ArcGIS92 技术详解主要内容.docx
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ArcGIS92技术详解主要内容
实验三栅格数据配准及数字化
一、实验目的
1、掌握ArcGIS的栅格数据坐标定义；
2、掌握ArcGIS的栅格数据配准；
3、练习栅格数据数字化和图形编辑等功能。
二、实习内容
（一）启动ArcMap
运行“启动\程序\ArcGIS\ArcMap”，或者运行桌面上的快捷方式。
（二）加载栅格图形
在主菜单中选择“File/AddData…”（图3.1），或者在standard工具条中点击加载符号（图3.2），加载山东农业大学校园栅格图（图3.3）。
图3.1ArcMap中图形加载
（1）
图3.2ArcMap中图形加载
（2）
图3.3加载山东农业大学校园栅格图形
结果出现“缺失空间参考信息，无法建立投影”的提示（图3.4），。
因此有必要对该栅格图形首先进行坐标系统的定义和坐标值的配准。
图3.4缺失空间参考信息出错提示
（三）配准栅格图形
1、建立坐标系统
（1）山东农业大学的经纬度是：
北纬××°××'××"-××°××'××"，东经××°××'××"-××°××'××"。
（泰安地处东经116°02′至117°59′、北纬35°38′至36°28′之间）
（2）首先确定采用投影坐标系，投影方法采用高斯-克吕格投影。
高斯-克吕格投影采用6度分带，则经度在114°-120°之间的属于20带，该带的中央经线（Central_Meridian）为117°，东伪偏移值（False_Easting）为500km。
大地基准面选择西安80（GCS_Xian_1980）。
（3）在ArcCatalog中建立坐标系统（图3.5－图3.14）。
在ArcCatalog里面单击“sdau.gif”，弹出右键菜单，点击“Properties…”；
图3.5坐标系统建立过程
（1）
在“Properties”中，查看“SpatialReferences”。
可以看到该图的未定义的投影（Undefinede），单击“Edit…”；
图3.6坐标系统建立过程
（2）
在空间参考属性里，可以看到该图未定义的坐标系统，单击“New”，选择“Projected”，创建投影坐标系统。
图3.7坐标系统建立过程（3）
w
构建投影坐标系统：
[1]将该坐标系统取名为sdau；
[2]投影选择高斯-克吕格（Guass_Kruger）。
图3.8坐标系统建立过程（4）
给出高斯-克吕格投影的参数值：
[1]东经偏移值（False_Easting）为500km；
[2]中央经度（Central_Meridian）为117。
图3.9坐标系统建立过程（5）
然后选择地理坐标系统，点击“Select…”,选择地理坐标系统，点击“Asia（亚洲）…”
图3.10坐标系统建立过程（7）
图3.11坐标系统建立过程（8）
图3.12坐标系统建立过程（9）
添加后可以看到地理坐标系统里面显示出了已选择的坐标系。
点击“Finish”，可以看到空间参考里面，图幅范围、投影都给出了定义。
图3.13坐标系统建立过程（10）
点击确定，并重新在ArcMap里面加载已建立坐标系的“sdau.gif”，可以看到ArcMap中layers的属性项的CoordinateSystem选项有坐标信息。
图3.14坐标系统建立过程（11）
2、配准坐标
对“sdau.gif”建立好坐标系统后，在ArcMap里面检查其坐标是否正确。
若不正确，则需对其进行校正配准（图3.15－图3.26）。
在ArcGIS中，对栅格图像配准所用的模块是“Georeferencing”。
故要对“sdau.gif”进行配准，首先要调出“Georeferencing”模块。
可以在ArcMap菜单区或工具条区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选上
“Georeferencing”。
调出来Georeferencing工具条。
图3.15栅格图形空间配准过程
（1）
也可以通过点击菜单“Tools->Customize…”来定制。
在定制选项中选择“Georeferencing”模块。
图3.16栅格图形空间配准过程
（2）
图3.17栅格图空间配准过程（3）
通过前述操作，“Georeferencing”模块的工具条已经出现在工具条区。
图3.18栅格图空间配准过程（4）
“Georeferencing”模块提供三种方式进行配准：
旋转、平移、仿射变换。
旋转（rotate）是以该栅格图中心为支点将栅格图任意旋转。
特点是：
该图有且仅有中心点
图3.19栅格图形空间配准过程（5）
坐标不变；该图不发生形变。
图3.20栅格图形空间配准过程（6）
平移（shift）是将该栅格图进行整体移动，该栅格图不发生形变。
图3.21栅格图形空间配准过程（7）
平移（shift）改变整个图形各点的坐标值。
将其跟（pan）操作进行对比，观察ArcMap右下脚光标坐标值的变化可发现其差别。
图3.22栅格图形空间配准过程（8）
仿射变换的实现过程为：
（1）使用“AddControlPoints”确定控制点；
（2）在LinkTable里面修改各控制点的目标坐标。
图3.23栅格图形空间配准过程（9）
该栅格图就会按照控制点确定的变换方式进行配准。
图3.24栅格图形空间配准过程（10）
在LinkTable里选中某一控制点，在ArcMap图形区里会将该控制点高亮显示。
