GIS軟件應(yīng)用實驗指導(dǎo)書

GIS軟件應(yīng)用

實驗指導(dǎo)書

GIS軟件應(yīng)用-ArcGIS

目錄

實驗一、使用ARCMAP瀏覽地理數(shù)據(jù)..................................................................................................1

一、實驗?zāi)康?..........................................................................................................................................1

二、實驗準(zhǔn)備...........................................................................................................................................1

三、實驗步驟及方法...............................................................................................................................3

第1步啟動ArcMap..........................................................................................................................3

第2步檢查要素圖層................................................................4

第3步顯示其它圖層................................................................5

第4步查詢地理要素................................................................6

第5步檢查其它屬性信息...........................................................8

第6步設(shè)置并顯示地圖提示信息....................................................10

第7步根據(jù)要素屬性設(shè)置圖層渲染樣式..............................................12

第8步根據(jù)屬性選擇要素...........................................................14

第9步使用空間關(guān)系選擇地理要素..................................................16

第1。步退出ArcMap......................................................................................................................17

四、實驗報告要求.................................................................................................................................18

實驗二、空間數(shù)據(jù)庫管理及屬性編輯.....................................................................................................19

一、實驗?zāi)康?........................................................................................................................................19

二、實驗準(zhǔn)備.........................................................................................................................................19

三、實驗內(nèi)容及步驟.............................................................................................................................20

第1步啟動ArcCatalog打開一個地理數(shù)據(jù)庫.........................................20

第2步預(yù)覽地理數(shù)據(jù)庫中的要素類..................................................21

第3步創(chuàng)建縮圖,并查看元數(shù)據(jù)....................................................23

第4步創(chuàng)建個人地理數(shù)據(jù)庫(PersonalGeodatabase-PGD).........................................................24

第5步拖放數(shù)據(jù)到ArcMap中......................................................32

第6步編輯屬性數(shù)據(jù)及進(jìn)行1：M的空間查詢........................................33

第7步導(dǎo)入GPS數(shù)據(jù),生成圖層....................................................35

四、實驗報告要求.................................................................................................................................39

實驗三、影像配準(zhǔn)及矢量化.....................................................................................................................41

一、實驗?zāi)康?........................................................................................................................................41

二、實驗準(zhǔn)備.........................................................................................................................................41

三、實驗內(nèi)容及步驟............................................................................................................................41

第1步地形圖的配準(zhǔn)一加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具.....................................41

第2步輸入控制點.................................................................42

第3步設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性..........................................................44

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第4步矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募?........................................47

第5步分層矢量化一在ArcCatalog中創(chuàng)建一個線要素圖層............................48

第6步從已配準(zhǔn)的地圖上提取等高線并保存到.上面創(chuàng)建的要素類中....................53

第7步根據(jù)GPS觀測點數(shù)據(jù)配準(zhǔn)影像并矢量化的步驟................................54

四、實驗報告及要求.....................................................................................................................................60

實驗四、空間數(shù)據(jù)處理.....................................................................................................................................61

一、實驗?zāi)康?.................................................................................................................................................61

二、實驗準(zhǔn)備.................................................................................................................................................61

三、實驗內(nèi)容及步驟.....................................................................................................................................63

空間數(shù)據(jù)處理......................................................................63

第/步裁剪要素...................................................................63

第3步要素融合...................................................................66

第4步圖層合并...................................................................67

第5步圖層相交...................................................................69

定義地圖投影......................................................................70

第6步定義投影...................................................................70

第7步投影變換一一地理坐標(biāo)系北京1954坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換一＞西安80坐標(biāo)系...........71

四、實驗報告要求.........................................................................................................................................72

實驗五、空間分析基本操作............................................................................................................................74

一、實驗?zāi)康?.................................................................................................................................................74

二、實驗準(zhǔn)備..................................................................................................................................................74

三、實驗內(nèi)容及步驟.....................................................................................................................................75

空間分析模塊......................................................................75

/.了解柵格數(shù)據(jù)....................................................................76

2.用任意多邊形剪切柵格數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù))............................77

3.柵格重分類(RasterReclassify)........................................................................................................80

4.柵格計算一查詢符合條件的柵施RasterCalculator)................................................................81

5.面積制表(TabulateArea)...........................................................................................................82

6.分區(qū)統(tǒng)為ZonalStatistic)................................................................................................................84

7.緩沖區(qū)分析(Buffer)..........................................................................................................................86

8.空間關(guān)系查詢.................................................................89

