ArcGIS10教程-共享资料网
ArcGIS10教程
第一章 导论随着信息社会的到来，整个社会进入了信息大爆炸的时代。面对海量信息，人们对于 信息的要求发生了巨大变化，对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。 随着计算机技术的出现及其快速发展，对空间位置信息和其它属性类信息进行统一管理的 地理信息系统也随之快速发展起来，在此基础上进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待 解决的问题，也是 GIS 研究的热点和难点之一，地理信息系统的空间分析作用也因此越来 越凸显其重要性。1.1 地理信息系统1.1.1 基本概念地理信息系统（Geographical Information System，Geo-Information System，简称 GIS） ， 是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采 集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理和管理的对象 是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性 数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策 和管理问题。1.1.2 GIS 系统构成完整的地理信息系统主要由四个部分构成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据和 系统管理操作人员。其核心是软硬件系统，空间数据库反映了 GIS 的地理内容，而管理人 员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。 1. 硬件系统 计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称， 可以是电子的、 电的、 磁的、 机械的、光的元件或装置，是 GIS 的物理外壳。系统的规模、精度、速度、功能、形式、 使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS 由于其任务的 复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出 设备、中央处理单元、存储器等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息， 使其完成任务；保存数据以备现在或将来使用；将处理得到的结果或信息提供给用户。 2. 软件系统1GIS 运行所需的软件系统如下： （1） 计算机系统软件 由计算机厂家提供的、为用户使用计算机提供方便的程序系统，通常包括操作系统、 汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等，是 GIS 日 常工作所必需的软件。 （2） 地理信息系统软件和其他支持软件 包括通用的 GIS 软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图 像处理系统、CAD 等，用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。 （3） 应用分析程序 系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的 程序，是系统功能的扩充与延伸。在 GIS 工具支持下，应用程序的开发应是透明的和动态 的，与系统的物理存储结构无关，而随着系统应用水平的提高不断优化和扩充。应用程序 作用于地理专题或区域数据，构成 GIS 的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分 析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开 发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的应用性优劣和成败。 3. 系统开发、管理与使用人员 人是 GIS 中的重要构成因素，地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命 周期，处处都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统， 还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活 采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用 来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的 保障。 4. 地理空间数据 地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以 是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、 磁带机或其他系统通讯输入 GIS，是系统程序作用的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过 模型抽象的实质性内容。不同用途的 GIS 其地理空间数据的种类、精度均不相同，一般情 况下包括如下三种数据： （1） 已知坐标系中的位置 即几何坐标， 标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图中的空间位置， 如经纬度、 平面直角坐标、极坐标等，采用数字化仪输入时通常采用数字化仪直角坐标或屏幕直角坐 标。 （2） 实体间的空间关系 实体间的空间关系通常包括：度量关系，如两个地物之间的距离远近；延伸关系（或 方位关系） ，定义了两个地物之间的方位；拓扑关系，定义了地物之间连通、邻接等关系， 是 GIS 分析中最基本的关系， 其中包括了网络结点与网络线之间的枢纽关系， 边界线与面 实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。 （3） 与几何位置无关的属性2即通常所说的非几何属性或简称属性，是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。 属性分为定性和定量的两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包括数量和等级；定性 描述的属性如土壤种类、行政区划等，定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量等。 非几何属性一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。任何地理实体至 少有一个属性，而地理信息系统的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的， 因此，属性的分类系统、量算指标对系统的功能有较大的影响。1.1.3 GIS 功能与应用地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容：位置、条件、变化趋势、模式和 模型，依据这些问题，可以把 GIS 功能分为以下几个方面： 1. 数据采集与输入 数据采集与输入，即将系统外部原始数据传输到 GIS 系统内部之过程，并将这些数据 从外部格式转换到系统便于处理的内部格式的过程。多种形式和来源的信息存在着综合和 一致化的过程。数据采集与输入要保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完 整性、数值逻辑一致性与正确性等。一般而论，地理信息系统数据库的建设占整个系统建 设投资的 70%或更多，并且这种比例在近期内不会有明显的改变。因而使得信息共享与自 动化数据输入成为地理信息系统研究的重要内容，自动化扫描输入与遥感数据集成最为人 们所关注。扫描技术的应用与改进，实现扫描数据的自动化编辑与处理仍是地理信息系统 数据获取研究的主要技术关键。 2. 数据编辑与更新 数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完 成；图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影变换以及误 差校正等。数据更新则要求以新纪录数据来替代数据库中相对应的数据项或纪录。由于空 间实体都处于发展进程中，获取的数据只反映某一瞬时或一定时间范围内的特征。随着时 间推移，数据会随之改变。数据更新可以满足动态分析之需。 3. 数据存储与管理 数据存储与管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据 的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据 结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能；在地理数据组织与管 理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。目前大多数系统都是将二者 分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。这种组织方式的缺点是数据的 定义与数据操作相分离，无法有效记录地物在时间域上的变化属性。 4. 空间数据分析与处理 空间查询是地理信息系统以及许多其它自动化地理数据处理系统应具备的最基本的 分析功能；而空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机系统 的根本区别，模型分析是在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问3题，它是地理信息系统应用深化的重要标志。 5. 数据与图形的交互显示 地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具，其形式既可以是计算机屏 幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件，可以通过人机交互方式来选择显 示对象的形式，尤其要强调的是地理信息系统的地图输出功能。GIS 不仅可以输出全要素 地图，也可根据用户需要，输出各种专题图、统计图等。 6. 地理信息系统应用 地理信息系统的大容量、高效率及其结合的相关学科的推动使其具有运筹帷幄的优 势，成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术支撑，也成为与空间信息有关各行各 业的基本工具，其强大的空间分析能力及其发展潜力使得 GIS 在以下方面已得到广泛、深 入的应用：测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害预测、土地调查与环境管理、国 防、宏观决策等方面表现出强大的生命力。 地理信息系统以数字世界表示自然界，具有完备的空间特性，可以存储和处理不同地 理发展时期的大量地理数据，并具有极强的空间信息综合分析能力，是地理分析的有力工 具。因此，地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据之任务，更为重要的是要完 成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于地理信息系统的地理 分析模型，这是地理信息系统真正走向实用的关键。