ARCGIS制图入门——配准、拓扑、出图1.doc

ARCGIS制图入门一、栅格图像的配准（建立地理（投影）坐标系统）1、栅格图像的简单预处理通过扫描得到的图像一般的存贮格式为TIF/JPEG（当然还有其它格式的），这些格式一般都能被ARCGIS直接读取，但是也有一些图像因存在压缩（或版本较新）等因素而不能被读取，这个时候需要在Photoshop中，或者在我们常用的MapGIS中处理一下（MapGIS主菜单图像处理图像分析图像输入图像输出），就可以使用了。2、栅格图像的校正启动ArcMap，新建一个新工程，右键Layers选择Add Data添加TIF图像，将出现如下提示（如果提示无法加载rester data时请安装ArcGIS Desktop SP3补丁），单击Yes确定，加载图像后提示图像没有进行配准，确定然后配准图像。图像加载后即可看到图像内容，右键工具栏打开Georeferencing工具条，进行图像的配准工作，在配准之前最好先保存工程。在File菜单下打开Map Properties编辑地图属性，Data Source Options可设置保存地图文件的相对路径和绝对路径。（这里选择相对路径以确保将工程复制到其他机器可用）。配准前要先读懂地图，例图乔家川地形图（上手工标识了土地利用现状）采用1954北京坐标系，比例尺1:10000，按照我国地图制图规范，1:1万地图是按3度分带，则本图属于35带，中央经线105度按6度分带属于18带。从图框看到的公里数发现标识为35541，则表示带号为35，公里数为541公里。也有可能没有带号，则此处可能标识为541高斯克吕格投影3度和6度分带GaussKruger projection，3and 6methodTips：我国的地图制图规范要求，在1:1万1:50万之间都使用高斯克吕格投影，一般1:1万使用3度分带，1:2.5万1:50万使用6度分带。每个分带都有相应的带号，如3度分带的35带表示中央经线为105度的投影带，6度分带的18度带也是中央经线为105度的投影带，但带宽不一样，3度分带的带宽为3，6度的为6，只是碰巧中央经线相同。这里只找了4个点进行配置（可以找更多的点），从左到右从下到上，逆时针编号为1、2、3、4；在ArcMap中单击Georefercning工具条上的Add Control Ponit工具（先掉Auto Adjuest选项），添加4个点控制点。然后编辑Georeferecning工具栏下-View Link Table中的4个控制点的代表的经纬度或公里数特别注意，看下图注释的tips，然后单击“Georeferecning下拉菜单的Auto Adjuest”图像即进行校正这时可看到残差值（residual）这里是0.000（Total RMS）非常小说明配准较为精确。单击Save按钮可将控制点信息保存到文件，单击Load按钮可从文件加载控制点坐标。Tips：在进行栅格图像配准的时候我们可以使用经纬度坐标，X为经度，y为纬度。也可以使用公里网坐标。使用经纬度坐标配准的注意事项：1、经纬度（度分秒）要换算成经度的十进制形式，如10526”15可以通过如下计算，换算成10526/60+15/3600=105.4375；2、配准时选用的应该是地理坐标系（Geographic Coordinate SystemsAsia-Beijing1954）；3、使用经纬度配准后图像会有明显的拉宽现象，好像让人感觉与实际不符，这不用担心，只是视觉上的，对数字矢量化不会造成实质影响。使用公里网坐标配准的注意事项：1、公里数有可能带有带号，如上图中35541，就有带号35，所以在输入数值时有时应该将带号去掉，并且如果使用米为单位，应该再将公里数变为米数，如35541，应输为：541000。这里541000为x的数值。2、配准时应选用投影坐标系（projected Coordinate Systems（Gauss KrugerBeijing1954），这里有三种选择方法，相应的配合三种公里数的配准输入方式：一是Beijing_1954_3_Degree_GK_Zone_35（有带号，所以在输入公里数时要加上带号，即35541000）；也可以选择使用Beijing_1954_GK_Zone_18N，不需输入带号；当然，在ARCGIS里还提供了Beijing_1954_GK_Zone_18这种选择，是需要输入带号的。）给校准后的地图选择适合的坐标系注意：要在配准之前操作，右键Layers打开Properties对话框属性对话框选择投影坐标系，（Prokected Coordinate Systems）展开Predefined/ Prokected Coordinate Systems/Gauss Kruger/Beijing 1954下找Beijing 1954 GK Zone 18坐标系（高斯克里克投影18带无带号，或根据自己的选择），单击确定保存工程；这时配准工作即完成，在状态栏就可以看到正确的坐标单位了。