1、地理信息系统应用课程设计实验报告地理信息系统及应用实验报告学 院：资源与土木工程学院班 级： 测绘1402_姓 名：_古再丽努尔喀日_学 号：_20141668_指导老师：_高铁军_ _2016 年 12 月指导教师评语：成绩：指导教师：年 月 日成绩评定表地理信息系统基础及应用实验一 ArcGIS概述一、实验目的：概述ArcGIS。介绍ArcGIS的发展，以及9.2系列软件的构成体系，着重讲解实验课需要用到的桌面产品部分ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox的相关基础知识；二、实验内容：1、ArcGIS的发展，ESRI产品历程总结软件名称发行年Arc/INFO 1982 P
2、C Arc/INFO 1986ArcView、ArcData 1990ArcCAD 1992ArcSDE 1994基于Windows-NT的ArcInfo、MO组件 1996ArcInfo8、ArcIMS、AO组件 1999ArcGIS 8.1 2001ArcGIS9、ArcGIS Engine、ArcGIS Server 2004ArcGIS 9.2 2006ArcGIS 9.3 2008ArcGIS 10.0 2010ArcGIS 10.1 2010ArcGIS 10.2 2011ArcGIS 10.3 2013ArcGIS 10.5 20172、ArcGIS9.2系列软件的构成体系Arc
3、GIS 9.2的主要组成部分：（一个完整的地理信息平台）ArcGIS作为一个可伸缩的平台，无论是在桌面、服务器、野外还是通过Web应用，为个人用户也为群体用户提供GIS的功能，它包含了四个主要的部署GIS的框架：桌面GIS软件：专业GIS应用的软件包，包括：ArcReader、ArcView、ArcEditor、ArcInfo和ArcGIS扩展模块。服务器GIS软件：ArcIMS、ArcGIS SERVER和ArcGIS IMAGE SERVER。移动GIS软件：ArcPAD以及ArcGIS Mobile。桌面开发GIS软件：ArcEngine。在了解了ArcGIS9.2整体软件体系结构的基础
4、上，本实验课着重讲解的是ArcGIS软件的桌面部分，即专业的GIS应用软件包。同时需要说明的是，ArcView、ArcEditor、ArcInfo是桌面软件由面向初级用户到面向企业（专业）用户的不同版本。 ArcView是ArcGIS桌面系统中三个功能产品级别的第一个。它包括下面的应用：ArcMap，ArcCatalog，ArcToolbox和ModerBuilder。它是一个强有力的GIS工具包，提供了数据使用，制图，制作报表和基于地图的分析。ArcEditor是GIS数据的自动化处理和编辑的平台，可以创建和维护geodatabase（空间数据库），shapefile和其它地理信息。它除了具
5、有ArcView中的所有功能之外，还可以利用丰富的信息模型，支持geodatabase高级行为和事物处理。ArcEditor可以创建各类geodatabase（包括个人级和基于ArcSDE的空间数据库）。ArcInfo是ArcGIS桌面的旗舰产品。它包括前两者的所有功能，能完成各种操作。除此以外，它所提供的ArcToolbox中的工具集是最完整的，支持高级的空间处理。注：本实验以ArcInfo9.2为基础，实验中涉及到的各类操作均以ArcInfo的安装为基础。3、了解ArcGIS桌面部分各基本模块的功能（1）ArcMap：是ArcGIS桌面系统的核心应用，可实现空间数据编辑、查询、显示、分析、
6、报表和制图等一系列GIS功能。它可以以不同的视图显示地图地理数据视图和版面视图：在地理视图当中可以完成数据的编辑、查询、显示、分析等一系列功能；在版面视图中，可以添加图例、比例尺、指北针等制图元素来完成地图的输出。（2）ArcCatalog：用于组织和管理所有的GIS数据。它提供了像Widows资源管理器一样的数据管理方式，可浏览和查找地理数据，记录和浏览元数据、快速显示数据集以及为地理数据定义数据结构。（3）ArcToolBox：包含了用于空间处理GIS的工具，它可实现各种空间数据的转换，用户可以用它来导入、导出数据。另外，ArcGIS还提供了可被添加到界面上的不同的工具条来对数据进行编辑和
