2015年地理信息系统导论实习

地理信息系统实习

第2章坐标系统

习作1:把一种要素类型从地理座标条统投影到投影生标余统

所需数据：idll.shp是以地理坐标和十进制表示经纬度数值的Shapefile文件。idll.shp是

爱达荷州轮廓图文件。

在本习作中，你先选择一个预定义坐标系统来定义idll.shp,然后把idll.shp投影成爱达

荷通用横轴墨卡托投影(IDTM)。IDTM不是一个预定义系统。IDTM参数值如下：

投影：横轴墨卡托

大地基准：NAD83

单位:m

参数

比例系数：0.9996

中央经线：・114.0

参考维度：42.0

横坐标东移假定值：2500000

纵坐标北移假定值：1200000

1.启动ArcCatalog,连接到第2章的数据。在目录树(Catalogtree)中选中idll.shp。Metadta

栏上的摘要信息显示坐标系统为地理坐标系统。单击并连接空间参照信息，信息显示的

坐.标系统是GCS_Assumed_Geographic_l,一个假定的坐标系统。

2.首先定义idll.shp的坐标系统。打开ArcToolbox窗口。右击ArcToolbox,选中

Environments。再单击GeneralSetting卜拉箭头，在thecurrentworkspace中选择Chapter2

databaseo双击DataManagementTools/ProjectionsandTransformations工具集里的

DefineProjection工具。选择idll.shp为Inputfeatureclass,对话框显示idll.shp已经有一

个坐标系统，但那只是,个假定的坐标系统。单击coordinatesystem按钮，打开Spatial

ReferenceProperties对话框，单击Select。双击GeographicCoordinateSystems>North

America,选中NorthAmericanDatum1927.prj,单击Ok,关闭对话框。再次查看idll.shp

的空间参照信息，Metadata栏显示为GCS_North_American_1927o

3.接下来把idll.shp投影到IDTM坐标系。双击DataManagementTools/Projectionsand

Transformations/Feature工具集的Projecto在Project对话框中，选中idll.shp为Input

featureclass,单击outputcoordinatesystem按钮，打开SpatialReferenceProperties对话

框。单击New下拉箭头，选中Projected。在NewProjectedCoordinateSystem对话框，

输入idtm为Name,然后你需要在Projection框和GeographicCoordinateSystems中提供

投影信息。在Projection中，Name下拉菜单中选择Transverse_Mcreator。并输入下列参

数值：False_Easting为2500000、False_Nrothing为1200000、CentralMeridian

ScaleFactor为0.9996,和LatitudeOf^Origin为42.确认LinearUnit是Meter。单击

GeographicCoordinateSystems中的Selecto双击NorthAmerica,选中NorthAmerican

Datum1983.pijo单击Ok关闭NewProjectedCoordinateSystem对话框。在Spatial

Reference对话框中单击Saveas,输入idtm83.pij作为文件名称。关闭SpatialReference

Properties对话框。

4.Project对话框的GeographicTransformation旁边有•个绿点，这是因为idll.shp是基于

NAD27的，而IDTM是基于NAD83。该绿点提示投影需要进行地理转换。单击

GeographicTransformation的下拉箭头，选中NAD」927_To_NAD」983_NADCON。单

击Ok运行该命令。

5.在Metadata栏，你可以证实idll.shp是否J经成功投影到idtm.shp。

问题1：用自己的语言总结习作1的所有步骤。

习作2：导^一个生标系统

所需数据：stationslLshp是以十进制表示经纬度值的Shapefile文件。stationsll.shp是包

括爱达荷州的滑雪道的文件。

在习作2中，你将会通过导入习作1里的idll.shp和idtm.shp的投影信息完成本次地图

投影。

1.在Metadata栏，确认stationsll.shp有一个假定地理坐标系统。双击DefineProjection工

