ArcGIS 102实验指导手册.docx

ArcGIS 102实验指导手册.docx

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ArcGIS102实验指导手册

实验一ArcGIS10.2软件基本功能介绍及地理数据浏览

一、实验目的

1．认识ArcMap图形用户界面。

2．了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。

3．通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行连接的。

4．掌握GIS两种基本查询操作，加深对其实现原理的理解。

5．初步了解设置图层显示方式——图例的使用。

二、实验准备

1．软件准备：

ArcGIS10.2

2．数据准备：

huadong.mxd华东地区矢量数据（包括行政区界、河流、公路、铁路、省会等多个矢量图层）

三、实验内容

1.启动ArcMap

执行菜单命令：

开始->所有程序->ArcGIS->ArcMap。

当出现ArcMap对话框时，点击"一个新的空地图"单选按钮，然后点击OK，确定。

如果你的ArcMap界面与上面的图看起来不一样，也不用在意，这不会对练习的结果产生影响。

当你在ArcMap中进行各种操作时，你的操作对象是一个地图文档。

一个地图文档是存储在扩展名为.mxd文件中。

2.检查要素图层

执行菜单命令File->Open。

浏览到包含有你下载的练习数据的文件夹，然后点击huadong.mxd，点击Open按钮。

打开地图文档huadong.mxd后，你会看到中国华东地区的地图。

地图显示以图层表示的几种类型的空间实体。

在ArcMap窗口的左边区域称为图层控制面板（TOC），它显示的是图层列表。

窗口的右边区域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容。

例如，所有油炸圈饼店是点实体（以房屋符号表示）且被组合成名为DonutShops图层。

名为Landuse的图层表示Redlands市土地利用现状，在这个图层中，根据多边形的地类将其组合成不同类型的土地利用多边形。

3.显示其它图层

4.查询地理要素

在“工具”（Tools）工具栏上，点击查询按钮

。

如果看不到“工具”（Tools）工具栏，在菜单“帮助”（Help）的右边的菜单栏上点击右键，然后点击“工具”（Tools）选项。

在表示纽约街道（名为NewYork）的线要素上点击（就在街道名左边的红色线段）。

查询结果窗口打开并显示数据库中名为NewYork的街道的所有属性。

你可能需要将查询结果窗口放大，才能看到所有的属性。

为方便查看，将查询结果窗口移到不碍眼的位置，这样你可以同时看到这个实体在地图上的位置。

查询结果窗口的左边，点击NewYork（街道的名称），这时，可以观察到这个实体在地图中“闪现”。

从“图层”下拉列表框中选择“所有图层”，然后在在图上再次点击代表“NewYork”的那条街道。

查询结果窗口现在包含了“Landuse”图层中与选中的街道相交的地块。

在查询结果窗口的左边区域，点Landuse左边的加号（+），然后点击第一个实体（可能会列出不只一个实体）。

这样，选定地块的所有属性都会显示出来。

通过在显示区内点击，可以继续查询其它的实体。

点击“查询结果窗口”右上角的"X"结束查询。

5.检查其它属性信息

在你浏览显示在图层列表（TOC）中某些图层的属性信息之前，你要重置ArcMap地图文档的显示区域为原来的显示区域。

地图显示区域可以通过地图书签来定义。

地图书签是为了防止地图显示变得混乱，可以通过书签恢复到原来的显示区域和显示风格。

执行菜单命令“视图”>>“书签”>>“Original”或者点击图标“

”。

地图显示区将显示这些图层：

DonutShops,Railroads,Streets,及LandUse.