单击LinkTable右上角的“×”按钮可删除选中的控制点。
也可以单击“Georeferencing－>DeleteControlPoints”来删除选中的控制点。
在LinkTable里面可以修改各控制点的初始坐标值和转换坐标值，调整仿射变换。
已配准的栅格图可以使用“Rectify…”来进行输出存储。
图3.25栅格图形空间配准过程（11）
“Rectify…”提供指定栅格图形的栅格单元的尺寸、选择重采样的方法、选择栅格图形存储的格式这三种功能。
该栅格图形可按“IMAGINEImage”、“TIFF”、“ERDASIMAGINE”等多种格式存储。
图3.26栅格图形空间配准过程（12）
如果要撤销前述所作的配准操作，点击“Georeferencing－>ResetTransformation”即可。
（四）创建矢量图形
将栅格图形（“sdau.gif”）配准好后，接下来就要创建矢量图形。
首先设计好图层结构，即确定将该栅格图形数字化为几个矢量图层比较合适，每个矢量图层的内容是什么（表3.1）。
表3.1山东农业大学校园信息数据库设计列表
图层名称
英文代码
类型
备注
教学楼
Teaching
面状对象（polygon）
办公楼
Office
面状对象（polygon）
学生公寓
Studentapartment
面状对象（polygon）
教工公寓
Teacherapartment
面状对象（polygon）
绿地
Green
面状对象（polygon）
道路
Road
面状对象（polygon）
运动场
Sport
面状对象（plolygon）
配套房
Matchingroom
面状对象（polygon）
河流
River
面状对象（polygon）
图3.27到图3.36显示的是矢量图形创建过程。
在ArcCatalog界面右侧空白处点击右键，创建Shapefile格式的矢量图形（*.shp）。
图3.27矢量图形创建过程
（1）
给出该Shapefile的名称，确定其对象类型（点/线/面）。
勾上“ShowDetails”以便查看空间参考信息。
可以看到其空间参考信息为“未知”。
单击“Edit…”，编辑其空间参考。
图3.28矢量图形创建过程
（2）
单击“Import…”，引入已订制的坐标系统。
图3.29矢量图形创建过程（3）
引入“sdau.gif”的坐标系统。
图3.30矢量图形创建过程（4）
可以看到坐标系统已引入。
依次点击确认，最后得到创建好的Shapefile。
图3.31矢量图形创建过程（5）
右键单击创建好的Shapefile，查看其属性（Properties）。
图3.32矢量图形创建过程（6）
观察该Shapefile的字段，发现刚建好的Shapefile都有三个初始字段：
FID、Shape、Id。
在这里可已根据需要自己新建字段，并且制定字段的数据类型。
图3.33矢量图形创建过程（7）
不同的数据类型提供不同的属性修改。
如为“Text”类型，则可以指定该字段的长度。
图3.34矢量图形创建过程（8）
不同的数据类型提供不同的属性修改。
如为“Double”类型，则可以指定该字段的精度和比例。
图3.35矢量图形创建过程（9）
所有的字段属性中，有一个字段比较特殊，那就是“Shape”字段，其数据类型为特殊的“Geometry”。
在下面的字段属性里可以看到其相关的几何、空间特征的定义。
前面确定的几何类型（点、线、面）和空间参考可以在这里查看。
图3.36矢量图形创建过程（10）
（五）数字化
将需要的矢量图形都建立好之后，就可以在ArcMap里面将其添加进来，开始数字化工作。
图3.37为加载新建的Shapefile格式的矢量图形。
图3.37加载矢量图形
1、数据编辑流程：
在ArcMap中，首先将点、线、面文件添加到当前DataFrame中。
（1）在菜单Tools－Customize－选中Editor－Close，将Editor工具条弹出；
（2）开始编辑：
点击Editor下拉按钮，选择StartEditing，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－SaveEdits；
（5）停止编辑：
点击Editor下拉按钮－StopEditing。
2、矢量图形过程
图3.38到图3.49为编辑矢量图形过程。
这里我们可以看到，“Editor”工具条上的工具都显示为灰色不可用，说明还不可以对加载进来的Shapefile进行编辑操作。
图3.38编辑矢量图形
（1）
ArcMap提供了“StartEditing”、“StopEditing”的开关机制来控制矢量图形的编辑。
如果要对刚才加载进来的Shapefile进行编辑操作，须点击“StartEditing”，启动编辑功能。
图3.39编辑矢量图形
（2）
选择编辑的路径和文件
图3.40编辑矢量图形（3）
现在可以看到“Editor”工具条上的工具和栏显示为可用了。
它提供了操作对象的工具（Tool）、可选择的任务（Task）、可选择的图层目标（Target）。
图3.41编辑矢量图形（4）
在开始数字化之前，可以先对“Snapping”的选项进行设置。
它可以设定操作过程中，基于点、边的黏合，也即数字化时点或边靠的很近时可自动实现连接。
o
图3.42编辑矢量图形（5）
图3.43编辑矢量图形（6）
开展数字化工作，首先要进行的任务就是根据栅格图形在矢量图形上新建点/线/面对象。
使用“SketchTool”在图形工作区中手工勾画各个对象。
图3.44编辑矢量图形（7）