最后保存校正重新生成采样数据，单击“Georeferencing”工具条的“Rectify”菜单矫正并重采样栅格生成新的栅格文件； 打开“Save As”对话框设置保存参数和保存的校正栅格图像格式、保存位置等信息；其中“Resample Type”指定重新采样的类型，有三种选项Nearest Neighbor（for discreate data）自然邻近内插（不连续数据）、Bilinear Interpolation（for continuous data）双线性内插（连续数据）、Cubic Convolution（for continuous data）立方卷积内插（连续数据）；这里选择了第二项，确定生成新的栅格数据，然后加载到ArcMap中进行下一步矢量化工作。二、栅格图像的矢量化工作TIPS:ARCGIS中矢量化编辑的快捷菜单和命令总结注意使用快捷键输入点、线、面要素时，右键单击出现的界面捕捉中点捕捉节点捕捉端点捕捉边完成部分线取方并完成完成线输入删除输入线流方式输入查找文本切线曲线替代输入段偏转垂线输入平行线方向加长度输入相对坐标输入绝对坐标改变长度指定长度指定偏转指定方向捕捉要素输入点、线、面要素时，右键单击出现的界面弦长相对角度弧段长度半径同上图属性剪切（延长）边打断移动要素到移动要素删除节点插入节点路径编辑工具输入时，当光标放置在输入节点上时右键单击出现的界面编辑对象草图编辑工具草图绘制工具剪裁求交（面要素）联合（面要素）合并（面要素）平行拷贝做缓冲区分割要素打断要素移动要素保存编辑停止编辑Editor 工具条介绍重要的快捷键列表快捷键操作快捷键操作Z放大X缩小C移动F2完成输入F8流方式输入Ctrl+F5捕捉端点Ctrl+F6捕捉节点Ctrl+F7捕捉中点Ctrl+F8捕捉边Ctrl+Z退点1、在ArcCatalog中新建地理要素文件单击ArcMap工具条上的ArcCatalog按钮打开ArcCatalog程序（ArcGIS的地理信息资源都这里完成创建、删除、复制等管理工作），在Catalog树下展开工程所在位置，鼠标右键菜单中选择New子菜单的Shapefile新建一个Shape格式的地理要素文件（地理要素可存储为其他格式）； 在“Create New Shapefile”对话框中给新的要素命名，在“Feature Type”要素类型下拉列表框中选择创建要素的类型（一个Shape文件只能表示一种要素），如：Ponit点、Polyline多边型线、Polygon多边形面和MultiPoint、MultiPatch，这里我们创建一个“Ponit点”文件；在“Spatial Reference”框中没有指定坐标系，因此单击“Edit”按钮给新建的要素类指定坐标系； 单击“Edit”按钮后打开“Spatial Reference Properties”对话框，然后单击“Select”按钮选择一个合适的投影坐标系，这里我们选择“Beijing_1954_3_Degree_GK_Zone_35”坐标系，最后确定返回完成Shapefile的创建； 回到ArcMap中添加新建的Shapefile点文件到Layers下；2、点、线、面要素的矢量化和编辑（1）矢量化和编辑的准备 在编辑前先打开“Editor”工具条，选择Editor工具菜单的“Start Editing”进入编辑状态； 我们的任务是在我们创建的点、线、面要素上添加高程点、高程线、地类线、边界线、水系、道路等要素。因此在Editor工具的Target（目标）选择相应要矢量化的要素，Task（任务）是Create New Feature创建新要素； 选择Editor工具条的“Sketch Tool”草图工具； 移动鼠标到地图区，按住“Z”键放大地图，按住“X”键缩小地图，按住“C”键移动地图，找到合适位置时单击一下鼠标，一个点要素创建成功；绘图过程中鼠标右键弹出“草图”菜单，可对新创建点进行编辑等操作； 使用“Edit Tool”工具可选择要素，右键菜单中有复制、删除、粘贴等操作； 编辑过程中要及时保存防止数据丢失，Editor工具条的菜单项中有“Save Editing”和“Stop Editing”用来保存编辑和停止编辑；（2）矢量化点、线、面创建高程线，进入编辑状态选择 “Sketch Tool”工具，在地图上找到相应高程线位置，放大到光标清晰的能显现在线中心，单击鼠标确定线的起点，然后移动鼠标到合适位置（线的拐点初）再单击鼠标添加一个拐点； 依次操作沿高程线方向描线，最后双击鼠标完成一条线的创建；在编辑工程中可使用右键草图菜单修改线、添加、删除线的拐点等操作，退点（Ctrl+Z），编辑后及时保存； 创建面（闭合区）一般在创建线后使用“Trace Tool”跟踪工具再描出多边形面，完成多边形面的创建（也可通过建立线拓扑生成区）；进入编辑状态，找到要创建多边形面的位置，然后用“Edit Tool”工具选中线（一个多边形面可能需要多条线组合围成一个闭合面，按住Shift键选择多条线）；选择“Trace Tool”工具，在选中的线上单击一下，然后移动鼠标可以看到一条细线沿选中线方向随鼠标移动，如果到达两条线的交点处不能再沿鼠标跟踪时，在你想要的线上再单击一下鼠标，再沿选中线方向移动； 最后到达起点后双击鼠标将自动闭合线，完成一个多边形面的创建；（3）矢量化线时的闭合线方法矢量化线要素时，为了某些需要，有时需要将线闭合，如何操作呢？