arcmap基本操作培训

实验一、使用 ArcMap浏览地理数据

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 图形用户界面。

3. 通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行

连接的。

4. 掌握GIS两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。 5. 初步了解设置图层显示方式－图例的使用。

二、实验准备

软件准备：确保你的计算机中已经正确安装了ArcGIS Desktop软件(ArcView , ArcEditor , 或 ArcInfo )。

实验数据――Redlands市土地利用及街区矢量数据（Ex1.rar） 预备知识：

 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： 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。

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。

主要原理：查询数据 (两种最基本的查询)

根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面 GIS软件必须提供的功能。查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。

最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。在这类查询中，用户知道他感兴趣的要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。在GIS中，这是很容易实现的，因为地图

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数据集提取信息，然后进

显示区中的地理要素与它们的属性是(描述性的特征)相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。

在GIS中，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。

另一类型的GIS 查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。 在这种情况下，用户知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。.

假定你想查找人口数大于2000万的内陆国家。你应该使用这个限定条件创建一个查询表达式。 一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。

三、实验步骤及方法

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 \"一个新的空地图\" 单选按钮，然后点击 OK. 确定。

你现在将可以看到ArcMap 的操作界面

如果你的ArcMap 界面与上面的图看起来不一样，也不用在意，这不会对练习的结果产生影响。

当你在ArcMap中进行各种操作时，你的操作对象是一个地图文档。 一个地图文档可以包含多个数据框架，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>>Open.

浏览到包含有你下载的练习数据的文件夹 (比如： D:\\ArcgisEx\\Ex1) 然后点击 Redlands.mxd.

点击 Open 按钮。

打开地图文档 Redlands 后, 你会看到加州Redlands市的地图。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 显示其它图层

在地图中显示其它图层，铁路、街道、及ESRI的位置。

选中Railroads图层旁边的检查框. Redlands市的铁路就会显示在图中。. 现在，选中Streets 旁边的检查框就可以显示Redlands 市的街道。

注意：图层ESRI没有被显示。稍后，你将学习如何显示它。

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你就可以查询其属性，了解它是什

么东西。

首先，你应放大地图，这样你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 “视图”(View)>>“书签”( Bookmarks)>>“ESRI”

当前显示区就被调整到书签ESRI所定义的区域。注意到，现在所有街道根据其名称显示了标注信息，你可以很容易找到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，在这个比例尺下它们可以很容易地找到。

在“工具”(Tools)工具栏上，点击查询按钮

。 如果看不到“工具”(Tools)工具栏，在

菜单“帮助”(Help)的右边的菜单栏上点击右键，然后点击“工具”（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)。 查询结果窗口打开并显示数据库中名为New York的街道的所有属性。你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”。

从“图层”下拉列表框中选择“所有图层”，然后在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 。

在查询结果窗口的左边区域，点Land use左边的加号 (+), 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。. 点击“查询结果窗口”右上角的\"X\" 结束查询。

第5步 检查其它属性信息

在你浏览显示在图层列表（TOC）中某些图层的属性信息之前，你要重置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“视图”>>“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“打开属性表”命令。

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。.

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，其中有一个记录被选中。稍后，你将了解如何选中记录。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。

关闭属性表.

最后，打开图层－Land Use 的属性表。注意到每个要素 (记录) 有一个属性(字段)－LU_ABV ，它是记录的是地类代码(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。

完成后关闭属性表。

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。

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，可以显示圈饼点的名称。

你可以在图层属性对话框中设置，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(TOC), 右键点击图层－ Donut Shops 的名字，然后点击“属性”命令。在出现的属性对话框中，点击“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。你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。你可以改变为其它的字段。 在主显示字段下拉列表框中，选中字段：Address.。

点击OK 按钮关闭图层属性对话框。将鼠标保持在图层－ Donut Shops 中的任意一个要素之上。这个要素的“Address”就为作为地图提示信息显示出来。

第7步 根据要素属性设置图层渲染样式

现在，图层－Streets 是以单一符号进行渲染，每个要素都是同一种符号。你可以根据要素的属性来设置不同的渲染方式。

首先，在图层列表(TOC)中反选Land use 边上的检查框（将√去掉），从而关闭图层Land Use 的显示。 然后右键点击图层－Streets，点“属性”菜单命令。在出现的图层属性对话框中，点击“符号”选项页。

在对话框的左边区域，有地图渲染方式列表。 点击“类别”，依次点击“唯一值”。在“值字段”下的下拉列表中，选择字段“CLASS”。

点击按钮“添加全部值”。

点击按钮“应用”(Apply)，先不要击点“确定”，移动图层属性对话框到不碍眼的位置，这样你就可以看到地图的显示发生了变化。现在，图层－streets 就以会根据属性字段－ CLASS的取值不同而采用不同的符号表示。

在图层属性对话框中的渲染方式列表中，点“要素”，然后点“确定”按钮，恢复原先的渲染方式和显示风格。

第8步 根据属性选择要素

有时，你可能需要显示满足特定条件的哪些要素。在这一步中，你将要选择及定位

第10号州际公路。

在图层列表(TOC)中，反选图层――Railroads 边上的检查框，关闭这个图层。因为下面的操作不需要显示这个图层。

执行菜单命令<选择>－> <通过属性选择>。

在属性选择对话框中，你可以构造一个查询条件。通过构造表达式：Select * From Street WHERE ”STR_NAME”=”I 10” , 可以从数据库中找出第10号州际公路。选中的要素将会在属性表及地图中高亮显示。.

具体操作如下：

在图层下拉列表中，选择Streets。在方法下拉列表中，确定“创建一个新的选择集”被选中。在字段列表中，调整滚动条，双击“STR_NAME”。然后，点击“＝”按钮。 再点击“得到唯一值”按钮，在唯一值列表框中，找到“I 10”后双击。.

