Arcgis9实习指导书三(屏幕扫描数字化).doc

实习（三）ArcMap数据编辑屏幕扫描数字化一、主要内容1、掌握ArcMap中地图、数据框架、组图层、数据层等基本概念及相互关系；2、掌握利用ArcMap进行地图屏幕扫描数字化的主要流程及具体操作；二、学时安排：4学时三、预习内容：ArcMap基础知识1、基本概念1) 地图Map (arcMap document)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！2) 数据框架Data Frame在“新建地图”操作中，系统自动创建了一个名称为“Layers”的数据框架。在ArcMap中，一个数据框架显示统一地理区域的多层信息。一个地图中可以包含多个数据框架，同时一个数据框架中可以包含多个图层。例如，一个数据框架包含中国的行政区域等信息，另一个数据框架表示中国在世界的位置。但在数据操作时，只能有一个数据框架处于活动状态。在Data View只能显示当前活动的数据框架，而在Layout View可以同时显示多个数据框架，而且它们在版面布局也是可以任意调整的。3）组图层- New Group Layer有时需要把一组数据源组织到一个图层中，把它们看作Contents窗口中的一个实体。例如，有时需要把一个地图中的所有图层放在一起或者把与交通相关的图层（如道路、铁路和站点等）放在一起，以方便管理。4）数据层ArcMap可以将多种数据类型作为数据层进行加载，诸如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。注意Coverage不能直接编辑，要编辑需要将Coverage转换成ShapeFile。5）shape的要素类型point、polyline、Polygon、Multipoint、MultiPatch.2、投影四、具体内容及操作(一)创建和打开地图1、 进入ArcMap时创建地图1）运行ArcMap,选择Start using ArcMap With栏中的A New Empty Map方式，单击OK;2) 运行ArcMap,选择Start using ArcMap With栏中的A template方式，可打开地图模板框，可选择通用地图版式：LandscapeModern.mxt,在Preview中可预览地图版面布局。2、 ArcMap中随时可File/New3、 可打开已存在的地图，*.mxd;4、 Layers的理解在“新建地图”操作中，系统自动创建了一个名称为“Layers”的数据框架，一个数据框架显示统一地理区域的多层信息。一个地图中可以包含多个数据框架，同时一个数据框架中可以包含多个图层。例如，一个数据框架包含中国的行政区域等信息，另一个数据框架表示中国在世界的位置。但在数据操作时，只能有一个数据框架处于活动状态。在Data View只能显示当前活动的数据框架，而在Layout View可以同时显示多个数据框架，而且它们在版面布局也是可以任意调整的。5、Group Layer的理解有时需要把一组数据源组织到一个图层中，把它们看作Contents窗口中的一个实体。例如，有时需要把一个地图中的所有图层放在一起或者把与交通相关的图层（如道路、铁路和站点等）放在一起，以方便管理。1. 在contents窗口的Display标签或Source标签内用右键选择“New Data Frame” ，在显示的弹出菜单中选择“New Group Layer”，察看结果；2. 在contents窗口的Display标签或Source标签内用右键选择“New Group Layer” ，在显示的弹出菜单中选择“Remove”，察看结果。（二）影像校准所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。对影像的校准有很多方法,下面介绍一种常用方法。1 打开ArcMap，点菜单“View”/“Toolbars”增加Georeferncing工具条。2 用把需要进行纠正的影像qs.jpg增加到ArcMap中，会发现Georeferncing工具条中的工具被激活。加载图象注意当目录含中文时，加载图象不能正常预览。3 在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点或内图廓点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。4 首先将Georeferncing工具条的Georeferncing菜单下Auto Adjust不选择。5 在Georeferncing工具条上，点击Add Control Point按钮。6 使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击出现“Input X and Y”下拉菜单，输入该点实际的坐标位置，如下图所示：7 用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。8 如果想修改某个控制点的配准值，或是想删除某个控制点，可以点击Georeferncing 工具条上的View Link Table按钮。在对话框中可以选中某一行（即某一控制点）并点击右上角的 ，这样就删除了这个控制点。也可以点击某一格里的数据并进行修改。但不可在配准过程中按，这样的话会回到没有加载图像前的状态而不是返回配准时的某一步。即使再按，也不能恢复配准的过程了（必须重新配准）。9 增加所有控制点后，在Georeferencing菜单下，点击Update Display。若看不到图像，可单击。10在Georeferencing菜单下，点击Rectify，将校准后的影像另存。后面我们的数字化工作是对这个校准后的影像进行操作的。（二）新建数据层，并加载到arcmap中利用ArcCatalog新建数据层，之后再加载到ArcMap中。