地理信息系统软件应用教案.doc

资环学院 地理信息系统软件应用教案 吴琳娜编写 适用专业：地理信息系统 贵州大学 二OO七年 前言 本实验是在地理信息系统软件应用的课堂教学中进行的，旨在通过30个学时的实验课程，通过30学时实验课的学习，使学生进一步加深对课堂所学理论知识的理解与认识，增强实际动手能力，培养其理论与实践相结合的能力，锻炼学生利用GIS分析相关问题的思维方式，掌握空间数据处理与分析的操作规程和步骤，基本了解地理信息系统的基础软件。该实验都属于基础实验，通过上机操作，锻炼学生利用GIS进行实际问题分析的能力，让学生充分明白地理信息系统强大的应用分析功能。本实验指导书是针对我院地理信息系统专业本科教学特点而编写的，步骤清晰、明了，原理深入浅出，易于学生学习和操作。主要介绍ArcGIS、MapGis和ERDAS地理信息系统软件平台，详细阐述了数据采集与编辑、数据处理与变换及数据的空间分析和简单的统计分析功能。通过对该指导书的学习，学生可以尽快掌握这三种软件基本功能的实现过程与步骤，也可作为非地理信息系统专业本科生地理信息系统课程实验参考教材。一、概述实验一 ArcGIS软件认识 复习地理信息与地理信息系统概念、加深对拓扑关系、空间对象、要素类、要素数据集概念的理解， 掌握基于ArcGIS9.2软件的空间数据采集编辑、处理变换及空间分析的原理和方法。实验二 MapGIS软件认识 通过实习上机操作，使学生掌握基于MapGIS软件的空间数据采集编辑、处理变换及空间分析的原理和方法。实验三 ERDAS软件认识 要求学生掌握基于ERDAS软件的遥感影像数据的输入、处理、解译和输出的原理和方法。二、推荐参考书(1)党安荣等. ArcGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南，北京：清华大学出版社，2003(2)樊红等. ARC/INFO应用与开发技术(修订版)，武汉：武汉大学出版社，2002(3)关泽群等. Arcinfo基础教程，北京：测绘出版社，2002(4)MAPGIS地理信息系统用户教程，中国地质大学（武汉）信息工程学院武汉华地图形数据公司，1998.12 (5)MAPGIS地理信息系统实用教程，中国地质大学（武汉）信息工程学院武汉中信息工程有限公司(6) 党安荣等. ERDAS IMAGINE遥感图像处理方法，北京：清华大学出版社，2003(7) 汤国安等. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，北京：科学出版社，2006三、实验内容实验一 ArcGIS软件认识 第一部分 数据采集与编辑一、基本概念1、地理信息系统：由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。2、地理信息系统构成：系统硬件、系统软件、空间数据库、空间模型、应用人员3、地理空间数据：是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图象、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘或其他系统通讯设备输入GIS，是系统程序作用的对象。4、数据采集与输入：即将系统外部原始数据传输到GIS系统内部的过程，并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内部格式。 地理信息采集(包括地图的输入)可以用数字化仪、图形扫描仪、电子平板测图仪、摄像输入或者从其它系统的磁盘数据文件有选择的输入，计算机通过接口与外部设备连接，获得数据。在利用数字化仪、电子平板测图仪进行地理数据采集时，用户可以随时对输入的地图数据进行修改与编辑，系统能够在任何比例下，在任何地图投影上获得数据，然后将这些数据转换成统一的地图比例尺和相同地图投影的空间数据，存储在数据库中。为了防止地图数字化过程中被移动，系统提供完善的地图位置检测与变换程序，以便保证数据采集的正确性。采用扫描仪采集地图数据时，系统能够通过窗口对地图的任何局部以黑白或者彩色方式扫描，并能把扫描后获得的图象任意裁剪、粘贴与复制，以多种通用的数据存储。在后处理过程中，能够在较小的人工辅助干预下实现线段跟踪与符号的识别，完成图象格式数据向图形格式数据的转换。5、ArcGIS支持文件和数据库中的GIS数据：基于文件的空间数据类型包括对多种GIS数据格式的支持，如coverage，shapefile，grid，image和TIN。Geodatabase数据模型也可以在数据库中管理同样的空间数据类型，这样，可以利用关系数据库已有的优点。基于文件的空间数据基于数据库的空间数据CoveragesOracleShapefilesOracle with SpatialGridsDB2 with its Spatial TypeTINsSQL ServerImages（各种格式的）Personal Geodatabases（微软的Access）Vector Product Format (VPF) filesCAD 文件表（各种格式的）6、什么是Geodatabase：Geodatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型；是按照层次型的数据对象来组织地理数据，这些数据对象包括对象类（Object Classes）、要素类（Feature Classes）和要素数据集（Feature dataset）等。