方法一：“Square and finish”,点击右键选择，即可。问题是出现一个直角拐点，可在后面编辑删除。方法二：用编辑工具选择线，点击右键选择“Properties”，将首点和尾点的光标调整为一个坐标。方法三：当然，其实比较好的方法是使用编辑工具时选择“snapping”，在弹出的列表中点选edit sketch vertices，然后将需调整的点选择后（双击编辑线上点），置于需移动的点位上，即可重合。Tips: 当用trace工具利用线要素创建面要素时，可以不考虑线闭合问题，因为其可自动闭合。（4）矢量化时输入属性的方法第一步：建立属性字段：先停止编辑矢量化，然后在工作目录表中右键单击需修改属性表的要素文件，在菜单中选择open attribute table，在打开的属性表中选择“optionsadd field”，添加所需字段。在字段类型中，根据需要选择整型，浮点型float，文本型text等。注意：precision表示数字长度，而scale表示小数位数。第二步：输入属性数值开始编辑“EditorStart editing”，用编辑工具选择要输入属性的要素，点击右键，在弹出菜单中选择attributes，然后在表中相应字段处填入数值。 至此，在ARCGIS中进行栅格配准和矢量化编辑的过程可算完成了。但是，这只是较为简要的一般介绍，如要进一步深入，尚需不断深入实践，同时请参阅相关出版物或ARCGIS帮助。矢量化完成的要素还需进行符号化，并在layout中添加相关的制图要素后才能形成一幅完整的可输出的地图。三、ArcGIS拓扑规则说明及建立步骤ArcGIS中的拓扑 1、什么是拓扑？过去的观点认为，拓扑是一种空间数据结构，旨在保证彼此相关联的数据间能够形成一种一致而清晰简洁的空间结构。现在的观点认为，拓扑是一组规则和关系的集合，是地理实体行为和属性的实现，是GIS中的一个语义场景；从更专业的角度上来说，拓扑是指规则和关系的集合再加上一系列的工具和技术，旨在揭示地理空间世界中的地理几何关系。在GIS技术中，我们可以将拓扑理解为一种描述地理空间关系的模型，一种维护地理空间实体间空间几何关系的机制。而拓扑关系是指地理空间实体间的一种关系，这种关系不会因为地理空间实体的地理空间变换而改变，例如点在面内，经典的举例就是橡皮擦模型。在GIS中，拓扑的主要功能就是用于保证数据质量，同时也为模拟地理空间现象提供一个模型框架，在这个框架中，地理实体被赋予了行为、有效性规则、属性域以及默认值。利用这些特征，我们能够通过计算机描述的空间实体真实地模拟现实的地理空间。2、ArcGIS中拓扑的几个基本概念：族容限tolerance：在ArcGIS中可分为x、y族容限和Z族容限，x、y族容限是指当两个要素顶点被判定为不重合时他们之间的最小水平距离，同一族容限内的顶点被定义为重合并且合并到一起，而Z族容限定义了高程上的最小差异，或则重合的顶点间的最小z值；在族容限范围内的顶点会被捕捉到一起。脏区Dirty Area：在初始拓扑校验过程以后，已被改变的要素的周围区域，且该要素还需执行额外的拓扑校验来发现错误。拓扑规则Topology Rule：定义地理数据库中一个给定要素内或两个不同要素类之间所许可的要素关系指令。ArcGIS拓扑规则说明我们在实际的图形处理中，一些图形要求满足一定的要素之间的关系，如二次调查中的地类图斑不能在行政区以外，图斑不能相互重叠，这些特定的图形之间的关系我们可以定义一些拓扑规则来加以限制。一、点之间的拓扑关系拓扑一(Point-Area)：Must be covered by boundary of，（原始解释：点必须在多边形边界上。）例如：在地籍建库中，界址点必须在宗地的边界上，要是不在，那就是错误。拓扑二：Must be covered by endpoint of，（原始解释：点要素必须位于线要素的端点上。）例如：水龙头必需在水管的末端（废话！要在中间怎么用？）。规则三：Point must be covered by line，（原始解释：点要素必须在线要素之上。）例如：地籍测量中，界址点必需在界址线上。（和规则三是有差别的！）规则四：Must be properly inside polygons，（原始解释：点要素必须在多边形要素内，在边界上也不行。）二、线拓扑规则规则一：Must not overlap，在同一层要素类中（同一层之间的关系），线与线不能相互重叠，修正的办法是将不需要的线段截断，再删除。规则二：Must not intersect，同一层要素中，线与线不能重叠和相交（同一层之间的关系）。