1.1.4 GIS 技术与发展地理信息系统的发展已历经 30 余年，用户的需要、技术之进步、应用方法的提高以 及有关组织机构的建立等因素，深深影响着地理信息系统的发展历程。 60 年代初期，地理信息系统处于萌芽和开拓期，注重空间数据的地学处理。该时期 GIS 发展的动力来自于新技术的应用、大量空间数据处理的生产需求等方面，专家兴趣与 政府推动也起到积极的引导作用；进入 70 年代，地理信息系统进入巩固发展期，注重于 空间地理信息的管理。资源开发、利用乃至环境保护问题成为首要解决之疑难，需要有效 地分析、处理空间信息；随着计算机技术的迅速发展，数据处理速度加快，为地理信息系 统软件的实现提供了必要条件和保障；80 年代则是地理信息系统的大发展时期，注重于空 间决策支持分析。地理信息系统应用领域迅速扩大，涉及到许多的学科和领域，此时地理 信息系统发展最显著的特点是商业化实用系统进入市场； 年代是地理信息系统的用户化 90 时代， 地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统， 社会对地理信息系统认识普遍提高， 需求大幅度增加，从而使得地理信息系统应用领域扩大化、深入化，地理信息系统向现代 社会最基本的服务系统发展。 进入新世纪，GIS 应用向更深的层次发展，展现新的发展趋势。 1. 网络 GIS（Web-GIS） 网络地理信息系统（Web-GIS）指基于 Internet 平台、客户端应用软件采用网络协议、 运行在 Internet 上的地理信息系统。一般由多主机、多数据库和多个客户端以分布式模式4连接在 Internet 上而组成，一般有以下四个部分：Web-GIS 浏览器（browser） 、Web-GIS 服务器、Web-GIS 编辑器（Editor） 、Web-GIS 信息代理（information agent） 。Web-GIS 开 拓了地理信息资源利用的新领域，为 GIS 信息的高度社会化共享提供了可能，是传统 GIS 发展的新机遇。 2. 组件式 GIS（Com-GIS） 组件式 GIS 是 GIS 技术与组件技术结合的产物。 其基本思想是： GIS 的各种功能模 把 块进行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相应功能；各个控件之间，以及 GIS 控件与其它非 GIS 控件之间，通过可视化的软件开发工具集成起来，形成满足用户特 定功能需求的 GIS 应用系统。长期以来，由于 GIS 开发周期长、难度大在一定程度上制约 了 GIS 发展， 组件式 GIS 的出现为新一代 GIS 应用提供新的工具， 具有集成灵活、 成本低、 开发便捷、使用方便、易于推广、可视化界面等特点，一般有基础组件、高级通用组件、 行业性组件三级结构。 3. 虚拟现实 GIS（VR GIS） 虚拟现实 GIS（Virtual Reality GIS，简称 VR GIS）在 20 世纪 90 年代开始出现，是一 种专门用于研究地球科学，或以地球系统为对象的虚拟现实技术，是虚拟现实与地理信息 系统相结合的产物。 近年来， GIS 甚至融入到 Web-GIS 和 Com-GIS 之中。 VR 理想的 VR GIS 应包含下列特征： （1） 对现实的地理区域非常真实的表达； （2） 用户在所选择的地理带（地理范围）内外自由移动； （3） 三维（立体）数据库的标准 GIS 功能（查询、选择、空间分析等） ； （4） 可视化功能必须是用户接口的自然整体部分。 VR GIS 的特点表现在以下几个方面：区域表达的真实性、空间、时间维的漫游、查 询、用户和系统之间的交互作用；海量丰富的信息等。 4. 时态 GIS（TGIS） 时态 GIS 是相对于静态 GIS 而言的。 现实中地理环境、 事物和现象是不断发展变化的， 但静态 GIS 仅对其进行“快照”式表达，只关心某一瞬间的地理现象，对其前后的数据不 保留，也没有比较分析。而时态 GIS 将时间概念引入到 GIS 中，跟踪和分析空间数据随时 间的变化，不仅描述系统在某时刻的状态，而且描述系统沿时间变化之过程，预测未来时 刻将会呈现的状态，以获得系统变化的趋势。 5. 互操作 GIS 目前 GIS 系统大多基于具体的、相互独立的和封闭的平台开发，采用各自不同的空间 数据格式，数据组织方式有很大差异，这使得不同 GIS 软件间交换数据很困难。为解决地 理数据的共享和继承、地理操作的分布与共享等需求，互操作 GIS 被提上议事日程，这是 一个新的 GIS 集成平台， 实现了在异构环境下多个地理信息系统或其应用系统之间的互相 通信和协作。 6. 3S 集成 虽然 GIS 在其理论和应用技术上有很大发展， 但靠传统 GIS 的使用却不能满足目前社 会对信息快速、准确更新之要求。与 GIS 独立、平行发展的全球定位系统（GPS）和遥感5（RS）则为 GIS 适应社会发展的需求提供了可能性。目前，国际上 3S 的研究和应用开始 向集成化方向发展。这种集成应用中，GPS 主要用于实时、快速地提供目标的空间位置； RS 用于实时提供目标及其环境的信息、发现地球表面的各种变化，及时对 GIS 数据进行 更新；GIS 则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理和动态存取，作为新的集 成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。1.2 GIS 空间分析随着对地观测和计算机技术的发展，空间信息及其分析、处理能力已极大丰富和加强 了，人们渴望利用这些空间信息来认识和把握地球和社会的空间运动规律，进行虚拟、科 学预测和调控，迫切需要建立空间信息分析的理论和方法体系。地理信息系统出现后，吸 取了所有能够利用的空间分析的理论和方法，将它们植入到 GIS 系统中去。于是，在 GIS 系统支持下，空间分析顺利得以实现并得到进一步飞跃；GIS 也因为有了空间分析这一强 有力的理论支持而获得更强大的生命力和更广阔的发展空间。空间分析已被认为是地理信 息系统中最核心、最重要的理论之一，也是 GIS 系统区别于其它计算机辅助设计系统的关 键所在。1.2.1 空间分析现代空间分析概念的提出，起源于 60 年代地理和区域科学的计量革命。在起步阶段， 主要是将统计分析的定量手段用于分析点、线、面的空间分布模式。在 60 年代地理学计 量革命中，有些模型初步考虑了空间信息的关联性问题，成为当今空间数据分析模型的萌 芽。如在 60 年代，法国 Matheron 在前人的基础上，提出“地统计学” 或称 Kriging 方 ， 法，它是一种用变异函数评价和估计自然现象的理论与方法；随后 Journel 针对矿物储量 推算，将此技术在理论上和实践中推向成熟。同时，统计学家也对空间数据统计产生了兴 趣，在方法完备性方面有诸多贡献。地理学、经济学、区域科学、地球物理、大气、水文 等专门学科为空间信息分析模型的建立提供知识和机理。逐渐成熟后的空间分析理论与方 法更多地强调地理空间的自身特征、空间决策过程及复杂空间系统的时空演化过程分析， 分析方法也从统计方法扩展到运筹学、拓扑学和系统论。 实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如 在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策 等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析。 空间分析的概念，从不同的角度理解有不同的定义方式。 从侧重于空间实体对象的图形与属性的交互查询角度考察， 空间分析是从 GIS 目标之 间的空间关系中获取派生的信息和新的知识，其分析对象是地理目标的空间关系，内容由 以下几个部分组成：拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析和地学分析。6从侧重于空间信息的提取和空间信息传输角度考虑，空间分析是基于地理对象的位置 和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。分析对象是地理目标 的位置和形态特征，则可将空间信息分为：空间位置、空间分布、空间统计、空间关系、 空间关联、空间对比、空间趋势和空间运动。其对应的空间分析操作为：空间位置分析、 空间分布分析、空间形态分析、空间关系分析和空间相关分析。 随着空间分析向更深层次发展，空间分析逐步走向为决策提供支持。空间分析对象是 与决策支持有关的地理目标的空间信息及其形成机理，主要强调相关数学建模及模型的管 理与应用。空间分析可以理解为是在对地理空间中的目标进行形态结构定义与分类的基础 上， 对目标的空间关系和空间行为进行描述， 为目标的空间查询和空间相关分析提供参考， 进一步为空间决策提供服务的功能体系，其体系包括以下内容：空间数据探索、空间回归 分析、空间机理模型、空间统计――机理模型、空间复杂系统模型、空间运筹模型、空间 数据挖掘。1.2.2 基于 GIS 的空间分析地理信息系统出现后，迅速吸取能利用的空间分析方法和手段，将它们植入 GIS 软件 中，并且利用各种计算机新技术，使复杂的传统空间分析任务变得简单易行，并能方便、 高效的应用几何、逻辑、代数等运算、数理统计分析和其他数学物理方法，更科学、高效 地分析和解释地理特征间的相互关系及空间模式。于是，对于 GIS 为空间分析提供了良好 支撑平台；空间分析也因为有了 GIS 而真正得以应用；而 GIS 真是因为有空间分析功能才 使之区别于一般的计算机辅助设计系统。 基于 GIS 的空间分析是地理信息系统区别于其他信息系统的主要特色， 是评价地理信 息系统功能的主要特征之一。 地理信息系统集成了多学科的最新技术， 如关系数据库管理， 高效图形算法，插值，区划和网络分析，为 GIS 空间分析提供了强大的工具。目前绝大多 数地理信息系统软件都具备一定的空间分析功能，GIS 空间分析已成为地理信息系统的核 心功能之一，它特有的地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功能，是地理信 息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。 早期 GIS 发展集中于空间数据结构及计算机制图方面； 随着 GIS 基础理论研究逐步走 向成熟，计算机软硬件技术和相关学科的进步也为 GIS 提供了更好的支撑，GIS 技术正处 于飞速发展的进程中， 其中融合的数据急剧增长。 在此基础上人们不仅需要知道 “在哪里” 、 “怎么去”这些基本的 GIS 空间分析问题，更关心所处的具体位置与周围环境之关系，普 通市民会关心住宅区房屋的采光效果、噪声影响、交通和生活便利情况等；农业规划管理 和生产者考虑具体的地理环境下山地退耕还林、农业生产效率、农作物分区种植等方案确 定；城市规划和决策者需要考虑城市的总体的合理规划，如垃圾处理厂对周围环境的影响 程度，考虑商场、学校、交通站点的地点选择；水利、铁路、环境等部门则关心所辖区域 在面临大量降雨条件下哪些区域可能发生诸如泥石流、山体滑坡、洪水淹没、交通破坏等 灾害事件，等等。这些人们关心和亟待解决的问题大都可以划归为空间分析的范畴，可见7GIS 空间分析正成为人们关注的焦点，起到越来越重要的作用。GIS 空间分析目前已广泛 应用于水污染监测、城市规划与管理、地震灾害和损失估计、洪水灾害分析、矿产资源评 价、道路交通管理、地形地貌分析、医疗卫生、军事领域等。 对基于 GIS 的空间分析的理解有不同的角度和层次。 1. 按空间数据结构类型 按处理的空间数据结构类型来看，可分为栅格数据分析、矢量数据分析。栅格数据分 析是建立在矩阵代数基础上的，在数据处理与分析中使用二维数字矩阵分析法作为其数学 基础。因此分析处理简单，处理的模式化很强。一般来说，栅格数据的分析处理方法可以 概括为聚类、聚合分析、复合叠加分析、窗口分析、追踪分析等。 矢量数据空间分析数学基础则是二维迪卡尔坐标系统。常用矢量数据空间分析内容包 括拓扑包含分析、缓冲区分析及网络分析等。