7、Geodatabase类型：个人Geodatabase，对于ArcGIS用户是免费的，它将GIS数据存储在小型数据库中。个人geodatabase更像基于文件的工作空间，数据库存储量最大为2GB。个人geodatabase使用微软的Access数据库来存储属性表。对于小型的GIS项目和工作组来说，个人Geodatabase是非常理想的工具。通常，GIS用户采用多用户Geodatabase来存储和并发访问数据。多用户Geodatabase通过ArcSDE支持多种数据库平台，包括IBM DB2，Oracle(有或没有Oracle Spatial都可以)和SQL Server。多用户Geodatabase使用范围很广，主要用于工作组、部门和企业。8、对象类：一种特殊的类，它没有空间特征，其实例为可关联某种特定行为的表记录（Row in table）。如：某块地的主人。在“地块”和“主人”之间，可以定义某种关系。9、要素：就是带有位置属性的对象。通常，要素由点、线、多边形或者注记来表示。10、要素类：同类空间要素的集合即为要素类。如：河流、道路、植被、用地、电缆等。要素类之间可以独立存在，也可具有某种关系。11、要素数据集：要素数据集由一组具有相同空间参考（Spatial Reference）的要素类组成。12、一般而言，在以下三种情况下，我们考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集中： 专题归类表示当不同的要素类属于同一范畴。如：全国范围内某种比例尺的水系数据，其点、线、面类型的要素类可组织为同一个要素数据集。创建几何网络在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类，须组织到同一要素数据集中。如：配电网络中，有各种开关、变压器、电缆等，它们分别对应点或线类型的要素类，在配电网络建模时，我们要将其全部考虑到配电网络对应的几何网络模型中去。此时，这些要素类就必须放在同一要素数据集下。 考虑平面拓扑（Planar topologies）共享公共几何特征的要素类，如：用地、水系、行政区界等。当移动其中的一个要素时，其公共的部分也要求一起移动，并保持这种公共边关系不变。此种情况下，我们得将这些要素类放到同一个要素数据集下。13、Coverage文件优点：空间数据与属性数据关联。空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据则放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识编码关连。 矢量数据间的拓扑关系得以保存。由此拓扑关系信息，我们可以得知多边形是哪些弧段（线）组成、弧段（线）由哪些点组成、两条弧段（线）是否相连以及一条弧段（线）的左或右多边形是谁？这就是通常所说的“平面拓扑”。二、数据采集与编辑操作(一)shapfile文件创建1、创建shapfile文件（1）在ArcCatalog目录树中，右键单击需要创建Shapefile的文件夹，单击New，再单击Shapefile，如图1.1所示。（2） 打开Create New Shapefile对话框，设置文件名称和要素类型。要素类型可以通过下拉菜单选择Polyline、 Polygon、 MultiPoint、 MultiPatch等要素类型。如图1.2所示。图1.1 图1.2（3） 单击Edit按钮，定义Shapefile的坐标系统，打开Spatial Reference对话框。 （4） 单击Select按钮，可以选择一种预定义的坐标系统；单击Import按钮，可以选择想要复制其坐标系统的数据源；单击New按钮，可以定义一个新的、自定义的坐标系统。（5） 如果Shapefile要存储表示路线的折线，那么要复选Coordinates will contain M Values，如果Shapefile将存储三维要素，那么要复选Coordinates will contain Z Values。（6） 单击OK按钮，新的Shapefile在文件夹中出现。2、创建新的dBASE表图1.3在Catalog目录数中，右键单击需要创建dBASE表的文件夹，单击New，再单击dBASE表，为其输入一个名称，并按回车键。 3、 添加和删除属性在ArcCatalog中，可通过添加、删除属性项来修改Shapefile和dBASE的结构。可以添加新的具有合适名称和数据类型的属性项，属性项的名称长度不得超过10个字符，多余的字符将被自动截去。Shapefile文件的FID和Shape列以及dBASE表的OID列不能删除。