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arcgis 初学者.docx
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arcgis初学者
第三章空间数据的采集与组织
空间数据采集是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。
数据采集可分为属性数据采集和图形数据采集。
数据组织就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。
数据组织的好坏,直接影响到GIS系统的性能。
ArcGIS9中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。
Shapefile由存储空间数据的shape文件、存储属性数据的dBase表和存储空间数据与属性数据关系的.shx文件组成;Coverage的空间数据存储在一系列二进制文件中,属性数据和拓扑数据存储在INFO表中,目录合并了二进制文件和INFO表,成为Coverage要素类;Geodatabase是ArcGIS数据模型发展的第三代产物,它是面向对象的数据模型,能够表示要素的自然行为和要素之间的关系。
本章首先介绍Shapefile、Coverage和Geodatabase的创建过程,然后详细说明空间数据编辑操作方法,最后提供两个实例,以便读者参照练习。
3.1shapefile文件创建
3.1.1创建Shapefile和dBASE表
ArcCatalog可以创建新的Shapefile和dBASE表,并可进行属性项及索引的操作、定义Shapefile的坐标系统。
当在ArcCatalog中改变shapefile的结构和特性(properties)时,必须使用ArcMap来更新或重新定义属性值。
1.创建新的Shapefile
图3.1创建Shapefile
创建一个新的Shapefile时,必须定义它将包含的要素类型。
Shapefile创建之后,这个类型不能被修改。
创建一个新的Shapefile文件的具体过程如下:
(1)在ArcCatalog目录树中,右键单击存放新Shapefile的文件夹,单击New,选择Shapefile,如图3.1所示。
(2)在弹出的CreateNewShapefile对话框中,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3.2所示。
(3)
图3.3SpatialReference对话框
单击Edit按钮,打开SpatialReference对话框,如图3.3所示。
定义Shapefile的坐标系统,如果选择了以后定义shapefile的坐标系统,那么直到被定义前,它将被定义为“Unkown”(具体介绍见第四章)。
(4)复选CoordinateswillcontainMValues,表示Shapefile要存储表示路线的折线。
复选CoordinateswillcontainZValues,表示Shapefile将存储三维要素。
(5)单击OK按钮,新创建的Shapefile在文件夹中出现。
2.创建新的dBASE表
在Catalog目录数中,右键单击存放新dBASE表的文件夹,单击New,选择dBASE表,为其输入一个名称,并按回车键,完成操作。
3.1.2添加和删除属性项
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3.4所示。
2.在弹出的ShapefileProperties对话框中,单击Fields标签,如图3.5所示。
在FiledName列中,输入新属性项的名称,在DataType列表框中选择新属性项的数据类型。
在FieldProperties选项卡中的文本框中输入所选数据类型的特征参数值。
3.在ShapefileProperties对话框中,单击Fields标签,选中需要删除的属性项,按Delete键,删除所选属性项。
4.单击确定按钮,完成属性项的添加和删除。
图3.5ShapefileProperties对话框
3.2Coverage文件创建
3.2.1创建新的Coverage和INFO表
1.创建新的Coverage
(1)在ArcCatalog目录树中,右键单击存放新Coverage数据的文件夹,单击New,选择Coverage,弹出NewCoverage对话框。
(2)在NewCoverageName文本框中输入新建Coverage的名称,选中使用已存在的Coverage作为模板的复选框,并单击Browse按钮,选择要作为模板使用的Coverage,如图3.6所示。
新建Coverage将与模板Coverage具有相同的投影信息。
(3)
图3.7NewCoverage对话框(定义投影)
单击Next按钮,弹出定义投影对话框,并显示出模板Coverage的投影信息,如图3.7所示。
单击Define按钮,可以修改新建Coverage的坐标系统。
如果不选择使用模板Coverage复选框,单击Next按钮,弹出的定义投影对话框中,Coverageprojection栏中没有投影信息,单击Define按钮,定义新建Coverage的坐标系统。
(4)单击Next按钮,在下拉式菜单中选择Coverage的要素类型,如果想创建一单精度的Coverage,单击Single按钮,默认选项是双精度,如图3.8所示。
(5)
图3.9DefineINFOTable对话框
单击Finish按钮,完成操作。
2.创建新的INFO表
(1)在ArcCatalog目录树中,右键单击需要新建INFO表的文件夹,单击New,选择INFOtable,弹出DefineINFOTable对话框,如图3.9所示。
(2)在Outputtable文本框中为新数据输入一个名字。
在Itemdefinition选项组的Itemtype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(Itemname)、列宽(Itemwidth)、显示宽(Displaywidth)、小数点位数(Decimalplaces)。
(3)单击Newitem按钮,添加新的数据列字段,并对数据列参数进行定义,直至添加了所有的数据列。
(4)如果要删除或修改某列,可以使用Itemnumber后的箭头,浏览到该列后,单击Removeitem按钮删除或进行其他修改。
(5)单击OK按钮,完成操作。
3.2.2建立拓扑
Build与Clean都是建立拓扑的方法。
Build在确定Coverage的同时,需要选择建立拓扑关系的空间要素类型。
Bulid后的Coverage仍保持原来属性表中的数据项,但不保留关联特性。
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Properties命令,打开CoverageProperties对话框,进入General选项卡,如图3.10所示。
在Featureclasses列表中,选择需要建立拓扑关系的地理要素类。
2.单击Build按钮,打开Build对话框,如图3.11所示。
根据需要,选择建立拓扑关系的Featureclass或者Annosubclass。
单击OK按钮,完成操作。
3.