点击“应用”按钮。将“属性选择”对话框移到不碍眼的益，这样，你将可以方便地看到地图显示效果。

注意：在地图显示区中属性为“I 10 ”的第10号州际公路被高亮显示。选中的这些线段是第10号州际公路的组成部分。

关闭“属性选择对话框”。

第9步 使用空间关系选择地理要素

现在你将选择处于距 10号州际公路1000米范围内的所有油炸圈饼店，这样如果 你开车从帕姆斯普林到洛杉矶，饥肠辘辘时就可以很快找到歇脚的地方，可以美餐一顿。

执行菜单命令“选择”>>“通过位置选择”。

在“位置选择”对话框中，对过选择操作，形成如下的一个表达式，“我想要从图层――Donut Shops 中选择要素，这些要素位于距图层――Street 中被选中的要素1000米的区域内”。

选中检查框“对要素进行缓冲区操作”，缓冲距离设为1000 米。.

点“应用”按钮，点“关闭”按钮。

这时，在地图显示区中，处于沿10号州际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。

在图层列表(TOC)中，右键点击图层―― Donut Shops ，然后点“打开属性表”命令。图层――donut shops中被显中的哪些要素就被高亮显示出来。

关闭属性表。.

上面的操作是通过空间分析实现的。在以后的课程中，你将会学会更多的更深入的空间分析功能的使用。

第10步 退出 ArcMap

执行菜单命令File >>Exit 关闭 ArcMap。点击 No ，如果系统提示保存修改(save

changes)。

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. GIS 中两种基本查询的原理是什么？ 3. 回答如下问题：

a) 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）Major street（主要街道）

b) 在ArcMap中, 打开Redlands.mxd 。在Railroads图层中有多少条铁路线？

实验二、空间数据库管理及属性编辑

一、实验目的

1. 利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型

的有关概念。

2. 掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。 3. 掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。 4. 理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。

二、实验准备

预备知识：

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 地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。

ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的 GIS 信息，比如地图，数据集，模型， 元数据，服务等。它包括了下面的工具：

 浏览和查找地理信息。  记录、查看和管理元数据。  创建、编辑图层和数据库

 导入和导出 geodatabase 结构和设计。  在局域网和广域网上搜索和查找的 GIS 数据。  管理 ArcGIS Server。

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。

GeoDatabase是 geographic database 的简写，Geodatabase 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。 Geodatabase是ArcGIS软件中最主要的数据库模型。

Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。 在Geodatabase数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。

Geodatabase可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。比如：水系可以同时表示线状和面状的水系。

基本概念：要素数据集、要素类

数据文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据） 软件准备：

ArcGIS Desktop ---ArcCatalog 数据准备：

三、实验内容及步骤

第1步 启动ArcCatalog打开一个地理数据库

当ArcCatalog打开后，点击, 按钮 如“E:\\ARCGIS\\EXEC2”）,

（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接（比

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。打开它。.

在National.mdb中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表

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“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”，点击要素类－“Countries94”激活它。

在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。现在，你可以看到Countries94的属性表。查看它的属性字段信息。

花几分钟，以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。

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“预览视图”，点

击工具栏上的放大按钮，将图层放大到一定区域，然后再点

，生成并更新缩略图。这时，切换到“内容”视图界面下，并在目录树中选择要素集－“WorldContainer”，数据查看方式更改为“缩略图方式”。.注意，此时，要素类“Countries94”的缩图图是不是发生了改变

点击“元数据”选项页，查看当前要素类的元数据，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，可以看到，元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“HTML”格式，

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。

第4步 创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)

在PGD数据库中创建属性表然后录入数据。

 在创建的地理数据库之间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“要素类”（Feature Class）的概念与之对应。可以将多个要素类组织成为一个“要素集”（Feature DataSet），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）。

 在ArcCatalog的目录树中，定位到E：盘，右键点击这E:盘，在出现的菜单中，选

择[新建]>>[文件夹]，文件夹名称改为myGeoDB 。右键选中这个文件夹，在出现的菜单中，点击[新建]>>[个人Geodatabase]，这时会创建一个名称为 “新建个人Geodatabase.mdb”的数据库文件，将之改名为：“Yunnan”。

 右键点击数据库文件 “Yunan.mdb”,在出现的菜单中，选择[导入]>>[要素类multiple],

在出现的对话框中，打开要导入要素：云南县界prj.shp/云南县城prj.shp/云南道路prj.shp (这些文件在Exece2文件夹下，按住Shift键并点击鼠标可同时选择多个Shape文件)

确定后可以看到这三个图层已经被导入到数据库Yunan.mdb中

 右键点击数据库文件 “Yunan.mdb”,在出现的菜单中，选择[新建]>>[要素集]

 在出现的对话框中输入要素集的名称、点击按钮“编辑”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），这是一种被GPS采用的地理坐标系。

 右键点击新建的要素集-Kunming，在出现的菜单中选择[新建]>>[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。在出现的对框中选择“Shape”字段，修改字段的几何类型为“点”（表示此要素类中将要存储的要素类型是点要素，我们准备用来存储公交站点）

注意：要素类的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。

在出当前的对话框中，我们新加两个字段“站点名称”、“公交站点编号”，数据类型都设置为“Text”.点击“完成”按钮。

 这样我们就完成了要素类的定义。可以将这个要素类（图层）加入的ArcMap中，进

行数字化的工作，从背景地图中提取公交站点的位置。

 新建数据表：右键点击地理数据库－Yunnan.mdb，在出现的菜单中，选择[新

建]>>[表]，输入表名称：公交线路，点<下一步>,再次点<下一步>，在对话框中，新添加两个字段 “公交站点编号”、“公交线路”（数据类型都设为Text）

点击“完成”，结束属性表的定义。

 创建公交站点到公交线路一对多的关系（1:M）：右键选择地理数据库－Yunnan.mdb，在

出现的菜单中选择<新建>-<关系类>，对以下内容进行设定，其它设置接受默认选项即可。

指定源表和目标表

选择关系类型为一对多关系，这样可以建立公交站点到公交线路一对多的关系，因为经过一个公交站点的公交线路有多条，这样，在我们从公交站点分布图是查询某个公交站点时就可以查询经过这个站点的所有公交线。

