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GIS实习教程
《地理信息系统导论》
实习指导书
编写:
郑新奇
王淑晴
2011年2月
实习一:
ESRI产品系列认识
一、实习目的:
1.了解ESRI产品系列
2.熟悉ArcGIS的组成及其相互关系
二、实习内容:
1.介绍ESRI产品系列
2.介绍ArcGIS的组成,演示ArcGIS的各个模块及其相互关系,阅读有关ArcGIS资料。
三、实习数据:
ArcGIS体系结构.pdf
四、预备知识:
1.ESRI产品系列
ESRI公司的ArcGIS系列软件是一个全面的、完善的、可伸缩的GIS软件平台,无论是单用户,还是多用户,无论是在桌面端、服务器端、互联网还是野外操作,都可以通过ArcGIS构建地理信息系统。
●ArcGISDesktop:
一个专业GIS应用的完整套件
●ArcGISEngine:
开发GIS应用的嵌入式开发组件
●服务器GIS:
ArcSDE,ArcIMS和ArcGISServer
●移动GIS:
ArcPad
ArcGIS是基于一套由共同的GIS组件实现的,这些组件被称为ArcObjects。
ArcObjects包含了大量的可编程组件,从简单对象(例如,单个的几何对象)到高级的对象(例如与现有ArcMap文档交互的地图对象)。
这些对象为开发者封装了全面的GIS功能。
每一个基于ArcObjects建成的ArcGIS产品都为开发者提供了一个应用开发的容器,包括桌面GIS(ArcGISDesktop),嵌入式GIS(ArcGISEngine)以及服务器GIS(ArcGISServer)。
2.桌面GIS
ArcGIS桌面系统是为GIS专业人士提供的信息制作和使用的工具。
它可以作为三个独立的软件产品购买,每个产品提供不同层次的功能水平:
∙ArcReader是一个免费地图浏览器,可以查看的打印用其他ArcGIS桌面产品生成的所有地图和数据格式。
还具有简单的浏览和查询功能。
∙ArcView提供了复杂的制图、数据使用、分析,以及简单的数据编辑和空间处理工具。
∙ArcEditor除了包括了ArcView中的所有功能之外,还包括了对Shapefile和geodatabase的高级编辑工能。
∙ArcInfo是一个全功能的旗舰式GIS桌面产品。
它扩展了ArcView和ArcEditor的高级空间处理功能,还包括传统的ArcInfoWorkstation应用程序(Arc,ArcPlot,ArcEdit,AML等)。
ArcGIS桌面产品(ArcGISDesktop)是一系列整合的应用程序的总称,包括ArcCatalog,ArcMap,ArcGlobe,ArcToolbox和ModelBuilder。
通过协调一致地调用应用和界面,可以实现任何从简单到复杂的GIS任务,包括制图,地理分析,数据编辑,数据管理,可视化和空间处理。
3.服务器GIS
GIS用户通过部署一个集中式的GIS服务器在大型组织之内以及Internet的用户之间发布和共享地理信息。
服务器的GIS软件适用于任何集中执行GIS计算,并计划扩展支持GIS数据管理和空间处理的场合。
除了为客户端提供地图和数据服务,GIS服务器还在一个共享的中心服务器上支持GIS工作站的所有功能,包括制图,空间分析,复杂空间查询,高级数据编辑,分布式数据管理,批量空间处理,空间几何完整性规则的实施等等。
ArcGIS服务器产品符合信息技术的标准规范,可以和其它企业级的软件完美的合作,例如Web服务器,数据库管理系统(DBMS)以及企业级的应用开发框架包括.NET和JAVA2企业级平台(J2EE)。
这促使了GIS和其它大量的信息系统技术的整合。
ArcGIS9所包含的三种服务器产品:
●ArcSDE――一个在多种关系型数据库管理系统中管理地理信息的高级空间数据服务器。
ArcSDE是一个位于ArcGIS其它软件产品和关系型数据库之间的数据服务器,其广泛的应用使得在跨任何网络的多个用户群体中共享空间数据库以及在任意大小的数据级别中伸缩成为可能。
●ArcIMS――是一个可伸缩的,通过开放的Internet协议进行GIS地图,数据和元数据发布的地图服务器。
ArcIMS已经在成千上万的应用中部署了,主要是为Web上的用户提供数据分发服务和地图服务。
●ArcGISServer――是一个应用服务器,包含了一套在企业和Web框架上建设服务器GIS应用的共享GIS软件对象库。