具。选择stationsll.shp为inputfeatureclasso单击coordinatesystem按钮。单击Spatial

ReferenceProperties对话框的Import,双击idll.shp把它加进来。关闭对话框。

2.双击Project工具（DataManagementTools/ProjectionsandTransformations/Feature）,

选择stationsll.shp为inputfeatureclass,指定stationstm.shp为outputfeatureclass,并单

击outputcoordinatesystem按钮。在SpatialReferenceProperties对话框中单击Import,

双击idtm.shp把它加进来。关闭SpatialReferenceProperties对话框。单击Geographic

Transformation下拉箭头，选中NAD_1927_To_NAD_1983_NADCONo单击Ok完成操

作。现在stationstm.shp已经被投影到与idtm.shp相同的坐标系（IDTM）中。

习作3：用预定义生标系线投影Shapefile

所需数据：snow.txt是•个包含爱达荷州40个滑雪场地理坐标的文本文件。

习作3中，你先要从snow.txt创建一个事件图层。然后用预定义坐标系统（UTM）对

该事件图层进行投影，投影后的图层仍然用经纬度值来度量。再把该图层存为Shapefile。

1.启动ArcMapo重命名新数据帧为Task3&4,并添加snow.txt到Task3&4。（注意Source

栏上的目录表。）单击Tools菜单，选择AddXYData。在弹出的对话框里，确认输入表

格为snow.txt,经度为X字段，纬度为Y字段。对话框显示输入坐标的空间参照是未知

坐标系统。单击Edit按钮，打开SpatialReferenceProperties对话框。单击Select,双击

GeographicCoordinateSystems>NorthAmerica和NorthAmericanDatum1983.pijo退出

对话框。

2.snow.txtEvents被加到ArcMapo现在可以投影snow.txtEvents,并把输出结果存为

Shapefile。打开ArcToolbox窗口。在DataManagementTools/Projectionsand

Transformations/Feature工具集中双击Project工具。选择snow.txtEvents为inputdataset,

并输入snowutm83.shp为outputfeatureclasso单击outputcoordinatesystem按钮。单击

SpatialReferenceProperties对话框中的Selecto双击ProjectedCoordinateSystem、Utm,

Nad1983和NAD1983UTMZoneHN.prjo单击Ok对数据集进行投影。

问题2：步骤2要求做地理坐标转换，为什么？

习作4：从一个生标系统转换到另一个生标系统

所需数据：习作1的idtm.shp文件和习作3的snowutm83.shp文件。

习作4首先显示ArcMap中如何进行快捷投影，然后要求你把idtm.shp从IDTM坐标系统转

换到UTM坐标系统。

1.右击Task3&4,选择Properties。CoordinateSystem栏显示当前坐标系统为

GCSNorthAmericanl983oArcM叩指定第一个图层（如snow.txtEvents）的坐标系统

为该数据结构的坐标系统。你也可以通过单击DataFrameProperties对话框的Import输

入一个新的坐标系统。在下一个对话框，双击snowutm83.shp。关闭对话框。现在Task3&4

就是基于NAD1983UTMZoneUN坐标系统。

2.添加idtm.shp到ITask3&4。尽管idtm基于IDTM坐标系统，但它在ArcMap中用

snowutm83.shp进行空间配准。ArcGIS可以对数据集进行快捷重新投影。ArcGIS利用

现有的空间参照信息把idtm投影到该数据结构的坐标系统。

3.下一步就是要把idtm.shp投影到UTM坐标系，还要创建一个新的Shapefile。双击Project

工具。选择idtm为inputfeatureclass,才旨定idutm83.shp为outputfeatureclass,单击output

coordinatesystem按钮。单击SpatialReferenceProperties对话框中的Select。双击Projected

CoordinateSystem>Utm,Nad1983和NAD1983UTMZone1IN.pijo单击Ok关闭对话

框。

问题3：步骤3中能否用Import代替Select?如果可以,如何操作?