OID列是ArcGIS在访问dBASE表内容时生成的一个虚拟属性项，它保证了表中每个纪录至少有一个唯一的值。Shapefile文件和dBASE表除FID、Shape和OID列以外，至少还要有一个属性项，该属性项是可以删除的。在添加属性项之后，必须启动ArcMap的编辑功能才能定义这些属性项的数值。（1） 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要添加属性的Shapefile或dBASE表，单击Properties，如图1.4所示。（2）打开Shapefile Properties对话框，单击Fields标签，如图1.5所示。在Filed Name列中，输入新属性项的名称，在Dtat Type列中选择新属性项的数据类型。在下方的Field Properties 选项卡显示了所选数据类型的特性参数，可在其中输入合适的数据类型参数。 （3）单击确定按钮，完成属性项的添加。图1.4 图1.5在上述Shapefile Properties对话框中，选中需要删除的属性项，在键盘上按Delete键，删除所选属性项，单击确定按钮，完成属性项删除。(二)coverage文件创建1、创建新的Coverage （1）创建新的Coverage 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要创建Coverage的文件夹，单击New，再单击Coverage，如图1.6所示。 （2）打开New Coverage对话框，为新的Coverage输入一个名字，选中使用另一个Cove作为模板的复选框，并单击Browse按钮，选择想作为模板使用的Coverage，如图1.7所示。 图1.6 图1.7（3）单击Next按钮，打开定义投影对话框，如图1.8所示。单击Define按钮，定义或修改新建Coverage的投影，单击Next按钮，在下拉式菜单中选择将有拓扑的要素类，如果想创建一单精度的Coverage，单击Single按钮。双精度是默选项，如图1.9所示。 单击Finish按钮，新的Coverage出现在Catalog中。 图1.8 图1.9 2、建新的INFO表 （1）在ArcCatalog目录右键单击要新建INFO表的文件夹，单击New，选择INFO表。 打开Item definition选项组的Item type列中，选择表格第一数据列的数据类型，根据所选数据类型、分别输入列的字段名（Item name）、列宽（Item width）、显示宽（Display width）、小数点位数（Decimal places）如图1.10。（2） 单击New item按钮，添加另一数据列字段并对数据列参数进行定义，直至添加了所有的数据列。 （3） 如果要删除或修改某列，可以使用Item number后的箭头，浏览到该列 单击OK按钮，新建的INFO表出现在Catalog中。（4）Remove item按钮或进行修改。图1.10（5）单击OK后，完成操作。 3、建立拓扑 Build与Clean都是建立拓扑的方法。Build在确定Coverage的同时，仍保持原来属性表中的数据项，但Clean依据一定的容限值，建立多边形和弧段结点的拓扑关系，可以完成一些Build无法完成的工作。 （1）在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立拓扑关系的Coverage，单击 图1.12图1.13图1.11图1.11Properties命令，打开Coverage properties对话框,如图1.11所示，进入General选项卡，在feature classes中，选择需要建立拓扑关系的地理要素类。 单击Build按钮，打开Build对话框，如图1.12所示。根据需要，改变建立拓扑关系的Feature class或者Anno subclass。单击OK按钮，（2）或单击Clean按钮，打开Clean对话框，如图1.13所示。根据具体情况，输入模糊（Fuzzy）及悬挂（Dangle）容限值，根据需要，选中Clean lines only复选框。单击OK按钮，完成Coverage拓扑关系建立。 4、定义Coverage坐标系统在ArcCatalog目录树中，右键单击需要定义坐标系统的Coverage，单击Properties命令，打开Coverag Properties对话框，进入Projection选项卡，显示Coverage坐标系统及投影参数信息，如图1.14所示。 图1.15图1.14如果Coverage还没有定义坐标系统，可以单击Define按钮，打开Define Projection Wizard对话框，如图1.15所示；当Coverage定义坐标系统也可以在Define Projection Wizard对话框中改变现有的坐标系统。当选择第一个单选按钮时表示交互定义Coverage坐标系统，单击Next，在Projection列表中选择投影类型，如图1.16所示。单击Next，确定各项投影参数。