ArcGIS 10.2实验指导手册

1、实验一 ArcGIS 10.2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：ArcGIS 10.22 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Ar

2、cMap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

3、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Donut Shops图层。名为Land use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New York）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New Yor

4、k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New York（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“New York”的那条街道。查询结果窗口现在包含了“Land use”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Land use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

5、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：Donut Shops, Railroads, Streets, 及 Land Use.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

6、”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Donut Shops的属性表。关闭属性表。最后，打开图层Land Use 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

7、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Donut Shops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

8、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Donut Shops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Land use边上的检查框（将去掉），从而关闭图层Land Use 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

9、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

10、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 。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 * From Street WHERE “STR_NAME”=“I 10”，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“I 10”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

11、，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“I 10”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Donut Shops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”

12、，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 Donut Shops，然后点“打开属性表”命令。图层donut shops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

13、：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5-1 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”-“Select By Location”，设置参数如图5-3。图5-2 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

14、图层：待选择实体所在的图层。选择方式“Method”：Create a new selection - 为此次查询结果创建一个新的选择集；Add to current selection - 将此次查询结果添加到当前的选择集中；Remove from current selection - 将此次查询结果从当前选择集中移除；Select from current selection - 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5-3 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”-

15、“Select By Location”，参数设置如图5-5：图5-4 位置查询基于空间数据查询：菜单“Selection”-“Select By Location”，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：select features from - 从图层中选择要素；add to the currently selected features in - 添加到当前选择集；remove from the currently selected features in - 从当前选择集中移除；select from

16、 the currently selected features in - 从当前选择集中选择。“输入图层”（input layer） 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；are within a distance of 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（buffer distance）处设置该距离范围；contain 包含选择层实体的实体；completely contain - 完全包含选择层中的实体；are within 被选择层中的实体包含的实体，选择层必须是面图层；are complet

17、ely within 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；are identical to 与选择层中相同的几何实体；touch the boundary of 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；share a line segment with 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； are crossed by the outline of 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；have their centroid in 中心落在选择层实体中的实体。

18、设置“选择图层”（selection layer） 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- 5 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5-6 位置查询图5-7 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

19、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（save changes），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Per

20、sonal Geodatabse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：ArcGIS 10.24 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

21、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：ArcGIS 10.26 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

22、配准（2）分图层矢量化（屏幕数字化） 新建图层 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8-2 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。 l 在“影像配准”工具栏上，点

23、击“添加控制点”按钮；l 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“Input X and Y”，调出Enter Coordinates对话框，输入其实际坐标，如图2-4。图 2-9 选取控制点图2-10 输入实际坐标l 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2-11 查看链接表检查控制点的残差Residual error和总的RMS。残差(residual error)表示单个控制点坐标转换的误差，均方差RMS表

24、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 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“Update Display”。执行菜单命令“View”“Data Frame Properties”，弹出“数据框属性窗口”； “常规”选项页，将显示单位设置为“米”，如图2-6； “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”。 “更新显示”后，就变成了

25、真实的坐标。图2-12 设置地图显示单位图2-13 导入坐标系统图2-14 导入坐标系统图2-15 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 “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2-16 图像另存 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2-17 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（

26、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 在ArcCatalog中新建点图层。在左侧的Catalog Tree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。 填写名称“学号_村政府”，实体类型“Point”； 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”

27、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2-18 新建点图层图2-19 空间参考属性窗口图2-20 导入空间参考 添加字段。在Catalog Tree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。“XY Coordinate”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

28、侧突出的小方块，选中该行，然后按“Del”键。图2-21 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2-22 添加村政府图层（3）编辑村政府图层 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“Start Editing”，激活编辑工具；任务选择“Create New Feature”；目标选择村政府图层，如图2-16。图2-23 编辑工具条 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。 点击编辑工具条中的按钮，弹

29、出属性编辑框，输入“Name”的值“连县塘”。 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。 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。 10个村政府输入完成以后，点击“Editor”-“Save Edits”，最后“Stop Editing”。 对本图层利用“Name”字段标注。图2-24 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

30、，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Catalog Tree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2-25 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“Start Editing”，激活编辑工具；任务选择“Create New F