图3.10CoverageProperties对话框
或单击Clean按钮,打开Clean对话框,如图3.12所示。
根据具体情况,输入模糊(Fuzzy)容限值及悬挂(Dangle)容限值。
模糊容限值是指一个Coverage中能区分所有弧段坐标点的最小距离,当坐标点间的距离小于模糊容限时,它们就合并成同一坐标点;悬挂容限是指一个Coverage中悬挂弧段容许存在的最小值,任何短于该长度的悬挂弧段均被删去。
根据需要,选中Cleanlinesonly复选框。
单击OK按钮,完成操作。
3.2.3定义Coverage的坐标系统
1.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CoverageProperties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3.13所示。
2.
图3.13CoverageProperties对话框
如果Coverage还没有定义坐标系统,可以单击Define按钮,打开DefineProjectionWizard对话框,如图3.14所示;当Coverage已经定义了坐标系统,也可以在DefineProjectionWizard对话框中改变现有的坐标系统。
3.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3.15所示。
单击Next,确定各项投影参数。
4.
图3.16选择要匹配坐标系统的数据集
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3.16所示。
5.返回图3.13的对话框,单击确定按钮,完成操作。
3.2.4Coverage维护操作
Coverage的维护操作包括修改Coverage的坐标控制点(Tic)和范围(Extent)、设置Coverage的容限值、添加、修改、删除属性项、添加和删除索引、创建Coverage的关系类等。
1.修改Coverage的控制点和范围
所有Coverage都有一套坐标控制点(Tic)和一个范围(Extent)。
(1)在ArcCatalog目录树中,右键单击需要编辑Tic点的Coverage,单击Properties命令,打开CoverageProperties对话框,进入TicsandExtent选项卡,如图3.17所示。
(2)通过Add按钮、Delete按钮和Update按钮对Tic点进行添加、删除和更新。
(3)单击Extent框中的Fit按钮,可以进行范围的重新计算;单击Extent框中需要修改其范围值的文本框,并输入新的范围值,可以进行范围的修改。
(4)单击确定按钮,完成操作。
2.