其中有些分析方法二者兼而有之，只是分析 处理方式不同，如叠加分析在矢量数据和栅格数据中都有完善的实施方案。 2. 按分析对象的维数 按分析对象的维数来看，包括二维分析、DTM 三维分析及多维分析。其中二维分析 包括常规 GIS 分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分 析（空间插值、创建统计表面等） 、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、 水流长度计算等） 、多变量分析、空间插值、地图代数等。 三维分析则有如下内容：三维模型建立和显示基础上的空间查询定位分析，以及建立 在三维数据上的趋势面分析、表面积、体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山 谷及可视域分析等。 多维空间分析是建立在多维 GIS 系统之上的。相对于时态 GIS 而言，时空分析包括如 下内容：时空数据的分类、时间量测、基于时间的数据平滑和综合、根据时空数据变化进 行统计分析、时空叠加分析、时间序列分析及预测分析等。 3. 按分析的复杂性程度 从分析复杂性程度来看，GIS 空间分析可以分为空间问题查询分析、空间信息提取、 空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建。空间问题查询分析包括利用地理位置数 据查询属性数据、 由属性数据查询位置特征、 区位查询 （查询用户给定的图形区域――点、 圆、矩形或多边形等内的地物属性和空间位置关系） 。 空间信息提取涉及空间位置、空间分布、空间统计、空间关系、空间关联、空间对比、 空间趋势和空间运动等的研究。 其对应的空间分析操作为： 空间位置分析、 空间分布分析、 空间形态分析和空间相关分析等。 空间综合分析涉及空间统计分析、可视性分析、地下渗流分析、水文分析、网络分析 等内容。数据挖掘与知识发现则包括空间分类与聚类、空间关联规则确定、空间异常发现 与趋势预测等内容。模型构建作为复杂空间分析内容，主要涉及各种机理模型的构建，包 括空间机理模型、空间统计与机理模型、空间运筹模型、空间复杂系统模型等内容。81.2.3 常用 GIS 平台空间分析比较常见的 GIS 系统中，ESRI 的 ArcGIS 以其强大的分析能力占据了大量市场，成为主流 的 GIS 系统。 随着 ArcGIS9 的推出， 运用 ArcGIS9 进行地理信息系统空间分析将成为一种 主导趋势。 本书在讲解空间分析原理基础上， 阐述了如何利用 ArcGIS9 进行 GIS 空间分析， 前五章主要论及地理信息系统空间分析的原理和 ArcGIS9 基本操作，从第六章开始，在介 绍空间分析基础上，详细讲解了如何利用 ArcGIS9 进行地理信息系统空间分析。 常见 GIS 平台空间分析相关能力比较如下。表 1 国内外 GIS 软件空间分析比较（据靳军等） 名称 功能 空间查询 与量算 缓冲区 分析 空间查询 空间量算 点缓冲 线/弧 面/多边形 加权 叠置分析 点与多边形 线与多边形 多边形与多边形 网络分析 最短路径 网络属性值累积 路由分配 空间邻接搜索 最近相邻搜索 地址匹配 其它分析 拓扑分析 临近分析 复合分析 空间统计 分类分析 统计图表分析 主成分分析 层次分析 系统聚类分析 判别分析 备注 ☆ ☆ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ★ ▲ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ArcGIS MGE MapInfo MapGIS GeoStar Super Map ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ◆ ◆ ◆ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲★表示更强；☆表示强；◆表示较强；◇表示弱；▲表示较弱91.3 ArcGIS9 概述从 1978 年以来，ESRI 相继推出了多个版本系列的 GIS 软件，其产品不断更新扩展， 构成适用各种用户和机型的系列产品。ArcGIS 是 ESRI 在全面整合了 GIS 与数据库、软件 工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表 GIS 最高技术水平的全系列 GIS 产品。ArcGIS 是一个全面的，可伸缩的 GIS 平台，为用户构 建一个完善的 GIS 系统提供完整的解决方案。1.3.1 ArcGIS9 体系结构ArcGIS9 是美国环境系统研究所（Environment System Research Institute，ESRI）开发 的新一代 GIS 软件，是世界上应用广泛的 GIS 软件之一。 ArcGIS9 由 ESRI 在 2004 年推出，是一个统一的地理信息系统平台，由数据服务器 ArcSDE 及 4 个基础框架组成：桌面软件 Desktop、服务器 GIS、嵌入式 GIS 和移动 GIS。图1ArcGIS9 体系1.Desktop GIS Desktop GIS 包含诸如 ArcMap，ArcCatalog，ArcToobox 以及 ArcGlobe 等在内的用户 界面组件，其功能可分为三个级别：ArcView，ArcEditor 和 ArcInfo，而 ArcReader 则是一 个免费地图浏览器组件。其中，ArcView、ArcEdior、ArcInfo 是三级不同的桌面软件系统， 共用通用的结构、通用的编码基数、通用的扩展模块和统一的开发环境，功能由简单到复 杂。其相互关系如图 2 示例。10ArcViewArcMap ArcCatalog ArcToolbox ModelBuilder= = =交互式制图 地图设计和输出 基于地图的查询 直接读取数据 地理处理框架 定制应用程序框架ArcEditorArcView+ +Geodatabase 定义和管理 Geodatabase 编辑ArcInfoArcEditorArcView+高级地理编辑处理功能 ArcInfo Workstation图 2 ArcView，ArcEditor，和 ArcInfoServer GIS ArcGIS9 所包含的三种服务端产品： ArcSDE、ArcIMS 和 ArcGIS Server。 ArcSDE 是管理地理信息的高级空间数据服务器。ArcIMS 则是一个可伸缩的，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。ArcGIS Server 是应 用服务器，用于构建集中式的企业 GIS 应用，基于 SOAP 的 Web services 和 Web 应用，包 含在企业和 Web 框架上建设服务端 GIS 应用的共享 GIS 软件对象库。 3. Embedded GIS 在嵌入式GIS支持方面，ArcGIS9 提供了ArcGIS Engine，是应用于ArcGIS Desktop应用框 架之外的嵌入式ArcGIS组件。使用ArcGIS Engine，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。 4. Mobile GIS 在移动GIS方面，ArcGIS9 提供了实现简单GIS操作的ArcPad和实现高级GIS复杂操作的 Mobile ArcGIS Desktop System。ArcPad是ArcGIS实现简单的移动GIS和野外计算之解决方 案； ArcGIS Desktop和ArcGIS Engine集中组建的Mobile ArcGIS Desktop Systems一般在高端 平板电脑上执行，以执行GIS分析和决策分析的野外工作任务。 5. Geodatabase Geodatabase 是 geographic database 的简写，是一种在专题图层和空间表达中组织 GIS 数据的核心地理信息模型，是一套获取和管理 GIS 数据的全面的应用逻辑和工具。 不管是客户端的应用（如 ArcGIS Desktop） ，服务器配置（如 ArcGIS Server） ，还是嵌 入式的定制开发（ArcGIS Engine）都可以运用 Geodatabase 的应用逻辑。Geodatabase 还是 一个基于 GIS 和 DBMS 标准的物理数据存储库，可以应用于多用户访问、个人 DBMS 以112.及 XML 等情形。 Geodatabase 被设计成一个开放的、 简单几何图形的存储模型。 Geodatabase 对众多的存储机制开放，包括诸如 DBMS 存储、文件型存储或者 XML 方法存储之类，并 不局限于某个 DBMS 的供应商。1.3.2 ArcGIS9 软件特色ArcGIS9 是 ESRI 发布的功能比较强大而又完善的版本。ArcGIS9 的一个主要目标是 与现有的 ArcGIS 8.3 平台的功能和数据模型完全兼容， 使得最终用户和开发商可以很方便 地对系统进行升级，同时在软件稳定性、测试、空间数据库伸缩性和栅格处理的性能方面 作了改进；提供强大的跨平台支持能力，包括 Windows、UNIX 和 Linux 平台，这为用户 提供了更加灵活的配置选择。 1. 制图编辑的高度一体化 在 ArcGIS 中， ArcMap 提供了一体化的完整地图绘制、 显示、 编辑和输出的集成环境。 相对于以往所有的 GIS 软件，ArcMap 不仅可以按照要素属性编辑和表现图形，也可直接 绘制和生成要素数据；可以在数据视图按照特定的符号浏览地理要素，也可同时在版面视 图生成打印输出地图；有全面的地图符号、线形、填充和字体库，支持多种输出格式；可 自动生成坐标格网或经纬网，能够进行多种方式的地图标注，具有强大的制图编辑功能。 ArcGIS 在前期 ArcInfo 版本的基础上，增强了提供给制图人员的工具，并且支持以前 版本的所有功能，ArcMap 在提供给制图人员生产高质量印刷地图所需表达和布局工具的 同时，还提供了一个艺术化的地图编辑环境。具有强大功能和人性化特点，可以完成任意 地图要素的绘制和编辑。 2. 便捷的元数据管理 ArcGIS 可以管理其支持的所有数据类型的元数据， 可以建立自身支持的数据类型和元 数据，也可以建立用户定义数据的元数据（如文本、CAD、脚本） ，并可以对元数据进行 编辑和浏览。ArcGIS 可以建立元数据的数据类型很多，包括 ArcInfo Coverage、ESRI Shapefile、 CAD 图、 影像、 GRID、 TIN、 ARC\INFO Coverage、 PC ArcSDE、 Personal ArcSDE、 工作空间、文件夹、Maps、Layers、INFO 表、DBASE 表、工程和文本等。 ArcCatalog 模块用以组织和管理所有的 GIS 信息，如地图、数据集、模型、元数据、 服务等，支持多种常用的元数据，提供了元数据编辑器以及用来浏览的特性页，元数据的 存储采用了 XML 标准， 对这些数据可以使用所有的管理操作 （如复制、 删除和重命名等） 。 ArcCatalog 也支持多种特性页， 它提供了查看 XML 的不同方法。 在更高版本的 ArcGIS 中， ArcCatalog 将提供更强大的元数据支持。 3. 灵活的定制与开发 ArcGIS8 的 Desktop 部分通过一系列可视的 GIS 应用操作界面，满足了大多数终端用 户的需求，同时，也为更高级的用户和开发人员提供了全面的客户化定制功能。 ArcMap 提供了多个被添加到界面上的不同工具条来对数据进行编辑和操作，用户也 可以创建添加自定义的工具。 ArcCatalog 和 ArcMap 的基础是 Microsoft 公司的组件对象模12型（COM） ，于是可以说 ArcGIS 是完全 COM 化的，对于需要对 ArcGIS 进行结构定制和 功能扩展的高级开发人员来说， 这是非常有吸引力的。 任何 COM 兼容的编程语言， Visual 如 C++、Delphi 或者 Visual J++都能用来定制和扩展 ArcGIS。 