4.尽管在ArcMap中idutm83看起来和idtm完全一样，但其实它已经被投影到UTM格网

系统。

挑战性作业：

所需数据：idroads.shp文件和mtroads.shp文件

第2章数据库里有idroads.shp和mtroads.shp,分别是爱达荷后和蒙大拿州的道路

Shapefile。idroads.shp投影在IDTM,但它的横坐标左移假定值（500000）和纵坐标北移假

定值（100000）有错。mtroads.shp投影在NAD1983StatePlaneMontanaFIPS2500坐标系统，

线单位为m,但它没有投影文件。

1.利用习作1中的DTM信息和Project工具，用正确的横坐标左移假定值（2500000）和

纵坐标北移假定值（1200000）对idroads.shp重新进行投影，其他参数保持一致。输出

结果为idroads2.shpo

2.先用DefineProjection工具定义mtroads.shp的坐标系统。然后用Project工具重新投影

mtroads.shp到IDTM,输出结果命名为mtroadsidtm.shpo

3.用ArcCatalog中的Metadata栏验证idroads2.shp和mtroadsidtm.shp具有相同的空间参

照信息。

第3章地理关系矢量数据模型

本章包括3个习作。习作1练习如何将Arcinfo的交换文件转换成Coverage,将Coverage

转换为Geodatabase要素类，将Geodatabase要素类转换为Shapefile,习作1中，你可以查

看Coverage,Geodatabase要素类以及Shapefile的数据结构。习作2查看美国国家水文地理

数据集的分区和路径。习作3练习如何在ArcCatalog和ArcM叩中查看TIN。

习作1：查看ARC/INFO的Coverage和Shapefile的数据文件结构

所需数据：land.eOO为Arc/Info交换文件

在习作1,你将用交换文件land.eOO创建Coverage和Shapefile。你可以现在ArcCatalog

中查看与这两个数据模型有关的数据集，然后用Windows浏览器查看它们的数据文件结构。

1.启动ArcCatalog,连接到第3章数据库。打开ArcToolbox窗口，双击CoverageTools/

Conversion/ToCoverage工具集下的ImportFromInterchangeFile工具，浏览到第3章

数据库并选择land.eOO作为输入的交换文件。（注:在ArcCatalog9.3中,View菜单

->Toolbars-^ArcView8.xTools,然后在调出的"ConversionTools”工具条中">Import

FromInterchangeFile)1»单击OK,完成转换。

2.名为land的Coverage己出现在目录树中(如果没有，从ArcCatalog的View菜单中选

择Refresh)。单击加号，展开land。该Coverage包括四个要素类：arc、label、polygon

和tic。在Preview栏中，可以高亮选中目录树中的某一要素类对其预览。Arc可显示线

(弧段)，label显示每个多边形的标识点，polygon显示多边形，tic显示land的控制点。

注意这四种类别符号与要素类型相对应。

3.右击目录树中的land,选择Properties,出现Coverage要素类属性对话框。包括四个标

签：GeneralsProjection、TicsandExtent和Tolerances。General栏显示多边形要素类中

的拓扑关系，Projection栏显示坐标系统未知，TicsandExtent栏显示该Coverage的控

制点以及该Coverage的区域范围，Tolerances栏显示建立拓扑和编辑是的各种容限值。

4,右击目录树中land下的Polygon.选择Properties,出现CoverageFeatureClassProperties

对话框。该对话框包括General、Items和Relationships等标签。Items栏显示属性表的

字段。

5.与land有关的数据文件存储于两个文件夹中：land和INFO。你可以用Windows浏览

器查看这些文件。Land文件夹包含弧段数据文件(,adf)»其中•些图形文件可由名称

来识别，如arc.adf表示弧段的清单，pal.adf表示多边形/弧清单。同一数据库中的其他

Coverage共享一个INFO文件夹，INFO文件夹包含了arc0000.dat、arcOOOO.nit等属性

数据文件。这两个文件夹中的所有文件都是二进制文件，无法读取。

6.这一步是将land转换成多边形Shapefileo至少有两种转换方法可供选择：第一，可以

用ConversionTools/ToShapefile工具集里的FeatureClasstoShapefile(multiple)工具，

该工具可以把Coverage要素类(但不包括那些建立了初步拓扑的Coverage)转换成

Shapefileo第二，可以在右击数据集出现的菜单中进行。这里采用第二种方法。右击land

的polygon要素类，单击Export,选择ToShapefile(singe),在其后的对话框中，将第

3章数据库设定为输出路径，输入land_polygon作为输出要素类的文件名。单击0K。