7、操作，用户也可以添加自己定制的工具条，无需编程。4、ArcMap基本操作（1）启动ArcMap：两种方式，第一，通过点击【开始】【程序】ArcGISArcMap命令；第二种方式，即双击桌面ArcMap快捷方式。（2）进入的ArcMap的三种方式：1）创建一幅新的空地图（A new empty map）2）应用地图模版创建新地图（A template）3）打开一幅已经存在的地图（An exiting map）（3）ArcMap窗口介绍：（4）项目窗口操作：（掌握使用几种常用工具）1）打开窗口2）移动窗口3）改变窗口大小4）将窗口收缩为图标：最小化、最大化、还原5）关闭窗口（5）查看图形属性信息：
8、打开属性表或者通过工具条上的属性查询按钮。（6）学习使用菜单1）选取和撤消菜单，几种快捷菜单；2）选取和撤消按钮栏中的按钮；3）选取和撤消Customize中的工具。（7）使用ArcGIS帮助获得帮助的方式有两种：1）通过菜单使用帮助：单击菜单栏的“帮助”；2）使用快捷键F1获得帮助：选中要获得帮助的信息，按F1键获得相应的帮助信息。（8）在ArcMap的工具栏中打开ArcCatalog和ArcToolBox。三、思考题1、ARCGIS有哪几个基本模块，它们各自的主要功能有哪些？2、系统有哪些窗口操作？ArcGIS是美国ESRI（Environmental Systems Research I
9、nstitute, Inc. 美国环境系统研究所公司）推出的一条为不同需求层次用户提供的全面的、可伸缩的GIS产品线和解决方案。ESRI是GIS领域的拓荒者和领导者，而ArcGIS也代表了当前GIS行业最高的技术水平。ArcGIS是一个可伸缩的GIS平台，可以运行在桌面端、服务器端和移动设备上。它包含了一套建设完整GIS系统的应用软件，这些软件可以互相独立或集成配合使用，为不同需求的用户提供完善的解决之道。ArcGIS的主要产品包括4种：（1）.ArcGIS Desktop运行在桌面端的专业GIS软件套件，这套软件包括ArcReader、ArcView、ArcEditor和ArcInfo四个级
10、别的产品，每个产品都拥有逐步增强的功能和ArcGIS扩展模块。（2）.ArcGIS Engine为开发嵌入式GIS和独立运行的GIS桌面端应用程序而推出的二次开发组件库，它是GIS开发者产品的主要部分。（3）.服务器端GISArcIMS、ArcGIS Server和ArcGIS Image Server，它们是运行在服务器端的数据管理和发布软件，也是ESRI产品发展的趋势。（4）.移动GISArcPad及ArcGIS Mobile，它们是运行在PDA等移动设备上的GIS软件。ArcGIS是基于一套共享的GIS组件开发实现的，这套组件被命名为ArcObjects，它包含了大量可编程组件，实现了A
11、rcGIS的全部功能。因此，ArcObjects可以被认为是ArcGIS产品的核心，熟悉ArcObjects的过程同时也是熟悉ArcGIS Engine的过程。关于ArcObjects的基础知识，读者可以翻阅相关书籍。ArcGIS可以访问的数据包括各种类型的文件型数据、多用户DBMS数据、Web Service和多种应用程序数据通道。ArcGIS目前的最新稳定版本是10.4版。ArcGIS 10.4是一款全新的具有高效、强大的生产力桌面端应用程序1、全新内核、全新渲染引擎；2、二三维融合应用；3、支持红绿立体眼镜；4、发布3D模型服务（Scene services）;5、发布web场景（web
12、 scene）（1） 对已有图纸进行检查（2） 利用扫描仪进行图像扫描（3） 启动矢量化软件，调入需矢量化的图像文件（4） 进行一些必要的环境设置（5） 地图纠正（校正、定位、配准）（6） 图形矢量化（点、线、面、标注）（7） 图形编辑图像配准：将图像的坐标参考与真正的地理坐标匹配，Georeference工具条进行图像配准，图层选择导入的图片；Link Table中修改X Source/Y Source为真实地理坐标。对于东大全图而言，我们采用的坐标自己指定即可。另外要将配准信息另存为文件进行记录，第二个Rectify保存配准后的图片，选择tiff文件进行保存。JPG文件系列JGW（Worl