ArcGIS 还提供了工业标准的 VBA(Microsoft Visual Basic for Application)，用于所有 的脚本编程和定制工作。 ArcMap 和 ArcCatalog 这两个模块的 VBA 编辑器， 可以让用户编 写定制的脚本，并作为宏来运行和保存、添加到界面上的命令按钮里。 4. ArcGIS9 的新功能 与 ArcGIS8 相比，ArcGIS9 最大的变化是增加了两个基于 ArcObject 的产品：面向开 发的嵌入式 ArcGIS Engine 和面向企业用户基于服务器的 ArcGIS Server。这两个产品都支 持包括 Windows、UNIX 和 Linux 在内的跨平台技术。3D Analyst 是 ArcGIS8 的扩展模块， 主要提供空间数据的三维显示功能。在 ArcGIS9 中，该模块在 3D Analyst 的基础上第一次 推出全球 3D 可视化功能。该模块具有与 ArcScene 相似的地图交互工具，可以与任何在三 维地球表面有地理坐标的空间数据进行叠加显示。ArcGIS9 特别增强了栅格数据的存储、 管理、查询和可视化能力，可以管理上百个 GB 到 TB 数量级的栅格数据，允许其有属性， 并可与矢量数据一起存储并成为空间数据库的一个重要组成部分。ArcGIS9 还推出了一种 标准、开放的空间数据库格式，它直接利用 XML schema 形式，提供了对包括矢量、栅格、 测量度量值和拓扑在内的所有空间数据类型的访问。在以前版本中，象数据集合并等高级 空间处理功能一般由 ArcInfo Workstation 或 XML 完成，在中这些功能都可在 ArcGIS9 桌 面端实现。1.3.3 ArcGIS9 空间分析强大的空间分析能力是 ArcGIS 系列产品一大特征，ArcGIS9 推出了一种全新的空间 分析方式，能帮助用户完成高级的空间分析，如选址适宜性分析和合并数据集等。在 ArcGIS9 中，全部主要的 Workstation 空间处理功能都将在 ArcGIS 桌面端提供，并将进一 步提供更多的处理工具，进行对包括空间数据库要素类在内的数据格式处理。 关于 ArcGIS9 中空间处理（Geoprocessing）主要内容。13表 3 空间处理（Geoprocessing）名称 分析工具（Analysis Tools， 计 16 种）主要内容 裁剪、选择、拆分等 相交、联合、判别等 缓冲区、邻近、点距离 频度、加和统计等 字段、索引、值域、子类型和工作空间管理 空间数据库版本、关系类和拓扑 栅格管理与图层、视图、关联和选择集 综合（融合）与要素操纵工具 数据集管理（创建、复制、删除和重命名） 栅格数据转换为 ASCII 及矢量数据（点、线、面） 数据转换为其它类型数据 矢量数据空间分析（缓冲区分析、叠置分析、网络分析） 栅格数据空间分析（距离制图、表面分析、密度制图、 统计分析、重分类、栅格计算） 空间统计分析（空间插值、创建统计表面等） 水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水 流长度计算等） 地下水分析（达西分析、粒子追踪、多孔渗流等） 多变量分析、空间插值 数学、地图代数 创建表面模型（栅格、TIN 表面） 表面分析（表面积与体积、提取等值线、计算坡度与坡 向、可视性分析、提取断面与表面阴影等） ArcScene 三维可视化（要素的立体显示、设置场景属性、 飞行动画） 创建/删除地址定位器等 自动化/重建地理索引编码 地理索引编码地址分配 标准化地址等 ArcView 显示点与线事件及线性参考要素的阴影工具 ArcEditor：创建和编辑线性参考要素的工具 ArcInfo：线性参考分析，从要素生成事件及覆盖事件等 分析、数据管理和转换等数 据 管 理 （ Data Management，计 118 种）转 换 工 具 （ Conversion Tools，25 种） 空 间 分 析 工 具 （ Spatial Analyst Tools，计 158 种）3D 分析工具（3D Analyst Tools，计 45 种）地理编码工具（Geocoding Tools，计 7 种）线 性 参 考 （ Linear Referencing Tools， 7 种） 计 Coverage 工具（Coverage Tools，计 57 种）14第二章 ArcGIS 应用基础当用户使用 ArcGIS 系统进行空间分析时， 首先应该掌握三大模块， 分别是： ArcMap, ArcCatalog 和 ArcToolbox。这三大模块是用户应用 ArcGIS 系统的基础。本章主要围绕这 三大模块的内容进行展开。 ArcMap 是 ArcGIS Desktop 中一个主要的应用程序。 它具有基于地图的所有功能， 让 用户能按照需要创建地图，在地图上加载数据，并用合适的方式来表达；它可以实现可视 化，通过处理地理数据，揭示地理信息中隐藏的趋势和分布特点；它可以很方便地实现制 图成图。最重要的是，ArcMap 的定制环境可以为用户量体裁衣，让用户定制自己需要的 界面，建立新的工具来自动化操作他们的工作，并且可以发展出基于 ArcMap 地图组件的 独立应用程序。总之，ArcMap 能帮助用户解决一系列的空间问题，并且起到了很好辅助 决策的作用。 ArcCatalog 模块就仿佛是空间数据的一个资源管理器。利用 ArcCatalog 模块访问和 管理空间数据将更为容易。先运用 ArcCatalog 添加空间数据连接，连接对象包括文件夹， 数据库，服务器等。建立 ArcCatalog 数据连接后，用户可以运用不同的视图方式查看每个 连接中的空间数据和单个数据源中的内容，用同样的方法可以查看各类格式的数据，利用 ArcCatalog 提供的各类工具可以帮助组织和维护数据，无论是对于制图者来说还是对于数 据管理者，ArcCatalog 都可以使他们工作简化。 ArcToolbox 提供了极其丰富的地学数据处理工具，包括 160 多个简单易用的工具。使 用 ArcToolbox 中的工具，能够在 GIS 数据库中建立并集成多种数据格式，进行高级 GIS 分析，处理 GIS 数据等；使用 ArcToolbox 可以将所有常用的空间数据格式与 Arclnfo 的 Coverage，Grids、TIN 进行互相转换；在 ArcToolbox 中可进行拓扑处理，可以合并、剪贴、 分割图幅，以及使用各种高级的空间分析工具等。2.1ArcMap 基础本节主要介绍 ArcMap 的数据层基本操作，分为四大部分，分别是数据层基本操作， 数据的符号化，注记标注和专题地图的编制。 要实现 ArcMap 多种多样的功能，就要先从最基础的数据层应用开始，图层是空间数 据的载体，从创建新地图开始，我们踏上了 ArcMap 的门槛。2.1.1 新地图文档创建在 ArcMap 中，新地图文档的创建有以下两种方法：11.启动 ArcMap，在 ArcMap 对话框中，选择 A new empty map 并点击 OK 按钮，则创建 一个空白新地图文档。如果不想创建一个空白地图文档，可以应用已有的地图模板创 建新地图：选择 A template 并点击 OK 按钮，在 New 对话框中选择 General 标签中的 LandScapeClassic.mxt，即古典景观地图版式，单击 OK 按钮，便出现了预先选择好的 地图模板，进入了地图编辑环境(图 2.1)。图 2.1古典景观地图版式2.若已经进入了 ArcMap 工作环境：单击 New Map File 按钮直接创建一个空白新地图。 若希望应用已有地图模板创建新地图，单击主菜单中的 File 选项，打开 File 菜单。单 击 New 选项，在 New 对话框里确定当前创建的文件类型为 Document。进入 General 选项卡，选择古典景观地图版式 LandScapeClassic.mxt。单击 OK 按钮，进入地图编辑 环境。2.1.2 数据层的加载通过上述步骤，我们创建好了新地图文档。然而，没有各种数据层的加载，只是一张 空白的地图，不能传递任何信息。在 ArcMap 中，用户可以根据需要来加载不同的数据层。 数据层的类型主要有 ArcGIS 的矢量数据 Coverage， TIN 和栅格数据 Grid， 还有 Arcview3.x 的 shapefile，AutoCAD 的矢量数据 DWG，ERDAS 的栅格数据 Image File，USDS 的栅格 数据 DEM 等。 加载数据层主要有两种方法，一种是直接在新地图文档上加载数据层，另一种是用2ArcCatalog 加载数据层。 1. 直接在新地图中加载数据层： 这是最直接的加载方法，使用 ArcMap 窗口主命令或者标准工具按钮向新地图加载数 据层的作用是一样的，具体操作如下： （1） 单击 File 下 Add Data 命令打开 Add Data 对话框。 （2） 在 Look 列表框确定加载数据的位置， 在此加载 2 个 shapefile 文件， 表示的是一个地 区的区域面和主要城市。 （3） 单击 Add 按钮，两个图层被加载到新地图中。(如图 2.2)图 2.2加载图层后的界面用 ArcCatalog 加载数据层： ArcCatalog 主要用来浏览和管理数据文件，相当于一个资源管理器，借助 ArcCatalog 来加载数据层更方便，直观，只需将需要加载的数据层直接拖放到 ArcMap 的图形显示器 中即可，具体操作如下： （1） 启动 ArcCatalog。 （2） 在 ArcCatalog 中浏览，找到要加载的数据层。 （3） 将鼠标移至 ArcCatalog 窗口中需加载的数据层，拖曳到 ArcMap 窗口中，完成数据 层的加载。 2.2.1.3 数据层的基本操作前两节内容主要是关于 ArcMap 地图的创建和加载的介绍，本小节将介绍 ArcMap 数3据层的一些基本操作。 1. 数据层更名 在 ArcMap 内容表中，数据组所包含的每个图层以及图层所包含的一系列地理要素， 都有相应的描述字符与之对应。在默认情况下，添加进地图的图层是以其数据源的名字命 名的，而地理要素的描述就是要素类型字段取值。由于这些命名影响到用户对数据的理解 和地图输出时的图例，用户可以根据自己的需要赋予图层和地理要素更能读懂的名字。 改变数据层名称的方法很简单，直接在需要更名的数据层上单击左键，选定数据层， 再次单击左键，该数据层名称进入了可编辑状态，用户此时可以输入数据层的新名称。同 理，对地理要素的更名方法也一样。 2. 改变数据层顺序 内容表中如果有很多图层，为了便于表达，图层的排列顺序就该有一定的讲究。总结 出来有四条准则： （1） 按照点、线、面要素类型依次由上至下排列。 （2） 按照要素重要程度的高低依次由上至下排列。 （3） 按照要素线划的粗细依次由下至上排列。 （4） 按照要素色彩的浓淡程度依次由下至上排列。 调整数据层顺序， 只需将鼠标指针放在需要调整的数据层上， 按住左键拖动到新位置， 释放左键即可完成顺序调整。 3. 数据层的复制与删除 在一幅 ArcMap 地图中，同一个数据文件可以被一个数据组的多个数据层引用，也可 以被多个数据组引用，通过数据层的复制就可以方便地实现。打开一个包含点、面要素的 地图文件，如图 2.3。图中有两个数据层，一个名为 Layer1，另一个为 Layer2，现将 Layer2 中的 Roads 数据层拷贝到 Layer1 数据组中并显示。 在内容表中单击左键， 选定 Roads 数据 层，再单击右键打开快捷菜单，点击“Copy”命令。鼠标点中 Layer1 单击右键，打开快捷 菜单，点击“Paste Layers”命令，完成粘贴。可以看到 Roads 数据层被粘贴到了 Layer1 数据 组中并显示了出来，如图 2.4。 同样的，在不同的地图中也可完成粘贴。同理，删除一个图层只需在该图层上单击右 键，点击“Remove”命令即可删除该图层。按住“shift”或者“ctrl”键可以选择多个图层进行操 作。