当选择第二个单选按钮时表示为Coverage匹配一个坐标系统，单击Next，确定想使用其坐标系统的Coverage、Grid或TIN。如图1.17所示。 图1.17图1.16(三)Geodatabase数据库创建借助ArcCatalog可以建立两种地理地理数据库必须数据库：本地个人地理数据库(Personal Geodatabase)和ArcSDE地理数据库。个人地理数据库可以直接在ArcCatalog环境中建立，而ArcSDE地理数据库必须首先在网络服务器上安装数据库管理系统（DBMS）和ArcSDE，然后建立从ArcCatalog到ArcSDE地理数据库的一个连接。 以建立本地个人地理数据库为例建立数据库中的基本组成项： 图1.18在ArcCatalog树中选择一个文件夹，夹上点右键，选择New，再选择Personal Geodatabase，如图1.18所示。输入个人数据库的名称，这时该数据库是空的。 1、建立要素数据集 Geodatabase中的基本组成项包括对象类、要素类和要素数据集。当在数据库中创建了这些项目后，可以创建更进一步的项目，如子类、几何网络类、注释类等。建立要素数据集 建立一个新的要素数据集，必须定义其空间参考，包括坐标系统和坐标域。数据集中的所有要素类用相同的坐标系统，所有要素类的所以要素坐标必须在域的范围内。在定义坐标系统时，可以选择预先定义的坐标系，或者以已有的要素数据集的坐标系或独立要素类的坐标系作为模板，或者自己定义。 （1） 在ArcCatalog目录树中，在需要建立新要素数据集的地理数据库上单击右键，单击New，选择Feature Dataset命令，打开new feature dataset对话框，如图1.19所示。（2） 在Name窗口输入要素数据集名称，单击Edit按钮，打开Spatial Reference属性对话框，如图1.20所示。 图1.20图1.19（3） 进入Coordinate System选项卡，单击Select或Import来设置要素数据集的空间参考。（4）进入X/Y Domain选项卡，如图1.21所示。在数值窗口分别输入数据集的最大最小X，Y值及所需精度。 进入Z Domain选项卡，如果要素数据集中的要素类有Z值，输入最大最小的Z值及所需精度。（5） 进入M Domain选项卡，如果要素数据集中的要素类有M值，输入最大最小的M值及所需精度。（6） 单击确定按钮即可完成要素数据集的空间参考的定义。 2、建立要素类要素类分为简单要素类和独立要素类。简单要素类存放在要素数据集中，不需要定义空间参考，要素类将实验要素数据集的坐标；独立要素类存放在数据库中的要素数据集之外，必须定义空间参考坐标。（1） 建立一个简单要素类1） 在ArcCatalog目录树中，在需要建立要素类的要素数据集上单击右键，单击New，选择Feature Class命令，如图1.21所示。 图1.21图1.21图1.222）打开new feature class对话框，如图1.22，在Name文本框中输入要素类名称，在Alias文本框中输入要素类别名，别名是对真名的进一步描述。在Type选项组选择This feature class will store ESRI simple features单选按钮。3）单击下一步按钮，弹出确定要素类数据库关键字对话框，如图1.23。选择Use configuration keyword单选按钮，输入关键字。或选择Default单选按钮，使新表或要素类使用默认的存储参数。 图1.24图1.234）单击下一步按钮，打开确定要素类字段名及其类型与属性对话框，如图1.24所示。在简单要素类中，OBJECTID和SHAPE字段是必需字段，OBJECTID是要素的ID，SHAPE是要素的几何形状，如点、线、多边形等。5） 单击Field Name列下面的第一个空白行，添加新字段，输入新字段名，并选取数据类型。 6） 在Field Properties栏中显示字段属性：新字段名的假名、字段在ArcMap Editor中的可编辑状态、新字段中是否允许出现空值Null；在Default Value 右边输入默认值，建立默认值与字段的关联关系；在Domain右边，单击字段的域，把一个域同字段关联。 7） 单击Field Name列下的字段SHAPE，在Field Properties选项卡显示几何字段SHAPE的属性特征。8） 单击Field Properties栏中输入几何字段假名，并在Allow NULLvalues中选择No，几何字段中禁止出现空值Null，在Geometry Type中选择该要素类中存储的要素类型。列下的字段SHAPE，在Field Properties选项卡显示几何字段SHAPE的属性特征。9） 分别在Grid1，Grid2，Grid3，右边输入几何要素类的空间索引格网大小，Grid1必须大于0，Grid2，Grid3，可以是0。10）在Contains Z Values右边选择Yes，让这个要素类的几何字段存储Z值。在Contains M Values右边选择Yes，让这个几何要素类的几何字段存储M值。11）因为正在要素数据集中建立要素类，所以不能修改空间参考。