顯示使用 3D Analyst，網(wǎng)絡(luò)分析使用 Network Analyst 等，本教 程的大部分內(nèi)容和空間分析有關(guān)。（7）數(shù)據(jù)管理、維護、顯示。ArcCatalog 對數(shù)據(jù)源（Data Source）進(jìn)行的管理，ArcScene 顯示三維信息。這二個子系統(tǒng)和 Ar

12、cMap 配合使用。 （8）二次應(yīng)用開發(fā)。利用內(nèi)部編程語言 VBA（Visual Basic for Application），或符合 Microsoft COM 標(biāo)準(zhǔn)的其他語言進(jìn)行二次開發(fā)。2.2 ArcGIS 使用的數(shù)據(jù)ArcGIS 處理的數(shù)據(jù)有矢量型空間數(shù)據(jù)、關(guān)系型屬性表、柵格型空間數(shù)據(jù)、不規(guī)則三角網(wǎng)、其他輔助數(shù)據(jù)等，前四類屬 Data Source（數(shù)據(jù)源）的基本內(nèi)容，本教材將用到的數(shù)據(jù)格式主要有：（1）矢量型 Shapefile 和對應(yīng)的要素屬性表。（2）矢量為主的空間數(shù)據(jù)庫 Geodatabase。（3）傳統(tǒng) ArcInfo 的矢量型 Coverage 和柵格型 Grid（格網(wǎng)）。

13、（4）基于關(guān)系模型的屬性表，包括 dBASE 的 DBF 表、INFO 數(shù)據(jù)庫的表、Access 數(shù)據(jù)庫的表。（5）ArcGIS 專用的不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangle Irregular Network，TIN）。（6）以 Geodatabase 為主的幾何網(wǎng)絡(luò)（Geometric Network）。（7）通用影像、圖像格式數(shù)據(jù)（Image）。（8）CAD 圖形文件。2.3 ArcMap 操作界面 應(yīng)掌握如下內(nèi)容：（1）點、線、面（多邊形）是最常用的空間要素，點狀要素沒有大小（雖然顯示時符號有大?。€狀要素沒有寬度（雖然顯示時線型有寬度），面狀要素由線圍合而成（雖然顯示時用顏色填充）。（2）

14、圖層是表達(dá)空間事物的基本形式。對圖層的一般顯示控制有：打開、關(guān) 閉、放大、縮小、平移、相互調(diào)整先后顯示次序。（3）要素和屬性的簡單查詢。單擊要素查屬性、選擇記錄查要素、選擇要素查記錄，利用鍵盤中的Shift 或 Ctrl 鍵，選擇多個要素或多條記錄。 （4）要素和記錄之間邏輯上有對應(yīng)關(guān)系要素或記錄一旦被選擇，二者的顯示顏色會同步變化。 （5）ArcMap 的操作主要靠菜單、按鈕、工具三種方式，輔之鍵盤。 （6）主窗口稱 Map Document Window，顯示地圖的部分稱Data View，左側(cè)為目錄表（TOC）。 （7）進(jìn)入、退出 ArcMap 和 Windows 的一般操作類似。2.4

15、 要素及其屬性查詢空間要素的三種基本查詢途徑：（1）單要素點擊式查詢（Identify）（2）點擊、開窗選擇要素查詢（Select Features）（3）臨時繪圖查詢（Select By Graphics） 屬性記錄的三種基本查詢途徑：（1）特定字符串查詢（Find）（2）點擊記錄查詢（Select Records）（3）條件組合查詢（Select By Attributes） 一般情況下，查詢的結(jié)果是使要素、對應(yīng)的記錄進(jìn)入選擇集，同時也改變了顯示顏色。要素、記錄進(jìn)入了選擇集，進(jìn)一步的操作僅對選擇集有效，例如用統(tǒng) 計圖表達(dá)查詢結(jié)果。如果選擇集是空的，就對全體記錄（或要素）有效。 屬性表可以分

16、類匯總。 幾何圖形（Graphic）中的元素（Element）和地理要素（Feature）有顯著差異，前者僅用于注記、輔助表達(dá)，后者才用于查詢、分析。2.5 專題地圖顯示 地圖文檔（Map Document）是 ArcMap 的基本應(yīng)用單元，每個 Map Document 中可有若干數(shù)據(jù)框架（Data Frame），每個 Data Frame 中可有若干專題圖層（Layer）。 練習(xí)主要圍繞專題圖的符號設(shè)置。專題圖層（Layer）的數(shù)據(jù)來自要素類（Feature Class），如何顯示靠二個因素：（1）幾何位置、形狀，（2）符號，前者由要素（Feature）決定，后者由屬性（Attribute

