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目的要求
主要
设备
每套仪器人数
时数
必做选作
类型(验证、综合、设计)
1
学习ArcGis中ArcCatalog的使用
学会使用ArcCatalog的基本操作以及ArcCatalog中的数据管理与维护,为以后的应用型GIS分析做准备
计算机
ArcGis软件
10
必做
验证
2
学习ArcMap的使用
学会使用ArcMap进行地图要素编辑以及一些基本的空间分析方法和ArcMap中专题地图制作方法
14
3
系统分析中数据流程图绘制
掌握系统掌握数据流图绘制方法
4
基本用户界面设计
掌握GIS软件设计中通用的界面设计方法
VB
MapObject等
8
5
设计一个小型GIS应用系统,或设计一个小型分析型GIS项目,完成系统需求分析报告、系统总体设计、详细设计、数据库设计报告的编写
全面检测前面所学的全部知识,要求学生用已学过的知识,针对一个小应用问题设计一个系统,要求要有详细文档和具体实现
MapObject
ArcGis
Office等
15
设计性
综合性
第二章
ArcGIS应用基础
第一节ArcGIS9概述
ArcGIS是ESRI(美国环境系统研究所——EnvironmentSystemResearchInstitute)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。
ArcGIS的基本体系能够让用户在任何需要的地方部署GIS功能和业务逻辑,无论是在桌面、服务器、网络还是在野外。
ArcGIS9是ESRI开发的新一代GIS软件,是世界上最广泛的GIS软件之一。
自1978年以来,ESRI相继推出了多个版本系统的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。
1.1ArcGIS9体系结构
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1.1)。
图1.1ArcGIS9体系结构图
1.DesktopGIS
DesktopGIS包含诸如ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox以及ArcGlobe等在内的用户界面组件,ArcGIS桌面GIS软件产品是用来编辑、设计、共享、管理和发布地理信息和概念。
ArcGIS桌面可伸缩的产品结构,从ArcReader,向上扩展到ArcView、ArcEditor和ArcInfo。
目前ArcInfo被公认为是功能最强大的GIS产品。
通过一系列的可选的软件扩展模块,ArcGISDesktop产品的能力还可以进一步得到扩展。
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)。
图1.2ArcView,ArcEdit和Arcinfo功能构成对比
因为ArcView,ArcEditor,和ArcInfo的结构都是统一的,所以地图、数据、符号、地图图层、自定义的工具和接口、报表和元数据等,都可以在这三个产品中共享和交换使用。
使用者不必去学习和配置几个不同的结构框架。
这是使用统一结构的优点。
除此之外,使用ArcGIS桌面系统创建的地图,数据和元数据可以通过下面的方式在多个用户之间共享,例如使用免费的ArcReader产品,自定义的ArcGISEngine应用程序,ArcIMS和ArcGISServer创建的高级GISWeb服务。
通过一系列的可选的软件扩展模块,这三个级别产品的能力还可以进一步得到扩展,比如ArcGISSpatialAnalyst和ArcPress。
2.嵌入式GIS(EmbeddedGIS)—ArcGISEngine是一个完整的嵌入式GIS组件库和工具包,开发者能用它创建一个新的、或扩展原有的可定制的桌面应用程序。
使用ArcGISEngine,开发者能将GIS功能嵌入到已有的应用程序中,如基于工业标准的产品以及一些商业应用,也可以创建自定义的应用程序,为组织机构中的众多用户提供GIS功能。
在许多情况下,用户不仅需要通过高端的专业GIS桌面或连接到互联网服务器的浏览器访问GIS,还需要通过介于两者之间的一种中间方式访问GIS——如:
辅助式应用,面向GIS的应用和移动设备等。
3.服务器GIS(ServerGIS)—ArcGISServer、ArcIMS和ArcSDE用于创建和管理基于服务的GIS应用程序,在大型机构和互联网上众多用户之间共享地理信息。
ArcGISServer是一个中心应用服务器,它包含一个可共享的GIS软件对象库,能在企业和Web计算框架中建立服务器端的GIS应用。
ArcIMS是通过开放的Internet协议发布地图、数据和元数据的可伸缩的网络地图服务器。
