ArcGIS制图指导书Word格式.docx
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2、在ArcCatalog建立空间数据库;
并通过导入要素类的方法建立一个空间数据集;
3、在ArcToolbox中,熟悉其基本结构框架及功能;
四、实验数据
实验数据/EX1ArcGIS入门操作
五、基本操作
1.1ArcMap基本操作
1.1.1ArcMap用户界面、窗口组成
比例尺
图层
数据框
1.1.2.加载地图数据
1.1.3.浏览地图数据
1)数据视图状态
数据显示工具可以对地图进行浏览、查询、检索分析等各种操作。
2)版面视图状态
输出显示工具可以实现输出地图的显示、浏览、编辑等操作。
在版面视图状态下,可以加载和编辑图名、图例、指北针等地图辅助要素,生成一幅完整的地图。
1.1.4.保存地图文档
点击菜单上的File\Save,保存地图文档。
ArcMap中使用扩展名为.mxd的文件保存地图,这个文件被称为地图文档(或简称为地图)。
地图文档是一个ArcMap自带的工程文件,它用于存储用户在当前ArcMap环境下设置的各项内容。
当用户再次在ArcMap中打开地图文档,用户可以在原有基础上继续编辑完善。
1.2ArcCatalog基本操作
1.2.1启动ArcCatalog
ArcCatalog窗口主要由主菜单、标准工具条、目录树、选项卡标签、地理工具条、元数据工具条、位置条和状态条八个部分组成。
1.2.2文件夹链接
使用文件夹链接连接功能,不仅可以看到缺省的盘符,也可以建立指定的文件目录的快捷方式。
文件夹链接操作实质是建立查看文件夹的快捷方式。
1.2.3创建空间数据库、添加特征要素集、添加要素类
见《空间数据库管理及属性编辑》
1.3ArcToolbox工具箱
ArcToolbox包括了极其丰富的空间数据分析处理工具,它由多个工具集构成,能够完成各种不同类型的任务,没个主要工具集中又包含着不同级别的子工具集。
1.3.1查看工具箱工具
1.3.2添加和擅长工具箱
ArcToolbox里的工具其实是工具文件的索引,这些文件存储在磁盘上以.tbx为后缀名,在ArcToolbox窗口中添加或删除工具箱仅仅只是添加或删除了工具箱的索引。
1.3.3创建个人工具箱
ArcGIS允许用户创建自己的工具箱,在新建的工具箱里用户可以放入感兴趣的工具集或工具。
空白处右键-新建。
2、地图数字化(定义投影、地图配准、分层矢量化)
1、熟悉地图投影的种类;
2、掌握地图投影变换的方法;
3、了解地图坐标转换的基本原理;
4、掌握ArcGIS中栅格数据地图配准的方法;
5、掌握ArcGIS中矢量数据的地图配准的方法;
6、了解GIS主要的数据来源及其特点;
7、熟悉GIS中分主题、按要素特征(点、线、面)组织图层的方法;
8、掌握在GIS中屏幕数字化的流程与方法;
当系统所使用的数据的地图投影不同时,需要统一为同一种投影的数据,即进行地图投影变换。
在实际工作中,我们常需要将空间数据转换到一些指定的投影坐标系统;
ArcGIS支持多种标准投影,并预定了数百种特定区域和分带的投影文件其后缀均为*.prj,这些投影分为地理坐标系统和投影坐标系统。
地理坐标系统使用基于经纬度坐标系统描述地球上某一点所处的位置。
每一个地理坐标系统都是基于一个特定的基准面来定义的。
基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近,因此每个国家或地区均有各自的基准面。
在ArcGIS中,建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系统:
GCS_WGS1984、GCS_BEIJING1954、GCS_XIAN1980。
投影坐标系统使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。
这个坐标系统是从地球的近似椭球体投影得到的,它对应于某个地理坐标系统。
投影坐标系统由以下参数确定:
1)地理坐标系统(由基准面确定);
2)投影方法(如高斯投影、兰伯特投影、墨卡托投影)。
地图投影变换的主要方法有解析法、数值法和解析-数值法。
1.解析法
解析法包括反解变换法和正解变换法两种
反解变换法:
又称间接变换法。
通过中间过渡的方法,反解出原投影点的地理坐标,带入新投影中求得新投影的坐标。
正解变换法:
又称直接变换法。
确定地图资料和新编地图上相应的直角坐标系的直接联系。
这种方法不要求反解出原投影点的地理坐标,而直接引出两种投影点的直角坐标关系式。
2.数值法
如果原投影点的直角坐标解析式不知道,或不易求出两种投影点平面直角坐标之间的直接关系,可用采用拟合多项式。
拟合多项式就是利用若干同名数字化点(对同一点在两种投影中均已知其坐标的点),采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法,即用数值变换法来建立两投影见的变换关系式。
这一过程的基本原理和地图配准是一样的。
3.数值-解析变换法
当已知新投影的公式,但不知道原投影方程式时,可以先通过数值变换求出原投影点的地理坐标,然后带入新投影公式中,求出新投影点的坐标。
坐标转换是一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程,是各种比例尺地图测量和编绘中建立地图数学基础必不可少的步骤。
其中地图配准、投影变换是完成空间数据空间参考体系建立的基本步骤。