ArcGISServer是一个新产品,用于构建集中式的企业GIS应用,基于SOAP的Webservices和Web应用。
4.嵌入式GIS
用户可以使用嵌入式的GIS,在所关注的应用中增加所选择的GIS组件,从而为组织的任何部门提供GIS的功能,这使得许多需要在日常工作中应用GIS作为一种工具的用户,可以通过简单的,集中于某些方面的界面来获取GIS的功能。
例如,嵌入式的GIS应用帮助用户支持远程数据采集的工作,管理者的桌面上实现GIS,为系统操作人员实现定制界面,以及面向数据编辑的应用等。
ArcGISEngine提供了一套应用于ArcGISDesktop应用框架之外(例如制图对象作为ArcGISEngine的一部分,而不是ArcMap的一部分)的嵌入式ArcGIS组件。
使用ArcGISEngine,开发者在C++,COM,.NET和Java环境中使用简单的接口获取任意GIS功能的组合来构建专门的GIS应用解决方案。
开发者通过ArcGISEngine构建完整的客户化应用或者在现存的应用中(例如微软的Word或者Excel)嵌入GIS逻辑来部署定制的GIS应用,为多个用户分发面向GIS的解决方案。
5.移动式GIS
依靠移动计算设备上的专业应用系统,GIS越来越多的从办公室中转移到野外。
目前拥有GPS功能的无线移动设备被常常使用于野外专题数据获取和野外信息获取。
消防员,垃圾收集员,工程检修员,测量员,公用设施施工工人,士兵,统计调查员,警察以及野外生物学家是使用移动GIS这个工具的一些野外工作者的代表。
一些野外工作任务需要相对简单的GIS工具,但也有些工作涉及到需要高级GIS工具的复杂操作。
ArcGIS包含了能够满足两方面需求的应用。
ArcPad是ArcGIS实现移动GIS和野外计算(如需要记录和登记突发性事故的空间信息)的解决方案,这些类型的工作可以在手持计算机设备(运行MicrosoftWindows®CE或者PocketPC)或者平板电脑上完成。
ArcGISDesktop和ArcGISEngine集中于需要GIS分析和决策分析的野外工作任务,这种典型的任务往往在高端平板电脑上执行。
五、实习步骤:
1.阅读《ArcGIS体系结构》,了解ArcGIS所包含的所有模块及相互关系,初步了解Geodatabase。
2.上网查阅相关ArcGIS相关知识,在查阅资料的基础上进行总结,完成本次实习任务,谈谈你对ArcGIS的体系结构的认识,从所收集资料和自己的角度出发,你认为一个地理信息系统应该具有什么样的功能?
实习二:
ArcView的体系结构
一、实习目的:
1熟悉桌面GIS软件ArcView的界面环境和体系结构
2初步掌握ArcView主要工具、菜单命令的使用
3理解GIS软件应具备的基本功能
二、实习内容:
1按实习步骤在ArcView环境下动手操作指定项目内容。
2进一步练习使用ArcView的主要工具及菜单命令。
三、实习数据:
1.在安装主目录“esri”下的“esridata”和“av_gis30\avtutor”的文件夹中。
四、预备知识:
1.ArcView的特点
ArcView是一款功能全面的桌面GIS通用软件,具有以下特点:
●跨平台。
ArcView在Window和Unix上均可运行。
●面向对象。
由视图、表格、统计图和图版等对象构成,甚至进行二次开发的每个程序都作为对象来操作。
●开放性。
包括系统用户界面的开放性、程序运行环境的开放性和数据管理的开放性。
2.ArcView的图形用户界面
ArcView上所有工作都储存在项目(Project)文件中,项目窗口管理着该项目下的所有文档,这些项目文档,包括视图(Views)、表格(Tables)、图表(Charts)、图板(Layouts)和脚本(Scripts)等,在启动其它扩展模块的情况下,还可能有其它ArcView文档。
项目文档在项目管理器中进行打开、添加、删除等操作。
项目文件(后缀“.apr”)是一种ASCII格式文件,可以用一般的文字编辑程序对之阅读和修改,一般情况下,一个项目应是围绕同一地域、同一应用目的的相关文档的集合。
也就是说,一个项目中的所有文档,均对应着同一个地理区域,并都是为某一具体的应用而组织起来的,从而体现出项目作为应用的目的性。
不对应同一地域中的ArcView文档,必须进行地理关联,才能将它们置于同一项目之下进行地理分析。
3.