ArcSDE是在各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。
4.移动GIS(MobileGIS)—ArcPad,支持GPS的无线移动设备,越来越多地应用在野外数据采集和信息访问中。
ArcGIS桌面和ArcGISEngine可以运行在便携式电脑或平板电脑上,用户可以在野外进行数据采集、分析和乃至制定决策。
5.Geodatabase技术,所有的以上软件都可以使用geodatabase技术——为ArcGIS提供核心的地理数据模型和数据管理框架。
Geodatabase里面包含了现实世界中的数据,这些数据被保存在数据库中,Geodatabase工具实现一些商业逻辑,这些工具可以被用来获取和管理GIS数据。
Geodatabase可以在下列软件中访问:
∙客户端软件产品(ArcGISDesktop)
∙服务器端软件(ARCGISSERVER)
∙自定义嵌入式开发的产品(ArcGISEngine)
∙移动GIS产品(ArcPad,ArcGISDesktop,ArcGISEngine)
不管是客户端的应用(如ArcGISDesktop),服务器配置(如ArcGISServer),还是嵌入式的定制开发(ArcGISEngine)都可以运用Geodatabase的应用逻辑。
Geodatabase还是个基于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。
1.2ArcGIS9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ArcGIS8.3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.制图编辑和设计一体化
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。
相对于以住所有的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ArcInfoCoverage、ESRIShapefile、CAD图、影像、GRID、TIN、PCArc/InfoCoverage、ArcSDE、PersonalArcSDE、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
ArcGIS的Desktop部分通过一系列可视化应用操作界面,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公司的组件对象模型(COM),因此可以说ArcGIS是完全COM化的。
对需要对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的编程语言,如VisualC++、Delphi或者VisualJ++都能用来定制和扩展ArcGIS.
ArcGIS还提供了工业标准的VBA(MicrosoftVisualBasicforApplication),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最大的变化的是增加了两个基于ArcObject的产品;
面向开发的嵌入式ArcGISEngine和面向企业用户基于服务器的ArcGISServer。
这两个产品都支持包括Windows、UNIX和Linux在内的跨平台技术。
3DAnalyst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3DAnalyst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,并可与适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XMLschema形式,提供了对包括矢量、栅格、测量度量值和拜年在内的所有空间数据类型的访问。
在以前版本中,例如数据集合并等高级空间处理功能一般由ArcInfoWorkstation或XML完成,现在这些功能都可以在ArcGIS9桌面端实现。
第三章ArcCatalog应用基础
第一节ArcCatalog简介
利用ESRIArcCatalog模块将使访问和管理空间数据更为容易。
首先,运用Catalog添加空间数据连接,使你能连接当前硬盘上的文件夹或网上共享的文件夹和数据库或GIS服务器。
建立Catalog数据后,可以运用不同的视图方式查看每个连接中的空间数据源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Catalog提供的各类工具可以帮助你组织和维护数据。
对于一个制图者,要将正确的数据加入地图中并不容易。
对于数据管理者,无论是管理个人数据或更大规模的数据,ArcCatalog可以使工作简化。
1.利用ArcCatalog能做什么?