修正方法：重合处合并，相交处打断。规则三：Must be covered by feature class of，同一层中某个要素类中的线段必须被另一要素类中的线段覆盖（同一层之间的关系）。修正方法：将错误线段删除，再重新输入正确的。规则四：Must not overlap with，两个线要素类中的线段不能重叠。（不同图层中线对线的关系）规则五：Must be covered by boundary of，线要素必须被多边形要素的边界覆盖（线与多边形之间的拓扑关系）。修正方法：删除错误的线，或编辑多边形。规则六：Must not have dangles，不允许线要素有悬结点，即每一条线段的端点都不能孤立，必须和本要素中其他要素或和自身相接触（同一线层之间的拓扑关系）。修正方法：将有悬点的线段延伸到其他要素上，或者将长出的部分截断后删除。规则七：Must not have Pseudos，不能有伪结点，就是一条线段中间不能有断点。修正方法：将伪结点两边的线段合并为一个条线，伪结点自然消除。规则八：Must not self-overlap，线要素不能和自己重叠，修正方法：截断、删除重叠部分。规则九：Must not self intersect，线要素不能自相交，就是不能和自己搅在一起。修正方法：在自相交处适当缩短或外移。规则十：Must be single part，线要素必须单独，不能联合。但若是两条线首尾相连接，这时候Merge操作后产生的是一条线了，这时候是不会报错的。但是分开的两条线进行Merge操作，这时候就会出现不符合规则的错误。这个拓扑限制在数据处理的时候很有用处。修正方法：将连合的部分打散就可以了。规则十一：Must not intersect or touch interior，线和线不能交叉，端点不能和非端点接触（非接触点部分相互重叠是允许的），两条线相交时（两条线）必然有断点。修改方法：剪断没有断点的线，（不是节点，而是端点）。规则十二：End point must be covered by，线要素的端点被点要素覆盖。修正方法：增补新的点要素或调整不应该出现的线段。三、面拓扑规则规则一：Must not overlap，同一多边形要素类中多边形之间不能重叠（同一层之间的拓扑关系，不涉及到其他图层）。例如，宗地之间不能有重叠。修正方法很灵活。规则二：Must not have gaps，多边形之间不能有空隙（同层之间的拓扑关系）。例如：一个土地利用图斑层里面必需是被图版填满的，中间不能有一丝缝隙。修正方法根据实际来定，很灵活。规则三：Must not overlap with，一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边形重叠。（两个不同面层之间的关系。）规则四：Must be covered by feature class of，多边形要素中的每一个多边形都被另一个要素类中的多边形覆盖（两个不同面层之间的拓扑关系）。规则五：Must cover each other，两个要素类中的多边形要相互覆盖，外边界要一致（层与层之间的拓扑关系）。规则六：Must be covered by，每个多边形要素都要被另一个要素类中的单个多边形覆盖。例如，建筑物多边形必须在宗地多边形内，不能出现跨越（层与层之间的拓扑关系）。规则七：Boundary must be covered by，多边形的边界必须和线要素的线段重合（面与线之间的关系）。规则八：Area boundary must be covered by boundary of，某个多边形要素类的边界线在另一个多边形要素类的边界上。例如，县、市边界上必须有乡、镇边界，而且前者的边界必须被后者所重合。违反规则的地方将产生线错误，修正的方法是手工编辑边界。规则九：Contain point，多边形内必须包含点要素（边界上的点不再多边形内）。下面创建一个拓扑规则，让居民点必须位于陆地上：1） 在要素集的右键菜单下点击New，选择Topology；2） 在随后出现的对话框中选择参与拓扑的要素类，这里选择居民点和政区；3）在下一步出现的对话框中选择拓扑规则，这里是RESP“ Must Be ProperlyInside”BOUA，该拓扑规则就在要素集中建立了；拓扑检查只要在拓扑的右键菜单中选择Validate，然后点击Properties 打开拓扑的属性页，在属性页的Errors 对话框中查看拓扑检查结果，示例显示有两个拓扑错误。错误修改需要将拓扑调入ArcMap，ArcGIS 用红点表示有拓扑异常的居民地。拓扑编辑工具为Topology，通过View 菜单Toolbars 的Topology 打开。