ArcGIS空间数据组织与处理

实验一空间数据的组织与处理
一、实验目的
1. 熟悉ArcGIS的工作环境
2. 掌握创建Shapefile文件、Coverage文件等基本数据文件的操作
3. 掌握ArcGIS进行图像配准、数字化、编辑、获取顶点坐标等基本操作的方法
4．熟练掌握数据更新变换（数据格式转换、空间数据剪切、拼接等）的方法
5. 了解矢量数据结构的索引编码或拓扑编码的方法
6. 了解为某地区地块建立拓扑关系的方法
二、主要实验器材（软硬件、实验数据等）
计算机硬件：性能较高的PC机
计算机软件：ArcGIS9.0软件
实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘的第二章、第三章、第五章等
三、实验内容与要求
1 ArcGIS基本操作练习
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第二章p15-35。

实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch3\EX1。

要求：
（1）了解ArcMap的窗口组成
（2）熟悉数据层的加载、基本操作等
（3）熟悉ArcGIS的工作环境
2 ArcGIS基本数据文件的创建
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p41-81。

要求：
（1）掌握Shapfile文件创建方法
（2）熟悉Coverage文件创建方法
3 建立拓扑关系
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p93-100。

实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch3\EX1（实例与练习1）。

要求：
掌握创建拓扑关系的具体操作流程
4矢量数据编码（选做）
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p41-93。

实验数据具体见服务器\083 GIS原理及应用\ex1-4。

要求：
（1）掌握图像配准方法
（2）掌握矢量化、图形编辑的基本方法
（3）掌握矢量数据结构编码的方法（如索引编码、拓扑编码等）
5数据更新变换
（1）操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第五章p106-136。

（2）实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch4\EX1（实例与练习1）。

要求：
（1）熟悉矢栅数据格式的相互转换方法。

（2）熟悉空间数据剪切、拼接等。

四、实验步骤：
1 ArcGIS基本操作练习
（1）ArpMap的窗口组成
Arpmap窗口主要由主菜单、标准工具栏、内容表、显示窗口、绘图工具和状态条等6部分组成。

如图1.1。

图1.1ArpMap的窗口组成
（2）直接在新地图中加载数据层或用ArcCatalog加载数据层
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，如打开C:\数据库\chp3\Ex1，按下shife键，选择Blocks.shp和Parcels.shp两个要素层，如图1.2。

图1.2
③使用ArcCatalog加载数据层，启动ArcCatalog，在ArcCatalog中浏览要加载的数据层，点击需加载的数据层，拖放到ArcCatalog窗口中既可，如图1.3。

图1.3ArcCatalog对话框
（3）数据层的复制与删除
①选定要复制的数据层，单击右键打开快捷菜单，单击copy命令，点击要复制到的文件，打开快捷菜单，单击Paste Layers命令，完成粘贴。

②删除图层只需在该图层上单击右键，选择Remove命令既可。

按住shife或者ctrl键可以选择多个图层进行操作。

（4）数据层的坐标定义
①查阅数据组坐标：打开一个地图文档，单击View下的Data Frame Properties命令，打开Data Frame Properties对话框，如图1.4；进入Coordinating System选项卡，显示坐标信息。

图1.4 Data Frame Properties对话框
②变换数据组坐标：打开Data Frame Properties对话框后，在Coordinating System选项卡中单击Predefined目录，其中包含系统定义的各种地图投影类型，如图1.5；选择需要的地图投影类型；单击确定按钮，数据组中所有数据层的投影都将变为选定类型。

图1.5
③修改坐标系统参数：打开Data Frame Properties对话框后，在Coordinating System选项卡中单击Modify按钮，打开Projected Coordinate System Properties对话框，如图1.6；在Projected Coordinate System Properties对话框中可以根据需要修改地图投影参数。

图1.6 Projected Coordinate System Properties对话框（5）数据输出（见实验教程P34-P35)
2 ArcGIS基本数据文件的创建
（1）创建新的Shapefile
①在ArcCalalog目录树中，右击新建存放新Shapefile，单击New，选择Shapefile；在弹出的Create New Shapefile对话框中，设置文件名称和要素类型，如图2.1；
②单击Edit按钮，打开Spatial Reference对话框，如图2.2，定义Shapefile的坐标系统，如果选择以后定义Shapefile的坐标系统，那么知道被定义前，它将被定义为“Unkown”；
③复选，表示Shapefile要存储表示路线的折线，复选
，表示Shapefile将要储存三维要素；单击OK按钮，新创建的Shapefile在文件夹中出现。