在图层列表（TOC）中，选中Railroads然后点击右键执行“打开属性表”命令。

这时会显示与“Railroads”图层相关的属性表窗口。

这个表中的每一行是一个记录，每个记录表示“Railroads”图层中的一个实体。

请注意：

图层中实体的数目也就是数据表中记录的个数被显示在属性表窗口的底部，在这个例子中，有11个记录，其中有一个记录被选中。

稍后，你将了解如何选中记录。

向右拖动滚动条查看其它的属性。

完成后，请关闭属性表窗口。

同样的方法，查看图层－－DonutShops的属性表。

关闭属性表。

最后，打开图层－－LandUse的属性表。

注意到每个实体（记录）有一个属性（字段）－－LU_ABV，它记录的是地类代码（土地类型的缩写）。

在地图中，就是根据这个属性字段的值来确定每个地块的渲染方式的。

完成后关闭属性表。

6.设置并显示地图提示信息。

地图提示以文本方式显示某个实体的某一属性，当你保持将鼠标放在某个实体之上时，将会显示地图提示。

使用地图提示是获取指定实体属性信息比较简单的一种方式。

将鼠标指针停留在代表圈饼点位置的一个符号的中心位置，可以显示圈饼点的名称。

你可以在图层属性对话框中设置，地图提示信息来自于数据表中的哪一个字段。

在图层列表中（TOC），右键点击图层－－DonutShops的名字，然后点击“属性”命令。

在出现的属性对话框中，点击“字段”选项页。

通过设置主显示字段来设定地图提示信息的对应字段。

你可以指定任一个属性字段作为地图提示字段。

默认情况下，ArcGIS使用字段“Name”作为地图提示字段。

你可以改变为其它的字段。

在主显示字段下拉列表框中，选中字段：

Address。

点击OK按钮关闭图层属性对话框。

将鼠标保持在图层－－DonutShops中的任意一个实体之上。

这个实体的“Address”就为作为地图提示信息显示出来。

7.根据要素属性设置图层渲染样式

现在，图层－－Streets是以单一符号进行渲染，每个实体都是同一种符号。

你可以根据实体的属性来设置不同的渲染方式。

首先，在图层列表（TOC）中反选Landuse边上的检查框（将√去掉），从而关闭图层LandUse的显示。

然后右键点击图层－Streets，点“属性”菜单命令。

在出现的图层属性对话框中，点击“符号”选项页。

在对话框的左边区域，有地图渲染方式列表。

点击“类别”，依次点击“唯一值”。

在“值字段”下的下拉列表中，选择字段“CLASS”。

点击按钮“添加全部值”。

点击按钮“应用”（Apply），先不要击点“确定”，移动图层属性对话框到不碍眼的位置，这样你就可以看到地图的显示发生了变化。

现在，图层－－streets就以会根据属性字段－－CLASS的取值不同而采用不同的符号表示。

在图层属性对话框中的渲染方式列表中，点“实体”，然后点“确定”按钮，恢复原先的渲染方式和显示风格。

8.根据属性选择要素

有时，你可能需要显示满足特定条件的哪些实体。

在这一步中，你将要选择及定位第10号州际公路。

在图层列表（TOC）中，反选图层――Railroads边上的检查框，关闭这个图层。

因为下面的操作不需要显示这个图层。

执行菜单命令<选择>－><通过属性选择>。

在属性选择对话框中，你可以构造一个查询条件。

通过构造表达式：

Select*FromStreetWHERE“STR_NAME”=“I10”，可以从数据库中找出第10号州际公路。

选中的实体将会在属性表及地图中高亮显示。

具体操作如下：

在图层下拉列表中，选择Streets。

在方法下拉列表中，确定“创建一个新的选择集”被选中。

在字段列表中，调整滚动条，双击“STR_NAME”。

然后，点击“＝”按钮。

再点击“得到唯一值”按钮，在唯一值列表框中，找到“I10”后双击。

点击“应用”按钮。

将“属性选择”对话框移到不碍眼的地方，这样，你将可以方便地看到地图显示效果。

注意：

在地图显示区中属性为“I10”的第10号州际公路被高亮显示。

选中的这些线段是第10号州际公路的组成部分。

关闭“属性选择对话框”。

9.使用空间关系选择地理要素

现在你将选择处于距10号州际公路1000米范围内的所有油炸圈饼店，这样如果你开车从帕姆斯普林到洛杉矶，饥肠辘辘时就可以很快找到歇脚的地方，可以美餐一顿。

执行菜单命令“选择”>>“通过位置选择”。

在“位置选择”对话框中，对过选择操作，形成如下的一个表达式，“我想要从图层――DonutShops中选择实体，这些实体位于距图层――Street中被选中的实体1000米的区域内”。