9.采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)熱Interpolate).................................................................................................90

10.柵格單元統(tǒng)計(CellStatistic)...................................................................................................94

11.鄰域統(tǒng)計(Neighborhood).........................................................................................................96

四、實驗報告要求.........................................................................................................................................98

實驗六、緩沖區(qū)分析應(yīng)用(綜合實驗)............................................................................................................99

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一、實驗?zāi)康?...................................................................99

二、實驗準(zhǔn)備....................................................................99

三、實驗內(nèi)容及步驟..............................................................99

1.距離制圖一創(chuàng)建緩沖區(qū).........................................................99

1.1點要素圖層的緩沖區(qū)分析.......................................................99

1.2線要素圖層的緩沖區(qū)分析......................................................101

1.3多邊形圖層的緩沖區(qū)分析......................................................103

2.綜合應(yīng)用實驗................................................................103

2.1水源污染防治.................................................................103

2.2受污染地區(qū)的分等定級........................................................105

2.3城市化的影響范圍............................................................107

四、實驗報告要求...............................................................110

實驗七、地形分析…-TIN及DEM的生成及應(yīng)用（綜合實驗）.............................111

二實驗?zāi)康?..................................................................111

二、實驗準(zhǔn)備...................................................................111

三、實驗內(nèi)容及步驟.............................................................111

1.TIN及DEM生成..............................................................Ill

1.1由高程點、等高線矢量數(shù)據(jù)生成TIN轉(zhuǎn)為DEM..................................Ill

1.2TIN的顯示及應(yīng)用.............................................................113

2.DEM的應(yīng)用...................................................................119

2.1坡度:Slope..................................................................119

2.2坡向:Aspect.................................................................120

2.3提取等高線...................................................................122

2.4計算地形表面的陰影圖........................................................123

2.5可視性分析...................................................................126

2.6地形剖面.....................................................................128

四、實驗報告要求...............................................................129

實驗八、ARCMAP制圖一地圖版面設(shè)計..............................................130

一、實驗?zāi)康?..................................................................130

二、實驗準(zhǔn)備...................................................................130

三、實驗內(nèi)容及步驟.............................................................130

第1步渲染圖層要素一唯一值符號.................................................130

第2步標(biāo)注圖層要素..............................................................135

第3步渲染圖層要素一分類渲染...................................................137

第4步渲染圖層要素一點密度渲染.................................................141

第5步渲染圖層要素一圖表渲染...................................................143

第6步創(chuàng)建地圖版面..............................................................144

iii

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第7步添加各種元素到地圖版面中.................................................149

第8步打印輸出地圖..............................................................155

四、實驗報告要求...............................................................158

參考文獻(xiàn)：.....................................................................159

IV

GIS軟件應(yīng)用-ArcGIS

實驗一、使用ArcMap瀏覽地理數(shù)據(jù)

一、實驗?zāi)康?/p>

i.了解地理數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行組織及基于“圖層”進(jìn)行顯示的。

2.認(rèn)識ArcMap圖形用戶界面。

3.通過瀏覽與地理要素關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，你可以了解地理數(shù)據(jù)是如何與其屬性信息進(jìn)行

連接的。

4.掌握GIS兩中基本查詢操作，加深對其實現(xiàn)原理的理解。

5.初步了解設(shè)置圖層顯示方式一圖例的使用。

二、實驗準(zhǔn)備

軟件準(zhǔn)備：確保你的計算機(jī)中已經(jīng)正確安裝了ArcGISDesktop9.x軟件（ArcView,

ArcEditor,或Arcinfo）如果不確定，請與你的指導(dǎo)老師協(xié)商。

實驗數(shù)據(jù)---Redlands市土地利用及街區(qū)矢量數(shù)據(jù)（Exl.rar）。

預(yù)備知識：

?理解GIS的三種角度

1.GIS就是空間數(shù)據(jù)庫：GIS是一個包含了用于表達(dá)通用GIS數(shù)據(jù)模型（要素、柵格、

拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)等等）的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫。

2.GIS就是地圖：從空間可視化的角度看：GIS是一套智能地圖，同時也是用于顯示地

表上的要素和要素間關(guān)系的視圖。底層的地理信息可以用各種地圖的方式進(jìn)行表達(dá)，而這些

表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫的窗口”，來支持查詢、分析和信息編輯。

3.GIS是空間數(shù)據(jù)處理分析工具集：從空間處理的角度看，GIS是一套用來從現(xiàn)有

的數(shù)據(jù)集獲取新數(shù)據(jù)集的信息轉(zhuǎn)換工具。這些空間處理功能從已有數(shù)據(jù)集提取信息，然后進(jìn)

