GIS软件应用实验指导书
实验一 ArcInfo基本操作
一、实验目的
1、了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。 2、认识ArcMap和ArcCatalog图形用户界面。
3、利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabase空间数据库模型的有关概念。 二、实验准备
软件准备：ArcGIS Desktop 8.3软件的ArcMap、ArcCatalog模块
实验数据：Redlands市土地利用及街区矢量数据；National.mdb地理数据库；云南县城prj.shp，云南县界prj.shp，云南道路prj.shp。
预备知识：
1、理解GIS的三种角度
1）GIS就是空间数据库：GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。
2）GIS就是地图：从空间可视化的角度看，GIS是一套智能地图，同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。
3）GIS是空间数据处理分析工具集：从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。这些空间处理功能从已有的数据集提取信息，然后进行分析，最终将结果导入到数据集中。
这三种观点在ESRI ArcGIS Desktop中分别用ArcCatalog（GIS是一套地理数据集的观点）、ArcMap（GIS是一幅智能的地图）和ArcToolbox（GIS是一套空间处理工具）来表达。这三部分是组成一个完整GIS的关键内容，并被用于所有GIS应用中的各个层面。
2、ArcMap与ArcCatalog
ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。
ArcCatalog用于组织和管理所有GIS数据。它包含一组工具用于浏览和查找
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地理数据、记录和元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。
3、Geodatabase空间数据库模型
ArcGIS具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS（数据库管理系统）的两种数据模型。基于文件的数据模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不规则三角网（TIN）等GIS数据集。
Geodatabase数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式，称为Personal Geodatabase，另一种是基于Oracle或SQL Server等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。
地理数据库是按照层次型的数据对象来组织地理数据的，这些数据对象包括对象类（Object Classes）、要素类（Feature Classes）和要素数据集（Feature Dataset）。对象类是指存储非空间数据的表格；要素类是具有相同几何类型和属性的要素的集合；要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合。 三、仪器设备
微型电子计算机一台、ArcGIS Desktop 8.3软件一套 四、实验步骤
1、ArcMap操作 2、ArcCatalog操作 五、实验过程 （一）ArcMap操作 第1步 启动ArcMap
启动ArcMap。执行菜单命令：开始→所有程序→ArcGIS→ArcMap。 当出现ArcMap对话框时，点击“A new empty map（一个新的空地图）”单选按钮（图1-1），然后点击OK，确定。即可看到ArcMap的操作界面（图1-2）。
图1-1 图1-2
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当在ArcMap中进行各种操作时，操作对象是一个地图文档。一个地图文档可以包含多个Layers（数据框架），根据数据集依次形成数据框架。一个地图文档是存储在扩展名为.mxd文件中。 第2步 检查要素图层
执行菜单命令：File（文件）→Open（打开）。
浏览到包含有练习数据的文件夹（如E:\\ArcGIS\\EX1\\ArcMap），然后点击Redlands.mxd，点击Open按钮（图1-3）。
图1-3 图1-4
打开地图文档Redlands后，可以看到加州Redlands市的地图（图1-4）。地图显示以图层表示的几种地理要素。一个图层表示某种专题信息。在ArcMap窗口的左边区域称为图层控制面板（TOC），它显示的是图层列表。窗口的右边区域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容。
例如，所有油炸圈饼店是点要素（以房屋符号表示）且被组合成名为Donut Shops图层。名为Land use的图层表示Redlands市土地利用现状，在这个图层中，根据多边形的地类将其组合成不同类型的土地利用多边形。 第3步 显示其他图层
在地图中显示其他图层，铁路、街道、及ESRI的位置。
选中Railroads图层旁边的复选框，Redlands市的铁路就会显示在地图中。选中Streets旁边的复选框就可以显示Redlands市的街道（图1-5）。 第4步 查询地理要素
在ArcMap中，通过在地图显示区点击某个要素就可以查询其属性。 首先，应放大地图，这样可以更清楚地查看单个的要素。你可以使用一个先前创建的书签，这个书签存储着包含ESRI和附近街道的地理区域。执行菜单命令