landpolygon成功创建到目录树中。

7.右击land_polygon.shp选择Properties,出现ShapefileProperties对话框，该对话框包含

General,Fields和Indexes等标签，Fields栏显示Shapefile中的字段，Indexes栏显示

Shapefile的空间索引，空间索引可以提高数据显示和查询的速度。

8.Shapefile文件land_polygon.shp带有多个数据文件。你可以用Windows浏览器查看这些

文件。其中land_polygon.shp是形态(几何)文件，land_polygon.dbf是dBASE格式的

属性数据文件，land_polygon.shx是空间索引文件。

问题1：用自己的话描述Coverage和Shapefile在数据结构上有何不同。

问题2：Coverage数据模型用独立的系统存储空间和属性数据，以land为例说出它的

两个系统。

习作2：查看分区和路位

所需数据：nhd是加利福尼亚州洛杉矶的水文地理数据集，流域用8位编码表示

(18070105)»nhd是一个包含分区和路径的Coverage。习作2要求查看这些复合要素以及

弧或多边形等简单要素。

19.2版本的在扩展里加下DataInteroperabilityTools-^QuickImport,先把eOO转换为geodatabase的.gdb文

件，再导出为shp文件。

1.展开目录树中nhdc它包括汗个图层：arc、label、node、polygon>region.Im>region.rch>

region.WBNroute.drain>route.Im>route.rch和tico

2.启动ArcMap。将数据帧命名为nhdl,将polygon、region.Imregion.rch>region.wb加

到nhdl中。polygon图层由全部的多边形组成，并在此基础上创建了三个亚区，右击加

入的nhdregion.hn图层，选择OpenAttributeTable,FTYPE字段显示了nhdregion.Im

由洪水区域组成。

问题3：由不同的亚区组成的分区可以互相重叠。nhd中三个亚区直接是否存在重叠？

3.插入一个新的数据帧，命名为nhd2。将arc、route.drainsroute.Imroute.rch加到nhd2

中。arc图层有全部弧段组成（含有起始结点、终止结点、左多边形、右多边形），并在

此基础上创建三个路径亚类，右击加入的nhdroute.drain图层，选择OpenAttributeTableo

表中的每个记录代表一个河段，地表水的每个河段都有一个唯一的标识码。这些河段提

供了与EPA（美国环保署）和河网上现有的与水有关数据的链接。

问题4：不同的路径亚类可以在弧段基础上建立，在nhdCoverage的不同路径亚类中，

你看到所用的弧段了吗

4.在nhd中的每个图层都可以导出成Shapefile格式或是Geodatabase中的要素类。例如，

可以右击nhdroute.rch,指向Data,选择ExportData。ExportData可以让你把数据集存

储为Shapefile或Geodatabase要素类。

习作3：查看TIN

所需数据：emidatin是由数字高程模型制备的TIN。

1.在ArcCatalog的目录树中单击emidatinoContents栏显示emidatin的数据类型是TIN。

2.在ArcMap中插入一个新的数据帧，命名为Task3,将emidatin加到Task30右击emidatin,

选择Properties。在Source栏中，DataSource框中显示了结点和三角形的数目，以及Z

（高程）的值域。

问题5：emidatin中有多少个结点，多少个三角形？

3.在Symbology栏中，在Show框中取消Elevation复选框，单击Add按钮。在随后的对

话框中，选中Edgeswiththesamesymbol使其高亮显示，单击Add,然后单击Dismiss。

单击OK,关闭LayerProperties对话框。现在ArcMap窗口显示了emidatin的三角形。

用上述相同的步骤，可以查看组成emidatin的结点。

挑战性作业：

所需数据：fire和highwayo

第3章数据库包括了fire（含有亚区的多边形Coverage）和highway（含有路径子类的

Coverage）o

1.启动ArcMap,插入数据帧,命名为Fire。将fireCoverage的polygon、regions.fireK

regions.fire2>regions.fire3力口至ljFire中。三个亚区分别为过火一次、二次和三次的区域。

问题1：在fireCoverage中的分区是由空间上分离的组分构成的吗？

问题2：在fireCoverage中的分区相互叠置吗？

2.在ArcM叩中插入一个数据帧，命名为Highway,将highway的arc和route.fhstroute加

入到该数据帧中。用粗线符号表示highwayroute.fastrouteo

问题3：highwayroute.fastroute由多少线段组成？（提示：放大显示highway

route.fastroute,用Identify工具识别highwayroute.fastrouteo）

第4章基于对象的矢量数据模型