选中检查框“对实体进行缓冲区操作”，缓冲距离设为1000米。

点“应用”按钮，点“关闭”按钮。

这时，在地图显示区中，处于沿10号州际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。

在图层列表（TOC）中，右键点击图层――DonutShops，然后点“打开属性表”命令。

图层――donutshops中被显中的哪些实体就被高亮显示出来。

关闭属性表。

上面的操作是通过空间分析实现的。

在以后的课程中，你将会学会更多的更深入的空间分析功能的使用。

10.空间数据查询

已知条件：

已知可供选择的备选厂址（FactorySite图层中的点所示）

问题要求：

城市道路距离要求：

要求候选厂址离城市公路（Road图层）的距离小于200米

居民地距离要求：

要求候选厂址离居民地（Resident图层）的距离大于500米；

备选厂址高程要求：

要求候选厂址的高程小于250米；

备选厂址坡度要求：

要求候选厂址的坡度小于2.5度；

输出结果：

符合条件的厂址。

（1）打开ArcMap，加载part1中的三个图层，为FactorySite图层设置标注，如图5-2。

图5-2加载图层

（2）选择“高程小于250米，且坡度小于2.5度”的备选厂址

菜单“Selection”->“SelectByLocation”，设置参数如图5-3。

图5-3属性查询

基于属性数据查询：

选择输入图层中属性值满足查询条件的实体，查询条件通过SQL语句表示。

上图中圈出部分说明如下：

输入图层：

待选择实体所在的图层。

选择方式“Method”：

Createanewselection-为此次查询结果创建一个新的选择集；

Addtocurrentselection-将此次查询结果添加到当前的选择集中；

Removefromcurrentselection-将此次查询结果从当前选择集中移除；

Selectfromcurrentselection-从当前选择集中选择。

构造查询条件表达式。

查询结果高亮化显示，如图5-4：

图5-4查询结果

（3）在以上操作的基础上，继续选择“离城市公路（Road图层）的距离小于200米”的候选厂址

菜单“Selection”->“SelectByLocation”，参数设置如图5-5：

图5-5位置查询

基于空间数据查询：

菜单“Selection”->“SelectByLocation”，此操作是选择“输入图层”中符合条件的实体，查询条件通过操作类型、选择图层等来表达。

对上图中标出各参数说明如下：

选择方式：

selectfeaturesfrom-从图层中选择要素；

addtothecurrentlyselectedfeaturesin-添加到当前选择集；

removefromthecurrentlyselectedfeaturesin-从当前选择集中移除；

selectfromthecurrentlyselectedfeaturesin-从当前选择集中选择。

“输入图层”（inputlayer）

操作类型（对照联机帮助中的英文解释进行理解）：

intersect–与选择层实体相交的实体；

arewithinadistanceof–与选择层实体在一定距离范围内的实体，当执行此操作时，可在对话框底部的缓冲距离（

bufferdistance）处设置该距离范围；

contain–包含选择层实体的实体；

completelycontain-完全包含选择层中的实体；

arewithin–被选择层中的实体包含的实体，选择层必须是面图层；

arecompletelywithin–被选择层中的实体完全包含的实体，选择层必须是面图层，或者是做过缓冲区的点线图层；

areidenticalto–与选择层中相同的几何实体；

touchtheboundaryof–边界与选择层中的实体边界有重合的部分的实体，输入层和选择层是线图层或面图层；

sharealinesegmentwith–与选择层中的实体共用一个线段，输入层和选择层是线图层或面图层；

arecrossedbytheoutlineof–被选择层中的实体轮廓线穿过的实体，输入层和选择层是线图层或面图层；

havetheircentroidin–中心落在选择层实体中的实体。

设置“选择图层”（selectionlayer）

是否使用选择的实体

当图层中已有选中的实体时，可使用该限制，只查询与这些实体有空间关系的实体。

对选择图层中的实体执行缓冲

如当要查询与选择图层中的实体相距不超过50米的实体时，则应在此处设为50m。

查询结果，如图5-6：

图5-6查询结果2

（4）最后一个条件是“离居民地（Resident图层）的距离大于500米”，由于位置查询中没有提供大于的操作，可从当前选择集中去掉“离居民地距离小于500米”的候选厂址，参数设置如图5-7；最终结果如图5-8。

图5-7位置查询

图5-8最终结果

（5）符合所有条件的备选厂址为5、11、14；可尝试先执行位置查询，再执行属性查询，验证结果是否一致。

11.退出ArcMap

执行菜单命令File->Exit，关闭ArcMap。

如果系统提示保存修改（savechanges），点击No。

四、问题

回答如下问题：

✓在ArcMap中，打开huadong.mxd。

在heliu图层中长度为25624.600346m的河段名称是什么？

✓ArcMap中，打开huadong.mxd。

在tielu图层中“NAME”为“津浦线”的铁路线有多少条？

五、实习报告要求

将实验结果以电子版和打印版的形式提交，包括原理、步骤、结果。

实验指导二空间数据库管理及属性编辑

一、实验目的

6．利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解PersonalGeodatabse空间数据库模型的有关概念。