图3.18CoverageProperties对话框(Tolerances选项卡)
设置Coverage的容限
图3.19CoverageFeatureClassProperties对话框
很多针对Coverage的操作都要使用容限值(Tolerances),例如当用户在数字化或编辑时打开结点捕捉(NodeSnapping),位于一定距离内的两个结点就会自动合并在一起,这个特定距离就是结点捕捉的容限值。
如果地理要素的坐标单位是数字化仪的单位,那么容限值的单位一般是英寸(Inches),如果地理要素是投影后的地理要素,容限值的单位一般是英寸(Inches)或米(Meters)。
进入上述CoverageProperties对话框,并进入Tolerances选项卡,如图3.18所示。
在各个容限值文本框中输入新的容限值,最后单击确定按钮。
3.Coverage属性项维护
(1)在ArcCatalog目录树中,右键单击需要添加新属性的Coverage要素类或INFO表,并单击Properties命令,打开CoverageFeatureClassProperties对话框,进入Items选项卡,如图3.19所示。
(2)通过Add按钮、Delete按钮、Edit按钮、AddIndex按钮、DeleteIndex按钮可以完成属性项的添加、删除、修改、和索引的添加与删除。
(3)单击确定按钮,完成操作。
4.创建Coverage的关系类
一个Coverage的要素经常和其它Coverage的要素或独立数据表中的属性相联系。
在ArcCatalog中可以通过创建关系类来定义这些联系。
创建关系类后,可以利用相联系的属性表格来查询、标识、符号化Coverage中的地理要素。
创建关系类的具体过程参见3.3.6。
3.3Geodatabase数据库创建
3.3.1Geodatabase概述
Geodatabase(Geodatabase)是按照层次型的数据对象来组织地理数据(如图3.20所示),这些数据对象包括对象类(ObjectClasses)、要素类(FeatureClasses)和要素数据集(featuredataset)。
对象类是指存储非空间数据的表格(Table)。
要素类是具有相同几何类型和属性的要素的集合,即同类空间要素的集合,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。
当不同的要素类之间存在关系时,应考虑将它们组织到一个要素数据集(Featuredataset)中。
要素数据集是共享空间参考系统并具有某种关系的多个要素类的集合。
一般而言,在以下三种情况下,应考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集中:
(1)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。
(2)在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类,必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,应将其全部考虑到配电网络对应的几何网络模型中去。
此时,这些要素类必须放在同一要素数据集下。
(3)对于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,也要将这些要素类放到同一个要素数据集中。
图3.20Geodatabase的数据组织
对象类、要素类和要素数据集是Geodatabase中的基本组成项。
当在数据库中创建了这些项目后,就可以向数据库中加载数据,并进一步定义数据库,如建立索引、创建拓扑关系、创建子类、几何网络类、注释类、关系类等。
3.3.2Geodatabase建立的一般过程
建立Geodatabase的第一步,是设计Geodatabase将要包含的地理要素类、要素数据集、非空间对象表、几何网络类、关系类以及空间参考系统等;Geodatabase的设计完成之后,可以利用ArcCatalog开始建立数据库:
首先建立空的Geodatabase,然后建立其组成项,包括建立关系表、要素类、要素数据集等;最后向Geodatabase各项加载数据。
当在关系表和要素类中加入数据后,可以在适当的字段上建立索引,以便提高查询效率。
建立了Geodatabase的关系表、要素类和要素数据集后,可以进一步建立更高级的项,例如空间要素的几何网络、空间要素或非空间要素类之间的关系类等。
1.Geodatabase设计
Geodatabase的设计是一个重要的过程,应该根据项目的需要进行规划和反复设计。
在设计一个Geodatabase之前,必须考虑以下几个问题:
在数据库中存储什么数据、数据存储采用什么投影、是否需要建立数据的修改规则、如何组织对象类和子类、是否需要在不同类型对象间维护特殊的关系、数据库中是否包含网络、数据库是否存储定制对象。
回答了上述问题后,就可以开始Geodatabase的建立了。
2.Geodatabase建立
借助ArcGIS9的ArcCatalog,可以采用以下三种方法来创建一个新的Geodatabase,选择何种方法将取决于建立Geodatabase的数据源、是否在Geodatabase中存放定制对象。
实际操作中,经常联合几种或全部方法来创建Geodatabase。
(1)从头开始建立一个新的Geodatabase
有些情况下,可能没有任何可装载的数据,或者已经有的数据只能部分地满足数据库设计,这时,可以用ArcCatalog建立一个新的Geodatabase。
(2)移植已经存在数据到Geodatabase
对于已经存在的多种格式的数据:
Shapefile、Coverage、INFOTable、dBASETables、ArcStrom、MapLIBARISN、ArcSED等,可以通过ArcCatalog来转换并输入到Geodatabase中,并进一步定义数据库,包括建立几何网络(GeometricNetworks)、子类型(Subtypes)、属性域(AttributeDomains)等。
(3)用CASE工具建立Geodatabase
可以用CASE工具建立新的定制对象,或从UML(UnifiedModelingLanguage,一种标准的图形化建模语言,它是面向对象分析与设计的一种标准表示)图中产生Geodatabase模式。
本节着重介绍建立本地个人Geodatabase的一般过程和方法,有关CASE工具建立Geodatabase的部分及ArcSDE等内容省略。