13、d世界文件：内容有坐下角坐标）第一行（A）：图片上一个像素的宽在x轴方向上的大小，使用地图坐标单位。第二行（D）：图片上一个像素的宽在y轴方向上的大小，使用地图坐标单位。第三行（B）：图片上一个像素的高在x轴方向上的大小，使用地图坐标单位。第四行（E）：图片上一个像素的高在y轴方向上的大小，使用地图坐标单位，几乎总是一个负值第五行（C）：图片左上角像素中心点的x坐标，使用地图坐标单位第六行（F）：图片左上角像素中心点的y坐标，使用地图坐标单位图形矢量化：把.Dwg图形上的地物按点线面画到对应的图层。图形编辑：把矢量化的图形进行属性编辑。5.功能设计（流程图）6.程序运行界面介绍手动选择要进行查
14、找的图层手动输入要查找的的对象的名称自动显示目标图层下的字段名name，选择name字段名后自动显示目标图层下的所有地物的name字段下的值，便于手动输入素名称查找时做参考。按下“确定”按钮后，选择并高亮显示所选要素，缩放到所选要素，并同时弹出“要素属性表”窗口，并将要素属性值显示到“要素属性表”窗口Figure 5主窗体按下“取消”按钮后，清除掉要素名称中输入的字符。显示查找要素的信息：成功找到要素及其属性或没有找到要素及其属性。Figure 6所查找的要素属性显示窗口显示所查找的要素的属性信息实验二视图数据的显示与管理一、实验目的：掌握Data Frame和layer的各种常用操作。练习在
15、数据窗口中创建、添加与管理ArcMap的数据，并进行显示设置。二、实验内容：ArcGIS9.2的数据组织形式是多文档的，它的基本组织形式是：Map Document（工程）Data Frame（layers即数据层）Layer（单个数据层），相同类型的地理要素（即点、线、区文件）都放在同一层Layer中。1、创建新的Map Document（工程文档）：（1）启动ArcMap时创建：打开ArcMap程序，会弹出Start using ArcMap with对话框，选择第一项：A new empty map，则创建了新的工程。（2）启动ArcMap后创建：单击File菜单，点击New命令创建新的
16、工程。2、工程文档的保存：单击File菜单，点击Save命令保存新建或打开的工程文档，工程文档的后缀名为.mxd。保存工程文档时，单击document Properties菜单命令，在弹出的对话框中单击Data Source Options按钮，在Data Source Options对话框中设置工程文档保存的相对路径和绝对路径。 Store full path names：按绝对路径存储。 Store relative path names：按相对路径存储。3、Data Frame的操作：（1）创建新的Data Frame：InsertData Frame（2）激活Data Frame：如果
17、一个工程中有多个Data Frame，而想激活以显示某一Data Frame，具体操作：选中要显示的Data Frame，右键Activate；（3）删除Data Frame：从多个Data Frame列表中选取要删除的Data Frame，右键Remove。4、创建新数据层layer：ArcGIS对数据的管理存在于ArcCatalog模块中：点击开始程序ArcGISArcCatalog，进入ArcCatalog模块，或在ArcMap中的菜单栏中ToolsArcCatalog，在左边的目录树中选中要存放数据的路径，在右边的数据管理窗口中点击右键New，选中要创建的数据类型，最常用的数据类型是S
18、hapefile（.shp）,它又可分为point/ polyline/polygon，设置完按确定。注1: 理解一个Shapefile文件即为一个Layer。注2：在新建shapefile文件的时候，给新建的shapefile文件附上坐标系统和投影方式。（简单演示讲解）5、数据层（Layer）的操作（1）添加已有的数据层ArcGIS可以接受的数据格式有：* Shapefile(.shp)* Geodatabase（.mdb）* dBASETable（.dbf）* ARC/INFO 地图库数据* 图象数据或ARC/INFO栅格数据* CAD数据（后缀为.DWG、.DXF的文件）具体步骤为：Fi
19、leAdd Data-确定，或点击按钮栏中的Add Data图标（2）存储数据层路径每打开一个工程时，系统会根据地图文档中记录的数据层的路径信息打开数据，如果磁盘中的数据文件的路径发生了变化，而再次打开工程时没有指定新的路径，工程打开后，内容表中的数据层名称前就会出现一个红色的惊叹号，表明该数据层没有相应的原数据连接。这时需要重新连接数据层与原数据，具体过程如下：鼠标指针放在出现惊叹号的数据层上单击右键打开数据层操作快捷菜单，指向data命令，弹出data操作菜单单击set data source命令，打开data source对话框在 data source对话框中找到原数据的位置单击add