7．掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。

8．理解图层属性表间的连接（Join）或关联（Link）关系。

9．掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。

二、实验准备

3．软件准备：

ArcGIS10.2

4．数据准备：

（1）.gdb个人地理数据库

（2）snow.txt（美国爱达荷州40个滑雪场的经纬度值）

三、实验内容与要求

（1）Geodatabase数据模型

（2）创建个人地理数据库，认识Geodatabase的数据管理和智能化操作

（3）属性数据编辑

（4）从文本文件（GPS采点数据）创建shapefile矢量图层

四、实习报告要求

上交数据：

以学生姓名命名的个人地理数据库

实验报告：

以电子版和打印版的形式提交，包括原理、步骤、结果

压缩成“学号_姓名_实验2”.rar

实验三空间数据采集（扫描矢量化）

一、实验目的

10．利用影像配准（Georeferencing）工具进行影像数据的地理配准。

11．掌握矢量数据相关的操作命令含义与应用，并对矢量数据的类型有一定的理解。

12．掌握空间数据拓扑创建多种方法的操作与应用，加深对空间拓扑的理解。

二、实验准备

5．软件准备：

ArcGIS10.2

6．数据准备：

（1）仓前镇小班栅格数据：

org.img；

（2）仓前镇镇驻地矢量数据：

仓前镇镇驻地.shp

三、实验内容与要求

（1）某地区影像数据的地理配准

（2）分图层矢量化（屏幕数字化）①新建图层②要素编辑

（3）创建拓扑

（4）属性录入

1.影像配准

1.1加载数据和影像配准工具

所有图件扫描后都必须经过图像配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。

打开ArcMap，调出影像配准工具条Georeferencing，如图2-1。

把需要进行配准的影像—org.img添加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。

图2-2加载影像数据

1.2输入控制点

控制点应该选择已知准确实际地理坐标的点，如经纬线交点或公里网格交点。

选取控制点时，应尽量将图片放大后选取，以尽量减小误差，如图2-3。

●在“影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮

；

●使用该工具在图上精确地找一个控制点后点击，然后右键选择“InputXandY…”，调出EnterCoordinates对话框，输入其实际坐标，如图2-4。

图2-3选取控制点

图2-4输入实际坐标

●用相同的方法，在影像上增加多个控制点（>=4个），输入它们的实际坐标。

点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮

。

注意：

在链接表对话框中点击“Save”按钮，可将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。

图2-5查看链接表

检查控制点的残差Residualerror和总的RMS。

残差（residualerror）表示单个控制点坐标转换的误差，均方差RMS表示所有控制点的总误差。

RMS较小，说明控制点的选取是比较准确的。

对于残差特别大的控制点，可选中后点击右侧删除按钮

将其删除，然后添加新的控制点。

转换方式设定为“一次多项式”。

1.3设定数据框的属性

Ø增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在“影像配准”菜单下，点击“UpdateDisplay”。

执行菜单命令“View”－“DataFrameProperties”，弹出“数据框属性窗口”；

Ø“常规”选项页，将显示单位设置为“米”，如图2-6；

Ø“坐标系统”选项页，导入坐标系统：

点击图2-7中“导入”按钮，弹出选择数据源窗口如图2-8，选择“仓前镇镇驻地.shp”。

Ø“更新显示”后，就变成了真实的坐标。

图2-6设置地图显示单位

图2-7导入坐标系统

图2-8导入坐标系统

图2-9设置单位和坐标系统后

1.4矫正并重采样栅格生成新的栅格文件

Ø“影像配准”菜单下，点击“矫正”（Rectify），对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为org1.img，如图2-10。

图2-10图像另存

Ø将原始的栅格文件org.img从ArcMap中移除，并加载org1.img和仓前镇镇驻地.shp，查看两图层中的仓前镇驻地是否重合，能够重合说明配准的准确度较高。

图2-11查看配准结果

通过上面的操作已经完成了配准工作，下面将以org1.img为底图，分别对仓前镇的村政府（点）、乡村（面）、小班（面）进行输入，所有图层的投影坐标系应与仓前镇镇驻地图层的投影坐标系一致。