3.建立Geodatabase的基本组成项
一个空的Geodatabase的基本组成项包括关系表、要素类、要素数据集。
当数据库中建立了以上三项,并加载了数据之后,一个简单的Geodatabase就建成了。
4.向Geodatabase各项加载数据
可以在ArcMap中建立新的对象,或调用已经存在的Shapefiles、Coverages、INFOTables和dBaseTables向Geodatabase中加载数据。
5.进一步定义Geodatabase
对于数据库中加载的数据,可以在适当的字段上建立索引,以便提高查询效率。
并可以在建立了数据库的基本组成项后,进一步建立更高级的项,例如空间要素的几何网络、空间要素或非空间要素类之间的关系类等。
一个Geodatabase只有定义了这些高级项,才能显示出Geodatabase在数据组织和应用上的强大优势。
3.3.3创建一个新的Geodatabase
图3.21建立本地Geodatabase
借助ArcCatalog可以建立两种Geodatabase:
本地Geodatabase(PersonalGeodatabase)和ArcSDEGeodatabase。
本地Geodatabase可以直接在ArcCatalog环境中建立,而ArcSDEGeodatabase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ArcSDEGeodatabase的连接。
以建立本地个人Geodatabase为例:
在ArcCatalog树中选择一个文件夹,单击File菜单,或在选中的文件夹上点右键,单击New,选择PersonalGeodatabase,如图3.21所示。
输入本地地理数据库的名称,完成数据库的建立。
这时,该数据库是不包含任何内容的空的Geodatabase。
3.3.4建立数据库中的基本组成项
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。
1.建立要素数据集
图3.23SpatialReference属性对话框
建立一个新的要素数据集,首先必须明确其空间参考,包括坐标系统和坐标值的范围域。
数据集中的所有要素类用相同的坐标系统,所有要素类的所有要素坐标必须在坐标值域的范围内。
(1)
图3.24SpatialReference属性对话框
(X/YDomain选项卡)
在ArcCatalog目录树中,在需要建立新要素数据集的Geodatabase上单击右键,单击New,选择FeatureDataset命令,弹出NewFeatureDataset对话框,如图3.22所示。
(2)在Name文本框中输入要素数据集名称,单击Edit按钮,弹出SpatialReference属性对话框,进入CoordinateSystem选项卡,如图3.23所示。
单击Select、Import或New按钮可以设置要素数据集的空间参考(定义坐标系统的具体过程参见第四章)。
(3)进入X/YDomain选项卡,如图3.24所示。
分别输入数据集的最大最小X,Y值及其所需要的精度。
(4)进入ZDomain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值及其所需要的精度。
(5)进入MDomain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值及其所需要的精度。
最大最小X、Y、Z值表示要素的平面坐标和高程坐标的范围域,M值是一个线性参考值,代表一个有特殊意义的点,要素的坐标都是以M为基准标识的。
(6)单击确定按钮,完成操作。
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,使用要素数据集的坐标,不需要重新定义空间参考。
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FeatureClass命令,如图3.25所示。
图3.25在要素数据集中建立要素类
2)
图3.27确定要素类数据库关键字对话框
弹出NewFeatureClass对话框,如图3.26所示。
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ThisfeatureclasswillstoreESRIsimplefeatures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3.27所示。
选择Useconfigurationkeyword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。
4)单击下一步按钮,弹出确定要素类字段名及其类型与属性对话框,如图3.28所示。
在简单要素类中,OBJECTID和SHAPE字段是必需字段。
OBJECTID是要素的索引,SHAPE是要素的几何图形类别,如点、线、多边形等。
5)单击FieldName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。
在FieldProperties栏中编辑字段的属性,包括新字段的别名、新字段中是否允许出现空值Null、默认值、属性域及精度。
6)
图3.29定义要素类几何字段属性
单击FieldName列下的字段SHAPE,在FieldProperties栏中编辑几何图形字段SHAPE的属性特征。
如图3.29所示。
7)在FieldProperties栏中Alias中输入几何图形字段别名,并在AllowNULLvalues中选择No,几何图形字段中禁止出现空值Null,在GeometryType中选择该要素类中存储的要素类型。
8)分别在Grid1,Grid2,Grid3中输入几何图形要素类的空间索引格网大小(Grid1必须大于0,Grid2和Grid3可以是0)。
9)在ContainsZValues中选择Yes,让这个要素类的几何字段存储Z值。
在ContainsMValues右边选择Yes,让这个要素类的几何字段存储M值。
10)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。
11)单击完成按钮,完成操作,建立一个简单要素类。
(2)建立独立要素类
图3.33属性字段编辑对话框
图3.3
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