地图配准可以帮助用户将外部的空间数据转换到ArcGIS认同的坐标。
投影变换可以帮助用户实现不同的坐标体系之间的转换。
1.物理坐标到用户坐标的转换
理坐标包括设备坐标和屏幕坐标,是图形设备的坐标系统。
用户坐标又称图形坐标或逻辑坐标,是用户处理自己的图形所采用的坐标系统,如用户自定义坐标,大地坐标,地理坐标。
标转换的意义为将物理坐标转换为地理要素的实际坐标;
减少各种变形(如投影变形,扫描变形,纸张变形等。
标转换通过地图配准来实现
2.地图配准
地图配准是将控制点配准为参考点的位置,从而建立两个坐标系统之间一一对应关系。
控制点就是当前没有配准前的点的坐标,参考点就是希望配准后的坐标。
图像之间的配准主要包括两方面的内容:
一是确定足够数量的配准控制点,二是根据这些配准控制点确定两幅或多幅图像的像素之间的坐标对应关系。
空间数据采集(输入)是将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式,是建立GIS空间数据库的第一道工序。
其中,将现有的地图数字化录入,是目前广泛采用的手段,也最耗费人力。
数字化是将地图上的空间特征转化成为用数字形式表示的数据的过程。
输入到GIS数据库的数据有两类:
空间数据和与之相联系的属性数据。
1、将地形图从高斯坐标变为地理坐标;
2、将矢量数据从地理坐标变为高斯坐标;
3、利用控制点配准栅格数据;
4、利用控制点文件配准矢量数据。
5、屏幕数字化地形图上的控制点;
6、屏幕数字化地形图上的等高线;
7、屏幕数字化地形图上的图幅边框、房屋等;
实验数据/EX3投影变换,昆明市西山区普吉地形图1:
10000地形图――70011-1.tif
第1步添加数据、打开所需工具条
●打开ArcMap,添加“影像配准”工具栏。
●把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中,会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。
第2步输入控制点
在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。
通过读图,我们可以得到一些控件点――公里网格的交点,我们可以从图中均匀的取几个点。
一般在实际中,这些点应该能够均匀分布。
●在”影像配准”工具栏上,点击“添加控制点”按钮。
●使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击,然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置,如下图所示:
●用相同的方法,在影像上增加多个控制点(大于7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:
在连接表对话框中点击“保存”按钮,可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件,以备使用。
检查控制点的残差和RMS,删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。
转换方式设定为“二次多项式”
第3步设定数据框的属性
●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“更新显示”。
执行菜单命令“视图”-“数据框属性”,设定数据框属性
在“常规”选项页中,将地图显示单位设置为“米”
在“坐标系统”选项页中,设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”(西安80投影坐标系,3度分带,东经102度中央经线),与扫描地图的坐标系一致
●更新后,就变成真实的坐标。
第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件
●在”影像配准”菜单下,点击“矫正”,对配准的影像根据设定的变换公式重新采样,另存为一个新的影像文件。
●加载重新采样后得到的栅格文件,并将原始的栅格文件从数据框中删除。
后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。
通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作,下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化。
第5步分层矢量化-在ArcCatlog中创建一个线要素图层
该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带
(1)打开ArcCatalog.在指定目录下,鼠标右击,在“新建”中,选择“个人Geodatabase”。
并修改该Geodatabase数据库的名称(例如test3.mdb)。
(2)下面将为该Geodatbase创建新的要素类,首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。
在ArcCatalog中,鼠标右击test3这个个人Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”。
(3)输入创建的要素类的名称“等高线”,点击下一步。
(4)点击下一步。
下面将是我们创建新的要素类的关键,为我们的数据定义坐标系统,空间范围,存储要素类型。