12）单击完成按钮，即可完成几何字段属性的定义，建立一个简单要素类（2） 建立一个独立要素类独立要素类就是在地理数据库中不属于任何要素数据集的要素类，其建立方法与在要素数据集中建立简单要素类相似。只是独立要素类需要建立自己的空间参考坐标系统并设定自己的投影系统参数和X/Y域。 1）在ArcCatalog目录树中，在需要建立独立要素类的地理数据库上单击右键，单击New，选择Feature Class命令。 2）其余过程与建立简单要素类相同，直到进入定义要素类几何字段属性对话框。单击Spatial Reference属性按钮，打开Spatial Reference属性对话框，3）单击完成按钮。3、 建立关系表（1） 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立关系表的地理数据库，单击New，选择Tabel命令，如图1.25所示。（2）打开New Tabel对话框，如图1.26所示。在Name文本框中输入表名，在Alias文本框中输入表的假名。在Type选项组选择This table will store ESRI simple objects按钮。图1.26图1.25（3）单击下一步按钮，打开数据库存储的关键字配置对话框，图1.27 。选择use configuration keyword单选按钮，输入关键字（对于建立一个使用指定存储关键字的此操作）。（4）单击下一步按钮，打开属性字段编辑对话框，如图1.28所示。在该对话框中为新表属性字段、选择数据类型，并在Field Properties栏中输入属性字段的假名、设性字段的内容是否可以在ArcMap Editor中编辑中修改等，这与给要素类添加属性字段相似。（5）单击完成按钮，完成新表的建立与属性字段的定义。图1.28图1.274、向地理数据库加载数据 地理数据库中支持Shapefile、Coverage、INFO表和dBASE表，如果已有数据不是上述几种格式，可以用ArcToolbox中的工具进行数据格式的转换，再加载到地理数据库中。 （1）导入数据当导入已有的Shapefile和Coverage到地理数据库时，就会在数据库中建立一个新的独立要素类，或建立一个新的要素数据集和要素类，或建立一个已经存在的要素数据集中的一个要素类。前两种情况必须定义空间参考。如果Shapefile和Coverage包含有定义的投影，导入工具将自动建立一个同样投影的新要素类，如果导入数据时，选择用不同于源数据的投影，要素被自动投影变换。 1） 导入 Shapefile ：可将 Shapefile 导入到地理数据库新的或已有的要素数据集中，或导入到数据库独立的 要素类中。 A 在 ArcCatalog 树中，右键单击想导入到地理数据库的 Shapefile，单击 Export，单 击 To Geodatabase（single），如图 1.29所示。 B 打开 Feature Class To Feature Class 对话框，如图 1.30所示。输入 Shapefile 文件的 路径及目标数据库或目标数据库中要素数据集的路径，并为导入的新要素类输入名字。在field Info栏中，可以选择需要导入的字段。C 单击OK按钮，出现进程条，当进程结束时，导入的Shapefile将出现在目标数据库或数据库的数据集中。图1.30图1.29如果第一步选择To Geodatabase（multipile）。可以实现多个Shapefile一次导入到目标数据库或数据库的一个数据集中。按同样的操作可导入Coverage、dBASE表和INFO表到Geodatabase中，还可以在需要导入数据的Geodatabase数据库文件夹上右键单击Import，导入新的要素类。2）导入栅格数据向Geodatabase中导入栅格数据有两种方式：一是导入Geodatabase中作为栅格数据集存储；二是导入到Geodatabase中已经存在的栅格数据集中。A 在ArcCatalog树中，右击想导入栅格数据的地理数据库,单击Impor，单击Raster Datasets，如图1.31所示。 打开Raster To Geodatabase(multiple)对话框，如图1.32所示。添加想要导入的多个栅格数据，单击OK按钮。 图1.32图1.31 （2）载入数据当导入数据之前，这些要素类和表是不存在的。数据载入不同于数据导入，数据载入必须在数据库中创建了基本项目之后，即在数据库建立了要素集、要素类和表后可以利用数据载入工具将Shapefile和Coverage要素载入到地理数据库的要素类中，将dBASE数据表和INFO属性表载入到地理数据库表中。右键单击要载入数据库的要素类或表，单击Load，则可载入格式与建立的要素类或表一致的数据。(四) 创建几何网络1、几何网络概述 现实世界中，人员的流动、货物的流通、信息的传递、能量的传输等等，都是通过可确定的网络系统来进行的。几何网络由要素构成，这些要素被限制存在于网络内，作为网络要素（Network Feature）。地理数据库自动对几何网络中网络要素间的拓扑关系进行维护。