31、eature”；目标选择乡村边界图层。 设置捕捉环境“Snapping environment”。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Snapping environment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Snap Tips。点击“Editor”-“Options”，弹出选项窗口，在“General”选项页中勾选“Show sna

32、p tips”，如图2-21。通过设置此，在绘制图形时，捕捉到点时会给出提示，效果如图2-22。图2-26 设置Snapping图2-27 设置捕捉提示 输入第一个村边界连县塘村边界（地图左上角）。将图像放大到一定比例后，按下，沿着连县塘村边界逐点进行绘制，单击开始； 绘制过程中，使用移动地图，然后再按下，可继续绘制； 撤消可用“Ctrl+Z”； 绘制结束时，需首尾相连，如图2-22，提示“Edit sketch vertices”表明捕捉到了此线上的点（此 处是始点），双击绘制结束，效果如图2-23。图2-28 结束时捕捉到始点图2-29 第一个村边界 绘制其他边界。图中所有的线条只需绘制一

33、次，公共边界不需要重绘，每条曲线不需要是闭合线，但需保证最后所有的曲线构成的图形边界是闭合的，不能出现缺口，如图2-24。图2-30 缺口 绘制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如图2-25.图2-31 乡村边界（3）生成乡村图层 打开ArcCatalog，点击工具栏中的按钮，调出ArcToolbox； 找到Data Management Tools-Features-Feature To Polygon，双击Feature To Polygon，弹出数据转换对话框，如图2-26； 点击将乡村边界图层添加到“Input Features”中，设置Output

34、Features的路径及名称（学号_乡村.shp）；点击“OK”即可，生成的面图层如图2-27。对生成的乡村图层也可以添加属性字段并赋值，有兴趣的同学可以自己尝试。图2-32 数据转换图2-33 生成的面图层2.3 分图层矢量化小班图层小班图层的矢量化与乡村图层操作基本相同。（1）新建小班边界图层在Catalog中新建一个Polyline图层，名称为“学号_小班边界”，投影坐标系设置与前面相同。（2）在ArcMap中添加小班边界图层，并进行编辑 将小班边界图层添加到ArcMap中； 开始编辑。编辑工具条如图2-28，捕捉环境设置如图2-29；图2-34 编辑小班边界图2-35 捕捉环境设置 由

35、于小班与乡村有重复边，所以可以先把乡村边界拷贝到小班边界图层，以省去重复边界的绘制：按下按钮，拉框全选乡村边界图层中的线实体，在空白处点右键，选择“Copy”，如图2-30；再次点右键，选择“Paste”，则可粘贴到小班边界图层，如图2-31。图2-36 复制乡村边界图2-37 粘贴乡村边界 在此基础上，继续绘制小班边界，同样所有的曲线只需绘制一次，绘制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如图2-32。图2-38 小班边界绘制完成（3）生成小班图层 转换操作与生成乡村图层相同，输出命名“学号_小班”，输出效果如图2-33；图2-39 最终小班图 编辑完成后，“S

36、ave Edits”并“Stop Editing”。3. 属性录入3.1 添加属性字段 在ArcCatalog中连接到各图层所在文件夹，双击图层名称，打开Shapefile属性框，如下图所示。切换到字段标签页，可自由添加字段名称以及确定字段的数据类型。逐图层添加NAME字段。 字段添加完成后，用ArcMap打开各矢量图层数据，调出“编辑器”工具条。选中村政府图层，在编辑器下拉菜单选择“开始编辑”，之后打开图层属性表添加属性数据。 乡村图层、小班图层的属性添加如上操作。3.2 保存工程文件 当前工程中只包含四个图层，如图2-34所示； 参照实验二中相关操作设置适当的标注； 工程文件命名为“学号.