17、）決定，要素（Feature）是要素 類（Feature Class）的基本單位，屬性（Attribute）存儲在要素屬性表（Feature Attribute Table）的字段（Field）中。用要素的屬性值控制符號，使空間事物的表達(dá)靈活、 針對性強，不但是 ArcMap 也是其他 GIS 軟件的基本功能，和 GIS 的數(shù)據(jù)模型相 輔相成。對基本數(shù)據(jù)模型尚不熟悉的初學(xué)者可回顧一下第一章關(guān)于空間要素和屬性的邏輯關(guān)系。矢量型專題圖按要素類（Feature Class）分為點、線、面、 注記四種，對應(yīng)的顯示符號（Symbol）也是四類?？繉傩远x符號在 ArcMap 中有 5 種：（1）單值圖（

18、Single Symbol），（2）按 指定值分類（Categories），（3）按屬性值大小分類（Quantities），（4）統(tǒng)計指標(biāo)圖（Charts），（5）多重屬性圖（Multiple Attributes）。 對Layer（圖層）、Table（屬性表）、Data Frame（數(shù)據(jù)框架）的定義保存在Map Document （地圖文檔）中，和數(shù)據(jù)源相互獨立，可以反復(fù)使用，當(dāng)數(shù)據(jù)源（空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)）被改變，Layer所顯示的具體內(nèi)容也會自動跟著變化，不需專門干預(yù)。要素類符號類型可控制的形式特殊形式點點狀符號點的式樣、大小、顏色傾斜、多屬性統(tǒng)計圖線線型線的式樣、寬度、顏色橫向偏移、有方

19、向性的線型多邊形填充符號圖案式樣、密度、顏色、邊界線型多屬性統(tǒng)計圖、點密度圖注記字體字體式樣、大小、顏色傾斜、間距2.6 屬性表的編輯、連接、維護應(yīng)掌握、理解的功能： （1）屬性表新建，現(xiàn)有屬性表加載，記錄和字段的增加、刪除，屬性值的 輸入、修改（數(shù)據(jù)庫最基本的功能）。 （2）調(diào)整字段的可見性、假名，適應(yīng)各種應(yīng)用的需要（和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的投影功能相對應(yīng)）。 （3）通過條件組合查詢，過濾不需要的記錄、要素，使屬性表、專題圖得 到精簡（利用了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的選擇功能）。 （4）二個或更多的屬性表可以連接起來，實現(xiàn)對復(fù)雜事物的查詢（實現(xiàn)關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫的連接功能），Join 和 Relate 所起的作用不

20、同。 （5）超鏈接使屬性成為查詢其他媒體信息或?qū)崿F(xiàn)其他處理功能的通道（擴展了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的連接功能）。2.7 相互位置查詢、空間連接該部分練習(xí)的是具有一定特殊性的空間查詢功能： （1）兩個圖層之間可以相互選擇查詢：一個是選擇圖層，另一個為被選擇圖層。選擇的條件、關(guān)系很多，可根據(jù)應(yīng)用的需要選用。 （2）兩個圖層之間可作空間連接處理，按空間上的相互關(guān)系，實現(xiàn)屬性字段的連接、數(shù)據(jù)添加、傳遞。注：ArcMap 規(guī)定空間連接之前要設(shè)置地理坐標(biāo)參照系，本練習(xí)已經(jīng)設(shè)置好， 后續(xù)章節(jié)中將會有設(shè)置坐標(biāo)參照系的練習(xí)。2.8 地圖布局與報表 練習(xí)了專題地圖布局（Layout），主要涉及功能有： （1）地圖和頁面的設(shè)

21、置。 （2）Data Frame 在頁面中的位置、比例、范圍設(shè)置。 （3）在地圖中增加文字及其他元素，包括圖例（Legend）、比例尺（Scale Bar）、 指北針（North Arrow）、圖片（Picture）、說明文字（Text）、圖框線（Neatline）、 其他對象等。在 Data Frame 范圍內(nèi)，圖例、比例尺、指北針方向和 Data Frame 中相關(guān)特征（Properties）的設(shè)置可保持一致。 （4）將布局輸出到打印機或中間文件。 （5）將布局保存為模版，供將來反復(fù)使用。利用 ArcGIS 可以制作格式復(fù)雜，變化豐富的各種報表，該部分僅練習(xí)了部分基本功能，可以進(jìn)一步自學(xué)，