设定主键和外键

点击下一步，直到完成关系类的定义。

 以上步骤完成后，ArcCatalog中就可以看到，在地理数据库Yunana.mdb中，有一个要素

集（Kunming），其中包含一个要素类(公交站点)、一个数据表（公交线路）、一个关系类（公交站及公交线1:M）

第5步 拖放数据到ArcMap中

启动ArcMap，新建一个空的地图文档，通过拖放的方式添加上面所创建的数据到ArcMap中：

在ArcCatalog中，点击“内容”选项页，在目录树中，点击地理数据库－Yunnan.mdb，将要素类－“公交站点”及属性数据表“公交线路”拖放到ArcMap中。

关闭ArcCatalog，激活ArcMap窗口。

第6步 编辑属性数据及进行1：M的空间查询

为了让大家了解属性编辑的过程，我们需要在要素类公交站点中添加3个公交站点。（这只作演示使用，实际的数字化过程还需要加载经过配准后的扫描地图作为背景）。

首先，在工具栏显示区的空白处点击右键，在出现的菜单在选中“编辑器”，从而打开编辑器工具栏。

在编辑器工具栏中，点击“编辑器”下拉菜单，选择“开始编辑”命令。按下按钮在地图显区内随意地添加3个公交站点。

，

在图层列表控制面板（TOC）中，右键选择图层－“公交站点”，在出现的菜单中，选择“打开属性表”命令，将显示公交站点的属性编辑窗口，在其中输入站点名称和公交站点编号。字段OBJECTID是关键字段，是自动生成的不需要输入。

在图层列表控件面板（TOC）中，点击“数据源”选项页，切换到数据源视图下，右键选择属性表－“公交线路”，在出现的菜单中，选择“打开”命令，将会显示“公交线路”的属性编辑窗口。按下图所示输入几条公交线路（公交站点编号、公交线路）。

点击“编辑器”工具栏中的“编辑器”下拉菜单，选择“停止编辑”命令，将以上所作的编辑结果保存。

点击属性查询按钮，查询地图显示区中任意公交站点的属性，可以看到经过公交站－“云南大学”的公交线路有3条，可进一步查询每条公交线路的详细数据。

第7步 导入GPS数据，生成图层

各类手持GPS接收机采集到的数据可以通过相关软件（比如MapSource等）导入到ArcMap

中。

GPS数据文件

启动ArcMap，切换到数据源视图。点击按钮添加GPS数据，选择对应的GPS数据文

件(可以是.txt格式、dBase等格式)，这里GPS数据文件为：澜沧江GPS.txt

选中要添加的GPS数据文件

根据GPS数据生成图层：

执行菜单命令：[工具] >>[添加XY数据]，在“添加XY数据”窗口中，选择已添加的XY数据表，指定X坐标字段（东经）和Y坐标字段（北纬），按“编辑”按钮，选择坐标系统。一般GPS系统采用的坐标系统为WGS_1984。

确定后，在地图显示区域中，就会根据GPS数据文件中采集的坐标信息创建点状的事件图层。

在图层控制面板（TOC）中，右键选中根据GPS数据文件生成的事件图层。在出现的菜单中，执行[数据]>>[导出数据]命令：

在导出数据对话框中，指定要导出的文件名称及存储位置。这样就完成了由GPS数据文件生成图层的过程。

四、实验报告要求

实验报告应包括以下内容：

1) 阐述基本原理和概念(要素类、要素数据集) 2) Geodatabse 空间数据库模型的特点。 3) 1:M 空间查询的实现原理及应用实例。 4) 比较连接(Join)和关联(Link)关系的区别和应用。

实验三、影像配准及矢量化

一、实验目的

1. 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准 2. 编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。 3. 熟悉GRAMIN GPS手持机的基本使用方法。

注意：在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档。

二、实验准备

数据：昆明市西山区 普吉 地形图 1:10000 地形图――70011-1.Tif，昆明市旅游休闲图.jpg (扫描图)。 软件准备：

MapSource (GRAMIN GPS手持机数据导入软件) ArcGIS Desktop ---ArcMap

三、实验内容及步骤

第1步 地形图的配准－加载数据和影像配准工具

所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。

 打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。

 把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。

第2步 输入控制点

在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点――公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。

 在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。

 使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示：

 用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。

注意：在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。

检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“二次多项式”

第3步 设定数据框的属性

 增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性

在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”

在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为

“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102

度经线），与扫描地图的坐标系一致

 更新后，就变成真实的坐标。

第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件

 在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。

 加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。

通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像

进行分层矢量化。

第5 步 分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层

该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带

(1) 打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人 Geodatabase”。并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test3.mdb）。

(2) 下面将为该Geodatabase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ArcCatalog中，鼠标右击test3这个个人 Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.

(3) 输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。 (4) 点击下一步。

下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围，存储要素类型。以及可以在这增加属性字段。

(5) 点击Shape字段。在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）.