37、mxd”，设置为保存各图层的相对路径。图2-40 最后效果四、实习报告要求上交数据：13个文件（包括1个地图文档和3个图层）工程文件（学号.mxd）村政府图层（学号_村政府.shp，学号_村政府.shx，学号_村政府.dbf ，学号_村政府.prj）乡村图层（学号_乡村.shp，学号_乡村.shx，学号_乡村.dbf ，学号_乡村.prj）小班图层（学号_小班.shp，学号_小班.shx，学号_小班.dbf ，学号_小班.prj）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3”.rar实验四 空间数据处理与地图投影一、实验目的1 掌握空间数据处理（融合、

38、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。2 掌握地图投影变换的基本原理与方法。3 掌握ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术，同时了解地图投影及其变换在实际中的应用。二、实验准备1 软件准备：ArcGIS 10.22 数据准备：（1）stationsll.shp（美国爱达荷州轮廓图）（2）idll.shp（美国爱达荷州滑雪场资料）以上两个数据是以十进制表示经纬度数值的shapefile（3）snow.txt（美国爱达荷州40个滑雪场的经纬度值）（4）stations.shp，一个已投影的shapefile，用于检验习作2的投影结果（5）idoutl.shp，基于爱达荷横轴墨卡托坐标系

39、的爱达荷州轮廓图，用于检验习作3投影的正确性三、实验内容与步骤1. 空间数据处理1.1 裁剪要素 在ArcMap中，添加数据“云南县界.shp”、“Clip.shp” （Clip 中有四个实体） 开始编辑，激活Clip图层。选中Clip图层中的一个实体（注意不要选中“云南县界”中的实体！）图4-41 编辑Clip 点击按钮，打开ArcToolBox； 选择“Analysis Tools-Extract”，双击“Clip”，弹出窗口剪切窗口，指定输入实体为“云南县界”，剪切实体为“Clip”（必须为多边形实体），并指定输出实体类路径及名称，这里请命名为“云南县界_Clip1”如图4-5；图4-4

40、2 工具箱图4-43 剪切窗口 依次选中Clip主题中其它三个实体，重复以上的操作步骤， 完成操作后将得到共四个图层“云南县界_Clip1”，“云南县界_Clip2”，“云南县界_Clip3”，“云南县界_Clip4”）； 操作完成后，一定要“Save Editors”。图4-44 生成四个剪切图层1.2 拼接图层 在ArcMap中新建地图文档“File-New”，加载在剪切实体操作中得到的四个图层； 在工具箱中选择“Data Management Tools-General”，双击“Append”，在追加窗口中，设置输入实体和输出实体，如图4-7；图4-45 拼接图层窗口图4-46 拼接效果

41、 右键点击图层“云南县界_Clip1”，在出现的右键菜单中执行“Data”-”Export Data”，弹出窗口，将输出图层命名为“YNOK.shp”，如图4-9；图4-47 导出数据窗口 通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理； 新建一地图文档，加载数据YNOK.shp，查看图层并打开其属性表查看与“云南县界”中的属性表有何区别（为什么有这些区别？）。1.3 要素融合 在拼接图层的基础上继续，执行“Dissovle”（融合）命令；图4-48工具箱 输入实体：指定为YNOK；融合字段：选择为“所属州”，将根据这个字段的值对实体进行融合，YNOK图层中“所属州”相同的实体将合并成

42、一个实体；图4-49 融合窗口 以上操作，根据指定字段的值，对现有图层中的实体进行融合，产生新的图层YNOK_Dissovle，打开并查看其属性表；图4-50 融合图层图4-51 融合后属性表 类似地，重复以上过程，并将融合字段指定为：CHINESE ，看看结果有何不同。1.4 图层合并 在ArcMap中新建一个地图文档，加载数据 “西双版纳森林覆盖.shp ”和“西双版纳县界.shp”；调整图层顺序，将西双版纳县界置于下方； 在ArcToolbox执行“联合”命令；图4-52 “联合”工具 在联合对话框中输入实体：依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层；输出实体类：设置为 U

43、nion.shp；图4-53 联合窗口 查看Union的的属性表，并检查属性“Type”，其中为“Y”的表示有植被覆盖的区域。右键点击图层Union，修改属性符号 （设置为唯一值图例，字段设置为TYPE）图4-54 合并图层效果思考题：勐海县的总面积是多少平方公里？其中有森林覆盖的区域面积是多少？没有森林覆盖的区域面积是多少？1.5 图层相交 在图层合并练习的基础上继续 在ArcToolbox中，执行“相交”命令图4-55 相交工具 在“相交对话框”中，输入实体依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层；输出实体类设置为Intersect.shp；图4-56 相交对话框 查看Int