欲结束一个对象的勾画，可以双击鼠标左键，亦可单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“FinishSketch”。
图3.45编辑矢量图形（8）
对于新建的地理对象，可以用Identify工具点击来产看其属性值。
这里可以看到，刚建立的地理对象的属性值都是空的。
图3.46编辑矢量图形（9）
对于新建的地理对象，可以及时赋予其属性值。
右键单击Shapefile，在弹出的菜单中点击“OpenAttributeTable”，打开其属性表。
在属性表中显示了被选中的地理对象的属性，可以根据需要添加相应的属性信息。
图3.47编辑矢量图形（10）
添加过属性信息后，关闭属性表。
再用Identify工具点击来产看其属性值。
这里可以看到，属性列表里显示了添加的属性信息。
图3.48编辑矢量图形（11）
当“SartEditing”没有开启时，还可以在属性表里单击“Option->AddField”，对该矢量图形的属性添加字段，作用等同于ArcCatalog里面添加字段的操作。
图3.49编辑矢量图形（12）
（六）补充
1、Task主要任务：
（1）CreateNewFeatures：
创建新的要素。
（2）ReshapeFeature：
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。
（3）CutPolygonFeature：
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。
（4）MirrorFeatures：
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。
（5）Extend/TrimFeatures：
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。
（6）ModifyFeatures：
选择该任务则使要素进入草图状态。
（7）CalibrateRouteFeature：
在线形参考中使用，需和routeediting工具条配合使用。
（8）ModifyPortionofaLine：
在线形参考中使用，需和routeediting工具条配合使用。
（9）其他编辑任务：
SelectFeaturesUsingaLine:
使用线选择要素。
SelectFeaturesUsinganArea:
使用面选择要素。
Create2-pointLineFeatures:
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。
2、图形编辑工具简介
“Editor”工具条提供了9种矢量图形对象编辑工具。
9种矢量编辑工具介绍如下：
（1）Sketchtool（勾画工具）：
使用勾画工具来创建点要素或是线或面要素的节点。
双击或是F2键结束勾画状态，转化为要素。
（2）Intersectiontool（交叉点工具）：
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。
（3）Arctool（弧工具）：
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。
（4）Midpointtool（中点工具）：
自动计算鼠标点击的两点的中点，自动创建节点。
（5）EndpointArctool（终点弧编辑工具）：
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。
（6）TangentCurvetool（正切曲线编辑工具）：
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，进入草图状态，选择该工具。
（7）Distance-Distancetool（距离交会工具）：
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。
（8）Direction-DistanceTool（距离方向交会工具）：
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。
（9）TraceTool（追踪工具）：
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。
实验四矢量数据空间校正和投影变换
一、实验目的
1、掌握ArcGIS的矢量数据空间校正；
2、掌握ArcGIS的矢量数据投影变换。
二、实习内容
（一）空间校正（SpatialAdjustment）
对没有坐标信息的数据进行配准或校正；消除数据误差；使从数字化仪或扫描仪获取的数据的单位匹配到真实世界的单位。
操作步骤：
1、打开Arcmap应用程序；
2、添加文件E:
\GIS-Software\ArcView\backcam.shp；
3、查看图幅范围：
（1）选中backcam图层，点击右键properties，打开属性项；
图4.1查看图幅范围
（1）
（2）确定实际坐标（源坐标）：
选择source选项卡，查看extent，可确定文件的源坐标。
图4.2查看图幅范围
（2）
或者在Arccatalog中查看元数据（Metadata）的Spatial信息，也可确定源坐标
图4.3查看图幅范围（3）
3、建立控制点文
（1）实际坐标（源坐标）
（2）理论坐标（目标坐标）：