2.分图层矢量化（屏幕数字化）

2.1分图层矢量化——村政府图层

（1）新建村政府图层

Ø在ArcCatalog中新建点图层。

在左侧的CatalogTree中选中文件夹“实验三”，右键->New->Shapefile,弹出新建文件窗口，如图2-12。

Ø填写名称“学号_村政府”，实体类型“Point”；

Ø设置投影坐标系。

点击右下角“Edit”按钮，弹出“空间参考属性窗口”，如图2-13，可以“选择”、“导入”或“新建”坐标系；本实验中所有图层的坐标系应该与仓前镇镇驻地图层的相同，所以使用导入方式较好；点击“Import”按钮，弹出窗口如图2-14，选择“仓前镇镇驻地.shp”，然后点“Add”按钮，图2-13中会显示出当前坐标系的详细参数。

图2-12新建点图层

图2-13空间参考属性窗口

图2-14导入空间参考

Ø添加字段。

在CatalogTree中选中新建的图层，右键菜单中选择“属性”，弹出属性窗口，如图2-15。

“XYCoordinate”选项页同图2-13，也可在此处设置投影坐标系。

“Fields”选项页，显示当前图层的属性字段名称及数据类型。

添加字段“Name”，只需选中空白行，输入“Name”，选择数据类型“Text”即可；点击“应用”或“确定”后，新添加的字段不可以再修改，若想删除，可以点击左侧突出的小方块，选中该行，然后按“Del”键。

图2-15添加字段

（2）在ArcMap中添加新建的村政府图层，并且调出“Editor”工具条

图2-16添加村政府图层

（3）编辑村政府图层

Ø开始编辑。

点击编辑工具条中的编辑按钮

，在下拉菜单中选择“StartEditing”，激活编辑工具；任务选择“CreateNewFeature”；目标选择村政府图层，如图2-16。

图2-17编辑工具条

Ø输入第一个点——连县塘村政府（左上角），使用

拉框放大其所在区域；然后按下编辑工具栏中的

，对准地图中的连县塘圆圈正中心，按下鼠标左键，则第一个点输入成功，如图2-18中的圈出的蓝点。

Ø点击编辑工具条中的

按钮，弹出属性编辑框，输入“Name”的值“连县塘”。

Ø以上输入了第一个村政府，点击ArcMap工具栏中的全景按钮

，可将地图恢复到全景显示，然后重复前两步的操作输入其余的9个村政府。

Ø若移动或删除已输入点，可按下

按钮，选择要移动或删除的点，直接拖动可改变其位置，按“Del”键可将其删除，右键菜单提供复制、粘贴等更多功能。

Ø10个村政府输入完成以后，点击“Editor”->“SaveEdits”，最后“StopEditing”。

Ø对本图层利用“Name”字段标注。

图2-18输入点

2.2分图层矢量化——乡村图层

乡村和小班为面，对面图元的矢量化有两种方式：

一种是直接建立面图层，绘制面；另一种是先建立线图层，绘制边界线，然后通过相应的工具自动生成面图层。

本实验中主要练习第二种方法。

（1）新建乡村边界图层

✓在ArcCatalog中新建线图层:

在左侧的CatalogTree中选中文件夹“实验三”，右键->New->Shapefile,弹出新建文件窗口，如图2-19。

✓填写名称“学号_乡村边界”，实体类型“Polyline”；

✓设置投影坐标系与点图层的设置相同。

图2-19新建线图层

（2）在ArcMap中添加乡村边界图层，并进行编辑

✓将乡村边界图层添加到ArcMap中。

✓开始编辑。

点击编辑工具条中的编辑按钮

，在下拉菜单中选择“StartEditing”，激活编辑工具；任务选择“CreateNewFeature”；目标选择乡村边界图层。

✓设置捕捉环境“Snappingenvironment”。

当绘制的曲线有公共结点或者有公共线时，为了绘制的准确，要用到自动跟踪捕捉功能，则需要设置捕捉环境。

点击“Editor”->“Snapping”，可弹出Snappingenvironment设置窗口，如图2-20。

窗口上半部分选择的是可跟踪的图层和实体，此步骤中选择乡村边界图层，可跟踪其节点、边、

终点。

下半部分是选择“编辑草图”,在绘制图形时可捕捉自己的节点和边。

✓设置显示SnapTips。

点击“Editor”->“Options”，弹出选项窗口，在“Gen