网络的连通性是以几何一致性为基础，因此叫做几何网络。 一个几何网络有一个对应的逻辑网络，几何网络实际上是一组组成网络的要素类，逻辑网络是网络连通性的物理描述，逻辑网络中的每个元素（element）都与几何网络中的一个要素关联。1） 网络要素类型几何网络要素包括边网络要素（Edge Network Feature）和连接网络要素（junction Network Feature）。2） 源和汇 网络中的物质、能量、信息的流动是有方向的，网络中的方向是从源到汇（Sinks）的，几何网络中的连接要素可以作为源或汇。3）有效和无效要素 在几何网络中的任何一个边或接合点要素在逻辑网络中可以是有效的，也可以是无效的。一个网络要素是否有效，其状态由Enabled属性字段来维护的。这个字段有两个值：True和False。如果为一个简单要素类创建一个几何网络，这个字段会自动添加到输入要素类中。当用ArcCatalog创建一个网络要素类时，这个字段是必需字段。2、建立几何网络 几何网络是要素数据集中要素类集合之间的拓扑关系，几何网络中的每一个要素有一个角色：边或连接。建立一个几何网络必须确定哪些要素类参入网络，以及参入要素类扮并需要指定一系列的权重参数，以及其他一些更高级的参数。1） 建立全新的几何网络：A 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立几何网络的要素数据集，右键单击New，单击Geometric Network命令，如图1.33所示。打开Build Geometric Network Wizard对话框，如图1.34所示。 图1.34图1.33B单击Next按钮，打开选择如何建立几何网络的对话框，选择Build an empty geometric network单选按钮，建立一个空的几何网络，如图1.35所示。C 单击Next按钮，打开输入几何网络名称对话框，如图1.36所示。为新的几何网络输入名称。图1.36图1.35D单击Next按钮，打开确定网络权重对话框，如图1.37所示。如果想在网络中添加权重，选择Yes单选按钮，单击按钮添加新权重，单击按钮可以删除已经添加的权重。为添加的权重确定名称（Weight Name）和类型（Type）；如果不想在网络中添加权重，选择No按钮。E单击Next按钮，打开网络设置总结信息对话框，如图1.38所示。F 单击Finish按钮，完成新的几何网络的建立。（TypeE 单击Next按钮，打开网络设置总结信息对话框，如图3.101所示。 图1.37图1.383）添加新的几何网络要素类 可以在几何网络中添加新的边要素类和连接要素类。当建立一个新的网络要素类时，必须指定要素的类型和要素类参入的几何网络。新的要素类必须建立在几何网络的同一个要素数据集中，如果建立一个新的连接要素类，需要指定它的要素是否可以为源或汇。 所有网络要素类同简单要素类一样，都有相同的必需字段OID和SHAPE。网络边要素还有一个必需字段Enabled，它决定逻辑网络是否可运行，这个字段有一个固定的属性域。网络连接要素可以作为源或汇，为了记录一个连接要素是否为源或汇，必须建立一个AncillaryRole字段，它也有一个固定的属性域。 4） 定义网络规则 网络连接规则限制可能连接到其他网络要素的网络要素类型，以及可以连接到其他类型要素的特定类型要素的数目。有两种类型的连接规则：边-连接（Edge-Junction）和边-边（Edge-Edge）规则，Edge-Junction规则建立类型A的一个边连接到类型B的一个连接的网络关系，Edge-Edge规则是建立通过类型C的一个连接，类型A的一个边连接到类型B的一个边的网络关系，Edge-Edge规则总是包含一个Junction。(五) 创建拓扑1、在ArcCatalog中，右键单击要素数据集，单击New，单击Topology，打开New Topology对话框，如图1.39所示。打开New Topology对话框，它是对创建拓扑的简单介绍，如图1.40。图1.392、单击下一步按钮，打开确定名称和聚类误差（Cluster Tolerance）对话框，如图1.41所示，输入所创建拓扑的名称和聚类误差。 聚类误差应该依据数据精度而尽量小，它决定着在多大范围内要素必须具有一致性。图1.40图1.413、单击下一步按钮，打开选择参与创举拓扑的要素类的对话框，如图1.42所示，输入所创建拓扑的名称和聚类误差。 聚类误差应该依据数据精度而尽量小，它决定着在多大范围内要素必须具有一致性。4、单击下一步按钮，打开设置拓扑等级的对话框，如图1.43所示。设置拓扑等级的数目及拓扑中每个要素类的定级。图1.42图1.435、单击下一步按钮，打开指定拓扑规则对话框，如图1.44所示。6、单击Add Rule 按钮，打开Add Rule对话框，如图1.45所示。在Feature of feature class下拉框中选择Parcels，在Rules下拉框中选择Must Not Overlap ，表示一个区域不能与另一个区域重叠，可以连接在一起，也可以分开。若两个区域重叠，则违背所定义的拓扑规则，出现拓扑错误。