22、適應(yīng)多種需要。2.9 柵格數(shù)據(jù)生成和顯示 練習(xí)主要采用 Spatial Analyst 擴展模塊，主要涉及柵格數(shù)據(jù)的生成，具體方法有： （1）空間插值（Spatial Interpolation），除距離倒數(shù)權(quán)重法，Spatial Analyst還有其他方法，除用于地形，還可用于自然資源、社會經(jīng)濟等領(lǐng)域。 （2）柵格高程柵格可產(chǎn)生矢量等值線圖，轉(zhuǎn)換成柵格坡度圖。 （3）密度估計。 （4）鄰近區(qū)分配。 經(jīng)練習(xí)，初步接觸了遙感影像圖，這類數(shù)據(jù)也是典型的柵格模型，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時，借助金字塔結(jié)構(gòu)的索引，可以加快顯示速度。 遙感影像圖（Image）也可以轉(zhuǎn)換成格網(wǎng)（Grid）。2.10 柵格空間距離計算

23、 應(yīng)掌握、理解的功能： （1）用柵格計算直線距離比較簡單，和矢量模型中的鄰近區(qū)（Buffer Zone） 類似。 （2）成本距離計算稍復(fù)雜，需要“源”圖層（本練習(xí)取名為 origin）和“通行成本”圖層（本練習(xí)取名為 cost）。 （3）源圖層和通行成本圖層都是柵格型，如果原始數(shù)據(jù)為矢量型，應(yīng)轉(zhuǎn)換成柵格。 （4）成本距離是從“源”到每一單元的最小累計成本，也可以是逆向的。累計成本的計算和柵格單元之間的距離、通行成本有關(guān)，將上一級單元累計通行成本、本單元的通行成本、通行距離三者相加后得到。 （5）成本圖層中單元的取值往往是相對值，實際應(yīng)用時還要進(jìn)一步考慮距離、通行成本在量綱上的差異。2.11 再

24、分類與疊合計算 在密度圖、距離圖的基礎(chǔ)上，增加了矢量多邊形轉(zhuǎn)換成柵格、柵格數(shù)據(jù)再分類、多重柵格數(shù)據(jù)之間疊合計算等功能，重點是疊合計算，多指標(biāo)綜合評定。做完練習(xí)后，應(yīng)回顧一下開始介紹的中學(xué)選址評定依據(jù)，理解綜合評定 的五個主要步驟： （1）產(chǎn)生離開現(xiàn)有中學(xué)的距離圖、再分類，確定單項評定指標(biāo) （2）產(chǎn)生人口分布密度圖、再分類，確定單項評定指標(biāo) （3）土地使用矢量圖轉(zhuǎn)換為柵格圖、再分類，確定單項評定指標(biāo) （4）多重柵格疊合，單項指標(biāo)綜合，顯示綜合評定圖 （5）按綜合評定指標(biāo)，分類計算面積2.12 鄰近區(qū) 該部分內(nèi)容涉及的鄰近區(qū)對應(yīng)英語專業(yè)詞匯Buffer Zone，直譯為緩沖區(qū)，可以針對點、線、面三

25、類要素。可以是單距離的鄰近區(qū)，也可以是多重距離的鄰近區(qū)。鄰近區(qū)的距離可以在操作過程中輸入，也可以靠要素的屬性控制，前者操作起來簡便，后者可根據(jù)應(yīng)用的要求靈活控制、調(diào)整。鄰近區(qū)的結(jié)果是多邊形，相互交叉、重疊部分可以保留，也可合并、消除。2.13 多邊形合并、疊合 1. 多邊形合并 ArcMap可以按要素的屬性進(jìn)行合并，如將相同類型的點、線、面合并為點簇、線簇、多邊形簇。 2. 疊合分析過程小結(jié) （1）在地塊屬性表中增加一個字段，按地塊面積計算財產(chǎn)密度。 （2）將地塊多邊形和高程多邊形作疊合處理（Union），生成的疊合多邊形（Unionl）具有高程、土地使用、地基類型、地塊財產(chǎn)密度等屬性。 （3