本章山三个习作组成。习作1熟悉Geodatabase数据模型的基本要素；习作2通过将一

个多边形Shapefile图层转换为Geodatabase要素类，来更新面积和周长；在习作3中你将看

到带m值的聚合线构成的路径。

习作1：创建Geodatabase、要素数据集和要素类

所需数据：elevzone.shp和stream.shp是两个具有相同坐标系和范围的Sh叩efile文件

在习作1中，首先要创建一个个人Geodatabase和一个要素数据集，再将两个Shapefile

导入到要素数据集中，称为两个要素类。Geodatabase中要素类的名称不可重复，换言之，

一个独立的要素类和•个要素数据集中的要素类，它们的名称不能相同。

1.启动ArcCatalog,连接到第4章的数据。本步骤要创建个人Geodatabase。在目录树中

右击第4章数据，单击New,选择PersonalGeodatabase。将新的PersonalGeodatabase

重新命名为Taskl.mdbo

2.下一步是创建•个新的要素数据集。右击Taskl.mdb,单击New,选择FeatureDataset,

在随后的对话框中输入Area1作为名称，单击下一步，选择投影坐标系统，导入

stream.shp的坐标系统，将其作为要素数据集的坐标系统。

3.现在Area1应该出现在Taskl.mdb中。右击AreaL单击Import,选择FeatureClass

（multiple）o用浏览器按钮或拖放方法选择elevzone.shp和stream.shp作为输入要素。

注意输出Geodatabase的路径为Area1。单击OK,执行导入命令。

4.在目录树中右击Taskl.mdb,选择PropertiesoDatabaseProperties对话框中有General

和Domains标签。Domains用于建立属性的有效值或值的有效范围，以最大限度减少数

据输入的错误。

5.右击Area1下的elevzone,选择PropertiesoFeatureClassProperties对话框中有General、

Fields、Indexes等标签。Fields栏显示要素类的字段。要素类包含有若干子类，子类与

子类之间至少有一个属性互不相同使之区分开来，同时一个要素类也包含子类的对象与

对象之间的关联。

6.用Windows浏览器找到第4章数据中的Taskl.mdboTaskl.mdb是一个Access格式的数

据库。双击Taskl.mdb,查看其内容。其中一个表是elevzone,打开该表查看其内容。

该表与ArcCatalog中elevzone的预览表相同。此外，还有许多其他的表，以GDB为前

缀，这些是Geodatabase的专用表。

问题1：Taskl.mdb中的elevzone与elevzone.shp包含了相同的多边形要素，但它们的

Property对话框中的内容（标签）却不相同，为什么？

习作2：将Shapefile转成Geodatabase要素类

所需数据：landsoil.shp是一个多边形Shapefile文件，其面积和周长不正确。

在对Shapefile进行叠加操作时，ArcGISDesktop不能自动更新输出Shapefile的面积和

周长。landsoil.shp就是这种Shapefile。在本习作里，将通过把landsoil.shp从Shapefile转成

Geodatabase卜一的要素类，从而更新面积和周长。

1.在目录树中单击landsoil.shp。在Preview标签中，将预览类型改成Table。预览表显示

了两套面积和周长值。而且，每个字段包含了重复的值。显然landsoil.shp的面积和周

长值尚未更新。

2.用与习作1相同的步骤创建一个新的个人Gcodatabase,将其命名为Task2.mdb。右击

Task2.mdb,单击Import,选择FeatureClass（single）o在随后的对话框中选择landsoil.shp

作为输入要素。确认为Task2.mdb为输出位置。输入landsoil作为输出要素的名称。单

击OK,landsoil作为Task2.mdb中一个独立要素类被创建。

问题2：除了Shapefile（要素类），还有其他类型的数据可以导入到Geodatabase中吗？

3.在Task2.mdb中预览landsoil表格。在表的最右边，字段Sh叩e_Length和ShapeArea

分别显示了正确的周长和面积值。

可作3：查看带测度的聚合端fExaminepolylineswithmeasuresj

所需数据：decrease24k.shp是显示华盛顿州公路的Shapefile文件。

decrease24k.shp是从华盛顿州交通部门（WDOT）下载的Shapefile文件。该Shapefile

文件包含具有测度值（次）的聚合线。换言之，该Shapefile文件包含公路路径。decrease24k.shp

原为地理坐标系统，现被投影成WashingtonStatePlane,SouthZone,NAD83,单位为ft。

1.启动ArcMapo将数据帧重命名为Task3,将decrease24k.shp加入到Task3中。打开

decrease24k.shp的属性表。表中,Shape字段表明decrease24k为带测度的聚合线（Ployline