4图 2.3ArcMap 地图窗口图 2.4完成粘贴后的 ArcMap 地图窗口数据层的坐标定义 ArcMap 中数据层大多是具有地理坐标系统的空间数据， 创建新地图并加载数据层时， 第一个被加载的数据层的坐标系统被作为该数据组的默认坐标系统，随后被加载的数据 4.5层，无论其原有的坐标系如何，只要满足坐标转换的要求，都将被自动转换为该数据组的 坐标系统，而不影响数据层所对应的数据本身。对于没有足够坐标信息的数据层，一般情 况下由操作人员来提供坐标信息。若没有操作人员提供坐标信息，ArcMap 有一种默认处 理办法：先判断数据层的 X 坐标是否在-180 到 180 之间，Y 坐标是否在-90 到 90 之间，若 判断为真， 则按照经纬度大地坐标来处理； 若判断不为真， 就认为是简单的平面坐标系统。 若不知道所加载数据层的坐标系统，可以通过数据组属性或者数据层属性进行查阅， 并进一步根据需要来修改： （1） 查阅数据组坐标 打开一个地图文档的窗口内容表。 1） 单击 View 下 Date Frame Properties 命令，打开 Date Frame Properties 对话框。 2） 单击 Coordinate System 标签，打开 Coordinate System 选项卡。选项卡上显示了该 地图的数据组的坐标信息。 （2） 变换数据组坐标 打开一个地图文档 1） 在地图文档的窗口内容表中，打开 Date Frame Properties 对话框。 2） 在 Coordinating System 选项卡中双击 Predefined 目录，包含有系统定义的大量地 图投影类型。 （图 2.5） 3） 逐级目录搜索需要的地图投影类型，选择投影类型。 4） 单击“确定”按钮，数据组中所有数据层的坐标系统都将变换为新的类型。 （3） 修改坐标系统参数 打开一个地图文档的窗口内容表 1） 使用上述方法打开 Date Frame Properties 对话框中的 Coordinate System 选项卡。 2） 单击 Modify 按钮。打开 Projected Coordinate System Properties 对话框(图 2.6)。 3） 在 Projected Coordinate System Properties 对话框中可以根据用户自己的需要修改 地图投影参数。图 2.5 Date Frame Properties 对话框图 2.6 6Projected Coordinate System Properties 对话框4） 单击确定，数据组中所有数据层的坐标系统都将变换为新的形式。 （4） 设置地图显示参数 打开一个地图文档，在其窗口内容表中： 1） 使用上述方法打开 Date Frame Properties 对话框， 单击 General 标签， 进入 General 选项卡。 （图 2.7） 2） 设置显示单位(Display)：Meters；设置显示参考比例(Reference Scale)：0；设置旋 转角度(Rotation)：0。 3） 单击“确定”按钮应用所设置的显示参数。图 2.7Data Frame Properties 对话框数据层的分组 当需要把多个图层作为一个图层来处理时，可将多个图层形成一个组图层(Group Layer)。例如，有两个图层分别代表铁路和公路，可以将两个图层合并为一个新的“交通网 络”图层。一个组合图层在地图文档中的性质类似于一个独立的数据层，这样就使得它所 包含的图层之间没有相互冲突的属性。 对于组图层的主要操作有: （1） 建立组合图层：在内容表中右键点击要创建的组图层数据框，点击 New Group Layer 就完成创建。 （2） 添加图层到组合图层：双击内容表中的组图层，打开 Group Layer Properties 对话框， 在 Group 选项卡中点击 Add 按钮添加图层即可。 （3） 调整组图层顺序：双击内容表中的组图层，打开 Group Layer Properties 对话框，在 Group 选项卡中选中要调整顺序的图层，用向上，向下按钮调整即可。 （4） 在组图层中显示某一图层属性：打开 Group Layer Properties 对话框，在 Group 选项 卡中选择某一图层，点击 Properties 查看其属性。 5.7（5） 在组图层中删除某一图层：打开 Group Layer Properties 对话框，在 Group 选项卡中 选择某一图层，点击 Remove 删除该图层。 6. 数据层比例尺设置 通常情况下，不论显示地图的比例尺多大，只要 ArcMap 内容表中数据层前面的方框 内打勾，数据层就始终处于显示的状态。如果地图比例尺非常小，就会因为地图内容过多 而无法清楚表达，如果照顾小比例尺的地图，当放大比例尺的时候可能出现图画内容太少 或者要素线划不够精细的缺点。为了解决这个问题，ArcMap 提供了设置地图显示比例尺 范围功能，任何一个数据层，都能根据其本身内容特点来设置它的最小显示比例尺和最大 比例尺。若地图比例尺小于数据层的最小显示比例尺或者大于数据层的最大显示比例尺， 数据层就不显示在地图窗口。 （1） 设置绝对显示比例尺： 1） 窗口内容表中， 在一个城市数据层上点右键， 打开数据层快捷菜单中的 Properties 命令。 2） 在 General 选项卡中选择 Don’t show layer when zoomed 选项，然后在 Out beyond 文本框中输入最小显示比例尺，在 In beyond 文本框中输入最大显示比例尺，点 击确定按钮。 （2） 设置相对显示比例尺： 1） 在窗口内容表中，在城市数据层上点右键，打开 Visible Scale Range 命令。 2） 使用 Set Maximum Scale 或者 Set Minimum Scale 来设置显示比例尺的最大最小 值。 （3） 删除比例尺设置： 当数据层的显示比例尺范围不再需要时， 可以通过 Visible Scale Range 中的 Clear Scale Range 命令来删除显示比例尺范围。2.1.4 数据层的保存由于 ArcMap 地图文档记录和保存的并不是数据层所对应的原数据，而是各数据层对 应的原数据路径信息，如果磁盘中地图所对应的数据文件路径被改变，系统会提示用户来 指定数据文件的新路径，或者忽略读取该数据层，地图中将不再显示该数据层的信息。为 了解决数据层的路径信息问题，ArcMap 系统提供了两种数据层的保存路径方式，一种是 保存完整路径，另一种是保存相对路径，同时还可以编辑地图文档中数据层所对应的原数 据。 例如保存一个数据层，可以先用前面的方法创建一个空白新地图，再单击 Add Data 按钮添加一些点，线，面图层。 （1） 在 ArcMap 窗口主菜单栏，单击 File 下 Map Properties 命令。 （2） 在 Map Properties 窗口，打开 Data Source Option 对话框。 （3） 选择 Store full path names 选项是保存完整路径，Store relative path names 选项是保存8相对路径，根据需要选择一个，确定后关闭 Map Properties 对话框。 （4） 打开 File 下 Save As 命令，将文件保存。2.2ArcCatalog 应用基础当 ArcCatalog 与文件夹、数据库或者 GIS 服务器建立连接之后，用户就可以通过 ArcCatalog 来浏览其中的内容。如果你找到了有用的地理数据，可以将其加载进 ArcMap 并使用 ArcCatalog 中的工具来分析这些数据； 或者你发现一些数据不再有价值需要被替换， ArcCatalog 使你能更方便地识别数据并更改数据的属性。它的功能非常强大，可以帮助你 浏览地图和数据，创建元数据，搜索地图数据，管理数据源等。2.2.1 ArcCatalog 基础操作文件夹连接 首次打开 ArcCatalog 时，就会看到 Folder Connections，它能存取计算机硬盘上的数据。 若要使用的数据不在硬盘，可以通过定制 Folder Connection，添加 Database Connection 和 文件类型及隐藏暂时不需要的数据源，可以建立起自己的空间数据目录。通过添加文件夹 链接，我们可以设置经常访问的数据链接，方便访问。具体操作如下： （1） 单击 File 下 Connect to Folder 命令或者在 ArcCatalog 标准工具栏上直接点击 Connect to Folder 按钮，打开 Connect to Folder 对话框。 （2） 在 Connect to Folder 对话框中选择经常需要访问的文件夹， 点击确定按钮， 建立连接， 所选择的文件夹出现在文件夹栏。 （3） 如 果 想 删 除 连 接 ， 只 需 在 要 被 删 除 连 接 的 文 件 夹 上 右 键 打 开 快 捷 菜 单 ， 选 择 Disconnect 命令即可。 2. 文件类型显示和增删 （1） 文件夹类型显示操作：可以根据自己的需要，显示或隐藏特定的文件夹或者数据类 型。 1.91） 单击 Tools 下 Options 命令，打开 Options 对话框(图 2.8)：图 2.8Options 对话框2） 进入 General 选项卡，需要在 Catalog 中显示的便在之前复选框内打勾，要隐藏的 便去掉复选。单击确定完成设置。 （2） 文件类型的增删：可以让用户自定义增删所需要的空间数据。有两种方式来增加文 件类型： 一是增加与空间数据有关的文件类型，具体操作如下： 1） 单击 Tools 下 Options 命令，打开 Options 对话框，进入 File Type 选项卡，如图 2.9： 2） 单击 New Type 按钮，在 File Type 对话框中填写文件类型的后缀名。 3） 单击 Change Icon 按钮，浏览文件夹，指向该文件类型使用的图标，单击 Open。 4） 在 Change Icon 对话框中单击 OK 返回。 另一种是增加非空间数据文件类型，具体操作如下： 1） 在 File Type 选项卡中单击 New Type 按钮。 2） 在打开的 File Type 对话框中单击 Import File Type From Registry 按钮。 3） 在 Registered File Type 对话框中选择相应的文件类型。单击 OK 返回完成设置。10如果想要删掉某种文件类型， 只需要在 File Type 选项卡中选中该类型点击 Remove 按 钮即可。图 2.9Options 对话框 File Type 选项卡3. 文件特性项的显示操作 （1） 单击 File 下 Options 命 令，进入 Contents 选项卡 (图 2.10) （2） 选 择 列 表 框 中 的 选 项 可 以控制标准栏的详细信息 和元数据其他内容信息的 显示。 （3） （3） 单击确定按钮完成 设置。图 2.10 11Contents 选项卡栅格数据的显示 并非所有栅格数据都是以单一文件形式存在，有些是以文件夹形式进行存储的，识别 该类数据需要花费大量时间，所以在默认状态下栅格数据是不显示的。如果想要显示栅格 数据，可以做如下操作： （1） 单击 Tool 下 Options 命令，打开 Options 对话框。 （2） 进入 Raster 选项卡(图 2.11)。如果希望显示所有格式的栅格数据，选择 Raster Format Browsing 选项组的第―个选项：Search all files to find valid raster formats[Maybe slow]；如果希望仅显示特定格式的栅格数据，则选择 Raster Format Browsing 选项组 的第二个选项：Search only files that match the following files extensions to find valid raster formats。 （3） 单击 File Format 按钮，打开 Raster File Formats Properties 对话框，在栅格数据类型 列表中，选择性地选中栅格数据文件格式前的复选框，隐藏不希望显示的栅格数据 文件格式。