26、）計算疊合后的多邊形面積。 （4）計算地塊損失和損失密度。將地基損失參數(shù)表（found.dbf）連接到 Unionl，以地 基類型（Class）為關(guān)鍵字，使疊合后的多邊形屬性表獲得損失系數(shù)字段 PARA，這樣，可以計算：每個多邊形的估計損失 = 財產(chǎn)密度×疊合后的多邊形面積×損失系數(shù)，估計損失密度=財產(chǎn)密度×損失系數(shù)。 （5）專題地圖表達(dá)，指標(biāo)統(tǒng)計。在 Layer Properties 中對 Union1 的要素進(jìn)行過濾，只有高程小于等于500、土地使用為住宅的多邊形才進(jìn)入估計其損失的選擇集，據(jù)此，顯示出按損失 密度高低分類的地圖，統(tǒng)計估計損失值。2.14 地表模

27、型生成、顯示 不規(guī)則三角形網(wǎng)絡(luò)是描述三維表面的常用方法，除了地形，還可以用于其他領(lǐng)域。在不規(guī)則三角網(wǎng)上還可以疊加其他要素，同時以三維方式顯示。在 ArcScence 中能按用戶指定的方式產(chǎn)生三維場景動畫，并可以輸出成通用的視頻文件，用其他軟件播放。在 ArcScence 中還能將影像文件疊加到已有的三維表面上，達(dá)到更好的三維顯示效果。2.15 工程中的土方、縱坡 1. 填挖方計算 一般情況下，不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）是從高程點產(chǎn)生的，如果靠傳統(tǒng)地圖建立TIN，就要利用等高線，這時軟件就在等高線上取出典型的、關(guān)鍵的樣本點，將這些點連起來形成TIN，這比直接從高程點產(chǎn)生TIN 在計算方法上多了一個自

28、 動選取樣本點的步驟。 一般情況下顯示TIN 時表達(dá)高程，但是也可以直接表達(dá)坡度，還可以直接進(jìn)行簡單的填挖方計算。如果要進(jìn)行細(xì)致的填挖方計算，就要將 TIN 轉(zhuǎn)換成柵格再計算。轉(zhuǎn)換、計算過程產(chǎn)生的柵格一般是浮點型，沒有屬性表，如果需要，可以用 Spatial Analyst 再轉(zhuǎn)換。 2. 縱剖面圖 3D Analyst 模塊提供縱剖面生成功能，繪制 TIN 或 Grid 縱剖面的要點如下： 1）先要有“線”，可以臨時輸入 3D Graph，也可以用已有的圖層，如果已有圖層中的要素（Feature）是二維的，要將其先轉(zhuǎn)換為 3D Shapfile。 2）縱剖面生成在專門的圖形窗口中，根據(jù)需要，

29、可以放入Layout，可以用文件方式保存，再利用，還可以輸出到其他應(yīng)用軟件中。2.16 視線、視域 視線分析是判斷三維表面上任意兩個點之間是否通視。觀察點和目標(biāo)點可以在三維表面上，用戶可以指定觀察點和目標(biāo)點相對于三維表面的高程，也可以通 過借用生成縱剖面的方法，繪一條直線，產(chǎn)生沿著該直線的縱剖面圖，再觀察起 點和終點間的視線遮擋狀況。 視域分析有觀察點和路徑兩種，所得到的結(jié)果是柵格圖層，每一柵格單元的取值表示該點被觀察到的次數(shù)。如果是觀察點，計算結(jié)果柵格只有 0 和 1 兩種取值。如果是路徑，表示在觀察路徑上每前進(jìn)一步（移動的距離相當(dāng)于一個柵格單元），作一次觀察點分析，走完全部路徑，每個柵格單

30、元的取值累計相加，結(jié)果還是一個柵格，觀察到的次數(shù)累加，因此路徑視域分析也是多個單點分析的疊合、 累加，因此計算時間較長。2.17 最佳路徑、最近設(shè)施、服務(wù)區(qū) 一般的線狀空間數(shù)據(jù)必須經(jīng)處理產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集（Network Dataset）才能用于網(wǎng)絡(luò)分析，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中必須有運行成本屬性，最簡單的方法是用線要素的原始長度代替。 路徑（Route）是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，路徑必須經(jīng)過有關(guān)站點（Stop），必須避開障礙（Barrier），以交通成本最低產(chǎn)生分析結(jié)果。站點、障礙可以手工輸入，也可來自已有數(shù)據(jù)源中的圖層要素。路徑所經(jīng)過站點的先后順序會影響計算結(jié)果，可以靠軟件自動調(diào)整站點順序、優(yōu)化路徑，也可以手工人