连接一个文件夹或数据库后,就可以通过Catalog来浏览内容:
如查找想打印的地图,利用Catalog属性表中的值制图,查找栅格地图所使用的坐标系统或查阅其创建的原因。
当已找到所需数据,就可以添加到ArcMAP的地图中或使用ArcToolbox工具进行分析。
但可能会发现有些数据不再需要或必须转换。
此时,利用Catalog能使组织数据和修改数据属性等方面的工作变得更为容易。
1.1浏览地图和数据
Catalog提供了几种不同的浏览文件夹或数据库内容的方式。
先在Catalog目录树中选择一个文件夹或数据库,然后在Contents选项卡中查看它所包含的所有地图文件列表。
使用标准工具栏中的按钮能改变Contents列表的内容表现方式,根据喜好,可以选择:
大图标、小图标或微缩视图方式。
微缩视图方式提供了对当前文件夹或数据库十所包含的地图文件的快速查看。
1.2浏览数据
微缩视图方式给出了地图文件的快照,但你可能想要核对coverage中某个属性是否被更新。
先在Catalog目录树中选择数据文件,然后用Preview选项卡查看其数据内容。
选择Geography视图方式查看地图。
Geography工具条中的按钮和工具可用于缩放和漫游地图,以浏览coverage图形、栅格图象、TIN。
使用Identify工具可查询图形、图象象元或TIN中的每个属性。
选择Table视图方式可查看图形数据属性表或定向数据库中任何属性表的内容。
可以通过对表重排列、排序、查询特定值来浏览表中内容。
1.3浏览和创建元数据
可能需要更多的信息来决定要在地图中使用的数据源。
在数据源的属性对话框中能找到其坐标系统和每个属性的数据类型。
用Metadata选项卡可获得的信息包括:
数据为什么被创建,地图比例尺,数据精度,属性名意义的描述。
ArcCatalog带有元数据编辑器,便于归档数据。
当创建新的元数据时,Catalog对该元数据属性尽可能地保存下来。
当元数据属性改变,如添加一个新的属性时,Catalog会自动更新元数据。
在AnMAP和Arctoolbox中操作数据
通过Catalog浏览时,如果找到了所需要的地图,在ArcMAP中双击打开它,也可以将数据从Catalog拖放到ArcMAP地图中以添加数据。
1.4查找地图和数据
如果你知道你要查找的数据的一些特征,但并不知道它存储在什么地方,ArcCatalog可以帮你在硬盘、数据库或GIS服务器上找到满足要求的数据。
1.5在ArcMap和ArcToolbox中操作数据
通过Catalog浏览时,如果找到了所需要的地图,在ArcMap中双击打开它,也可以将数据从Catalog拖放到ArcMap地图中以添加数据。
可能想要转换数据格式或设置缓冲区。
打开ArcToolbox中的地图处理工具或操作向导,将Catalog中的数据源拖至工具中,Toolbox就能自动给出尽可能多的相关选项。
如果经常使用一小组工具,可以将这些工具拖放到自定义的的工具栏中。
1.6管理数据源
浏览一个coverage的图形、属性和元数据后,可能会发现其中包含多余的数据。
无论数据格式如何,Catalog使组织数据更为简单。
按键盘上的Delete键就可以删除一个Coverage。
重命名shape文件或复制栅格图形文件的操作犹如WindowsExplorer中的操作一样。
可以着手组建存储于不同地方的数据库,也可以创建基于网络的统一空间数据库。
用属性对话框能管理每个数据源的结构:
如定义shape文件的坐标系统、生成一个coverage的拓扑结构、在表中添加属性、或创建coverage属性表与外部表之间的关联。
《BuildingaGeodatabase》一书讲述了在Catalog中使用工具在地理数据库中创建新的对象。
可运用ArcMAP编辑数据源中的空间要素和属性值。
如果你是一个数据管理员,Catalog能帮助你创建一个环境,该环境能使你所在机构的每个人都能容易地使用空间数据。
Catalog允许你创建图层作为访问数据的快捷方式,也能存储包括符号、透明度、及从数据源中查询的附加信息。
能把图层复制到网上共享文件夹中。