44、ersect，并与“西双版纳森林覆盖”及“图层合并”操作所得结果“Union”进行比较，并进一步思考这类操作适合求解哪一些现实问题。图4-57 相交效果2. 地图投影2.1 定义投影 在ArcMap中新建地图文档，添加第4步成生成的图层Union.shp； 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这图层是什么坐标系； 打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令，见图4-20； 定义投影对话框，如图4-21；选择实体类Union，点击坐标系输入框右边的按钮，出现的“空间参考属性”对话框，如图4-22； 在“空间参考属性”对话框中，点击“选择

45、按钮”，从预定义的坐标系中选择“Geographic Coordinate SystemsAsiaBeijing 1954.prj”（注意：前提是我们已知图层Union使用的是北京1954地理坐标系）； 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“Source”选项页，查看这个图层的坐标系是否已经被指定为“北京1954地理坐标系”，如图4-23。图4-58 定义投影工具图4-59 定义投影对话框图4-60 空间参考属性图4-61 图层属性对话框2.2 投影变换地理坐标系北京1954坐标系转换西安80坐标系国家2000大地坐标系v 在第6步的基础上进行；v 打开Arc

46、Toolbox，执行命令“投影”命令；图4-62 投影命令v 在“投影”对话框中，依次设定输入实体类为Union，输出为Union_PRJ_BJ54.shp，输出坐标系选择“Projected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954Beijing 1954 GK Zone 17N.prj”；图4-63 投影对话框v 确定后，完成由地理坐标系GCS_BEJING_1954 到投影坐标系 BEJING_1954_GK_ZONE_17N 的变换。四、实习报告要求解决1.4中的思考题，将操作步骤及结果写入实验报告。将实验报告以电子版和打印版的形式提交，包括

47、原理、步骤、结果。将实验结果数据压缩成 “学号_姓名_实验4”.rar上交。提示：（1）面积单位是什么？如何转换成平方公里？用图层相减功能（西双版纳县界图层减去西双版纳森林覆盖图层）求出没有植被的区域，得到一个图层；检查此图层的坐标系是否已是投影坐标系（地图单位是米？），如果不是则将其转换为投影坐标系。图4-64 擦除工具（2）查找ArcMap中的联机帮助，以了解如何计算多边形的面积实验五 空间分析一、实验目的4 了解ArcGIS软件矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。5 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换。6 掌握ArcGIS软件进行各种基础空间分析的操作命令与应用，为选择合适的空间

48、分析工具求解复杂的实际问题打下基础。二、实验准备3 软件准备：ArcGIS 10.24 数据准备：（1）缓冲区分析数据：roads.shp（2）叠加分析数据（3）栅格空间分析数据：Landuse、Slope5 知识准备 空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。三、实验内容与步骤1、缓冲区分析1.1用缓冲区向导建立缓冲区（1）新建地图文档，加载part2中图层roads.shp（地图单位为：米）。（2）添加缓冲区向导到菜单中在ArcMap中，执行菜单命令“自定义”-“自定义模式”，在出现的对话

49、框中选择“命令”选项页：在左边目录列表框中，选择“工具”；在右边命令列表框中，选择“缓冲向导”，并按住鼠标左键将其拖放到菜单“Tools”中（或拖放到一个已存在的工具栏上）；关闭“自定义”对话框。图5-1 定制（3）使用缓冲区向导建立缓冲区从图层roads.shp中，选择街道名称为ADAMS MILL的街道。执行菜单命令“Selection”-“Select By Attributes”，弹出属性查询对话框，参数设置如图5-2；查询结果如图5-3。图5-2 属性查询图5-3 查询结果（4）为选中的街道创建50米线状缓冲区执行“Tools”菜单中的“Buffer Wizard”（缓冲区向导）命令