ArcView的基本用法
(1)系统进入运行的初始界面,ArcView以项目(Project)作为基本的应用单元,启动ArcView的同时打开一个项目管理器
这时,用户面临三种选择:
(1)建立一个新的视图;
(2)建立一个新的项目;
(3)打开一个已有的项目;
这是一个模式对话框,用户必须有所应答或关闭该对话框方可进行下一步,但用户可去掉该对话框最下行检查框中的选定标记,在以后的启动中不再出现该对话框,而直接到菜单栏中点取相应的菜单功能。
ArcView以项目(Project)作为基本的应用单元,所以,启动ArcViewd的同时也打开一个项目管理器,此时无论用户作何回答,该项目管理器都会进入管理状态。
(2)打开一个已有的项目,ArcView则打开一个打开项目对话框,打开项目对话框实际上就是一般的文件名输入对话框,寻找要打开的ArcView项目文件(扩展名“.apr”)。
打开usa.apr.(C:
/esri/esridata)
(3)建立一个新视图
当用户选中该欢迎对话框的“withanewview”,即建立一个新的视图时,ArcView则以缺省名称—“Untitled”打开一个项目管理器,并打开一个视图窗口(View1)和一个问讯对话框,询问用户是否马上进行空间数据的输入操作,并为输入操作准备好相应的菜单和图标资源(图1-6):
一般情况下,这时用户应进行空间数据的输入操作,如打开已有的shipe文件,或遥感影像文件等等,也开以直接创建这些ArcView文件。
(4)项目管理器可以对视窗(Views)、表格(Tablets)、图表(Charts)、图板(Layouts)、脚本(Scripts)等信息形式进行管理,它们是同一项目下,为某种应用而组织起来的原始信息或派生信息
ArcView中的项目管理逻辑上是管理着服务于同一应用目的的一组ArcView文档,所以,项目管理器可以对视窗(Views)、表格(Tablets)、图表(Charts)、图板(Layouts)、脚本(Scripts)等信息形式进行管理,它们都是同一项目下,为某种应用而组织起来的原始信息或派生信息。
如果系统还加用了其它的功能模块,项目管理器管理的信息形式还可能增加,如三维视图(3DSences)等。
项目管理器上部三个按钮分别用来建立、打开和添加视图、表格、图表、图板、脚本等等,具体要看左侧代表各种信息形式的那些图标的选择状态。
管理器中间列表框则显示该项目下已有的内容,它们一般都与一个磁盘文件相对应。
选择该内容并执行“打开”命令,就会打开该信息项的工作窗口。
视图(Views)是最重要的信息类型,它一般是矢量或栅格地图的电子展示。
它可以组合同一地域的若干个地图主题(Theme),如高程、水系、居民点、道路、土地利用、行政区界等众多的信息,这众多的信息,既可以单独显示,也可以组合显示或全部显示(如图1-9):
图1-9视图中的主题及其组合显示
表格对应着主题中地理对象的属性信息,对于绝大多数的地理信息系统,使用关系数据库管理属性数据,所以,这里的表格,实际上也是属性数据库中相应数据表格的映射。
所不同的是,在浏览状态下,这里的数据表格还不能随意操作,如更改、添加、和删除等等。
图1-10ArcView表格
图表(Chart)是ArcView直观显示表格数据的工具,图表可利用已有的ArcView表格数据,图表的类型决定显示的方式。
使用图表可以显示、比较、查询属性信息,如点击饼图中的某一扇片,则可以自动查询出其表达的记录数或其它信息。
图表是动态的,因为图表表达的是表格数据的当前状态,对表格数据的改动,都会自动反映到图表中。
ArcView的图表有面积图、柱状图、线图、饼图和X、Y散点图六种类型,本书第三章中有更详细的介绍及使用说明。
图1-11ArcView图表
图版(Layout)是一种文档,它综合多种ArcView文档以及制图要素(如指北针,比例尺条等)和图形(如边框、徽标等)生成高质量地图。
Script文档类似于文本编辑器,利用它可编写Avenue程序,Avenue程序可以以自动化方式完成各种任务,为ArcView添加新功能,当然也可创建应用。
4.ArcView帮助系统的使用
ArcView提供了内容完善、功能强大和形式广泛的联机帮助系统,既有主题解释,也有例子说明。
不管是在ArcView窗口还是在各文档窗口的菜单栏中,其最后都有“帮助”(Help)菜单,并且在按钮栏中都有帮助按钮。
在Windows中,ArcView的联机帮助系统与其他Windows应用程序的帮助系统一样,采用超文本结构,提供非线性路径查询,因而能够帮助用户迅速找到问题的类别归属,然后按系统指出的步骤,引导用户进行正确操作。