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View（视图）→Bookmarks（书签）→ESRI，当前显示区域就被调整到书签ESRI所定义的区域（图1-6）。注意到，现在所有街道根据其名称显示了标注信息，可以很容易找到ESRI所处的位置。地图文档的创建已决定了街道及ESRI的标注信息只在某个特定的比例尺范围才显示出来，在这个比例尺下可以很容易找到。
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图1-5 图1-6
在“Tools”工具栏上，点击查询按钮。如果看不到“Tools”工具栏，在菜
单“Help”的右边的菜单栏上点击右键，然后点击“Tools”选项。
在表示纽约街道（名为New York）的线要素上点击（就在街道名左边的红色线段）。Identify Results（查询结果）窗口打开并显示数据库中名为的街道的所有属性（图1-7）。可能需要将查询结果窗口放大，才能看到所有的属性。
你可以“闪烁显示”被查询的要素以观察它在地图中所处的区域。为方便查看，将查询结果窗口移到不碍眼的位置，这样你可以同时看到这个要素在地图上的位置。查询结果窗口的左边，点击New York（街道的名称），这时，可以观察到这个要素在地图中“闪现”。
图1-7 图1-8
从Layers（图层）下拉列表框中选择All layers（所有图层），然后在图上再次点击代表“New York”的那条街道。查询结果窗口现在包含了Land use图层中与选中的街道相交的地块（图1-8）。在查询结果窗口的左边区域，点Land use左边
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的加号（+），然后点击第一个要素（可能会列出不只一个要素）。这样，选定地块的所有属性都会显示出来。通过在显示区内点击，可以继续查询其它的要素。 第5步 检查其他属性信息
在你浏览显示在图层列表（TOC）中某些图层的属性信息之前，需要重置ArcMap地图文档的显示区域为原来的显示区域。地图显示区域可以通过地图书签来定义，地图书签是为了防止地图显示变得混乱，可以通过书签恢复到原来的显示区域和显示风格。执行菜单命令View（视图）→Bookmarks（书签）→Original，地图显示区将显示这些图层：Donut Shops，Railroads，Streets及Land Use。
在图层列表（TOC）中，选中Railroads然后点击右键执行Open Attribute Table（打开属性表）命令（图1-9）。这时会显示与Railroads图层相关的属性表窗口，这个表中的每一行是一个记录，每个记录表示Railroads图层中的一个要素（图1-10）。请注意：图层中要素的数目也就是数据表中记录的个数被显示在属性表窗口的底部，在这个例子中，有11个记录。向右拖动滚动条查看其它的属性。完成后，请关闭属性表窗口。同样的方法，查看图层Donut Shops的属性表（图1-11）。
图1-9 图1-11
图1-10
最后，打开图层Land Use的属性表（图1-12）。注意到每个要素（记录）有一个属性（字段）——LU_ABV，它是记录的地类代码（土地类型的缩写）。在地图中，就是根据这个属性字段的值来确定每个地块的渲染方式的。完成后关闭属性
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表。
图1-12
第6步 设置并显示地图提示信息
地图提示以文本方式显示某个要素的某一属性，当你保持将鼠标放在某个要素之上时，将会显示地图提示。使用地图提示是获取指定要素属性信息比较简单的一种方式。
可以在图层属性对话框中设置，是否显示地图提示信息，以及地图提示信息来自于数据表中的哪一个字段。在图层列表中右键点击图层Donut Shops的名字，然后点击Properties（属性）命令。在出现的属性对话框中，点击Display（显示）选项页，将Show MapTips（显示地图提示）选中（图1-13）。再点击Fields（字段）选项页，通过设置主显示字段来设定地图提示信息的对应字段，可以指定任一个属性字段作为地图提示字段，默认情况下，ArcGIS使用字段Name作为地图提示字段，可以改变为其它的字段，在主显示字段下拉列表框中，选中Address字段（图1-14）。点击OK按钮关闭图层属性对话框。
图1-13 图1-14
将鼠标指针停留在代表圈饼点位置的一个符号的中心位置，这个要素的Address（地址）作为地图提示信息显示出来（图1-15）。
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图1-15
第7步 退出ArcMap
执行菜单命令File（文件）→Exit（退出），关闭ArcMap，如果系统提示save changes（保存修改），点击No（否）。 （二）ArcCatalog操作
第1步 启动ArcCatalog打开一个地理数据库
当ArcCatalog打开后，点击
按钮（连接到文件夹），建立到包含练习数据
的连接（比如E：\\ArcGIS）（图1-16），在ArcCatalog窗口左边的目录树中，点击上面创建的文件夹的连接图标旁的（+）号，双击个人空间数据库——National.mdb打开，在National.mdb中包含有2个要素数据集，1个关系类和一个属性表（图1-17）。
图1-16 图1-17
第2步 预览地理数据库中的要素类
在ArcCatalog窗口右边的数据显示区内，点击Preview（预览）选项页切换到“预览”视图界面。在目录树中，双击数据集要素集——WorldContainer，点击要
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素类——Countries94激活它（图1-18）。
在此窗口的下方，Preview（预览）下拉列表中，选择Table（表格）。现在，可以看到Countries94的属性表，查看它的属性字段信息，在表的下方同样会显示表中的记录数目（图1-19）。