1、按“Tools ArcCatalog”进入ArcCatalog模块，在ArcCatalog中选择要建立的数据层所在目录后，点击右键，选择“new”、“shapefile”，如下图：2、如下图，输入数据层Name，如QsPoly，选择要素类型，如Polygon，点按钮“Edit”选择空间参照系。再按“OK”。3、将新建的数据层加载到ArcMap中的Layers中。在主菜单中选择“File-Add Data”,或者在standard工具条中选择，选择QsPoly.shp，得到结果如图：（三）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。l 查阅数据组织坐标【1】在数据组上按右键打开快捷菜单；【2】点击Properties，打开Data Frame Properties对话框；【3】点击Coordinate System标签，数据组的坐标信息就显示在该窗口中； 查阅数据组织坐标l 变换组织坐标【1】在数据组上按右键打开快捷菜单；【2】点击Properties，打开Data Frame Properties对话框；【3】点击Coordinate System标签；【4】点击地图投影类型，选择投影类型；【5】点击“确定”按钮，观察坐标变换情况。如西安1980坐标系，如图。附：坐标系统的理解理解坐标系统关键要明确两个概念：Geographic coordinate system和Projected coordinate system的区别。1. 首先理解Geographic coordinate system：Geographic coordinate system为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，要将数据信息以科学的方法存放到椭球上，必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245。000000000000000000Semiminor Axis: 6356863。018773047300000000Inverse Flattening: 298。300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。下面是地理坐标系统的完整参数：Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0。017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0。000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245。000000000000000000Semiminor Axis: 6356863。018773047300000000Inverse Flattening: 298。3000000000000100002. 接下来便是Projection coordinate system，即投影坐标系统，首先看看投影坐标系统中的一些参数。Projection: Gauss_KrugerParameters:False_Easting: 500000。000000False_Northing: 0。000000Central_Meridian: 117。000000Scale_Factor: 1。000000Latitude_Of_Origin: 0。000000Linear Unit: Meter (1。000000)Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0。017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0。000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245。000000000000000000Semiminor Axis: 6356863。018773047300000000Inverse Flattening: 298。300000000000010000从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。投影坐标系统，实质上便是平面坐标系统，其地图单位通常为米。那么为什么投影坐标系统中要存在坐标系统的参数呢？这时候，又要说明一下投影的意义：将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。这样，投影的条件就出来了：a、球面坐标b、转化过程（也就是算法）也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标，然后才能使用算法去投影，即每一个投影坐标系统都必须要求有Geographic Coordinate System参数。我们在建立shape格式文件时，最好是开始就定义好坐标系统，避免不必要的麻烦。可以是地理坐标系统，也可以是投影系统，若选择的是投影系统，则肯定已经采用了某个地理坐标系统。值得说明的是，如果开始没有定义坐标系统，而坐标范围又在-180+180（X）,-9090(Y)，则ArcGIS会将坐标当作地理坐标（经纬度）。（四）以QS为背景，进行屏幕数据化、 在主菜单“View”、“Toolbars”中选取“Editor”，打开编辑工具栏，如图：2、选取数据层QsPoly，按Editor的下拉键，点取“Start Editing”,利用编辑工具，就可数字化多边形。编辑工具有：。用“Sketchtool” ，可以数字化多边形的边界，双击鼠标左键结束，“Trace Tool” 用于对已有公共边界的自动追踪，确保公共边界的一致性。是增加所选多边形的中间点。重点练习和总结各种编辑工具的使用：如打断多边形的具体操作：用选择要打断的多边形，再在中选定Cut Polygon Features，然后按工具，绘出打断线（可以是弧段，注意要与所选多边形完全相交），双击结束。