图2.1 Create New Shapefile对话框图2.2 Spatial Reference对话框
（2）创建新的dBASE表
在ArcCalalog目录树中，右击新建存放新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）创建新的Coverage
①在ArcCalalog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New Coverage对话框；在New Coverage对话框中输入名称，选中使用已存在的Coverage作为模版的复选框，并单击Browse按钮，如图2.3；
图2.3 New Coverage对话框
②单击Next按钮，弹出定义投影对话框，并显示出模版Coverage的投影信息，单击Define按钮，可以修改Coverage的坐标系统。

如不使用模版Coverage复选框，单击Next 按钮，弹出的定义投影对话框中，Coverage Projiected栏中没有出现投影信息，如图2.4，单击Define按钮，定义新建Coverage的坐标系统。

图2.4 New Coverage对话框定义投影
③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2.5。

单击Finish键，完成。

图2.5 New Coverage对话框确定要素类型
5数据更新变换
（1）栅格数据向矢量数据的转换
根据具体描述对象不同，栅格数据可以转换为点状、线状和面状的矢量数据。

下面以栅格数据转换为面状矢量数据为例进行说明。

①选择Conversion Tools | From Raster | Raster to Polygon工具，如图3.1，打开Raster to Polygon对话框，如图3.2；
②在Input raster文本框中选择需要转换的栅格数据；
③在Output polygon features文本框键入输出的面状矢量数据的路径和名称；
④选择Simplifyu polygon按钮（默认状态是选择），可以简化面状矢量数据的边界形状。

单击OK，完成，结果见图3.3。

图3.1 数据格式转换工具图3.2 Raster to Polygon对话框
→
图3.3 栅格数据向矢量数据的转换结果
（2）矢量数据向栅格数据的转换
①选择Conversion Tools | To Raster | Feature to Raster工具，打开Feature to Raster对话框，如图3.4 ；
图3.4 Feature to Raster对话框
②在Input features文本框中选择需要转换的矢量数据；
③在filed窗口选择数据转换时所依据的属性值；
④在Output raser文本框中键入输出的栅格数据的路径与名称；
⑤在Output cell size文本框键入输出栅格的大小，或者通过浏览选择某一栅格数据，来定义栅格的大小，使输出的栅格大小与之相同；单击OK，完成，结果见图3.5。

→
图3.5 矢量数据向栅格数据转换结果
（3）数据更新变换
①白水县新政区域的提取
直接打开地图文档D：\Chp4\Ex1,打开里面的dem1、dem2、Vector.shp文件，如图3.6；
图3.6 原始数据
依据“name”字段，提取出白水县行政范围：
A.选择Analysis Tools | Extract | Select工具，打开Select对话框；
B.在Input Features文本框中选择Vector.shp；
C.在Output Feature Glass文本框键入输出的数据的路径与名称
“D:\Chp4\Ex1\Result\vector_Select.shp”，如图3.7；
D.单击Expression可选文本框旁边的按钮，打开Query Builder对话框，设置SQL 表达式：“"NAME"=＇白水县＇”；
E.单击OK按钮，完成操作，见图3.8。

图3.7 Select对话框
图3.8 白水县矢量数据
②DEM数据拼接
A.选择Data Management Tools | Rester | Rester Dataset | Mosaic to New Raster 工具，打开Mosaic to New Raster对话框；
B.在Input Raster文本框中选择dem1和dem2；
C.在Output Location文本框中键入输出数据存储的位置“D:\Chp4\Ex1\Result”；
D.在Raster dataset name with extension文本框设置输出数据的名称“dema”；
E.在Pixel type可选窗口，设置输出数据栅格的类型为16＿bit＿UNSIGNED;
F.在Mosaci Mothod可选窗口，选择MEAN，表示重叠部分的结果数据取重叠栅格的平均值，如图3.9；
G.单击OK，完成操作，如图3.10。

图3.10 DEM拼接结果
图3.9 Mosaic to New Raster对话框
③利用白水县范围对DEM裁切
A.选择Spatial Analyst Tools | Extraction | Extract by Mask工具，打开Extract by Mask对话框；
B.在Input Raster文本框中选择需要裁剪的栅格数据“D:\Chap4\Ex1\Result\dem”；
C.在Input raster or feature mask data文本框定义进行裁切数据
“D:\Chp4\Ex1\Result\vertor＿Select”；
D.在Output raster文本框键入输出数据的路径和名称“D:\Chp4\Ex1\Result\extract ＿dem”；
E.单击OK，完成操作。

五、实习参考书
1、汤国安等编著，ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，科学出版社，2006
2、张正栋等编著，地理信息系统原理、应用与工程，武汉大学出版社，2005。