以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。
图1-18 图1-19
第3步 创建缩图，并查看元数据
在目录树中，选择地理数据库National中的要素类——Countries94，切换到Preview（预览）视图，点击工具栏上的更新缩略图按钮
，生成缩略图，再切换
到Contents（内容）视图界面下，即可看到缩略图（图1-20）。点击工具栏上的放大按钮
，将图层放大到一定区域（图1-21），然后再点
，
更新缩略图。这时，切换到“内容”视图界面下（图1-22），并在目录树中选择要素集，数据查看方式更改为略图是不是发生了改变（图1-23）。
“缩略图方式”。注意，此时要素类的缩
图1-20 图1-21
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图1-22 图1-23
点击Metadata（元数据）选项页，查看当前要素类的元数据（图1-24），了解当前要素类是采用什么坐标系，都有哪些属性字段，字段的类型等信息。在元数据工具栏中，从样式表中选择不同的样式数据显示的格式发生了变化。
点击元数据导出按钮
，可以将元数据导出为多种格式，这里我们选择为
，可以看到，元
“HTML”格式（图1-25）。确定后，元数据将被保存在指定路径下的.htm文件中，从资源管理器中，打开这个.htm文件，查看导出后的元数据信息。
图1-24 图1-25
第4步 创建个人地理数据库（Personal Geodatabase）
在创建地理数据库之前要完成数据库的概念设计，每一个图层对应一个数据表，在ArcCatalog中“Feature Class（要素类）”的概念与之对应。可以将多个要素类组织成为一个“Feature Dataset（要素集）”，在同一个要素集中的要素类都具有相同的地理参考（坐标系相同）。
1）新建个人地理数据库
在ArcCatalog的目录树中，定位到E：\\ArcGIS\\EX1\\ArcCatalog，在内容选项页空白处点击右键，在出现的菜单中，选择New（新建）→Folder（文件夹），文
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件夹名称改为myGeoDB。右键选中这个文件夹，在出现的菜单中，点击New（新建）→Personal Geodatabase（个人地理数据库），这时会创建一个名称为New Personal Geodatabase.mdb的数据库文件，将之改名为“Yunnan”。
2）导入要素类
右键点击数据库文件“Yunnan.mdb”，在出现的菜单中，选择Input（导入）→Shapefile to Geodatabase（从Shapefile文件到地理数据库文件转换）（图1-26），在出现的对话框中，打开要导入的要素：云南县界prj.shp，云南县城prj.shp，云南道路prj.shp（这些文件在EX1\\ArcCatalog文件夹下）（图1-27），分别将三个文件导入后可以看到这三个图层已经被导入到数据库中（图1-28）。
图1-26 图1-27
图1-28
3）新建要素集
右键点击数据库文件Yunnan.mdb，在出现的菜单中，选择New（新建）→Feature Dataset（要素集）（图1-29）。在出现的对话框中输入要素集的名称（图1-30），点
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击Edit（编辑）按钮为其指定一个坐标系，在这里，我们设定坐标系为GCS_WGS_1984（即Geographic Coordinate System→World→WGS 1984.prj）（图1-31）。
图1-29
图1-30 图1-31
4）新建要素类
右键点击新建的要素集——Kunming，在出现的菜单中选择New（新建）→Feature Class（要素类），在出现的对话框中输入要素类的名称——公交站点，点击“下一步”，再次点击“下一步”按钮。在出现的对话框中选择Shape字段，修改字段的Geometry Type（几何类型）为Point（点）（表示此要素类中将要存储的要素类型是点要素）（图1-32）。注意：要素类的Spatial Reference（空间参考）也被默认地设置为GCS_WGS_1984，与要素集中指定的坐标系相同。
在此对话框中，可以新加两个字段——站点名称和公交站点编号，数据类型都设置为Text（文本），点击“完成”按钮（图1-33）。
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图1-32 图1-33
六、实验报告要求
做出书面报告，包括原理、过程和结果。并回答下列问题：
1、学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ArcGIS Desktop主要特点。
2、在ArcMap中，打开Redlands.mxd。街道名称为NEW YORK的是什么类型的道路？Local street（本地街道）、Minor street（次要街道）、Interstate（州际道路）还是Major street（主要街道）。
3、在ArcMap中，打开Redlands.mxd。在Railroads图层中有多少条铁路线？ 4、在ArcCatalog中，查看WorldCities数据中有多少条记录？
5、在ArcCatalog中，查看云南县城数据的Spatial（空间）元数据：其中Horizontal coordinate system（水平坐标系统）使用的Projected coordinate system name（投影坐标系统名称）是什么？Geographic coordinate system name（地理坐标系统名称）是什么？
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