单击确定完成设置。 4.图 2.11 Raster 选项卡2.2.2 目录内容浏览1. 目录内容浏览12Catalog 有三个选项卡，Contents, Preview, Metadata, 每一个选项卡提供一种唯一的查 看 Catalog 目录树中项目内容的方式。 （1） 在 Catalog 目录树中选定诸如文件夹，数据库或者要素数据集等项目时，Contents 选 项卡能列出项目包含的项目，不同于视窗浏览器只能显示目录树中的文件夹， Contents 选项卡能扩展文件夹的项目，且能看到目录树中的所有内容。 显示 Contents 列表有几种方式，均可以在标准工具条中实现： 工具条上从左到右依次为： 1） 大图标显示(Large Icons)：每一个项目都以大图标表示，项目名称在图标下方， 并且以字母顺序从左到右，再从上到下进行排列。 2） 列表视图(List): 每一个项目用小图标表示，项目名称在图标右方，并且以字母顺 序从左到右，再从上到下进行排列。 3） 详细视图(Detail)：每一个项目用小图标表示，所有图标排成一个长列，名称和类 型以及其他属性也均按列显示。 4） 缩微视图(Thumbnail)：在缩微图视图中，内容列表中的每个内容项均以缩微图的 形式表示。缩微图给出所选地图数据的总揽，或直接展示地理数据库中一个要素 类中所有要素，或以一定符号组合展示数据层中要素的详细视图。 （2） Preview 选项卡能浏览多种视图方式： 主要包括 Geography 和 Table。 其中， Geography 视图方式为缺省方式，对于那些既包含空间数据又包含表格属性数据的项目，可以 在 Preview 选项卡中的下拉列表中进行切换。 1） Geography 视图方式下，矢量数据集的每个要素或注记，栅格数据集的每个象元， TIN 数据集的每个三角均被绘图显示。可以借助标准工具栏上的工具对视图进行 放大，缩小，移动，查询等多种操作。 2） Table 视图方式状态下，预览栏显示所选内容项中的属性数据表格。 （3） 元数据栏浏览 要确认一个数据源是否满足要求，不仅要知道该数据的基本信息，查看它的图形图像 特征，常常还需要知道该数据的精度信息、数据获取方式等。这些信息可以从该数据内容 项的元数据中得到。内容项的元数据除包括这些信息外，还包括很多根据数据本身特征而 自动生成的信息。在默认状态下，元数据栏以网页的形式提供这些信息，因此可以像在浏 览器中浏览网页那样交万式地访问元数据；可以利用元数据工具条中的 Sty1esheet 下拉菜 单实现不同格式间的切换。 1. 地理数据浏览 只需要在预览栏下部的预览方式下拉菜单中选择地理视图方式(Geography),就可以在 Catalog 中预览所选择的地理数据。 在地理视图状态，可以使用工具条上的快捷工具按钮来浏览数据，也可以通过单击视 图中的地理要素，栅格像元或者 TIN 三角来查看其属性数据。 地理数据浏览操作主要可以通过快捷工具按钮来实现，诸如地理数据的缩放，显示区 域的移动，地理要素的识别等功能。13单击工具条上的放大按钮，在视图上用左键拖动鼠标，这时在窗口上会出现一个矩形 框。当该矩形框的范围覆盖希望详细浏览的区域时，释放鼠标左键，矩形框中的地理数据 放大到整个窗口。或者在希望放大的区域中心单击左键，视图会以此为中心放大 10％。缩 小按钮，移动按钮，标识按钮的操作过程类似于此。 2. 表格数据浏览 要预览 Catalog 目录树中项目的表格数据，选中项目后在 Preview 选项卡的下拉列表 选择 Table 视图方式即可。 表格数据浏览操作主要有以下一些内容： （1） 调整，冻结，排列： 1） 重排列表的列： 激活要移位的列名，单击此列名并按下鼠标左键，将其拖曳到新位置的右边，此 时一条红线指示新位置，松开左键，移动的列就定位在新的位置上了。 2） 冻结： 激活要冻结的列名， 右键选中列名， 单击 Freeze/Unfreeze Column， 即可冻结该列。 3） 排列： 对表中的行进行排序可以使查找信息更加容易。单击要排序的列名，右键打开快 捷菜单，单击 Sort Ascending(升序)或者 Sort Descending(降序)命令，就完成了排序。 （2） 修改属性： 单击 Tools 下 Options 命令，进入 Table 选项卡（图 2.12） ： 在选项卡中可以修改表格字体以及字体颜色， 大小， 还有表格中被选中区域的颜色等。图 2.12Table 选项卡 14注：若想利用―个符号来标示数据列是否被索引，选中 Show index fields 复选框，并 在其后的窗口键入用于显示的符号，默认使用符号“*”，如果不想显示某一列被索引，只 需要去掉 Show index fields 复选项。 （3） 表格数据统计： 若要进行数据统计，前提是进行统计的列为数值型的列。在要进行统计的列名上点击 右键，打开快捷菜单，单击 Statistics 命令查看统计信息，包括：数据量、最大值、最小值、 标准差等，此外还有描述该列数据分布的直方图。 （4） 按多列数据排序： 右键单击 Sort Ascending(升序)或者 Sort 按下 Ctrl 键，从左到右选择需要排序的几列， Descending(降序)命令，就完成了排序。 （5） 查询： 单击该按钮， 点击 Find 命令， 打开 Find 对话框， 在数据表格下方有一个 Options 按钮， 在对话框中输入要查找的字段之后，选择搜索范围和搜索方向，Match Case 复选框表明需 要完全匹配，包括字母的大小写。Search only Selected Field 复选框表明只在选择的范围内 Any Part 表示任意含有匹配， Whole field 表示精确匹配， 搜索。 Text 列表框中， Start of field 表示开头匹配。 （6） 数据字段的增删： （7） 单击表格右下方的 Options 按钮，点击 Add Field 命令添加需要的字段。在 Name 文本框中，键入增加数据列的名字。单击 Type 下拉箭头，选择该列的数据类型。相 应与不同的数据类型，设定该列的特性。单击 OK 按钮，完成数据列的增加，新列 出现在表的最右边。 注: 表格右下方的 Options 菜单中有一个 Reload Cache 命令，当数据存储在数据库中， 可以使多个用户同时浏览或编辑该数据。2.2.3 数据搜索搜索就是根据一定条件或关键词搜索需要的数据，在 Catalog 中，在 search 对话框中 单击 Find Now 按钮，ArcCatalog 就会查询满足搜索条件的内容项，并且在搜索结果文件 夹中建立指向这些内容项的快捷方式。数据搜索按照搜索依据来分主要可分为下面四种： 1. 按内容项搜索 在 ArcCatalog 标准工具条中： （1） 单击 Search 按钮 ，打开 Search 对话框。 （2） 单击 Name＆1ocation 标签，进入 Name＆1ocation 选项卡，如图 2.13。 （3） 在 Name 文本框键入内容项名称或名称的组成部分，或者使用“*”代表一个或多个字 符。 （4） 如果希望缩小范围，按照类型搜索内容项，按住 Ctrl 键，同时在类型列表中单击希 望搜索的多个内容项类型，否则单击 Clear 按钮。15图 2.13Name＆1ocation 选项卡（5） 单击 Search 下拉箭头，从中选择需要搜索的位置(目录或文件系统)。 （6） 单击 Look 文本框右面的浏览按钮，打开 Browse for location to start search 对话框， 浏览并选择需要从中搜索的文件夹、数据库连接或 Internet 服务器，单击 add 按钮， 确定搜索位置(目录或文件系统)。 （7） 在 save as 文本框中，键入搜索结果文件夹名称。 （8） 单击 Find Now 按钮，开始搜索，搜索结果存储在搜索结果文件夹中，并在目录树中 处于被选择状态；一旦搜索到满足条件的内容项，搜索结果列表中就会出现该内容 项的快捷方式。 2. 按地理范围搜索 除利用内容项名称以及类型进行搜索外，还可以根据地理位置进行搜索。在进行地理 位置搜索时，可以直接在图上画出搜索范围区域，也可以从下拉列表中选取一个地名。在 定义地理搜索准则时， 可以从地图下拉列表中选择不同的地图。 如果没有合适的覆盖区域， 选择地图下拉列表中的 others 选顶，从中选择自己需要的数据源。 如图 2.14。 选中 Use geographic location in （1） 在 Search 对话框中打开 Geography 选项卡， search 复选框。图 2.14Geography 选项卡16（2） 在图上画一个划定范围的矩形框， 或者在 Choose a location 下拉列表中选一个区域地 名，或者也可以在 Specify coordinates of a box 选项组中确定需要搜索区域的坐标。 （3） 可以用对话框上部的工具按钮选择，修改或者删除矩形框。 （4） 如果希望仅仅搜索位于选定矩形框内部的数据， 选择 Find data entirely within location 单选按钮；如果希望搜索与指定矩形框相接的所有数据，选择 Find data overlapping location 单选按钮。 （5） 在 Save As 文本框键入搜索结果文件夹名称，单击 Find Now 开始搜索。 3. 按时间搜索 在 ArcCatalog 中，可以按照时间进行内容项的搜索，比如内容项数据获取的时间，内 容项元数据最后一次更新的时间，内容项发布的时间等。内容项的时间信息是从其元数据 中读取的。 在搜索时， 可以将元数据中的时间与下列时间信息进行比较： 一个特定的日期， 一个日期范围或一个一般的时间段，以完成搜索。 4. 利用关键词搜索 在 ArcCatalog 中，可以根据元数据中的特定文字进行内容项的搜索，比如描述元数据 的题目或摘要中的文字。在 search 对话框的 Advance 选项卡的元数据成分列表中，列出了 在搜索中常用的元数据成分。若要搜索某元数据成分不在上述列表中，可以在元数据成分 文本框中直接键入该成分的路径。元数据成分的路径，就像文件的路径一样，是描述如何 在元数据扩 展性标志语言(XML)文件中从根目录到各成分的层次关系 。可以利用“Full Text”方式，搜索所有在其元数据中包含该文字的内容项，也可以定义几个关键词准则，使 用布尔加法将其组合起来。2.2.4 地图与图层操作地图文档本质上就是存储在磁盘上的地图， 包括地理数据、 图名、 图例等一系列组件， 当完成地图制作、 图层要素标注及显示符号设置后， 可以将其作为图层文件保存到磁盘中。 在一个图层文件中,包括了定义如何在地图上描述地理数据的符号、显示、标注、查询和关 系等信息， 图层文件可以在多种场合重复使用。 对于 SDE 地理数据库， 也可以在 ArcCatalog 中利用 SDE 地理数据库中的地理数据创建一个图层文件，并将其放置在网络上的共享文 件夹中，供工作组内所有成员使用。 1. 创建文件 在 ArcCatalog 中创建文件的具体步骤： （1） 单击 File 下 New 命令， （2） 选择要创建的文件类型，比如 Layer。 （3） 打开 Create New Layer 对话框，键入图层文件名，浏览并选定需要创建图层文件的 地理数据，单击 Add 按钮将所选择的地理数据加载进来。 （4） 若希望创建该图层文件的缩略图，选中 Create thumbnail 复选框，若希望该图层文件 存储相对路径，选中 Store relative path name 复选框。17（5） 单击 OK，完成新图层文件的创建。 2. 设置文件特性 在 ArcCatalog 中创建一个图层文件时， 系统是利用随机产生的符号来表示图层中地理 要素的、如果不满足要求，还可以在图层特性对话框中设置或改变包括表示符号在内的各 种图层文件的特性。 不过需要注意， 不同类型的地理数据， 其图层特性对话框也是不同的。 