31、為調(diào)整站點順序，按指定的順序優(yōu)化路徑。 最近設(shè)施（Closest Facility）的原理和路徑相似，設(shè)施（Facility）和事件（Incident） 之間的關(guān)系相當(dāng)于 2 個站點之間的關(guān)系。可以為每個事件查找單個最近設(shè)施，也可以同時查找多個設(shè)施，得到同一事件和不同設(shè)施之間的最佳路徑。 服務(wù)區(qū)（Service Area）是對路徑分析的擴展，給定交通成本，產(chǎn)生離開服務(wù)點的所有方向的最遠(yuǎn)路徑，將路徑最遠(yuǎn)點連接起來，形成最大范圍的外邊界，為多邊形形狀的服務(wù)區(qū)。在同樣的距離條件下，基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)范圍比同心圓式的鄰近區(qū)要小。 網(wǎng)絡(luò)分析產(chǎn)生一個臨時的特殊圖層，可以按需要調(diào)整顯示符號，方法和普通圖層一樣

32、。2.18 點、線、多邊形要素輸入和編輯 練習(xí)以 Shapefile 為例，連習(xí)點、線、多邊形空間數(shù)據(jù)的輸入和基本編輯方法。對于 Geodatabase 和 Shapfile 兩種主要的數(shù)據(jù)格式，ArcMap 的編輯處理方法基本相同，本章練習(xí)的點、線、多邊形空間數(shù)據(jù)基本的輸入、編輯方法也適用于Geodatabase。 ArcMap提供了許多空間數(shù)據(jù)的輸入、編輯功能，各種功能配合使用，可以提高效率，防止差錯，保證質(zhì)量。只有反復(fù)實踐、切身體會，才能積累編輯的經(jīng)驗和技巧。掌握線狀要素的輸入、編輯是關(guān)鍵；學(xué)會了線要素的輸入、編輯，再 處理多邊形就不太難了。點狀要素的輸入、編輯相對容易。2.19 線、多

33、邊形要素的高級編輯 以 Geodatabase為例，練習(xí)線要素、多邊形要素的高級編輯方法。對于 Geodatabase 和 Shape 兩種主要的數(shù)據(jù)格式，ArcMap 的編輯處理方法基本相同，點、線、面空間數(shù)據(jù)基本編輯方法也適用于 Geodatabase 的編輯。學(xué)習(xí)使用的線要素的高級編輯方法，也同時適用于 Geodatabase 和 Shape 兩種主要的數(shù)據(jù)格式。 ArcGIS 具有地圖拓?fù)洌∕ap Topology）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，本章利用地圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn) 行的編輯操作適用于 Shapefile 和 Personal Geodatabase，是在編輯狀態(tài)下的簡單拓?fù)潢P(guān)系，特別適用于共享邊界的多

34、邊形要素編輯、某些特殊形狀的多邊形（如島狀多邊形、開洞多邊形）。地圖拓?fù)潢P(guān)系是臨時的、隱含的，僅僅在編輯、修改時 臨時產(chǎn)生、起作用。2.20 拓?fù)湟?guī)則 Geodatabase可以建立多種點、線、多邊形的拓?fù)湟?guī)則，用于控制要素類之間特定的空間關(guān)系。Geodatabase 的拓?fù)潢P(guān)系在 ArcCatalog 中建立。Geodatabase 中一個要素類允許設(shè)置多個拓?fù)湟?guī)則，但是這些規(guī)則必須定義在一個拓?fù)漕愔?。建立拓?fù)潢P(guān)系，可以直接用于空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、維護，有效地提高數(shù)據(jù)的精度和完整性。利用不同的拓?fù)湟?guī)則建立拓?fù)潢P(guān)系，還可以直接用于某些特定的空間分析。最后列出 ArcGIS 的 Geodatab