(6) 点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在(Projected Coordinate Systems目录下，选择Gauss Kruger---Xian 1980-- Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。点击增加，现在这些坐标系统信息应该如下图所示：

(7) 再点击“X/Y 域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。该空间范围需要认真考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。

为确定这个区域XY（最小值），XY(最大值)，可以切换到ArcMap中，点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮，在地图显示区中画一个矩形，使区在更大范围内包含已配准的栅格地图。右键选中这个矩形框，设置“属性”，将填充色设置为“无”，可得到如下的效果：

在矩形框属性的“大小和位置”选项页中，可获取矩形框左下角和右上角的坐标（X,Y）,将这里获取的X,Y值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页 “最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”

输入框中

通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。 (8) 下面我们将为该数据创建新的属性字段。“高程”，类型设置为“Float”用来存储等高线的高程值。

(9)

创建了一个线状的要素类。

点击完成这样，我们就

第6步 从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中

(1) 切换到ArcMap中， 将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex3.mxd

(2) 打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的“等高线”要素类。确认编辑器中：任务为――新建要素，目标为――等高线，设置图层――等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。

(3) 将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。

(4) 进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作 (5) 可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。

第7步 根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤

数据：扫描地图－昆明市旅游休闲地图（YNKM.JPG）、

Garmin 手持GPS野外采集数据（gpsdata.dbf）-GCS_WGS_1984 地理坐标系

(1). 打开ArcMap，添加扫描地图－YNKM.JPG，打开“影像配准”工具栏（在ArcMap的工具栏的空白区域点击鼠标右键，然后选择“影像配准”）

（2） 参考练习2中最后一步的内容，根据gpsdata.dbf中的内容，将其转换为一个新的图层：GPS.shp,并将其添加到当前数据框中。

 添加gpsdata.dbf

 执行菜单命令<工具>－<添加X,Y数据>, 在出现的菜单中指定坐标系统为地理坐标：GCS_WGS 1984, X坐标指定为经度（E），Y坐标指定为纬度（N）

 在TOC 面板中“显示”视图下，右键选择图层“gpsdata事件”，从右键菜单中执行“数据”－>“导出数据”，将其导出成为一个新的Shape文件－名称为gps.shp

 将GPS.shp 添加到当前的数据框中

这里显示的数据就是第1个小组在野外用GPS获取的控制点，每个控制点在

纸质地图上都有一个唯一的记号。

(3) 在TOC中右键选择图层――YNKM.JPG，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下

（4） 对比第一组同学在进行GPS数据采集时所使用的纸质地图，在地图显示区中找到第1个控制点。

点击“影像配准”工具栏上的控制点选择工具，在扫描地图中，采集第1个GPS控制点的位置，点击。

（5）在TOC中右键选择图层――GPS，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下,并移动地图，可以方便地找到第1个控制点

（6） 在地图显示区中，我们可以看到第1组同学在野外采集的GPS控制点，找到与扫描地图中对应的那个GPS控制点，点击鼠标。

（7）通过以上操作我们已经完成了第1个控制点的选择。以类似的方法，添加至少4个控制点。

（8）如果操作正确，在完成以上操作后，扫描地图就被配准到了GCS_WGS_1984地理坐标系下。当鼠标在地图显示区移动时，在ArcMap状态栏上就会显示当前位置在GCS_WGS_1984坐标系下的经纬度坐标。

在添加所有控制点，并检查RMS后，可使用下拉菜单“地理参考”中的“矫正”命令对栅格地图重采样。转换方法使用“二次多项式”。加载重采样后的栅格地图，并将原始的扫描地图从数据模框中删除。

（9） 在ArcCatalog中新建一个要素类，可命名为：Schools，（要素类型为点要素－将用于从扫描图中提取各个学校的位置，添加所需要的字段－用于存储学校的名称，坐标系统设置为WGS_1984地理坐标系－与GPS野外数据相同）

（10） 将Schools图层添加到当前数据框中。 （11）在TOC面板中，右键选择“图层”，在出现的菜单中，点击“属性”，设定数据框的坐标系为GCS_WGS_1984

(12) 打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑”命令，选择要编辑的图层－Schools，确认“编辑器”工具栏中，任务为――新建要素，目标为――Schools。

（13） 将地图放大到合适的比例下，在“编辑器”中选中“草图”工具要素）。打开属性表，修改要素属性，比如：输入学校的名称。

（14）完成编辑后，停止编辑，并将修改结果保存到要素类－Schools中。

，在地图

中找到图例为○文的要素，在其所在位置，点击鼠标，分层提取昆明市的各高校位置数据－（点

实验四、空间数据处理

一、实验目的

1. 掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。领会其用

途。

2. 掌握地图投影变换的基本原理与方法。

3. 熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术 4. 了解地图投影及其变换在实际中的应用。

二、实验准备

预备知识：

ArcToolbox 是ArcGIS Desktop中的一个软件模块。内嵌在 ArcCatalog 和 ArcMap 中，在 ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo 中 都可以使用。

ArcToolbox 具有许多复杂的空间处理功能，包括的工具有：

 数据管理  数据转换  Coverage 的处理  矢量分析  地理编码  统计分析

空间间数据处理是基于已有数据派生新数据的一种方法。是通过空间分析方法来实现的。是基于矢量数据进行的，包括如下几种常用的操作：融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。

地理坐标系（Geogrpahic Coordinate System）

地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。

基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面。

椭球体 Krassovsky（北京54采用） IAG 75（西安80采用） WGS 84 长半轴 a（米） 6378245 6378140 6378137 短半轴b（米） 6356863.0188 6356755.2882 6356752.3142 在ArcGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系：  GCS_WGS1984(基于WGS84 基准面)  GCS_BEIJING1954(基于北京1954基准面)

 GCS_XIAN1980(基于西安1980基准面) 投影坐标系（Projected Coordinate Systems）

投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。

投影坐标系由 以下参数确定

 地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84）  投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、Mercator投影） 在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法