在对话框的右侧面板，显示所选规则的示意图及简单介绍。 图1.45图1.447、单击OK按钮，返回指定拓扑规则对话框，可以看到已经创建了一个规则。这个规则将控制同一个要素类中的要素的拓扑关系。8、单击Add Rule按钮，创建另一个规则。在Feature of feature class下拉框中选择Parcels要素类中的Residential，在Rules下拉框中选择Must Be Covered by，在Feature class下拉框中选择Blocks要素类中的Residential。Must BCovered by表示一个图层中某个要素包括另一个图层中的一定要素。在本例中，Blocks中的居民区包括了Parcels中的居民区。 9、单击OK按钮，返回指定拓扑规则对话框，可以看到已经创建了两个规则。10、单击下一步，打开参数信息总结框。11、 单击完成按钮，出现进程条，当进程结束时，拓扑创建完成12、出现一对话框，询问是否立即使拓扑有效 。单击否按钮，在以后的工作流程中使其生效，创建的拓扑出现在Catalog树中；单击是按钮，出现进程条，进程结束时，拓扑已经生效，创建的拓扑出现在Catalog树中。(六) 查找拓扑错误1、在ArcCatalog树中，右键单击新建的拓扑，单击Properties，如图1.46所示。2、打开Topology Properties对话框，如图1.47所 示。单击Remove All按钮，将已有的两个规则删除。图1.463、单击Add Rule按钮，打开Add Rule对话框， 重新定义一个规则：Must Not Overlap With，如图1.48所示，在Features of feature class下拉框中选择Parcels中的Non-Residential，在Feature class下拉框中选择Blocks中的Residential。这个拓扑规则表示Parcels中 的非居住区必须与Blocks中的居住区不重叠。图1.47图1.484、单击OK按钮，返回Add Rule对话框，定义了一个新规则。如图1.49所示。单击确定按钮，完成拓扑的修改。5、在ArcMap中加载数据creatingTopology、Parcels和Blocks三层，如图1.50所示。先将某个图层设为可编辑状态。调入Topology工具栏。在Topology下拉框中选择要编辑的拓扑图层creatingTopology。图1.50图1.496、拓扑修改（更改名字、修改规则等）后需要使拓扑生效，可以通过单击Topology7、工具栏中的按钮，使图面上的指定区域拓扑生效、按钮可以使当前可见图面的拓扑生效、按钮可以使整个拓扑生效。生效的过程其实就是检验拓扑错误的过程，若拓扑规则有错误，则拓扑生效后，会把有错误的地方自动显示出来。在本例中，可在加载了数据后，单击按钮，使拓扑生效，这时视图中出现四个深色方块，即是拓扑错误的地方。如图1.51所示。图1.518、单击Topology工具栏中的检测拓扑错误按钮，打开Error Inspector对话框，并单击Search Now按钮，即可检查出拓扑错误，并在下方的表格中显示拓扑错误的详细信息。(七)修改拓扑错误creatingTopology的拓扑规则表示Parcels中的非居住区必须与Blocks中的居住区不重叠。当Parcels中的非居住区与Blocks中的居住区重叠时，产生拓扑错误。 为了修改拓扑错误，可以把Parcels层设为编辑状态，把产生拓扑错误的Parcels中的Non-Residential改为Residential，或者把Blocks层设为编辑状态，把产生拓扑错误的Blocks中Residential改为Non-Residential。再使拓扑生效即可。1、设置Parcels图层可编辑，单击选择按钮，选中产生拓扑错误的要素，再打开属性表如图1.52，将Res字段改为Residential。图1.522、单击Topology工具栏中的按钮，使当前可见图面的拓扑生效，这时可以看到图形窗口拓扑错误只剩三个。按照上述步骤修改其余三个拓扑错误。3、拓扑编辑 拓扑编辑包括共享结点的移动、共享边线的移动、共享边线变形、共享边线修改和共享多边形生成。1）将Parcels设置为可编辑状态，将视图放到到一定比例，单击Topology工具栏中的按钮，选择要进行拓扑编辑的要素，进行移动、修改等操作。图1.53选中个点并移动这个点。图1.53 2） 在Task下拉窗口中选择Topology Tasks中的Reshape Edges任务，在Target选择目标图层为Parcels。单击按钮，在视图中选中一条边要素，再单击按钮，画一条草图线与所选边两次相交，共享边就会发生变形，如图1.54所示。图1.54(八) 数据编辑在ArcMap中进行编辑的流程 u 打开ArcMap。u 在ArcCatalog中把导入Geodatabase中的Shapefile、Coverage等数据图层(点，线，面)拖入ArcMap中。u 加载地图到ArcMap中，增加Editor toolbar。u 在Editot toolbar中点击开始编辑，OK，这时你可以开始你的矢量化过程了。