如图：打断多边形用选择要打断的多边形，再在中选定Cut Polygon Features，然后按工具，绘出打断线（可以是弧段，注意要与所选多边形完全相交），双击结束。如图：3、输入属性数据1）添加要素的属性项点取要加要素的数据层，如QSPoly，点右键，“Open Attribute Table”,出现属性表，再按“Option”中的“Add Field”,可增加所需的属性项，如名称。注意，要将图形编辑功能关闭，按“Editor”/“Stop Editing”,才能增加属性项，否则“Add Field”为灰。 2）删除属性项，鼠标放在属性项上，点右键，出现下拉菜单，点“Delete Field”。3）增加属性值，设置数据层处于编辑状况，按Editor的下拉键，点取“Start Editing”。点Edit Tool，选取某要素，点右键，出现下拉菜单，点“Attribute”，如下左图。进入属性编辑窗口，如上右图，即可输入或修改属性值。4) 属性编辑部分 -实现批量改属性的方法一次修改多个目标的某个属性项在GIS中是很有用的，首先可以选中要改变属性的多个目标（通过点选或菜单选择）然后可按下面方法进行修改：先打开图层属性表点击下面的Selected按钮，可以将选择的要素单列出来假设要将Coutour项所有值都修改为100，在属性项标题处单击右键，选择Calculate Values，弹出如下对话框填入100，点击OK，这样就一次把所有选中的要素的属性值改了过来。附：数字化编辑工具的使用选择菜单中的项下的中的，弹出编辑工具条：点击下的，该工具条即被激活，进入可被编辑状态。其中提供的编辑工具主要有：（）公共要素编辑工具可进行移动所选的公共点或边要素操作。如：（）旋转工具有两种旋转方式。一是绕所选要素的重心旋转，如：二是可移动中心的旋转，如：（）sketch tool是最常用最基本的一种工具，在某点上点击一下，此点处会打出一个红色点，再选择一个其他的点点击，在这两个点间有一条直线相连接。双击时此要素编辑完毕。这种最基本的工具须注意的是，我们还可通过右键菜单来进行管理，它提供两种右键辅助菜单。作草图时按右键弹出，在这个菜单中可进行指定角度、长度、取直角、相切弧等的绘制，较为方便。鼠标指向草图的线段或顶点时，点击右键弹出菜单可对节点进行删除、移动、属性等操作管理。（）Intersection tool 选取该工具，屏幕中会出现一条沿已数字化的闭合多边形个数字化点连接的一条可调整的直线。调整使之在适当的位置点击一下鼠标，确定了一条直线，用同样的方法确定另外一点，点击一下，这时我们所选定的就是两条直线的交点。在编辑过程中，适当的时候使用此工具可简化过程，并且精度较高。（）end point arc tool（有弧度的地方）选择该工具。在弧度的一端点击一下，另一端点击一下。经调整使弧度尽量与底图接近重合，点击鼠标左键即可。这时弧段成功的绘制出来，而这条弧段的终点即是下一次的起始点。 再点击sketch tool可继续进行基本的数字化。（）arc tool(end point arc tool) 此工具与使用方法相同。不同的是弧段成功绘制出来后，是以这个弧段的中点作为下一次的起始点。（）Midpoint tool选择一点点击，拉动鼠标会发现拖动的橡皮筋有一个显示的中中点，使该点与边界上某点重合，点击鼠标左键，即点即被选中，所绘线段即是从上一被选中点到这一点的直线。根据数字化底图线划特点适当选取该工具，可以简化数据化过程，提高精度。（）Distance-Distance tool 在图中适当的地方点击一下，移动鼠标会出现一圆，适当调整，再点击一下。以同样的方法确定另一圆，这时两圆有两个交点，移动鼠标可选择其中一点，再点击此点即被选中，成为数字化中的一个点。（）Direction-Distance tool在图中适当的地方点击一下，移动鼠标会出现一直线。在选择适当的地方点击一下，会出现一圆，适当调整圆的大小位置，点击确定。这时圆和直线有两个交点，选择其中一个点击确定，此点即被绘制出来。（）trace tool选择选定工具，点击公共边，使之呈选定状态。选择trace tool,在公共边起点点击一下，顺着公共边移动鼠标，在终点点击一下。此公共边就能被共享再点击sketch tool,可继续进行非公共边的数字化。我们可通过以上多种工具的相互配合更快速更精确地进行屏幕的数字化。以一个闭合多边形为例，如果被数字化完成形成一个闭合的，则成为一个要素，可进行选中赋属性等操作：11) 要素的延伸和裁剪Start Editing 后，在Task 栏选择Extend/Trim Features 点击Edit 按钮 选择要延伸或裁剪的线段 点击Sketch 工具 绘制线段，完成延伸或裁剪。12）距离距离工具距离距离工具a 单击编辑工具条中的距离-距离工具；b 单击图中任意一点，以此点为圆心画圆，按D 键后输入数字，确定半径； c 单击图中任意一点，以此点为圆心画圆，按D 键后输入数字，确定半径；d 两个圆的交点作为创建线的一个点；e 按上述方法继续创建线的其他点。最后的结果如下图：有两个交点：方向距离工具a 单击编辑工具条中的方向-距离工具；b 单击图中任意一点，确定方向后单击；c 单击图一点，以此点为圆心画圆，按D 键后输入数字，确定半径；d 圆与线的交点将做为新创建线的一点；e 按上述方法继续创建线的其他点。13) 空间目标操作（1）创建组合空间目标如果创建两个以上的多边形作为一个目标，完成第一个多边形后，右击，在弹出的草图工具上下文菜单中选 Finish Part然后开始创建下一个多边形，完成后，选 Finish Sketch。下面的两多边形是一个目标，选中任意一个，另一个也会选中。（2）精确创建要素创建线或多边形时，如果要根据角度和长度来创建，则可利用草图工具上下文菜单来帮助完成。在选择了工具面板中的笔后，调出角度和长度菜单的方法除了在草图上右击外，还可通过同时按 Ctrl+ A（角度）或 Ctrl+ L（长度）来调出角度和长度菜单。正角度表示逆时针方向，负角度表示顺时针方向。（3）同时移走多图层若要移出几个图