9486.076850.10460010.394064337.55
9486.077759.69460010.394134925.53
10524.177759.69492053.914134925.53
10524.176850.10492053.914064337.55
将以上控制点复制到文本文件中，保存到E:
\GIS-Software\ArcView\adjust路径下，命名为为“控制点文件.txt”，待用于空间校正之中。
4、启动ArcMap的编辑器和空间校正模块
（1）启动ArcMap中的编辑器Editor，点击StartEditing。
图4.4启动编辑
（2）启动空间校正模块SpatialAdjustment，点击SetAdjustData，选择Allfeaturesintheselayers，以便对所有图层数据一并进行校正。
图4.5设置校正数据（1
图4.6设置校正数据
（2）
5、利用控制点文件进行空间校正
（1）在SpatialAdjustment中，点击Links－OpenLinksFile…，在打开文件对话框中，选择“控制点文件.txt”。
图4.7连接控制点文件
图4.8选择控制点文件
a图4.9校正位置示意
（2）空间校正方法采取仿射校正方式Affine。
图4.10选择校正方法
（3）在SpatialAdjustment中，点击Adjust，实行空间校正。
图4.11进行校正
6、另存：
选中图层，点右键data-Exportdata，选择路径E:
\GIS-Software\ArcView\adjust，命名为adjusted，保存。
图4.12另存文件
图4.13设置文件路径和名称
7、stopediting，选择“否”，原数据不保存。
图4.14原文件不保存
（二）投影变换
ArcGIS的投影变换功能包括动态投影（在ArcMap下完成）、坐标系统描述（在ArcCatalog下完成）和投影o换（在ArcToolBox下完成）。
1、动态投影（ArcMap）
改变ArcMap中的DataFrame（工作区）的空间参考或是对后加入到ArcMap工作区中数据的投影变换。
数据文件所存储的实际数据坐标值并没有改变，只是显示形态上的变化！
因此叫动态投影。
2、坐标系统描述（ArcCatalog）
给数据定义坐标系统描述，数据本身没有发生投影变换。
这里定义的数据坐标系统信息都对应到与该数据同名而后缀名为.prj的文件当中！
如果把该文件删除，该文件的坐标信息会显示为Unknown，数据的坐标值并没有发生实质上的投影变换。
表4.1三者的区别
图形变化
坐标信k息变化
实现程序
动态投影
有
无
ArcMap
坐标系统描述
无
有
ArcCatalog
投影变换
有
有
ArcMaporArcToolbox
3、ArcGIS的坐标系统
地理坐标系统（Geographiccoordinatesystem）
投影坐标系统（ProjectedCoordinateSystems）
（1）地理坐标系统参数
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
AngularUnit:
Degree（0.017453292519943299）
PrimeMeridian（起始经度）:
Greenwich（0.000000000000000000）
Datum（大地基准面）:
D_Beijing_1954
Spheroid（参考椭球体）:
Krasovsky_1940
SemimajorAxis:
6378245.000000000000000000
SemiminorAxis:
6356863.018773047300000000
InverseFlattening:
298.300000000000010000
（2）投影坐标系统参数
Projection:
Gauss_Kruger
Parameters:
False_Easting:
500000.000000
False_Northing:
0.000000
Central_Meridian:
117.000000
Scale_Factor:
1.000000
Latitude_Of_Origin:
0.000000
LinearUnit:
Meter（1.000000）
GeographicCoordinateSystem:
Name:
GCS_Beijing_1954
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
AngularUnit:
Degree（0.017453292519943299）
PrimeMeridian:
Greenwich（0.000000000000000000）
Datum:
D_Beijing_1954
Spheroid:
Krasovsky_1940
SemimajorAxis:
6378245.000000000000000000
SemiminorAxis:
6356863.018773047300000000
InverseFlattening:
298.300000000000010000
4、投影坐标系统命名
（1）北京54
Beijing19543DegreeGKCM75E.prj
Beijing19543DegreeGKZone25.prj
Beijing1954GKZone13.prj
Beijing1954GKZo
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