50、（或点击工具栏中的“缓冲区向导”图标），打开缓冲区向导对话框。第一步，选择对象对话框。选择要进行缓冲区分析的图层“roads.shp”，并选中“Use only the selected feature”，只对当前选中的要素建立缓冲区，如图5-4；图5-4 对象选择第二步，弹出缓冲区建立类型对话框。选择单位为米，建立类型为“At a specified distance”，并输入距离为50。图5-5 缓冲区建立类型上图中给出了三种建立缓冲区的建立方法：At a specified distance 以一个给定的距离建立缓冲区，即普通缓冲区；Based on a distance from an

51、 attribute 以分析对象的某个属性的值作为权值建立缓冲区，即属性权值缓冲区；As multiple buffer rings 给定环个数和间距，建立一个分级缓冲区。第三步，缓冲区存放选择对话框，如图5-6。图5-6 存放选择该对话框分为三个区域，A 缓冲区输出类型，是否将相交的缓冲区进行融合；B 对多边形进行内缓冲和外缓冲的选择，这里是对线进行缓冲，所以不可选；C 选择保存方式生成一个图形文件；添加到一个已有的可编辑的图层上；重新生成一个图层文件。在此，选择最后一项，并设置保存路径和文件名。设置完成，点击“完成”，该缓冲图层自动加载到当前工程中，如图5-7。图5-7 缓冲效果1.2使用

52、缓冲区工具建立缓冲区以roads.shp文件建立缓冲区，缓冲距为200m为例进行介绍。其操作步骤如下：（1） 在ArcToolbox中双击“分析工具”-“邻域分析”-缓冲区，打开缓冲区对话框，如5-10所示。图5-10 缓冲区对话框（2） 输入【输入要素】数据，并指定【输出要素类】数据。（3） 在【距离值或字段】区域，有两个单选按钮：【线性单位】和【字段】。选择【线性单位】，则输入一个数值，并在下拉框中选择单位，用此数值作为缓冲距。选择【字段】，则指定输入要素类的某个属性字段，每个要素的缓冲距等于该要素这个属性字段的值。本实例是要为道路构建200米的缓冲区。（4） 【侧类型】、【末端类型】下拉

53、框：点图层不可选；线图层建立缓冲区的过程中可以选择缓冲区的位置，在侧类型中可以选择缓冲区在线的左边left、右边right还是两边都有full，末端类型可以选择末端是圆形round还是方形flat；面的缓冲区侧类型只有两种：full和outside_only，full是对整个面都建立缓冲区，outside_only是在面的外面建立缓冲区。（5） 【融合类型】按作图要求进行选择，其主要作用是决定是否执行融合以消除缓冲区重合的部分。（6） 单击【确定】，完成缓冲区分析操作。2、叠加分析叠加分析，又称叠置分析。根据操作形式不同，叠加分析可分为图层擦除、识别叠加、交集叠加、空间关系连接、交集取反、图层

54、合并和修正更新，下面分别对这几种操作进行介绍。注：此部分实验为验证性实验，实验数据按存放在data 5文件夹中，并按照操作名称分类存储。以下实验指导仅为各项分析的说明解释，具体操作由学生自己进行，操作结果需存储并提交。图5-65 叠加分析工具位置：“ArcToolBox”-“Analysis Tools”-“Overlay”。Erase（擦除）：图层擦除，根据参照图层的范围大小，擦除被参照图层所覆盖的输入图层内的要素。用逻辑代数运算式表示为：，A为输入图层，B为擦除层。图5-66 图层擦除Identity（标识）：识别叠加，在图层交叠的区域，识别图层的属性，并将属性赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时也会产生部分图形变化。图5-13 识别叠加Intersect（相交）：交集叠加，通过叠加处理将到两个图层的交集，并且原图层所有属性将同时在得到的新图层上显示出来。用逻辑代数运算式表示为： ，A、B为输入图层。图5-14 交集叠加Spatial Join（空间连接）：根据图层间的关系将一个图层的属性追加到另一个图层，如将包含点的多边形属性追加到点的属性表，或将距离线段最近的点的属性追加到线段属性表。Symmetrical Difference（交集取反）：对称区别，去掉两个图层的公共区域，剩余部分生成新的图层，其属性综合了原来两个图层的属性。用逻辑