35、ase 所支持的拓?fù)湟?guī)則表，供查詢。2.21 投影變換、坐標(biāo)校正 （1）地圖投影（Map Projection）地球是一個近似的橢球，為了表達(dá)、量算的方便，需要將地球表面的事物轉(zhuǎn)換成平面。這種轉(zhuǎn)換對大范圍、小比例的地圖至關(guān)重要。了解 GIS軟件具備這一功能，在實際應(yīng)用中，如何選擇投影方式、相關(guān)參數(shù)，相互轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生什么后果，需通過其他途徑學(xué)習(xí)，可參考專門的教科書。 （2）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（Transform） 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是用于不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，包括坐標(biāo)系的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、傾斜等等。在 ArcGIS 中有三種方式可以選擇： Affine（仿射變換）。仿射變換可以實現(xiàn)四種坐標(biāo)變換（非等比例縮放、傾斜、旋轉(zhuǎn)、

36、平移）。在使用仿射變換時，至少需要設(shè) 3 個移位連接線。 Similarity（相似變換）。相似變換可以實現(xiàn)三種坐標(biāo)變換（縮放、旋轉(zhuǎn)和平移），使用相似變換時，至少需要設(shè) 2 個移位連接線。 Projective（投影變換）。投影變換用的更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，使用投影變換時，至少需要設(shè) 4 個移位連接線。 （3）坐標(biāo)拉伸（Rubber Sheeting） 坐標(biāo)拉伸（俗稱橡皮拉伸）適用于校正數(shù)字化時產(chǎn)生的朝各個方向不均勻伸縮、變形。在使用時，通過設(shè)置控制點，與地圖上的對應(yīng)點進(jìn)行比較，將對應(yīng)點向控制點移動，同時也移動附近的要素，在使得整個地圖總體變形最小的前提下，校正原始數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)。使用橡皮拉伸時

37、，如果控制點足夠多，并且在圖幅內(nèi)均勻分布，經(jīng)過 ArcGIS 的橡皮拉伸（Rubber Sheeting），可以精確校正不均勻變形的數(shù)字化地圖。在ArcGIS中，橡皮拉伸可以整體拉伸整個圖層上的所有要素，也可以只拉伸選定的要素。 （4）接邊（Edge Match） 接邊是處理相鄰地圖之間的拼接誤差。地圖往往是分圖幅輸入，在圖幅相鄰之處，雙方的坐標(biāo)即使符合精度要求，也會出現(xiàn)少量錯位。ArcGIS的接邊（Edge Match）功能可以處理這一問題，消除拼接處的錯位，主要是為了以后 的空間分析，也為了顯示、制圖的美觀。 轉(zhuǎn)換（Transform）、拉伸（Rubber Sheeting）、接邊（Edg

38、e Match）的處理結(jié)果都改變矢量要素的坐標(biāo)。 （5）影像配準(zhǔn)（Imagy Adjust） Transform，Rubber Sheeting，Edge Match 主要針對矢量型空間數(shù)據(jù)，影像配準(zhǔn)的操作過程和這些處理很相似，但使用的計算方法是專門針對柵格型空間數(shù)據(jù)的，適合航空攝影、衛(wèi)星遙感影像圖，配準(zhǔn)的結(jié)果不但使柵格單元的位置 發(fā)生了變化，而且在有些地方會插入新單元，有些地方會合并相鄰單元。影像 配準(zhǔn)對柵格坐標(biāo)的影響可以是臨時的，也可以是永久的。 軟件產(chǎn)品將 Residual Error（殘差）定義為均方根（Root Mean Square，RMS）：2.22 通過轉(zhuǎn)換建立數(shù)據(jù)庫 CAD在

39、其他行業(yè)應(yīng)用廣泛，將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)入Geodatabase，是一種常用的 數(shù)據(jù)獲取、交換途徑。ArcGIS可轉(zhuǎn)換AutoCAD的DWG和DXF文件，Intergraph / MicroStation的DGN文件。AutoCAD Entity和ArcGIS Feature Class之間的關(guān)系A(chǔ)utoCAD Entity（實體類型）Geodatabase Feature Class（要素類）Line, Arc, Circle, Polyline, Solid,Trace, 3DFaceLine，線要素類Point, Shape, Block的插入點Point，點要素類閉合的Polyline，Circle, Solid, 3Dface,Polygon，多邊形要素類TextPoint，點要素類 ArcGIS轉(zhuǎn)換CAD 文件，并不是根據(jù)圖層讀取，而是按實體類型（點、線、多邊形、文字注記）讀取，每一種CAD的實體可以被轉(zhuǎn)換為一個要素類。轉(zhuǎn)換時，可以選擇是否將CAD原有的圖層、顏色、高程等特征也轉(zhuǎn)換到要素屬性表中。例如：如果CAD中某圖層上圖形對Geodatabase是多余的，