20、，这样数据层与原数据的连接关系再次建立。（3）数据层的显示控制Layer显示/关闭：Layer名左侧的小方框设置为“”时，该Layer在视图窗口内显示，小方框为空时，Layer不被显示，默认情况下是（single sy0mbol）单一符号显示。分类显示：选中要分类显示的图层，右键PropertiesSymbology，在Show对话框中选择分类显示Categoriesunique value，在value field 字段中选择分类显示字段单击add all valus按钮，可实现对图层的分类显示。（4）改变数据层名称鼠标左键选择需改变名称的数据层，再次单击，输入新名称。（5）调整数据层顺序点
21、线区要素的显示顺序是：点在上、线在中、面在下。（6）复制与删除数据层选中要复制的数据层，右键copy，选中当前处于激活状态的数据层，右键paste layer，复制图层，右键delete，删除图层。（7）设置数据层比例尺如果数据组没有比例尺，首先要设置数据组的比例尺：选中处于激活状态的数据组，右键properties，选择general选项卡，在units框中设置map和display的显示单位确定。A 设置数据层绝对显示比例尺：鼠标放在要设置绝对比例尺的数据层上，右键properties，选择general选项卡，选择dont show layer when zoomed单选按钮，在out
22、beyond文本框中输入最小显示比例（minimum scale），在in beyond文本框中输入最大显示比例（maximum scale），确定。B 设置数据层相对显示比例尺：鼠标放在要设置相对比例尺的数据层上，右键visible scale range，单击set minimum（ maximum） scale，设置最小（最大）显示比例。C 删除数据层相对显示比例设置：鼠标放在要删除相对比例尺的数据层上，右键visible scale range，单击clear scale range，删除显示比例设置。三、思考题：掌握Data Frame和layer的常用操作。3、Data Frame
23、的操作：（1）创建新的Data Frame：InsertData Frame（2）激活Data Frame：如果一个工程中有多个Data Frame，而想激活以显示某一Data Frame，具体操作：选中要显示的Data Frame，右键Activate；（3）删除Data Frame：从多个Data Frame列表中选取要删除的Data Frame，右键Remove。4、创建新数据层layer：ArcGIS对数据的管理存在于ArcCatalog模块中：点击开始程序ArcGISArcCatalog，进入ArcCatalog模块，或在ArcMap中的菜单栏中ToolsArcCatalog，在左边
24、的目录树中选中要存放数据的路径，在右边的数据管理窗口中点击右键New，选中要创建的数据类型，最常用的数据类型是Shapefile（.shp）,它又可分为point/ polyline/polygon，设置完按确定。注1: 理解一个Shapefile文件即为一个Layer。注2：在新建shapefile文件的时候，给新建的shapefile文件附上坐标系统和投影方式。（简单演示讲解）5、数据层（Layer）的操作（1）添加已有的数据层ArcGIS可以接受的数据格式有：* Shapefile(.shp)* Geodatabase（.mdb）* dBASETable（.dbf）* ARC/INFO
25、地图库数据*图象数据或ARC/INFO栅格数据* CAD数据（后缀为.DWG、.DXF的文件）具体步骤为：FileAdd Data-确定，或点击按钮栏中的Add Data图标实验三 ArcMap下的数据编辑与修改一、实验目的：学习ArcMap下shapefile数据的编辑与修改。学会利用editor工具栏进行点、线、面数据的编辑与修改；二、实验内容：1、编辑点、线、面文件的流程：在ArcMap中，首先将点、线、面文件添加到当前Data Frame中。（1）在菜单ToolsCustomize选中EditorClose，将Editor工具条弹出；（2）开始编辑：点击Editor下拉按钮，选择Sta