以及可以在这增加属性字段。
(5)点击Shape字段。
在对话框中将显示详细的选项,我们首先点击“几何类型”,并将要素类型选择为我们需要的类型(我们现在要创建等高线这个要素类,所以应该选择线)。
(6)点击“空间参考”选项后面的按钮,在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下,将选择合适的坐标系统,点击“选择”按钮。
在(ProjectedCoordinateSystems目录下,选择GaussKruger---Xian1980--Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。
点击增加,现在这些坐标系统信息应该如下图所示:
(7)再点击“X/Y域”选项页,在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。
该空间范围需要认真考虑,不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围,还要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。
为确定这个区域XY(最小值),XY(最大值),可以切换到ArcMap中,点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮,在地图显示区中画一个矩形,使区在更大范围内包含已配准的栅格地图。
右键选中这个矩形框,设置“属性”,将填充色设置为“无”,可得到如下的效果:
在矩形框属性的“大小和位置”选项页中,可获取矩形框左下角和右上角的坐标(X,Y),将这里获取的X,Y值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页“最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”输入框中
通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。
(8)下面我们将为该数据创建新的属性字段。
“高程”,类型设置为“Float”用来存储等高线的高程值。
(9)点击完成这样,我们就创建了一个线状的要素类。
第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中
(1)切换到ArcMap中,将新建的线要素图层,加载到包含已配准地形图的数据框中,保存地图文档为Ex3.mxd
(2)打开“编辑器”工具栏,在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”,并选择前面创建的“等高线”要素类。
确认编辑器中:
任务为――新建要素,目标为――等高线,设置图层――等高线的显示符号为红色,并设置为合适的宽度。
(3)将地图放大到合适的比例下,从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程,输入该条等高线的高程。
(4)进行一步练习线要素的其它操作,比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作
(5)可参照以上步骤,从地图中提出多边形要素(比如居民地),并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。
3、符号制作
1、了解符号创建在地图制图中的意义;
2、掌握ArcMap点状符号、线状符号、面状符号的制作方法;
符号是地图的基本元素,地图符号是地图的语言,ArcGIS软件中已为用户设置了大量点、线、面符号以及各种样式的文本注记。
但在制作地图过程中,特别是制作各种专题地图时,有时仍然难以在系统中找到符合要求的地图符号。
因此,用户有必要根据自己的需求来制作地图符号。
ArcMap中制作和管理符号的是“Styles”模块,它提供了一套完整的工具帮助用户创建和管理地图符号。
其中包括了多种多样的符号库,符号库中又包含了编制各种不同类型地图所需要的大量图例符号和相关要素,帮助用户编制符合相应标准或规范的地图。
如果系统提供的符号库不能满足用户需求,用户可以根据需要随时修改现有的符号库或创建自己的符号库。
创建标记符号:
标记符号用于绘制点要素和点图形,可与其他符号配合使用,以整饰线符号或创建填充模式和文本背景。
有四种标准标记符号类型:
“简单标记符号”由一组具有可选轮廓和颜色组成的标记符号,“字符标记符号”是通过系统字体文件夹中的显示字体创建而成的标记符号,“箭头标记符号”是具有可调尺寸和图形属性的简单三角形符号组成的标记符号,“图片标记符号”是由Windows位图(*.bmp)或Windows增强型图元文件(*.emf)图形创建的标记符号。
创建线符号:
线符号用于绘制线性数据,如交通网、供水系统、边界等。
线还可以用于绘制其他要素(例如面、点和注记)的轮廓。
线符号在样式管理器的“线符号”文件夹中创建。
有五种标准线符号类型:
“简单线符号”是简单线实线或带有预定义样式的线;
“制图线符号”是通过属性来控制重复虚线样式、线段间连接点和线端头的线符号;
“混列线符号”是由重复地线符号片段组成的线符号;
“标记线符号”是有沿着几何绘制的重复标记模式组成的线符号。
“图片线符号”
创建填充符号:
填充符号可用于绘制面要素,填充可通过单色、两种或多种颜色之间平滑的梯度过渡效果或者线、标记或图片的填充模式进行绘制。