Tip:有几个快捷键：Z，放大，X，缩小，C，移动，V，显示节点。其中还有三个交点的方式：mitered 是直角、bevelled是钝角、rounded 是圆角。 1、基本编辑 在ArcMap中对所加载的数据的图形要素可以进行各种编辑，如平行线复制、缓冲区生成、镜面反射、拼接处理、结点删除、结点添加、线的延长和裁剪、线与多边的分割缩放与拉伸。 （1） 要素复制操作 1） 平行复制操作 图1.55单击按钮，在图形窗口中选择要复制的线要素，单击Target箭头，选择需要复制平行线的数据层，在Editor下拉菜单中，选择Copy Parallel命令，打开Distance对话框，如图1.55所示。输入平行线之间的距离（按照地图单位），输入的距离数值的正负值表示要素的复制方向。按Enter键即可完成。2） 缓冲区复制操作 图1.56单击按钮，在图形窗口中选择要生成缓冲区的要素单击Target箭头,选择需要复制缓冲区的数据层(线或多边形类型)，在Editor下拉菜单中，选择Buffer命令，打开Distance文本框，如图1.56所示。输入生成缓冲区的距离（按照地图单位），并按Enter键即可完成不同数据层之间缓冲区的复制。 3） 镜面复制操作 单击按钮，在图形窗口中选择需要进行镜面操作的要素，单击Task箭头，选择Mirror Features 操作任务，如图1.57所示。单击按钮，在图形窗口首尾两点确定一条中心线，所选择的要素按照定义的中心线对称复制。 图1.56（2）要素合并操作ArcMap系统的要素合并操作可以概括为两种类型，要素空间合并与要素裁剪合并。要素空间合并包括Merge和Union两个基本操作。要素裁剪合并主要是Intersect操作。合并可以在同一个数据层中进行，也可在不同数据层之间进行，参与合并的要素可以是相邻要素，也可以是分离要素，当然，只有相同类型的要素才可以合并。 1） 同层要素空间合并 Merge操作可以完成同层要素空间合并，无论要素（线与多边形）相邻还是分离，都可以合并生成一个新要素，新要素一旦生成，原来的要素自动被删除。 具体过程如下：单击按钮，在图形窗口中选择需要合并的要素，单击 Task箭头，选择合并后的新要素所属的目标数据层，在Editor下拉菜单中，选择Merge命令，打开Merge对话框，如图1.57所示，New-shapefile-1表示图层名为New-shapefile中ID值为1的要素。选择一个要素，其他要素向它合并，则合并后的新要素的属性与该要素的属性相同，按OK键即可完成同层要素空间合并。同层要素空间合并的结果如图1.58所示。 图1.58图1.572） 异层要素空间合并 Union操作可以完成不同层要素空间合并，无论要素相邻还是分离，都可以合并生成一个新要素，新要素既保持原要素的类型，又保持原要素的属性特征。具体过程如下：单击按钮，在图形窗口中选择需要合并的要素（来自不同图层），单击 Task箭头，选择合并后的新要素所属的目标数据层，在Editor下拉菜单中，选择Union命令，所选择的要素被合并生成一个新要素。 3） 公共要素裁剪合并 Intersect操作可以完成相互重叠（Overlay）部分的要素合并，无论要素（线或多边形）属于同一数据层还是不同数据层，都可以合并生成一新要素，新要素保持了原要素的类型，但没有任何属性值，需要自己输入新的具体过程如下：单击按钮，在图形窗口中选择具有重叠部分的要素（可以来自大不同数据层），单击Target头，选择合并后的新要素所属的目标数据层（目标数据层必须与原来数据层属于相同的类型，如线或多边形），在Editor下拉菜单中，选择Intersect命令，所选择要素的公共部分合并生成一个新要素。如图1.59所示，两多边形重叠部分生成一个新的多边形。图1.59（3）要素分割操作应用ArcMap要素编辑工具可以分割线要素和多边形要素。对于线要素，可以任意定义一点进行分割，也可以在离开线的起点或终点一定的距离处分割，还可以按照线要素长度百分比进行分割，分割后线要素的属性值是分割前线要素属性值的复制。对于多边形要素当中。1）任意点分割线要素单击按钮，在图形窗口中选择需要分割的线要素，单击按钮，在线要素上任意选择分割点，单击左键，线要素按照分割点分成两段，可通过按钮把该线要素拉开查看。2） 按长度分割线要素图1.60单击按钮，在图形窗口中选择需要分割的线要素，在Editor下拉菜单中，选择Split命令，打开Split对话框，如图1.60，在Line文本框中显示的是所选线要素的长度，在Split选项组中可以选择两种按长度分割线要素的方式，一种是按照长度距离分割，另一种是按照长度比例分割，并输入长度距离或长度比例。在Orientation选项组中可以选择是从线要素的起点计算距离或比例进行分割，还是从线要素的终点计算距离或比例进行分割。单击OK按钮，线要素按照确定或计算的分割点分成两段。可通过按钮把该线要素拉开查看。3）布点分割线要素单击按钮，在图形窗口中选择需要分割的线要素，单击Target箭头，选择需要沿线放置点要素的数据层。在Editor下拉菜单中，选择Divide命