行分析，最終將結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集中。

這三種觀點在ESRIArcGISDesktop中分別用ArcCatalog（GIS是一套地理數(shù)據(jù)集的

觀點）、ArcM叩（GIS是幅智能的地圖）和ArcToolbox（GIS是一套空間處理工具）來表

達(dá)。這三部分是組成一個完整GIS的關(guān)鍵內(nèi)容，并被用于所有GIS應(yīng)用中的各個層面。

ArcMap是ArcGISDesktop中一個主要的應(yīng)用程序，具有基于地圖的所有功能，包括制

圖、地圖分析和編輯。

主要原理：查詢數(shù)據(jù)

（兩種最基本的查詢）

根據(jù)位置查詢要素屬性或通過屬性來查詢要素的功能是每個桌面GIS軟件必須提供的功

能。查詢，通常是通過語句或表達(dá)式來定義的，用以在從地圖上及數(shù)據(jù)庫中選擇要素。

最普通的GIS查詢就是確定在指定的位置有什么。在這類查詢中，用戶知道他感興趣的

要素的位置，但是想進(jìn)一步了解與之相關(guān)的特征。在GIS中，這是很容易實現(xiàn)的，因為地圖

GIS軟件應(yīng)用-ArcGIS

顯示區(qū)中的地理要素與它們的屬性是（描述性的特征）相互關(guān)聯(lián)的，屬性信息是存儲在數(shù)據(jù)庫中

的。

FID223

ShapePolygon

FIPSCNTRYTS

GMLCNTRYTUN

CNTRY.NAMETunisia

SOVEREIGNTunisia

POP_CNTRY8620181

SQKM_CNTRY155401.5

SQMICNTRY60000.52

CURRITYPEDinar

CURR_CODETND

LANDLOCKEDN

COLORMAP1

在GIS中，你可以在地圖上點擊?個要素來查看數(shù)據(jù)庫中與之相關(guān)聯(lián)的屬性。

另一類型的GIS查詢是確定符合給定條件的要素它的位置在哪里。在這種情況下，用戶

知道要素的重要特征，他想要找出具有這些特征的那些要素的具體位置。.

假定你想查找人口數(shù)大于2000萬的內(nèi)陸國家。你應(yīng)該使用這個限定條件創(chuàng)建?個查詢表

達(dá)式。一旦GIS找到符合查詢限定條件的要素，將會在地圖上高亮顯示這些要素。

2

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三、實驗步驟及方法

第1步啟動ArcMap

啟動ArcMap。.執(zhí)行菜單命令：開始>>所有程序>>ArcGIS>>ArcMap

施ArcGISArcinfoWorkstation

，國ESRILicenseManager(9.x)?

FlashGetArcCatalog

，二HyperSnap-DX5ArcGISDesktopHelp

國InterVideoWlnDVDArcGlobe

?圓MicrosoftOffice工具

回MultiNetworkManager1岳普:C:\PrQgram

電）NetCaptor命ArcScene

國NortonGhost2003黜DesktopAdministrator

當(dāng)出現(xiàn)ArcMap對話框時，點擊"一個新的空地圖"單選按鈕，然后點擊OK.確定。

你現(xiàn)在將可以看到ArcMap的操作界面

3

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如果你的ArcMap界面與上面的圖看起來不一樣，也不用在意，這不會對練習(xí)的結(jié)果產(chǎn)

生影響。

當(dāng)你在ArcMap中進(jìn)行各種操作時，你的操作對象是一個地圖文檔。一個地圖文檔可以

包含多個數(shù)據(jù)框架，根據(jù)數(shù)據(jù)集依次形成數(shù)據(jù)框架?！獋€地圖文檔是存儲在擴(kuò)展名為.mxd文

件中。

第2步檢查要素圖層

執(zhí)行菜單命令File?Open.

瀏覽到包含有你下載的練習(xí)數(shù)據(jù)的文件夾（比如：D:\ArcgisEx\Exl）然后點擊

Redlands.mxd.