标准的填充类型有五种:
“简单填充符号”是快速绘制的单色填充;
“渐变填充符号”是对线性、矩形、圆形或者缓冲区色带进行梯度填充;
“图片填充符号”,“线填充符号”;
“标记填充符号”。
创建文本符号:
文本符号用于绘制地图上的标注、标记、标题、动态文本、描述、注释、图例、比例尺、经纬网标注、表或其他文本信息和表格信息。
文本符号与其他类型的常用符号的关键区别在于,文本符号只能具有一个图层。
文本符号用于控制文本的显示效果,并可用于对已命名要素进行分类。
例如,可使用不同的文本符号大小表示与城市名称注记对应的人口数量。
三、实验内容、基本操作
见文件《地图符号制作上机指导手册》
4、矢量数据符号化
三、实验背景
4.1单一符号显示SingleSymbol
单一符号显示数据是较为基础的地图要素展示方式。
采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或者面状符号来表达制图要素。
这种符号设置方法忽略了要素在数量、大小等方面的差异,只能放映制图要素的地理位置而不能放映要素的定量差异,然而正是由于这种特点,在表达制图要素的地理位置具有一定的优势。
4.2分类符号设置Categories(也称定性符号法)
将具有相同属性值和不同属性值的要素分开,属性值相同的采用相同的符号,属性值不同的采用不同的符号。
这种分类的表示方法能够放映出地图要素的数量或者质量的差异,对地理信息的决策作用提供了支持。
1)UniqueValue-按照一个属性值进行分类;
根据属性值的不同,给每一个唯一值指定不同的符号;
2)UniqueValue,Manyfields-唯一值,多个字段,使用多个字段的唯一值的组合来指定要素的符号。
按照多个属性值的组合分类来确定符号类型;
例如,道路图层使用道路权属和铺筑材料两个字段的唯一值的组合来指定要素的符号。
3)Matchtosymbolsinastyle-将图层类别字段值与所引用的样式中的符号相匹配。
4.3分级符号设置Quantities(定量符号法)针对属性表中的数值字段
1)Graduatedcolors-分级色彩设置;
分成若干类,不同颜色表示不同类,适用于面要素。
2)Graduatedsymbols-分级符号设置;
不同分类,不同符号。
3)Proprotionalsymbols-比率符号设置;
按一定比例关系来确定与属性值相对应的符号的大小,属性数值与符号大小一一对应。
4)Dotdensity-点值符号设置。
应用一定大小的点状符号表示一定数量的制图要素或表示一定范围内的密度数值。
4.4Charts-统计符号设置
三个选项,分别是Pie-饼图,Bar/Colum-柱状图,Stacked-堆叠图.
饼图
柱状图
堆叠图
4.5多属性共同显示MultipleAttribute(组合符号法)
上面几种符号设置方法都只是针对单个要素的一项属性数据或者一项属性的几个组成部分来进行表达。
然而,在实际应用中,仅仅针对单个要素进行符号设置是不够的,比如道路数据层中既包含了道路的等级,又包含了道路的运输量等;
城镇数据层中,既有城镇的人口数量人口密度,又包含了城镇的行政等级、绿化面积等。
此情况下,可以使用组合符号表示方法。
例如用符号大小表示人口密度,同时用符号颜色表示行政等级。
五、实验操作
见文件《地图符号化上机练习指导手册》
5、标注与注记
地图注记
不同的文本在地图中有不同的作用,如描述性文本可以放置在地图要素的附近,也可以向地图上需要注意的某个区域添加文本,或添加文本来改善地图的外观(如,添加地图标题、地图作者、日期等)。
ArcGIS提供了集中不同类型的文本:
标准、地理数据库注记、地图文档注记、图形文本等。
标注是一种自动放置的文本,其文本字符串基于要素,具有快速简单的特性,只能为要素添加文本。
它是不可选的,用户也不能编辑单个标注的显示属性,可将标注转换为注记来编辑单条文本的一些属性。
注记用来描述特定要素或向地图添加常规的信息(如日期等)。
与使用注记一样,可以使用注记为地图要素添加描述性文本,或仅仅手动添加一些文本来描述地图上的某个区域。
但与标注不同的是,每条注记都存储自身的位置、文本字符串以及显示属性,因此可以选择单条文本来编辑其位置与外观。
可以使用ArcMap将标注转换为注记,根据注记存储的位置可以分为地图文档注记(存储在*.mxd)和地理数据库注记(存储为要素类)。
掩膜
掩膜是利用遮盖或隐藏要素的视觉处理技术来增强地图表现力的一种手段,让地图更加清晰,经常用它来处理多个图层由于叠放而出现压盖冲突的情况。
掩膜实质是包含一些多边形要素的要素类,生成掩膜之后,可用它来遮盖某个或某几个图层,使其在掩膜的位置不显示。
掩膜工具有死胡同掩膜、要素轮廓线掩膜、交叉图层掩膜。
●死胡同掩膜
为了使两条相交线的连接部分更光滑,系统默认将线符号的线端头设置为“圆形”,如果线不相交的另一端不希望线端头是“圆形”的,使用此工具创建掩膜,显示为“平方”类型。
Arctoolbox--制图工具--掩膜工具
●要素轮廓线掩膜
在输入图层中的符号化要素周围按照指定的距离和形状创建掩膜面。
该工具接受点、线和面要素图层以及地理数据库注记图层作为输入。
等值线注记工具在工具-制图工具-注记-等值线注记实现等高线高程注记。
见文件《地图文字注记上机练习指导手册》
6、地图布局设计及出图
见文件《地图布局设计及出图上机练习指导手册》
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