其他人也可以把图层添加到地图中而无须了解如何登录所用数据的地理数据库,地图符号表达,数据存储格式。
同样,你可以在Catalog中定制元数据,其中包含你所在机构要求的特殊信息,如新的数据源是否已经通过质检。
也能定制元数据显示的方式,可以让你所在机构相关人员看到适当的信息。
总之,ArcCatalog将改变你的工作方式。
它使访问和管理空间数据非常容易,以致不久之后它将成为你桌面上不可缺少的同伴。
2.学习ArcCatalog的技巧
对于GIS方面的新手,没必要立即知道关于ArcCatalog的每件事,可以从第二章“快速入门教程”开始学习ArcCatalog。
通过第二章能了解,运用Catalog查找和管理地图和数据的工作简单化了。
以ArcCatalog教程中的数据为例,可以在计算机上逐步学习。
2.1找到问题的答案
许多人花费时间和精力学习软件的目的是为了完成任务。
因此,想要一个直观的、容易使用的、能立即得到答案而尢须阅读大量文献的软件。
当有问题时,想立即得到答案以便能完成任务。
本书的内容——给出需要的答案。
本书讲述了如何添加空间数据到Catalog中,如何浏览数据并将它们加入地图中,如何组织和管理数据。
虽然你能从头到尾阅读本书,但你可能使用本书仅作为参考。
当你想要知道如何完成一个特殊的任务:
如定义一个图形文件的坐标系统时,在目录和索引中查找你需要的内容。
你将发现简捷、分步骤地完成你的任务的方法。
如果你想了解任务中所涉及的概念,有些章节将包括有关的详细内容。
如果遇到不熟悉的GIS术语,你可以参考本书的术语表。
在你的计算机上获得帮助
ArcCatalog的在线帮助系统是学习该软件的有用资源。
ESRI的《UsingArcCatalog》一书的第3章介绍了如果使用ArcCatalog的在线帮助。
与ESRI联系
如果需要与ESRI联系以获得技术上的支持,参看产品注册和支持卡,或参看帮助系统中“Gettingmorehelp”一章中“ContactingTechnicalSupport”的内容。
也可以在网上访问ESRI以获得有关ArcCatalog和ArcGIS的更多信息,网址是:
。
第二节快速入门教程
在这一节中我们将学习:
练习1:
建立空间数据的目录
练习2:
浏览数据并将之加入地图中
练习3:
管理数据
ArcCatalog可用于浏览和管理数据。
连接数据后,用ArcCatalog浏览数据内容。
当找到想用的数据时,可以加入地图中。
通常获得数据时,并不能马上运用而需要组织数据,改变坐标系统或格式,修改属性,将空间要素与储存在另一张表中的属性相连接。
完成这些工作后,应归档数据。
可用ArcCatalog中提供的工具完成以上的数据管理工作。
要了解ArcCatalog的功能,最容易的方法就是完成下面这些练习。
通过添加数据到Catalog中和从Catalog中移除数据来建立自己的空间数据目录。
浏览数据并加入地图中。
指导你如何定义数据源的坐标系,如何它的内容,连接其他表中的属性和基于连接表属性的符号化要素。
以上练习可用6~8学习来完成。
建立目录也就意味着选择你想运用的数据。
完成一个项目可能需要用到几个数据文件夹。
在这个教程中,将用到黄石国家公园(YellowNationalPark)的数据文件夹,该公园位于美国东北部。
在本练习中,你将添加包含教程数据的文件夹到Catalog中。
因为以后的练习要修改这些数据,所以需创建文件夹的工作拷贝,然后从Catalog中移除不需要的数据。
1.1启动ArcCatalog
开始本练习之前,首先必须启动ArcCatalog
1.单击窗口任务栏“开始”按钮。
2.指向“程序”。
3.指向“ArcGIS”。
4.单击“ArcCatalog”,显示ArcCatalog窗口。
1.2Catalog中的内容
ArcCatalog窗口左端是Catalog目录树;
使你对数据如何组织有一综合了解。
其右端是允许你浏览Catalog目录树中被先中项目内容的表。
第一次启动Catalog时,它包含允许你访问计算机硬盘的文件夹连接。
Cat
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