26、rt Editing，在目标图层（Target）中选择要进行编辑的图层。在任务（Task）中选择要进行编辑的相应任务；（3）进行编辑：选择绘图工具或使用编辑菜单进行各种编辑，如：创建、删除、复制、分割、合并等操作；（4）保存编辑：点击Editor下拉按钮Save Edits；（5）停止编辑：点击Editor下拉按钮Stop Editing。2、目标图层的种类有三种：点，线，面文件。可以使用的绘图工具各不相同。3、Task主要任务：Create New Features：创建新的要素。Reshape Feature：整形要素。选中要素，使用sketch工具画线，该任务会自动根据闭合的图形整形要素
27、。Cut Polygon Feature：对多边形要素进行内部分割，选中多边形，使用sketch工具在多边形内部进行分割，则在当前图层生成新的图形。Mirror Features：镜像要素。选中要素，使用sketch工具画线，则以该线为对称轴复制该要素。Extend/Trim Features：延伸/切割线要素。选中下图中左边的两条线，使用sketch工具画线（从上至下）,则生成右边的图形，上面一条线被延伸，下面一条线被切掉左边的部分。Modify Features：选择该任务则使要素进入草图状态。Calibrate Route Feature：在线形参考中使用，需和route editing
28、工具条配合使用。Modify Portion of a Line：在线形参考中使用，需和route editing工具条配合使用。拓扑编辑暂不介绍，感兴趣的同学自己学习。其他编辑任务：Select Features Using a Line:使用线选择要素。Select Features Using an Area:使用面选择要素。Create 2-point Line Features:创建线要素。注意不是在草图状态结束后才创建线，而是在每相邻两个草图节点间都创建线要素。4、绘图工具：Sketch Tool：使用草图工具来创建点要素或是线或面要素的节点。双击或是F2键结束草图状态，转化为要素
29、。Intersection Tool：使用相交工具在两个线要素相交（或延长相交）的地方创建一个节点操作办法：鼠标放在相交的两条线上，当出现虚线时鼠标左键单击一下，即可创建节点。Arc Tool：创建一个带参数的弧段，该弧段只有两个节点。操作办法：点击一个点作为起始点，点击第二个作为轴的方向（该点不可见），最后点击一个点作为终点。Midpoint Tool：自动计算鼠标点击的两点的中点，自动创建节点。End point Arc Tool：创建指定半径的弧段。操作办法：点击两点分别作为起止点，按R键输入半径。Tangent Tool：创建与指定线相切的弧段，形成一个完整的要素。操作办法：选中线，进
30、入草图状态，选择该工具。Distance-Distance Tool：确定在距两点指定的距离处的点。操作办法：鼠标点击一目标点，按R键输入半径，再点击另外一目标点，按R键输入半径。Direction-Distance Tool：确定在距某点指定角度和另一点指定距离处的点。操作办法：点击要指定方向的点，按A键输入角度（逆时针），然后点击要指定距离的点，按D输入距离。Trace Tool：跟踪已有的要素，按照设置的偏移量画出新的要素。操作办法：选中已有要素，使用Trace工具，按O键设置偏移量（前加空格表示负偏移量），然后在地图上任意单击一点开始跟踪。5、编辑菜单编辑菜单包括了主要的编辑任务的一些
31、通用的设置，包括开始停止编辑、是否保存编辑、编辑捕捉环境的设置和其他一些选项的设置；以及一些通用的工具，下面分别给予介绍：move：选中某要素，输入X、Y的偏移量，移动该要素split：打断线，与目标图层无关。可以按照长度、比例和m度量值三种方式打断线。divide：与目标图层有关。如果选择的目标图层是线图层，可以打断线，如图所示将线打断成两部分；如果选择的目标图层是点图层，则生成4个点（加上线的两个端点）。buffer：生成缓冲区，与目标图层有关，可以是线图层也可以是面图层。（最好先用measure工具量测一下距离）copy parallel：复制线，与目标图层有关，按照指定的距离生成新的线要素。merge：与目标图层无关，其属性和merge对话框中选择的某个要素一致。uni