M）组成的Shapefile,SR字段存储州路径的代码。关闭属性表。

2.下一步要加入IdentifyRouteLocations工具。如果没有设置，系统默认该工具不会出现

在任何工具条中，如果需要使用该工具，需要将其加到工具条中。从Tools菜单中选择

Customize,在Commands标签中，选择LinearReferencing。这一命令框显示了五个命

令。将IdentifyRouteLocations命令拖放到工具条中（例如Tools工具条）。关闭Customize

对话框。

3.用SelectFeatures工具从decrease24k.shp中选择•条公路，单击IdentifyRouteLocations

工具，再沿选中的公路单击某个点。该操作打开了IdentifyRouteLocations对话框，并

显示刚才所单击的那个点的测度值、最小测度值、最大测度值和其他信息。

问题2：请说出累计路径长度的方向。

挑战性作业：

NHD_Geo_July3是从美国国家水文地理数据集计划（httD：///data.hlml）网站

下载的Geodatabase数据。

问题1：说出该Geodatabase中所包含的要素数据集名称。

问题2：说出每个要素数据集中所包含的要素类名称。

问题3：NHD_Geo_July3包含了与第3章数据库nhd中相同类型的水文数据。

NHD_Geo_July3为Geodatabase数据模型，但nhd为Coverage模型，比较这两个数据集，

用自己的话说出两者的不同。

第5章栅格数据模型

包括三个习作。前两个查看两种栅格数据：数字高程模型（DEM）和陆地卫星专题制

图（LandSat）影像。习作3涉及将两个Shapefile（一个为线要素，一个为多边形要素）转

换为栅格数据。

习作1：查看USG5DEM数据

所需数据：Taskl文件夹中包含以SDTS（空间数据转换标准）格式发布的美国地质调

查局的7.5分DEM。

在习作1中，将使用ArcToolbox来把USGS7.5分DEM导入格网，并使用ArcCatalog

来检查该格网的属性。

1.启动ArcCatalog,并连接到第5章数据。打开ArcToolbox（.在CoverageTools/Conversion

/ToCoverage工具集中双击ImportFromSDTS工具。另一种方法是在ArcCatalog的View

菜单中使用ArcView8xTools中的SDTSRastertoGrid工具。

2.在ImportFromSDTS对话框中，使用浏览器定位到Taskl文件夹的数据文件。所有数

据文件都以8146作为前缀。双击其中任文件，对话框中的InputSDTSTransferFile

Prefix应歹！JHl8146。将输出的格网名称改为Menan-Buttes,并保存在第5章数据库中。

单击0K。该转换创建了一个高程格网和10个与此格网相关联的表格。

3.本步骤用于检查步骤2中创建的高程栅格Menan-Butteso在ArcCatalog目录树中右击

Mcnan-Buttes并选择Properties,查看General标签。

问题1：Menan-Buttes有多少行、多少列？

问题2：Menan-Buttes左上角的x、y坐标值是多少？

4,启动ArcM叩。将数据重命名为Taskl并添加Menan-Buttes到Taskl中。右击Menan-Buttes

并选择Properties。在Symbology标签中，（选中Classify,）右击ColorRamp选框并取

消选择GraphicView。然后，从ColorRamp下拉菜单中选择Elevation#1。关闭Properties

对话框。ArcMap现在显示这个双孤峰的戏剧性景观。

习作2：在ArcMap中查看卫星影像

所需数据：tmrect.bil是由前五个波段组成的陆地卫星TM影像文件。

习作2将查看具有五个波段的陆地卫星TM影像，通过改变各波段所赋颜色，可以改变

影像的视觉效果。

1.在ArcCatalog中右击tmrect.bil并选择PropertiesoGeneral标签显示tmrect.bil具有366

行、651列和五个波段。

问题3：你能否确认tmrect.bil是以线格式对波段分离存储的？

问题4：tmrect.bil中像元的大小是多少（以米为单位）？

2.启动ArcMapo将数据重命名为Task2并添加tmrect.bil至UTask2中。H录表中显示

tmrect.bil为RGB合成：红、绿、蓝分别赋予波段1、波段2和波段30

3.从tmrect.bil的目录菜单中选择Properties«在Symbology标签中，使用下拉菜单改变

RGB合成：红、绿、蓝分别被赋予波段3、波段2和波段1。单击应用。你应该可以看

到一幅类似彩色照片的影像。

4.接着，适应以下RGB组合：红、绿、蓝分别被赋予波段4、波段3和波段2o你应该

可以看到影像变为彩红外照片。

习作3：将矢量效据箱为栅格数据

所需数据：nwroads.shp和nwcounties.shp是两个Shapefile文件，分别表示美国Pacific

Northwest的主要公路和县份。

习作3将把线型Shapefile（nwroads.shp）和多边形Shapefile（nwroads.shp）转化为栅

格数据。其区域涵盖了爱达荷州、华盛顿州和俄勒冈州，均为兰伯特正形圆锥投影，其单位

为m»