北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。

地理变换

地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移。

主要的地理变换方法有：三参数和七参数法。 投影变换

当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据，这就需要进行地图投影变换。 实验数据：

云南县界.shp; Clip.shp西双版纳森林覆盖.shp 西双版纳县界.shp

三、实验内容及步骤

空间数据处理

步骤：

将所需要的数据下载后，解压到 e:\\gisdata,

设定工作区:在ArcMap中 执行菜单命令：<工具>－><选项>，在“空间处理”选项页里，点击“环境变量”按钮，在环境变量对话框中的常规设置选项中，设定“临时工作空间”为 e:\\gisdata

第1步 裁剪要素

 在ArcMap中，添数据GISDATA\\云南县界.shp，添加数据GISDATA\\Clip.shp （Clip 中有四个要

素）

 激活Clip图层。选中Clip图层中的一个要素，注意确保不要选中“云南县界”中的要素！

点击

打开ArcToolbox，

指定输出要素类路径及名称，这里请命名为“云南县界_Clip1”

指定输入类：云南县界

指定剪切要素：Clip（必须是多边形要素）

依次选中Clip主题中其它三个要素，重复以上的操作步骤， 完成操作后将得到共四个图层（“云南县界_Clip1” , “云南县界_Clip2”，“云南县界_Clip3”，“云南县界_Clip4”

）。

第2步 拼接图层

 在ArcMap中新建地图文档，加载你在剪切要素操作中得到的 四个图层  点击

打开ArcToolbox

在ArcToolbox中执行“追加”命令

输出要素：设定为 云南县界_Clip1, 输入要素：依次添加其它三个图层

右键点击图层“云南县界_Clip1”，在出现的右键菜单中执行“数据”->”导出数据”

指定导入数据的路径和名称:YNOK.shp

通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理。

新建一地图文档，加载数据YNOK.shp，查看图层及打开其属性表看看与“云南县界”中的属性表有何区别。

第3步 要素融合

 在拼接图层的基础上继续  执行“融合”命令

 输入要素：指定为YNOK

 融合字段：选择为“所属州”，将根据这个字段的值对要素进行融合，YNOK图层中“所属州”相同的要素将合并成一个要素

以上操作，根据指定字段的值，对现有图层中的要素进行融合，产生新的图层――YNOK_Dissovle,打开并查看其属性表

类似地，重复以上过程，并将融合字段指定为：CHINESE ，看看结果有何不同

第4步 图层合并

 在ArcMap中新建一个地图文档，加载数据 GISDATA\\西双版纳森林覆盖.shp 和 GISDATA\\西双版纳县界.shp

 调整图层顺序，将西双版纳县界置于下方

 打开ArcToolbox，在ArcToolbox执行“联合”命令  在联合对话框中

输入要素：依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层 输出要素类：设置为 Union.shp

查看输出要素类：Union的的属性表，并检查属性 “Type”，其中为“Y”的表示有植被覆盖的区域，右键点击图层Union,修改属性－>符号 （设置为唯一值图例，字段设置为TYPE）

思考题：勐海县的总面积是多少平方公里？其中有森林覆盖的区域面积是多少？没有森林覆盖的区域面积是多少？

第5步 图层相交

 在图层合并练习的基础继续

 在ArcToolbox中，执行“相交”命令  在“相交对话框”中

输入要素：依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层 输出要素类：设置为 Intersect.shp

查看 输出要素类InterSect，并与“西双版纳森林覆盖”及“图层合并”操作所得结果――“Union”进行比较，并进一步思考这类操作适合求解哪一些现实问题。

定义地图投影 第6步 定义投影

（1） 在ArcMap中新建地图文档，添加第4步成生成的图层:Union.shp （2） 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这图层是什么坐标系

（3） 打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令

在定义投影对话框中，选择要素类：Union，点击坐标系输入框右边的按钮，

在出现的“空间参考属性”对话框中，选择一个地理坐标系，GCS_BEJING_1954

（注意：前提是我们已知道图层Union是使用北京1954地理坐标系）

点击“选择按钮”，从预定义的坐标系中选择（坐标系统\\Geographic Coordinate Systems\\Asia\\Beijing 1954.prj）

（4） 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这个图层的坐标系是否已经被指定为“北京1954地理坐标系”

第7步 投影变换――地理坐标系－>北京1954坐标系转换－>西安80坐标系

（1） 在第6步的基础上进行 （2） 打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令

（3） 在“投影”对话框中，依次设定输

入要素类为――Union，输出要素类为――Union_PRJ_BJ54.shp, 输出坐标系选择为――“BEJING_1954_GK_ZONE_17N”

从预定义的坐标系中选择（坐标系统\\Projected Coordinate Systems\\Gauss Kruger\\Beijing 1954\\Beijing 1954 GK Zone 17N.prj）

（4） 确定后，完成由地理坐标系GCS_BEJING_1954 到 投影坐标系 BEJING_1954_GK_ZONE_17N 的变换。

（5） 请参照以上过程，完成由投影坐标系－BEJING_1954_GK_ZONE_17N到投影坐标系

（1）基于第4步的结果， 用图层相减功能求出没有植被的区域， 得到一个图层，检查此图层的坐标系是否已是投影坐标系（地图单位是米？），如果不是则将其转换为投影坐标系 （2）查找ArcMap中的联机帮助，以了解如何计算多边形的面积 提示：用字段计算器 实验五、空间分析基本操作

一、实验目的

1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。 2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、 栅格重分类(Raster Reclassify)、 栅格计

算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、 面积制表（Tabulate Area）、 分区统计(Zonal Statistic)、 缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、 栅格单元统计（Cell Statistic）、 邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。

3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。

二、实验准备

预备知识：

空间数据及其表达

空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分 。空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。

在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。

有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。两种数据格式间可以进行转换。

空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。

空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。

空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。

空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。 空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤

根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。

空间分析的基本步骤:

a) 确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 b) 针对空间问题选择合适的分析工具 c) 准备空间操作中要用到的数据。

d) 定制一个分析计划然后执行分析操作。 e) 显示并评价分析结果

空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。 实验数据：

实验数据包括：Slope1（栅格数据），Landuse （栅格数据）, landuse92,r5yield,emidalat 街道图层AIOStreets和城市地籍图层：AIOZonecov 气温.shp,YNBoundary.shp (云南省的边界)

三、实验内容及步骤

空间分析模块

本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模块，要使用“空间分析模块”首先在ArcMap中执行菜单命令<工具>－<扩展>，在扩展模块管理窗口中， 将“空间分析”前的检查框打勾。

然后，在ArcMap 工具栏的空白区域点右键，在出现的右键菜单中找到“空间分析”项，点击该项，在ArcMap中显示“空间分析”工具栏。

执行“空间分析”工具栏中的菜单命令<空间分析>－<选项>设定与空间分析操作有关的一些参数。这里请在常规选项中设定一个工作目录。因为在空间分析的过程种会产生一些中间结果，默认的情况下这些数据会存储在Windows 系统的临时路径下（C:\emp），当设置了工作目录后，这些中间结果就会保存在指定的路径下。

空间分析工具栏

1. 了解栅格数据

在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1， 查看属性

在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。 打开“空间分析”工具栏，点击图标

，查看栅格数据的统计直方图：

新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据：Landuse，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表”

查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目

2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据)

在ArcCatalog下新建一个要素类（要素类型为:多边形），命名为：ClipPoly.shp 在ArcMap中，加载栅格数据：Landuse、和ClipPoly.shp

打开 编辑器 工具栏，开始编辑 ClipPoly ，根据要剪切的区域，绘制一个任意形状的多

边形。打开属性表，修改多边形的字段“ID”的值为1，保存修改，停止编辑。

打开 空间分析 工具栏

执行命令：<空间分析>－<转换>--<要素到栅格>

指定栅格大小：查询要剪切的栅格图层Landuse的栅格大小，这里指定为25

指定输出栅格的名称为路径

执行命令: <空间分析>-<栅格计算器>

构造表达式：[Landuse]*[polyClip4-polyclip4] ，执行 栅格图层：Landuse 和 用以剪切的栅格 polyClip4 之间的 相乘运算

得到的结果即是以任意多边形剪切的Landuse数据

3. 栅格重分类(Raster Reclassify)

通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据

在ArcMap中，新建地图文档，加载栅格数据Slope1，打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令“重分类”

将坡度栅格重新分为5类：0 – 8 、8 – 15 、15 –

25 、25 – 35、 35 度以上。

4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)

找出坡度在25度以下的区域

在上一步的基础上进行，执行“空间分析”工具栏上的命令：<空间分析>－<栅格计算器>

构造表达式 [Slope1]<=25

满足条件的栅格赋值为1，其余的栅格赋值为 0

5. 面积制表（Tabulate Area）

在上一步的基础上进行。加载Landuse92栅格图层，打开ArcToolbox

在ArcToolbox中，执行-下的“面积制表”工具

按上图所示，指定分区数据和输入栅格数据

打开得到的交叉面积数据表，观查其中的记录，理解本操作的意义是什么？

6. 分区统计(Zonal Statistic)

在ArcMap中新建地图文档，加载栅格图层 r5yield (粮食产区分类图)、栅格Organic(土壤有机质含量分布图)

在r5yield 中，根据产量不同分为5个粮食产区

打开ArcToolbox，执行-下的“区域统计到表”分析工具，按上图所示指定参数，确认后得到如下一个数据表：

仔细研究上面的数据表，理解本操作的意义是什么？

点击上面数据表中的[选项]按钮，执行“创建图形…”命令

根据向导提示，设定参数，生成不同粮食产区土壤有机质含量（平均值）的统计图表

从统计图中可以看出，产量最低区有较低的有机质含量，中产区有机质含量较高，这表明较高的有机质含量会带来较高的产量。最高产量区有机质含量较低可能是其他因素的影响。

7. 缓冲区分析(Buffer)

 添加缓冲区向导到菜单中

在ArcMap中，执行命令：<工具>-<定制> 在出现的对话框中的 “命令”选项页。

在左边栏中，目录列表框中，选择“工具”

在右边栏中，命令列表框中，选择“缓冲区向导”

拖放“缓冲区向导”图标到菜单<工具>中，或者拖放到一个已存在的工具栏上。 关闭“定制”对话框

 创建街道的线状缓冲区

新建地图文档，加载街道图层AIOStreets和城市地籍图层：AIOZonecov （地图单位为：米）

执行菜单命令：<选择>－<通过属性选择>

构造表达式：[STR_NAME]=’CYPRESS’ ，从图层AIOStrees中，选择街道名称为CYPRESS

的街道

执行“工具”菜单中的“缓冲区向导”命令，或点击“缓冲区向导”图标，打开缓冲区向导对话框：

通过缓冲区向导，建立所选择街道的50米缓冲区（一个多边形图层）

得到沿街道“CYPRESS”的50米缓冲区

8. 空间关系查询

 Select By Location：根据位置选择

在上一步的基础上进行，找出与 街道“CYPRESS”的50米缓冲区相交的地块。

9. 采样数据的空间内插(Interpolate)

空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。

数据：气温.shp 中有两个字段 Y01 Y02 记录的是16个气象观测站，2001年和2002年的年平均气温，下面要通过空间内插的方法将点上的数据扩展到连续的空间上，得到气温空间分布图。 YNBoundary.shp 是云南省的边界

新建地图文档，加载图层：气温.shp 、YNBoundary, 打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令<空间分析>-<内插成栅格>-<样条>