點擊Open按鈕。

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打開地圖文檔Redlands后，你會看到加州Redlands市的地圖。地圖顯示以圖層表示的幾

種地理要素。一個圖層表示某種專題信息。

在ArcM叩窗口的左邊區(qū)域稱為圖層控制面板(TOC),它顯示的是圖層列表。窗口的右

邊區(qū)域顯示的是圖層控制面板中各圖層的圖形內(nèi)容。

例如，所有油炸圈餅店是點要素(以房屋符號表示)且被組合成名為DonutShops圖層。名

為Landuse的圖層表示Redlands市土地利用現(xiàn)狀，在這個圖層中，根據(jù)多邊形的地類將其組

合成不同類型的土地利用多邊形。

第3步顯示其它圖層

在地圖中顯示其它圖層，鐵路、街道、及ESRI的位置。

選中Railroads圖層旁邊的檢查框.Redlands市的鐵路就會顯示在圖中。.

現(xiàn)在，選中Streets旁邊的檢查框就可以顯示Redlands市的街道。

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注意：圖層ESRI沒有被顯示。稍后，你將學(xué)習(xí)如何顯示它。

第4步查詢地理要素

在ArcMap中，通過在地圖顯示區(qū)點擊某個要素你就可以查詢其屬性，了解它是什

么東西。

首先，你應(yīng)放大地圖，這樣你更清楚地查看單個的要素。你可以使用一個先前創(chuàng)建的書

簽，這個書簽存儲著包含ESRI和附近街道的地理區(qū)域。

執(zhí)行菜單命令“視圖”(View)?“書簽”(Bookmarks)》“ESRI”

當(dāng)前顯示區(qū)就被調(diào)整到書簽ESRI所定義的區(qū)域。注意到，現(xiàn)在所有街道根據(jù)其名稱顯示

了標(biāo)注信息，你可以很容易找到ESRI所處的位置。地圖文檔的創(chuàng)建已決定了街道及ESRI的

標(biāo)注信息只在某個特定的比例尺范圍才顯示出來，在這個比例尺下它們可以很容易地找到。

6

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文件（￡）編輯（D視圖也）插入①選擇⑸工具（D窗口儂幫助＜由

。蘇。昌?/i運麗3皿棚通口卜?標(biāo)注，離球而四雄i

|吉廠舊修畫三］|畫畫晶

圖層：|ESRI=21?P3D分析▼|

CityofRedlands

-0DonutShops

-□RailroadsESRI

T

-0Streets

-0LandUse

匚IAgriculture

□Commercial

□Industrial

[□Openspace

□Residential

口Transitional

口Vacant

編輯器⑺▼▼▼|I

繪制⑼▼上□▼引I10zlBZU

482367.523768455.12米

在“工具”（Tools）工具欄上，點擊查詢按鈕?L如果看不到“工具”（Tools）工具欄，在

菜單“幫助”（Help）的右邊的菜單欄上點擊右鍵，然后點擊“工具”（Tools）選項。

在表示紐約街道（名為NewYork）的線要素上點擊（就在街道名左邊的紅色線段）。

查詢結(jié)果窗口打開并顯示數(shù)據(jù)庫中名為NewYork的街道的所有屬性。你可能需要將查詢

結(jié)果窗口放大，才能看到所有的屬性。

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你可以"閃爍顯示"被查詢的要素以觀察它在地圖中所處的區(qū)域。

為方便查看，將查詢結(jié)果窗口移到不礙眼的位置，這樣你可以同時看到這個要素在地圖

上的位置。查詢結(jié)果窗口的左邊，點擊NewYork（街道的名稱），這時，可以觀察到這個要

素在地圖中“閃現(xiàn)

從“圖層”下拉列表框中選擇“所有圖層”，然后在在圖上再次點擊代表“NewYork”的

那條街道。

查詢結(jié)果窗口現(xiàn)在包含了“Landuse”圖層中與選中的街道相交的地塊。

在查詢結(jié)果窗口的左邊區(qū)域，點Landuse左邊的加號（+）,然后點擊第一個要素（可能會列

出不只一個要素）。這樣，選定地塊的所有屬性都會顯示出來。

通過在顯示區(qū)內(nèi)點擊，可以繼續(xù)查詢其它的要素。.

點擊“查詢結(jié)果窗口”右上角的”X"結(jié)束查詢。

第5步檢查其它屬性信息

在你瀏覽顯示在圖層列表（TOO中某些圖層的屬性信息之前，你要重置ArcM叩地圖

文檔的顯示區(qū)域為原來的顯示區(qū)域.地圖顯示區(qū)域可以通過地圖書簽來定義。地圖書簽是為

了防止地圖顯示變得混亂，可以通過書簽恢復(fù)到原來的顯示區(qū)域和顯示風(fēng)格。執(zhí)行菜單命令

“視圖”》“書簽》“Original”。

地圖顯示區(qū)將顯示這些圖層：DonutShops,Railroads,Streets,及LandUse.