对于图层组文件，在图层特性对话框中，既可以设置图层组中各图层的公共特性，也可以 分别对每个图层的特性进行编辑。设置图层特性的具体操作步骤如下： 在需要设置特性的文件 上右键打开快捷菜单，单击 Properties 命令，打开 Layer Properties 对话框，对特性进行设置，关于这部分可详见第五章符号化内容。 3. 保存独立的图层文件 一般情况下，在 ArcMap 中制作的图层是作为地图文档的一部分，与地图文档一起保 存为*.mxd。为了便于在其他地图中调用，或者实现其共享，对于一个已经完成符号表示 和注记的图层，可以在地图文档以外以图层文件的形式独立保存为*.lyr 文件。该具体操作 在 2.1.4 数据层的保存中有详细说明。2.2.5 地理数据输出为了便于数据共享和交换，可以将地理要素数据输出为 Shapefile 格式或者 Coverage 格式，将相应的属性表输出为 Info 或者 dBase 形式。 1. 输出为 Shapefile （1） 在 ArcCatalog 目录树或者内容栏中,右键点击需要输出的地理要素类。 （2） 鼠标指针指向菜单中的 Export，单击 To Shapefile 命令,打开 Feature Class to Shapefile(multiple)对话框。 （3） 在列表框中选择要素类. （4） 在 Output Shapefile 文本框中键入文件名(包括路径)，单击 OK 输出 Shapefile 文件。 2. 输出为 Coverage （1） 在 ArcCatalog 目录树或内容栏中，右键点击需要输出的地理数据库要素类，打开要 素类操作快捷菜单。 （2） 鼠标指针指向菜单中的 Export，单击 To Coverage 命令。 （3） 出现 Feature Class to Coverage 对话框,选择要素类. （4） 在 Output 文本框中键入文件名(包括路径)。 （5） 单击 OK 按钮，输出 Coverage 文件。 3. 属性表输出 （1） 右键点击要输出的地理数据表，打开快捷菜单。 （2） 鼠标指针指向菜单中的 Export，单击 Geodatabase to Table 命令 （3） 在 0utput table 选项中选择 Info 或者 dBASE。 （4） 在 0utput INFO or dBASE table 文本框中键入文件名(包括路径)。18（5） 单击 OK 按钮，输出 INFO 或者 dBASE 文件。2.3Geoprocessing 地理处理框架2.3.1 地理处理框架的基本介绍基本概念 地理处理的工具很多，包括 overlay、buffer 和数据管理等常见的 GIS 操作，以及影像 处理， 拓扑和模式定义等高级的操作。 从传统意义上讲， ArcInfo Workstation 和 ARC Macro Language (AML)都是用来完成这些任务的。 在 ArcGIS 9 推出之前，ArcGIS 中的地理处理的表现形式不一而论。在 ArcGIS 8 桌面 端，地理处理是通过少量处理 Geodatabase 中要素类的命令来进行的。而大多数的地理处 理工具是通过 ArcInfo Workstation 的 Arc 中的命令来运行的。 不论是在 ArcInfo 的 Workstation 还是桌面端，很多地理处理操作都要求把数据转换成 Coverages 格式。而 ArcGIS 9 完全支持在桌面端的运行环境中，对 Geodatabase 中的要素 类，地图层，Coverages、shapefiles、grids 和不规则三角网(TIN)等数据进行地理处理的操 作，并且这些操作也有了很大的改进。 ArcGIS 9 为 ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo 提供了一个共同的地理处理框架，但工具 的数量随许可的不同而不同。ArcView 提供简单数据导入和转换的核心工具，以及大约 40 种基本分析工具。在此基础上，ArcEditor 增加了生成 Geodatabase 和导入数据的工具。 ArcInfo 则在桌面端提供了大约 200 种的 ArcInfo Workstation 中的地理处理工具。ArcInfo 支持高级分析和复杂的工作流。其他的地理处理工具由 ArcGIS 的扩展模块提供。比如 ArcGIS Spatial Analyst 和 3D Analyst 模块提供了超过 200 种类似栅格建模(raster modeling) 的工具。 2. 集成 ArcToolbox ArcGIS 9 的界面一个显著的变化是：ArcToolbox 不再是一个单独的运行环境，而是所 有 ArcGIS 应用界面（如 ArcMap、ArcCatalog、ArcScene 和 ArcGlobe ）中的一个可停靠 的窗口。用户可以在应用程序中共享工具，比如用模型(models)或由脚本(scripts)定制的工 具或者其他工具箱(toolbox)中的系统工具。用户可以添加和删除工具箱，也可以定制工具 箱来存储常用的工具，模型，脚本，工具箱的快捷方式。 工具箱可以创建到 Geodatabase 的文件夹中，拷贝粘贴到别的位置，甚至可以添加、 删除或重命名工具箱中的工具或工具集。用户也可以创建和编辑工具箱的文档并将其添加 到 ArcGIS 的在线帮助中去。当工具执行时，地理处理的窗口显示处理过程的状态信息。 3. 多种使用方式 ArcGIS9 中的地理处理框架和工具的使用非常灵活。使用同样的操作、命令或工具， 可以有四种方式：对话框，命令行，可视化的交互模型和脚本。地理处理的 AO 对象支持 1.19C#等符合工 业标准的编程 语言，为定制 应用提供高级 的分析能力。而且每个地理处理操作都支持现有的各种数据格式。图 2.15对话框界面（1） 对话框：通过对话框，用户可以熟悉 ArcGIS 的工具。它可以一步步地引导用户如何 使用工具。在 Toolbox 目录树中，用户可以选择需要的工具 ，双击该工具即可打 开对话框，用户就通过对话框选择输入输出数据并设置必要的参数值。（图 2.15） （2） 命令行：对经验丰富，熟悉工具和其语法的 Workstation 用户来说，命令行是高效舒 适的方式。ArcInfo、ArcEditor、和 ArcView 都提供这种使用方式。ArcGIS 9 桌面端 的命令行具有智能提示和自动完成功能，可以提示命令语法和可用的参数，例如， 图层名称和关键词等都可以在下拉列表中显示。用户只需要打开标准工具条，在工 具条上单击 Show/Hide Command Line Window 按钮 可以在命令行中输入相应代码并运行。（图 2.16） ，即可打开命令行窗口，用户20图 2.16命令行界面（3） 模型编辑器：是为地理处理的工作流和脚本而提供的图形化的建模工具，它可以加 快设计和实现复杂地理处理模型的过程。在 ArcToolbox 中，用户可以通过把数据和 工具拖放到模型中，来建立一个固定有序的处理复杂 GIS 任务的过程。模型处理输 入的数据，产生输出数据。输出的数据也可以作为其它操作的输入数据。这些过程 可以反复执行，涉及的数据和参数均可更改。用户可以通过在新建的 Toolbox 上点 右键新建一个 Model ，打开模型编辑器窗口。（图 2.17）图 2.17模型编辑器窗口（4） 脚本：由于地理处理中涉及很多的数据集和记录，有着很强的过程重复性，自动化21的处理就是非常必要的。凡支持 COM 的脚本语言都可以执行 ArcGIS9 的地理处理 工具，如 Python、Jscript 和 VBScript 等。熟悉 ArcInfo Workstation 的 AML 用户转而 使用一种新的脚本语言是非常容易的，脚本可以通过一个工具或多个工具实现一个 简单或者复杂的处理，也可以通过循环操作对输入数据进行批处理。因为数据不是 特定的，所以脚本可以重用。（图 2.18）图 2.18脚本界面*本节中仅介绍一个框架，关于模型编辑器和脚本等详细内容见第十二章。2.3.2 ArcToolbox 应用基础在 ArcGIS 9，ArcToolbox 变成 ArcMap，ArcCatalog，ArcScene，ArcGlobe 中一个 可停靠的窗口。 ArcToolbox 的空间处理框架可以跨 ArcView，ArcEditor 和 ArcInfo 环 境，与 ArcGIS 桌面可伸缩的设计思想相一致。不同的只是每个产品中提供的工具的数量 不同： ArcView 和 ArcEditor 包含大约 30 个工具、 ArcInfo 包含大约 200 个工具。 ArcGIS 具有可扩展性，如 ArcGIS 3D Analyst 和 ArcGIS Spatial Analyst 扩展了 ArcToolbox ，提供了超过 200 个额外工具。 1. 打开 Toolbox 首先启动 ArcToolbox。可以在桌面或者程序菜单中启动，也可以在 ArcGIS 其他模块 中单击 ArcToolbox 按钮来启动。（图 2.19） 在 ArcToolbox 环境下可以看到，ArcToolbox 由多个工具集(Toolset)构成，能够完成不 同类型的任务。每个主要工具集中包含着不同级别的子工具集，包括数目极多的工具。221. 激活扩展工具 打开 ArcToolbox，在 Tools 菜单下有一个 Extensions 命令，这是一个激活 ArcGIS 扩展工具的命令。这些扩展 工具提供了额外的 GIS 功能， 大多数扩展工具是拥有独立 许可证的可选产品。用户可以选择安装这些扩展工具。例 如： （1） 单击 Extensions 命令打开 Extensions 对话框。 （2） 选择安装 3D Analyst 工具，在 3D Analyst 前面的 复选框内打勾。关闭对话框。 （3） 此时单击 3D Analyst 工具箱中的工具，这些工具 都可以被打开运行，如果没有加载这个扩展工具， 3D Analyst 工具箱其中的工具是不可被执行的。 2. 创建新的 Toolbox （1） 若要在 ArcToolbox 目录树中创造新的工具箱，在 ArcToolbox 上右键打开快捷菜单，单击 New Tool 命令，在已有工具箱的下方出现一个新的 Toolbox。 用户可以用这个新的工具箱建立新的模型，或者编 图 2.19 Toolbox 工具集 写新脚本等。 （2） 也可以在 ArcCatalog 窗口中创建新的工具箱，打开 ArcCatalog，在指定文件夹上右 键点击快捷菜单，在 New 命令上指向 Toolbox，完成工具箱的创建。 3. 管理工具 在任意一个 Toolbox 上右键打开快捷菜单，菜单提供的功能主要有： （1） 复制(Copy)命令：复制一个工具箱或者工具。 （2） 粘贴(Paste)命令：将复制的工具箱或者工具粘贴到其他工具箱里。 （3） 移除(Remove)命令：将不需要的工具箱或者工具移除。 （4） 重命名(Rename)命令：重命名工具箱或者工具。2.3.3 ToolBox 内容简介1. 工具集的简要介绍 （1） 3D 分析工具(3D Analyst Tools)：使用 3D 分析工具可以创建和修改 TIN 以及栅格表 面，并从中抽象出相关信息和属性。创建表面和三维数据可以帮助你看清二维形态 中并不明确的信息。 对于所有类型的矢量数据， 分析工具提供了一整套的方法， （2） 分析工具(Analysis Tools)： 来运行多种地理处理框架。主要实现有联合，裁剪，相交，判别，拆分；缓冲区， 近邻，点距离；频度，加和统计等。 （3） 制图工具 (Cartography Tools)：制图工具与 ArcGIS 中其他大多数工具有着明显的目23的性差异，它是根据特定的制图标准来设计的，包含了三种掩膜工具。 （4） 转换工具( Conversion Tools)：包含了一系列不同数据格式的转换工具，主要有栅格 数据，shapefile , Coverage ,table ,dBase 数字高程 模型,以及 CAD 到空间数据库 ( Geodatabase )的转换等。 （5） Coverage 工具 (Coverage Tools)：提供了一系列强大的工具来实现各种地理处理过 程，且输入输出都只使用 Coverage 文件，主要实现分析，数据管理和转换，使用 workstation 执行。 （6） 数据管理工具 (Data Management Tools)：提供了丰富且种类繁多的工具用来管理和 维护要素类，数据集，数据层以及栅格数据结构。 （7） 地理编码工具(Geocoding Tools)：地理编码又叫地址匹配，是一个建立地理位置坐标 与给定地址一致性的过程。使用该工具可以给各个地理要素进行编码操作，建立索 引等。 （8） 地统计分析工具(Geostatistical Analyst Tools) ：地统计分析工具提供了广泛全面的工 具，用它可以创建一个连续表面或者地图，用于可视化及分析，并且可以更清晰了 解空间现象。 （9） 线性要素工具 (Linear Referencing Tools)：生成和维护线状地理要素的相关关系，如 实现由线状 Coverage 到路径(Route)的转换，由路径事件(Event)属性表到地理要素类 的转换等。 （10）空间分析工具 (Spatial Analyst Tools)：空间分析工具提供了很丰富的工具来实现基 于栅格的分析。在 GIS 三大数据类型中，栅格数据结构提供了用于空间分析的最全 面的模型环境。 （11） 空间统计工具 (Spatial Statistics Tools)：空间统计工具包含了分析地理要素分布状 态 的一系列统计工具，这些工具能够实现多种适用于地理数据的统计分析。 环境设置介绍 在 ArcToolbox 中， 任意打开一个工 具，在对话框右下方便有一个 Environments 按钮，对于一些特别的模 型或者有特殊目的的计算，需要对输出 数据的范围，格式等进行调整的时候， 单击 Environments 按钮，打开 Environments Setting 对话框(图 2.20)。 分别是： general 该窗口提供了五种设置， settings、Coverage settings、Geodatabase settings、raster analysis settings、raster Geodatabase settings。 主要进行 （1） general settings(图 2.21)： 一般的设定。 2.24图 2.20Environment settings1） Current Workspace： 可以通过 文件夹浏览来选择你输入文 件和输出文件的位置。 2） Scratch Workspace： 可以通过 文件夹浏览来选择一个文件 夹来存放有系统自动生成、 并命名的临时性的文件。 3） Output Coordinate System： 设 定输出数据的坐标参考系 统。如果输出数据的坐标参 考系统信息不清楚，系统默 认的是与输入数据的坐标参 考系统一致。在对话框中的 下拉菜单中可以选择输出数 据的坐标参考系统。 A. Same As Input：如果输 入的数据有一个坐标参 考系 统，那么输出数据 将具有与输入数据相同 的坐标参考系统。 图 2.21 General Settings 对话框 可 B. As Specified Below： 以通过在对话框中输入坐标参考系统的名称为输出数据选择一个新的坐标 参考系统，也可以利用单击右边的空间参考属性对话框来为输出数据设定新 的坐标参考系统，还可以在下拉菜单中选择 ArcMap 中已经存在的图层的坐 标参考系统作为输出数据的坐标参考系统。 4） Default Output Z Value：如果输入的数据有 Z value 或者 output Z value 是激活的， 那么 Z value 就可以应用到新产生的数据中。 5） Output Has Z Value：制定输出的数据是否具有 Z value。可以通过对话框中的下拉 菜单选择输出数据中 Z value 的形式。 A. Same As Input：如果输入数据有 Z value，那么输出数据也具有 Z value，是 系统默认选项。 B. Enable：输出的数据将具有 Z value。 C. Disable：输出的数据没有 Z value。 6） Output Has M Value：制定输出的数据是否具有 M value。可以通过对话框中的下 拉菜单选择输出数据中 M value 的形式。 A. Same As Input：如果输入数据有 M value，那么输出数据也具有 M value，是 系统默认选项。 B. Enable：输出的数据将具有 M value。25C. Disable：输出的数据没有 M value。 7） Output extent：设定研究区域的范围，可以通过下拉菜单选择不同的形式。 A. Default：不对研究区域范围进行设置，其范围与输入数据的范围相同，这一 项是系统默认设置。 B. Union Of Inputs：是所有输入数据的最大范围。 C. Intersection Of Inputs：是所有输入数据的最小范围。 D. As Specified Below：采用所指定的范围。其中五个参数分别为：left 是 X 方 向上的最小值；right 是 X 方向上的最大值；bottom 是 Y 方向上的最小值； top 是 Y 方向上的最大值； snap raster 用来建立分析范围的栅格队列的栅格数 据。也可以通过选择 ArcMap 中打开的栅格数据层来确定分析范围。 ：主要是对一些 Coverage 数据的属性进行调整。 （2） Coverage Settings（图 2.22）图 2.22coverage settings 对话框1） Precision For Derived Coverages：设置由计算工具生成的 Coverages 的坐标精度。 主要有： A. Highest：输出的 Coverages 坐标精度与输入的 Coverages 坐标精度同样是最 高精度，是系统默认的选择； B. Lowest：输出的 Coverages 坐标精度与输入的 Coverages 坐标精度同样是最 低精度； C. Signal：输出的 Coverages 坐标精度是单精度，不管输入的 Coverages 的精度 如何； D. Double：输出的 Coverages 坐标精度是双精度，不管输入的 Coverages 的精 度如何。 2） Precision For New Coverages：设置用户新建的 Coverages 的坐标精度。主要有： A. Signal：新建的 Coverages 的坐标精度是单精度，是系统默认的选择； B. Double：新建的 Coverages 的坐标精度是双精度。263） Level Of Comparison Between Projection Files：是对输入数据投影信息的匹配程度 的检验。检验标准有： A. None：不进行输入数据的投影信息的对比，是系统默认的选择； B. Partial：至少有一个输 入的文件投影信息是已定义的，其它的可有也可没 有，但其投影信息与已定义的投影信息相匹配； C. Full：所有输入的文件必须具有同一的指定的投影信息。 ： （3） Geodatabase Settings（图 2.23） 对地理数据库进行属性设置。 1） Output CONFIG Keyword：表 示地理信息数据在关系数据管 理中储存的一些参数设置，该 参数设置只有在使用 ArcSDE 的时候是可用的。 2） Output Spatial Grid：对 SDE 数 据进行设置，具体设置可参照 Geodatabase 中的设定。 3） Output XY Domain：设定 X 轴 和 Y 轴的分析范围。 使用输入数据的 A. Same as input： X、Y 范围作为输出数据的 X、 Y 范围。 图 2.23 Geodatabase settings 对话框 B. As specified below：采用所指 定的范围。minX、maxX 分别为 X 方向上的最小最大值；minY、maxY 分别是 Y 方向上的最小最大值；同时可以设置坐标值精度。如果在 ArcMap 中有打开的数 据，可以选用该层的 X、Y 方向范围作为输出数据的 X、Y 方向范围。 4） Output M domain：设置 M value 的范围。 A. Same as input：将输入数据的 M value 的范围作为输出数据的 M value 的范围。 B. As specified below：采用所指定的范围。 minM、maxM 分别是 M value 的的最小 最大值。 5） Output Z domain：是设置其 Z value 的范 围。 A. Same as input：将输入数据的 Z value 的 范围作为输出数据的 Z value 的范围。 B. As specified below：采用所指定的范围。 minZ、maxZ 分别是 Z value 的最小最大 值。 图 2.24 raster analysis settings 对话框 （4） raster analysis settings（图 2.24） 。主要包括27输出的栅格数据的精度和分析时使用的分析掩膜设置。 1） Cell size：设定输出栅格的大小，即栅格分辨率。 2） Maximum of input：指输出栅格是所有输入栅格数据中的最大的。 3） Minimum of input：指输出栅格是所有输入栅格数据中的最小的。 4） As specified below：是由用户自己定义一个栅格输出数据。 5） Same as layer：选用 ArcMap 中打开的栅格数据层中的栅格大小作为输出栅格的 大小。 6） Mask：可以选择一个作为分析区域的分析掩膜。 （5）raster Geodatabase settings。 （图 2.25）图 2.25raster Geodatabase settings 对话框1） Pyramid：为输出的数据建造 ArcSDE 地理数据库的金字塔。当选择要建造时，还 要选择建造金字塔时重采样的方式，有最紧邻法(nearest)、双线性内插(bilinear) 以及立方卷积(cubic)的方法。系统默认设置是最紧邻法。 2） Raster statistics：可以在地理数据库中建立生成数据的统计值。当选择建立统计值 时，需要设定统计计算的采样间隔，即 X skip 和 Y skip 的值。系统默认为 1。 3） Compression：指定在 ArcSDE 中数据压缩方式。LZ77 是一种保留所有栅格数据 信息的无损压缩方式； JPEG 是有损压缩方式， 是利用国际上通用的 JPEG 算法对 栅格图像进行压缩，用户可以在下面的复选框中选择压缩率；JPEG2000 也是有 损压缩方法，它采用小波技术对图像进行压缩，使图像表面上看起来没有什么损 失，同样用户需要设定压缩率；NONE 指对栅格数据进行不压缩存储。 4） Tile size：设定 ArcSDE 地理数据库中数据的大小，一般系统默认的宽度和高度都 是 128。28第三章 空间数据的采集与组织数据采集是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计 算机可以处理与接收的数字形式。数据采集分为属性数据采集和图形数据采集。对于属性 数据的采集经常是通过键盘直接输入；图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。数 据采集过程中难免会存在错误，所以，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很 有必要的。 数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这是数据模型要解 决的问题。GIS 就是根据地理数据模型实现在计算机上存储、组织、处理、表示地}