●ArcView帮助系统的进入
进入ArcView帮助有以下几种方式:
(1)通过菜单使用帮助
用鼠标单击菜单栏上的“帮助”,或按Aft+H组合键,都将打开帮助菜单;
(2)使用工具栏上的帮助按钮
获得帮助
单击工具栏上的“帮助”图标,然后用鼠标单击某个菜单项、按钮、工具或某个窗口,或按F1键,系统将显示关于该控件或当前窗口的帮助信息;
●ArcView帮助系统的使用
如图1-12,ArcView的帮助菜单提供了三个选项:
帮助主题(HelpTopics)、如何获得帮助(HowtoGetHelp)和关于ArcView(AboutArcView),其中,除AboutArcView是提供有关ArcView的版本、权属声明等相关信息外,前两项都是与帮助系统有关的选择。
(1)选择“帮助主题”
如果选择了帮助主题,ArcView将打开帮助主题对话框,该对话框含有两个选项卡。
选择“目录”选项卡,ArcView将打开“目录”对话框(图1-12),在目录对话框的列表中滚动,查找到有关帮助的标题,双击该标题,即可打开其下一级标题,直至查找到具体的帮助内容,在按Enter键或单击该标题或目录对话框下部的“显示”按钮,系统将显示有关的帮助信息。
选择“索引”选项卡,ArcView将打开“索引”对话框(图1-13),在索引对话框的列表中滚动,查找到有关帮助的主题词,双击该主题词,若该主题词唯一,系统会显示有关的详细信息,否则会出现“找到的主题”对话框,在该对话框内进一步选择要求解释的主题词,再按Enter键或单击该主题词,系统将显示有关的详细信息。
(2)选择“如何获得帮助”
如果选择了如何获得帮助,ArcView将打帮助系统,并停留在该帮助系统的“HowtoGetHelp”,主题处,以方便用户的使用。
图1-14按主题词的帮助索引
图1-15ArcView“如何获得帮助”的帮助信息
●使用Glossary快速获得有关专业词汇的解释
图1-13ArcView的帮助目录选择如何获得帮助或用F1键打开ArcView的帮助系统,再选择“Glossary”,ArcView系统将打开一个“ArcViewGlossary”对话框(图1-16):
图1-16Glossary对话框
使用该对话框,根据要查找专业词汇的第一个字母,在该窗口上部选择与该词汇第一个字母相同的字母,帮助系统将在词汇列表中列出与第一个字母相同的所有词汇,可以从中查找到需要了解的词汇而获得帮助,也可以直接在词汇列表中滚动,查找到需要了解的词汇的解释信息。
五、实习步骤:
本节简要介绍利用ArcView来完成一些基本任务,比如创建和显示地图、改变地图的外观、用地图来回答问题、打印地图等,完成制作和打印一张非洲地图的练习。
(一)打开包含教程的ArcView工程
1.启动ArcView,取消Welcome对话框,出现ArcView的工程窗口,如下图所示:
图ArcView工程窗口
2.在Project菜单选择OpenProject(打开工程)菜单项
3.从出现的对话框中,找到包含ArcView教学数据的“esri\av_gis30\avturor”文件夹,双击打开下一级的“arcview”目录,如下图:
4从对话框左边的列表中选择qstart.apr工程文件,按ok。
工程文件打开后,可以看到一个标题为“qstart.apr”的工程窗口,从文档清单上看到,qstart包含三个视图。
图qstart工程窗口
(二)打开世界地图
5双击工程窗口中的Word视图,世界地图出现,这张地图显示的是经过投影的世界各国人口地图,如下图:
图世界各国人口地图
视图是由某个区域地理信息的不同专题构成的,专题(theme)是同一类地理要素的集合,如河流、湖泊、国家或城市,视图中的所有专题都列在视图左边的视图目录表中,目录表还显示各个专题中绘制要素所用的符号,每个专题前的复选框可以控制专题在视图中打开还是关闭,即当前在视图中绘出与否。
在视图目录表中专题的排列顺序也很重要,目录表上面的专题将绘在下面的专题之上,形成视图背景的专题,比如海洋,列在目录表的底部。
6.在视图目录中,点取专题Projectedpopulation2000前的复选框,将它关闭。
7.选择专题LifeExpectancy前的复选框,打开它。
8.打开河流专题和湖泊专题。
9.点取ZoomIn(放大)工具。
10.在非洲上拖出一个矩形框:
放大了非洲后,可清楚看到非洲国家的平均寿命在世界上是最低的。
注:
改变视图显示范围的按钮
ArcView的按钮(button)栏位于菜单栏的下面。
一般用来执行一个操作,并直接获得结果。
将鼠标指针置于按钮上,可查看按钮功能的英文提示。
ZoomtoFullExtent按钮:
将视图中的全部专题缩放到整个窗口范围。
如果在视图上缩放了若干次以后,想再回到整个视图,可以点中这个按钮。
ZoomtoActiveTheme按钮:
缩放到视图中活动专题的空间范围。
视图中的专题通常有不同的空间范围。
有的专题要素遍布整个视图,另一些要素可能只分布在视图上的局部区域。
使用该按钮,可以轻易放大到感兴趣的专题所在的区域上。
在点击这个按钮之前,先在目录表点击想放大的专题的名称,这时该专题在目录表中突出显示,说明它激活了,如果想放大多个专题覆盖的区域,按下shift键,在专题目录表中一一激活这些专题,再点击此按钮。
ZoomtoSelected按钮:
缩放到活动专题中当前选中的要素所在的空间范围。
在选中视图中某些要素后,点击这个按钮,放大视图到选择的要素所覆盖的范围。
ZoomIn按钮:
放大视图中心一次。
ZoomOut按钮:
缩小视图中心一次。
ZoomtoPreviousExtent按钮:
回到先前的视图显示范围。
点击这个按钮,活到缩放或移动前的位置。
11.在视图的目录表中,点击LifeExpetancy专题名将它激活。
(一个专题被激活时,在目录表中绘突出显示,激活一个专题,相当于告诉ArcView要处理的是该专题中的要素。
)
12.点击Label(标注)工具。
13.逐个点击要注记的国家,视图会自动加上它们的名称作为注记。
刚添加是时,注记由有四个控制柄的框框住,表示选择状态。
14.要移动注记,点击pointer工具,在点击想移动的注记。
一旦选中,控制柄就会出现在标记四周,拖放注记到想要的位置,也可以用pointer工具拖动选中注记的一个控制柄来改变标注文本的大小。
15.完成对注记的处理后,用pointer工具在视图中没有注记的地方点一下,取消对任何注记的选择。
(三)查询专题地理要素
16. 为了获得视图上要素的属性信息,可以使用Identify(查询)工具,用这个工具点击要素时,弹出IdentifyResults(查询结果)对话框,显示该要素的属性值。
(四)准备输出地图
17.从view菜单下,选取Layout(图版)项。
18.在出现的对话框,点击Landscape模板,如下图:
19. 按下ok,ArcView会自动生成一个图版,上面有非洲地图,图例、标题、指北针以及比例尺条。
20.用Pointer工具双击标题,在出现的对话框中,删除已有的文本,输入“Africa”,如下图:
21. 按下ok。
图版的标题变成了“Africa”。
如果想改变标题的字体,从Windows菜单中选择ShowSymbolWindow(选项),再设置字体。
要改变标题或其它成份的尺寸,使用Pointer工具来进行。
这样就由ArcView制作了第一张地图。
22. 从File菜单中选择Export,输出图版。
23. 从File菜单中,选择SaveProjectAs(另存工程文件)。
在出现的对话框中,为新工程文件指定路径和名称,按下ok,ArcView会自动的为新工程文件名加上“.apr”扩展名。
六、实习小结
本次实习介绍了ArcViewGIS的基本操作、基础概念,该产品的专用术语,通过本次练习,应掌握的内容如下:
1)点、线、面(多边形)是最常用的空间要素(feature),点状要素没有大小(虽然显示时符号有大小),线状要素没有宽度(虽然显示时线型有宽度),面状要素由线围合而成(虽然显示时用颜色填充)。
2)专题(或主题theme)是表达空间事物的基本途径。
其一般显示控制方法有:
打开、关闭、放大、缩小、平移、相互调整先后次序、使被选择的要素充满窗口。
3)要素和属性的简单查询:
单击要素查属性、选择记录查询要素、选择要素查询记录。
4)专题(或主题theme)的显示、操作窗口称ViewsDocument或View窗口,属性表的显示、操作窗口称TablesDocument或Table窗口。
七、实习报告
根据本次实习操作,解释feature、theme、view、table和project的概念,以word文本上交。
实习三:
ArcView的投影
一、实习目的:
1掌握地图投影变换的基本原理与方法
2熟悉ArcView投影的应用及投影变换的方法、技术
3了解地图投影及其变换在实际中的应用
二、实习内容:
1利用ArcView提供的两种投影方式(standard方式和custom方式)对加载数据进行投影,熟悉不同投影方式下的参数设置。
2.加载投影扩展模块(Projectionutilitywizard),加载
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- 关 键 词:
- GIS 实习 教程