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文件（E編輯（￡）視圖但）插入⑴選擇㈤工具（工窗口（卸幫助出）

稹

D5Q1s@|^||1:162.38JWII?.,W,W

I?sk?|000G3|asr-ZI|BBl靛?空間分析㈤■*,

-鄉(xiāng)CityofRedlands

90ESRI

r-

-0DonutShops

日?

t電復(fù)制g

-0StreeX移除(R)

Land?打開屬性表（：

-0

國A￡連接和關(guān)聯(lián)1工

口cQ

口縮放到圖層（Z）

口Inoll

Ar可見比例范圍任）

口Re

使用符號級別便）

里全致盤源選擇集（S）

繪制①）▼k標(biāo)注要素（D

打開該圖層的屬性

在圖層列表（TOC）中，選中Railroads然后點擊右鍵執(zhí)行“打開屬性表”命令。

一

—,,,,

■SX：

，-.,,..........，，，，，，，，.，，........

FIDShape,FNODEttTNODE#LPOLYttRPOLYttLENGTHRAILROADCC

?1多點線0000305.206

2多點線0000220,286

多點線000078.0281

4多點線00001182.21

5多點線00°01073.46

6多點線00o06772.43

7多點線Q000734,508

8多點線o000643.105

9多點線o0002683.79

10多點線Q000；1952

11多點線________0000|4898.44

<|Illi國

記錄上顯示」所有的選中的記錄選中的選項，

1^.±111W[Ooutof11J—J

這時會顯示與“Railroads”圖層相關(guān)的屬性表窗口。這個表中的每一行是一個記錄，每

個記錄表示“Railroads”圖層中的一個要素。.

請注意：圖層中要素的數(shù)目也就是數(shù)據(jù)表中記錄的個數(shù)被顯示在屬性表窗口的底部，在

這個例子中，有11個記錄，其中有一個記錄被選中。稍后，你將了解如何選中記錄。向右拖

動滾動條查看其它的屬性。

完成后，請關(guān)閉屬性表窗口。

同樣的方法，查看圖層一DonutShops的屬性表。

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opsSSB

NAMEADDRESSPHONE.

點

Mr.J'sDonutHouse1591WestRedlandsBlvd.792-5866

點

Foster'sDonuts758TennesseeAve.793-9737

2點

DonutFactory802WestColtonAve.798-1156

3點

Winchell'sDonutHouse514EastRedlandsBlvd.i792-8417

4￡

fMoDoNuts1752EastLugoniaBlvd.794-0197

5一

點B&FDonuts1154BrooksideAve.792-8606

6點

HappyDonut&Burger16WestColtonAve.335-1022

記錄：顯示::所有的選型記錄（0outof7選中的J選項▼I

關(guān)閉屬性表.

最后，打開圖層一LandUse的屬性表。注意到每個要素（記錄）有一個屬性（字段）一

LU_ABV，它是記錄的是地類代碼（土地類型的縮寫）。在地圖中，就是根據(jù)這個屬性字段的

值來確定每個地塊的渲染方式的。

FIDShape*AREA[PERIMETER|A|ID|LU_GEN|LU_ABVLU_COD|h

?_____多邊形9092.61769.1682510511IND4

3：多邊形34523524333482801IND4

4多邊形2237.95229.6844512533VAC7

5;多邊形6118003494.895482721IND4

6;多邊形151197。32326.36482581,TNS6

7；多邊形765182033045.97480553：VAC7

由多邊形4711134627,76：8482821IND4

9多邊形54447.21041.079511011IND4

1。多邊形35784.31511.2410482771TNS6

11多邊形260327013261.411482833VAC7

12多邊形33674.51221.9712482841TNS6

13；多邊形1370.85370.99313482701COM2]

14多邊形8263.85471.49714511001IND4>

記錄：川二JI1Jj"：顯示：j所有的空電記錄（0outof881選中的J選項?

完成后關(guān)閉屬性表。

第6步設(shè)置并顯示地圖提示信息

地圖提示以文本方式顯示某個要素的某一屬性，當(dāng)你保持將鼠標(biāo)放在某個要素之上時,

將會顯示地圖提示。使用地圖提示是獲取指定要素屬性信息比較簡單的一種方式。