四、ARCGIS拓扑检查步骤：启动ArcCatlalog;任意选择一个本地目录，右键-新建-创建个人personal GeoDatabase;选择刚才创建的GeoDatabase，右键-新建-数据集dataset;设置数据集的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统;选择刚才创建的数据集,右键-导入要素类inport -feature class single,导入你要进行拓扑分析的数据;选择刚才创建的数据集,右键-新建-拓扑，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则；进行拓扑分析。最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件，利用topolopy工具条中错误记录信息进行修改将数据集导入ARCMAP中，点击edit按钮进行编辑。打开eidt下拉菜单，选择more editing toolstopology出现拓扑编辑工具栏。选择要拓扑的数据，点击打开error inspector按钮。在error inspector对话框中点击search now，找出所有拓扑的错误。对线状错误进行Mark as Exception。对polygon错误逐个检查，首先选择错误的小班，点击右键选择zoom to，然后点击merge（在左边search now找到错误处单击右键，merge），选择合适的图班进行merge处理，这样不会丢失小班信息。矢量数据中polygons之间空白区修补在处理数据时，经常遇到面数据中有些空白区，如何修补这些空白区？ 1、Editor工具条中的Trace tool。 使用该工具时，可以再editor/snapping下设置捕捉，然后选中环绕空白区周边的面要素，之后使用该工具点击某点即可开始跟踪，回到起点后双击即可，效果如下：2、Editor工具条中auto-complete polygon和merge结合使用auto-complete polygon横跨空白区画一道线，双击，就会生成两个polygons，之后用Merge将两个polygons合并。3、使用插件ET GeoTools工具条中的fill gaps首先在ET GeoTools settings/attribute中设置要修补空白区的数据图层，然后开始编辑，画个边框，覆盖到整个空白区，自动修复。4、拓扑在ArcCatalog中新建topology，设置需要拓扑的数据层、容限、等级、拓扑规则等内容，确定；在Arcmap中添加，开始编辑，设置拓扑的数据层，打开error inspector，点击search now，即可出现拓扑的错误，全选，右击选择create features。（有个小问题我没搞明白，为什么大的轮廓也算是错误？）注意：以上在全选时边界线不能选，否则出现错误！5、polygon to line、features to polygon和spatial join结合使用首先用polygon to line将polygon转为polyline；其次用features to polygon将polyline转为polygon；最后用spatial join将原polygon的属性赋给新生成的polygon注意：所有新生成的polygons都没有属性，需要自己添加的。五、ArcMap 制图：1.地图模板2.制图版面设置3.辅助要素的设置4.制图数据操作5.地图整饰操作地图设计：地图设计上一种为达到一定目标而进行的视觉设计。地图设计的目的是为了增强地图传递信息的功能，这一点对专题地图尤其重要 ArcMap系统将常用的地图输出样式制作成现成的地图模板,方便用户直接调用,减少了很多复杂的程序.5.1.1地图模板建立:1.在ArcMap窗口主菜单中,单击ile下的New,打开New对话框2.选中Template复选按钮,确定建立地图模板.3.单击OK按钮创建空地图模板,返回ArcMap窗口4.根据需要进行各种地图版面的设置5.单击File下的Save As命令,保存经过设置的模板.(.mxt)5.2制图版面设计5.2.1图面尺寸设置ArcMap窗口包括数据视图和版面视图，正式输出地图之前，应该首先进入版面视图，按照地图的用途，比例尺、打印机的型号等来设置版面尺寸。图面尺寸设置步骤：1.单击View下的Layout View命令,进入版面视图2.将鼠标移至Layout窗口默认纸张边沿以外,右键打开图面设置快捷菜单,单击Page and Print Setup命令,打开Page and Print Setup对话框.5.2.2图框与底色设置步骤：1、在需要设置图框的数据组上右键打开快捷菜单,单击Properties选项，打开Data Frame Properties对话框2、单击Frame标签进入Frame选项卡Frame选项卡Style按钮、图框样式的选择，在Border选项组单击Style按钮，打开 Border Slector对话框，选择所需要的图框类型，如果在现有的图框样式中没有找到合适的，可以单击Properties按钮改变图框的颜色和双线间距，也可