1.在ArcMap中，插入新的数据帧并重命名为Task3。将nwroads.shp和nwcounties.shp添

力U至!ITask3。打开ArcToolbox。

2.在ConversionTools/ToRaster工具集中双击FeaturetoRaster工具。选择nwroads作为

输入要素，选择RTE_NUM1作为字段，将输出栅格数据保存为nwroads_gd,输入5000

作为输出像元大小，然后单击OK运行该转化程序。nwroads_gd以不同颜色在地图中

显示。每种颜色对应一条编号公路。山于采用的像元很大（5000m）,公路看起来像块

状排列。

3.双击FeaturetoRaster工具。选择nwcounties作为输入要素，选择FIPS作为字段，将输

出栅格数据保存为nwcounties_gd,输入5000作为输出像元大小，然后单击OK运行该

转化程序。在地图中显示的nwcounties_gd带有不同图符，表示从1到119的分类值（119

是县份数目）。在目录表中双击nwcounties_gd。在Symbology标签中，于Show框中选

择UniqueValues并单击OK。这样，该地图就用唯一图符表示各个县城来显示

nwcounties_gdo

问题5：nwcounties_gd具有157行和223列。如果用2500作为输出像元大小,那么输

出格网将有多少行？

挑战性作业：

所需数据：emidalat是一个高程栅格文件；idtm.shp是一一个多边形Shapefile文件。

Emidalat是一个USGSDEM,其坐标投影系统为UTM。而idtm.shp则是基于爱达荷州

横轴墨卡托（IDTM）坐标系统。该挑战性作用要求你将emidalat投影到IDTM坐标系统，

并要求你获取关于emidalat的图层信息。

1,使用ArcCatalog中的Metadata标签，读取关于emidalat和idtm.shp的空间参照信息，

包括大地基准（datum）。

2.4DataManagementTools/Projections和Transfbrmations/Raster工具集中使用Project

Raster工具，将emidalat投影到IDTM坐标系统。使用默认的重采样方法，并将像元大

小设置为30（m）o将输出栅格数据重命名为emidatm

3,启动ArcMap。将数据帧重新命名为Challenge,并将idtm.shp和emidatm添加到Challenge

中。将以很小的矩形出现在爱达荷的北部。

问题1：emidatm中的最大高程为多少？

问题2：emidatm是个浮点型格网还是整形格网？

问题3：emidatm有多少行、多少列？

第6章数据输入：屏幕数字化

习作：在ArcMap中作屏幕救室化

所需数据：land_dig.shp是数字化底图文件，它基于UTM坐标系统，以m为单位。

本习作将从land_dig.shp文件中数字化几个多边形，生成一个新的Shapefile,假设

land_dig.shp是一幅影像并用作底图，以“徒手画（f?eehand）”方式数字化，生成新的Shapefile。

1.启动ArcCatalog连接到第6章数据。首先创建一个用于数字化的新的Shapefile。右击

第6章文件夹，指向New-Shapefile。在出现的对话框中输入Triall作为名称，要素类

型选择Polygon,单击Edit按钮做空间参照。为Triall导入land_dig.shp坐标系统。

2.启动ArcMap,重命名新数据帧为Taskl。添加Triall和land_dig.shp。检查确认目录表

中Triall处在land_dig.shp的上面。在数字化以前，需要改变两个Shapefile文件的符号，

定义所选图层以设立数字化环境。为使数字化方便，把land_dig.shp用红色标示，Triall

用黑色。从land_dig.shp的快捷菜单上选择Properties,在Symbology栏中，单击Symbol,

把符号改变为红色外框的空心符号。在Labels标签中，对"Labelfeaturesinthislayer"

打勾，并从下拉菜单中选择LANDDIG」作为字段名。单击0K,关闭LayerProperties

对话框。在目录表上单击Triall的符号，选择用黑色外框的空心符号。

3.在目录表中单击Selection栏标，对land_dig.shp不打勾。这保证在数字化过程中，Triall

是唯一的可选图层。回到Display栏标。

4.单击Tools菜单，确认EditorToolbar被选中（或者单击EditorToolbar按钮）。从Editor

下拉列表中选择StartEditing。确认该任务是CreateNewFeature,对象是Triall。从Editor

下拉列表中选择Options。在General标签中，对接合容差输入10并选择地图单位（接

合容差为10m,因为Triall的地图单位是m）,单击OK。再单击Editor下拉箭头，选

择Snapping。确认只有Triall的Vertex、Edge和End复选框别勾选。关闭Sn叩ping对

话框。可以使用Measure工具，观察10m的接合容差到底有多大。

5.至此可以开始数字化。放大72号多边形周围区域。注意：land_dig里的72号多边形是

由一组线（边缘）组成的，这些线是由点（节点）连接的。在Editor工具条上单击Sketch

Took左键单击鼠标，数字化72号多边形的一个始点。以land_dig为向导数字化其他

节点；当又回到始点的时候，右键单击并选择FinishSketcho完成数字化的72号多边

形呈现青色并且多边形里有一个字符X。呈青色的要素是处于活动状态的要素，取消选

中该多边形的方法是：单击Edit工具，再在多边形外任何位置单击。如果需要删除Triall

的一个多边形，方法是：先用EditTool选中并激活该多边形，然后按Delete即可。

6.数字化73号多边形。在数字化的过程中，可以随时放大缩小或使用其他工具。任何时

候当你希望继续数字化时，单击SketchTool即可。

7.数字化74、75号两个多边形。这两个多边形公用一条边，思路是先数字化两个多边形

的轮廓线（外框），然后裁剪成两个多边形。方法是：以公共边的一个端点为起点，数

字化整个外框（包括公共边另一个端点）。然后，把任务切换为CutPolygonFeatures：

确认已数字化的外框处于激活状态，否则，使用EditTool选中它。在单击SketchTool,

左键单击外框数字化时使用过的起点，数字化公共边界的其他节点，双击公共边界的另

一端点。

8.在.匕一步中，还可以用Auto-CompletePolygon完成CutPolygonFeatures。要使用该方

法，需要首先数字化其中的一个多边形，把任务切换到Auto-CompletePolygon,然后

数字化另一个多边形，这时就无需再过公共边。然而，在2004年7月，ESRI网站发出

了一个Auto-CompletePolygon工具缺陷的警告信息。显然，该工具并非每次都能正常

运作。

9.至此，已经完成数字化。右键单击目录表的Triall,打开属性表，单击ID下面的第一

个空格，输入72；在接下来的3个空格内分别输入73、74和75（你可以记录左边的方

框，查看与该记录相对应的多边形）。关闭表格。

10.在Editor下拉列表中选择StopEditing,保存结果。

问题1：定义接合容差（小窍门：使用ArcGISDesktopHelp的Index表。）

问题2：越小的接合容差值是否能够生成一个精确度更高的数字化地图？为什么？

问题3：EditorToolbar栏里的Task卜拉菜单列出了4类任务类型,Auto-CompletePolygon

属于哪一类？

第7章几何变换

包括三个习作。习作1是扫描文件的仿射变换。习作2是几何变换后的扫描文件的矢量

化过程。习作3是卫星影像的仿射变换。

习作1：对扫描地图作地理参照和矫正

所需数据：hoytmtn.tif是一个包含扫描的土壤界线的TIFF文件。

二值扫描文件hoytmtn.tif的地图单位为英寸。本习作要把扫描图像变换到UTM坐标系。

变换过程包含两个基本步骤：首先，用4个地面控制点对图像进行坐标匹配，这4个控制点

与原始土壤图的4个角向对应。其次，用地理坐标匹配的结果，校正或变换图像。4个控制

点的经纬度值以度-分-秒（DMS）表示如下：

Tic-id经度纬度

1-1160000471500

2-1155230471500

3-1155230470730

4-1160000470730

投影到NAD1927UTMZone11N坐标系之后，这4个控制点的x坐标和y坐标如下:

Tic-idXy

1575672.27715233212.6163

2585131.22325233341.4371

3585331.33275219450.4360

45758505730

现在，准备对hoytmtn.tif进行地理坐标配准。

1.启动ArcMap,重命名新数据帧为Taskl。将hoytmtn.tif添加到Task1。单击View菜单，

指向Toolbars,^*1,GeoreferencingoGeorefbrencing工具条出现在ArcMap窗口，Layer

下拉列表显示出hoytmtn.tifo

2.放大hoytmtn.tif,定位4个控制点。用括号圈起控制点：两个在图像的顶部，两个在图

像的底部。按顺时针方向从1到4编号，其中，左上角的点为1.

3.在第一个控制点周围放大视窗。激活Georeferencing工具条里的AddControlPoints工具。

单击与括号中心线相交的交叉点，再单击一次。在控制点上有一个由绿色变红色的“+”

出现。用同样的方法添加其他三个控制点。

4.本步骤要更新4个控制点的坐标值。单击Georeferencing工具条里的ViewLinkTableo

链接表格的顶部列出了4个控制点的XSource、YSourceXMap、YMap和Residua】

（残差值）。其中，XSource>YSource是扫描图像上的坐标值。XMap、YMap是输入

的UTM坐标值。链接表格还有AutoAdjustsTransformationmethod和TotalRMSError

等三项。注意转换方法是1stOrderPolynomial（如仿射变换）。单击第一个记录，分别

输入XMap、YMap值为575672.2771、5233212.6163。再输入其他三个记录的XM叩、

YMap值。

问题1：你第一次试验的总的均方根误差是多少？

问题2：第一项记录的残差是多少？

5.如果控制点被正确地添加到图像，总的均方根误差应小于4.0（m）o如果均方根误差很

大，选中残差值大的记录并删除；返回到图像上，重新输入控制点，直至总的均方根误

差在可接受范围内，单击LinkTable对话框上的OK按钮。

6.本步骤要纠正（变换）hoytmtn.tifo选择Georeferencing卜拉菜单的Rectify。在出现的

对话框中，选择所有参数为默认值，并将纠正后的图像保存为rect_hoytmtn.tif。

习作2：用ArcScan矢量化栅格战条

所需数据：rect_hoytmtn.tif,习作1矫正后的TIFF文件。

ArcScan是ArcGIS的一个扩展模块。要使用ArcScan,首先要在ArcMap的Tools菜单

里的Extension和View菜单的工具条中选中ArcScan,使其处于激活状态。ArcScan可以将

二值的线栅格（如rect_hoytmtn.tif）转化为线要素或者多边形要素。变换后的矢量化输出结

果可以保存到一个Shapefile或Geodatabase要素类中。

如果扫描图像包含不规则栅格线、有缝隙的栅格线和污点，线栅格的矢量化就存在问题。

一幅质量差的扫描图像意味着原始图像的