在样条函数内插对话框中，按下图所示指定参数

确定后，得到如下的气温空间分布图（通过修改图例得到相同的效果）

2001年平均气温样条函数空间内插

参考以上操作，生成2002年的平均气温空间分布图：

2002年平均气温样条函数空间内插

执行菜单命令<空间分析>-<选项>，通过设置 相关选项和参数，重新进行空间插值，得到如下的结果（用“距离权重倒数”内插方法）

10. 栅格单元统计（Cell Statistic）

在上一步的基础上进行

现在我们要根据2001年和2002年的年平均气温得到多年平均气温空间分布图，打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令<空间分析>-<像素统计>

2001、2002年间平均气温空间内插

11. 邻域统计（Neighborhood）

邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅格数据模型。地理要素在空间上存在着一定的关联性。对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的(I，J)栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点，是计算机地学分析的重要任务。窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

支持的几种分析窗口类型：

ArcMap中，邻域统计功能所支持的各类算子

            

多数（Majority） 最大值（Maximum ） 均值（Mean ） 中值（Median ） 最小值（Minimum ） 少数（Minority ） 范围（Range ）

标准差（Standard Deviation ） 总数（Sum ） 变异度（Variety ） 高通量（High Pass ） 低通量（Low Pass ）

焦点流（Focal Flow）

原始栅格 （总数Sum） 邻域统计栅格

在ArcMap中新建地图文档，加载栅格数据：emidalat, 打开“空间分析”工具栏，执行“邻域统计”命令，按如下所示指定参数，

将得到一个经过邻域运算操作后的栅格：NbrMean of emidalat ，这是以3×3的格网，对emidalat 栅格中的单元运用“均值”（Mean）算子进行邻域运算后得到的结果。

通过设置图例，使图层：NbrMean of emidalat和emidalat 有如下的效果，将地图适当放大，并在TOC面板中通过交替进行打开和关闭图层NbrMean of emidalat的操作，观察NbrMean of emidalat和原始栅格间的差别。

四、实验报告要求

做出书面报告，包括原理、过程和结果。

实验六、ArcMap制图－地图版面设计

一、实验目的

(1) 掌握ArcMap下各种渲染方式的使用方法，通过渲染方式的应用将地图属性信

息以直观的方式表现为专题地图。

(2) 使用ArcMap Layout（布局）界面制作专题地图的基本操作。

(3) 了解如何将各种地图元素添加到地图版面中生成美观的地图设计。 提示：在以下练习过程中，请时常注意保存地图文档

二、实验准备

实验数据：

图层：[省会城市、地级市驻地、主要公路、国界线、省级行政区、Hillshade_10k] 软件准备：

ArcGIS Desktop ---ArcMap

三、实验内容及步骤

第1步 渲染图层要素－唯一值符号

在ArcMap中新建地图文档，加载 [空间分析] 扩展模块及[空间分析工具栏]

加载图层：[省会城市、地级市驻地、主要公路、国界线、省级行政区、Hillshade_10k]，将地图文档保存到 Ex12下，名称为：ChinaMap

在[图层列表面板]（TOC）中右键点击图层：[省级行政区]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话框中，点击[符号-Symbology]选项页，如下图所示，渲染参数设置为：[类别－>唯一值，字段值设置为：DZM ] 。点击[添加全部值]按钮，将<所有其它值>前检查框的勾去掉。

点击[符号]列，然后选择[全部符号属性]命令。

在[符号选择器]中，将[轮廓线颜色] 设置为 [无颜色]：

点击[显示-Display]选项页，将图层透明度设置为：[50%]:

现在图层：省级行政区根据字段[DZM]进行唯一值渲染，且有伪三维效果（关闭[省级行政区]和[Hillshade_10k]之外的其它所有图层）

关闭并移除图层：[Hillshade_10k]

显示图层：[国界线]，在[TOC]中右键点击图层：[国界线]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话框中将渲染方式设置为 [单一符号]，点击[符号设置]按钮（如下图1）

在[ 符号选择器]对话框中选择一种线状符号（如下图所示）

显示图层:[地级城市驻地],并参考以上操作及下图所示,设置图层渲染方式::

第2步 标注图层要素

在TOC中，右键点击图层：[省级行政区]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话框中，点击[标注]选项页，确认标注字段为：[Name],点击 [符号]按钮

在[符号选择器]对话框中，将标注字体大小设置为: [12], 点击[属性]按钮(如下图所示):

在[编辑器]对话框中, 点击[掩模]选项页, 并将大小设置为: [2]:

连续三次[确定]后退出以上对话框,返回ArcMap 视图界面.

显示图层: [地级城市驻地],并参考以上方法及下图效果进行标注:

第3步 渲染图层要素—分类渲染

在TOC中,右键点击图层[省级行政区], 执行[属性]命令,然后在[图层属性]对话框中点击[符号]选项页,将渲染方式设置为: [渐变颜色渲染, 字段: Area,分类:5, 自然间隔分类法]

在上图中,点击[分类]按钮可选择不同的分类方法:

参照以上操作过程,对图层[省级行政区]基于字段[Area]运用不同的分类方法(等间隔、分位数、自然间隔、标准差)，比较不同的分类法进行分类的意义。

自然间隔分类:

等间隔分类渲染：

分位数分类渲染：

标准差分类渲染：

第4步 渲染图层要素—点密度渲染

参照前面的步骤，对图层：[省级行政区]进行点密度渲染，如下图所示：

根据人口字段：POPU计算点密度

第5步 渲染图层要素—图表渲染

参照前面的步骤，对图层：[省级行政区]进行点密度渲染，如下图所示：

根据1998GDP、1999GDP、2000GDP属性生成柱状图渲染方式

第6步 创建地图版面

在上一步的基础上进行，将图层[省级行政区]的渲染方式恢复为[唯一值渲染，基于NAME字段]，如下图所示：

在ArcMap中，点击按钮切换到布局视图界面。

执行菜单命令：[文件]>>[页面和打印设置]，在对话框中设置纸张大小和方向，这里请将纸张方向设置为横向（汉化版的ArcMap翻译有误）

设置完成后，可以看到在布局视图界面下，地图版面已变成为横向，且当前数据框已经添加到地图版面中。

通过当前数据框中的[大小和位置]选项页可以精确设置[数据框]在地图版面中的位置或大小。（在版面视图界面下，右键点击[数据框]，然后执行 [属性]命令，打开如下的窗口）

通过[框架]选项页可以在当前数据框周围添加图框，及设置图框的式样：

通过标准工具栏上的[放大、缩小、平移]按钮，可以调整地图版面中数据框的显示比例、范围，如下图所示：适当调整使数据只显示西南部分。

第7步 添加各种元素到地图版面中

7.1 制图元素--图表：

在地图版面中可以插入统计图表，可以根据属性数据生成统计图表（类似Excel电子表格软件的操作）然后插入到地图版面中。

制图元素－文字

执行菜单命令：[插入]>>[标题]，修改地图标题的属性，设置合适的字号、字体

制图元素--图片或照片

执行菜单命令[插入]>>[图像]，浏览到Ex12文件夹，将logo.gif 插入到当前地图版面中来，调整大小及位置 制图元素—比例尺

执行菜单命令[插入]>>[比例尺]，可以选择比例尺样式，及设定比例尺参数，如下图所示：

（在地图版面中双击已添加的“比例尺”，修改其属性）

制图元素――图例

通过执行菜单命令：[插入]>>[图例]，向地图版面中加入图例，使用[图例向导]设置图

例各种参数

制图元素――指北针

通过执行菜单命令：[插入]>>[指北针]，向地图版面中加入指北针

制图元素――数据表

数据表如果要添加到地图版面中，可以先将数据表打开，然后在数据表浏览窗口中点选项，在出现的右键菜单中执行[把表加到布局中]命令，如下图所示：

可以通过[图层属性]或[属性表属性]对话框设置可见字段或别名：如下

第8步 打印输出地图

制作好的地图可以导出为多种文件格式：比如JPG，PDF等。 执行菜单命令：[文件]>>[输出地图]

如果要进行出版印刷可以通过ArcGIS内置的ArcPress 实现分色打印

四、实验报告要求

实验报告包括实验过程中得到的中间结果及最终专题图。

实验七、高级空间分析

1. 学校选址

1. 背景 随着城市的发展，城市人口不断膨胀，随之而来的即是教育资源的短缺。在此情形下，

考虑适当增加学校数量是较好的解决方案。学校的选址问题需要考虑地理位置、学生娱乐 场所配套、与现有学校的距离间隔等因素，从总体上把握这些因素能够确定出适宜性比较 好的学校选址区。

2. 目的 通过练习，熟悉 ArcGIS 栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并 等空间分析功能，熟练掌握利用 ArcGIS 上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实 际应用问题的基本流程和操作过程。

3. 数据：

(1) Landuse（土地利用图） (2) dem（地面高程图）

(3) rec_sites（娱乐场所分布图） (4) school（现有学校分布图） 所有原始数据存放于随书光盘的..\\Chp8\\Ex1\\目录下。 4. 要求

(1) 新学校选址需注意如下几点： 1） 新学校应位于地势较平坦处；

2） 新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑，选择成本不高的区域； 3） 新学校应该与现有娱乐设施相配套，学校距离这些设施愈近愈好； 4） 新学校应避开现有学校，合理分布。

(2) 各数据层权重比为：距离娱乐设施占 0.5，距离学校占 0.25，土地利用类型和地 势位置因素各占 0.125。

(3)实现过程运用 ArcGIS 的扩展模块（Extension）中的空间分析（Spatial Analyst） 部分功能，具体包括：坡度计算、直线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能完成。

(4) 最后必须给出适合新建学校的适宜地区图，并对其简要进行分析。 5. 实现流程图 ArcGIS 中实现学校选址分析，首先利用现有学校数据集、现有娱乐场所数据集和高程 数据派生出坡度数据以及到现有学校、娱乐场所距离数据集。然后重分类数据集到相同的 等级范围，再按照上述数据集在学校选址中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可创 建显示新学校适宜位置分布的地图。其间用到的 ArcGIS 扩展模块（Extensions）空间分析

功能包括距离制图中的直线距离制图、表面分析中的坡度计算、重分类及栅格计算器等。 学校选址的逻辑过程主要包括四个部分（图 1，结果中深色部分为学校候选区）。

土地利用图

高程图

娱乐场所分布图

学校分布图

准

备 数

据

计算坡度 派 生 数 据

距离娱乐场所 距离学校

重 分

类

权

0.125 0.125 0.5 0.25

重

最 终 结

果

图 1 学校选址逻辑过

程

(1) 数据准备，确定需要哪些数据作为输入，包括高程数据（dem）、土地利用数 据（landuse）、现有学校数据（school）娱乐场所数据（rec_sites）。

(2) 派生数据集，从现存数据派生出能提供学校选址的原始成本数据，包括坡度 数据、到现有学校距离数据集和到娱乐场所数据集。

(3) 重分类各种数据集，消除各成本数据集的量纲影响，使各成本数据具有大致 相同的可比分类体系。各成本数据均按等间距分类原则分为 1 到 10 级，级数越高适宜性 越好。

(4) 给各数据集赋权重。必要的话在适宜性模型中影响比较大的数据集赋比较高 权重，然后合并各数据集合以寻找适宜位置

6. 操作步骤

(1) 运行 ArcMap，加载 Spatial Analyst 模块，如果 Spatial Analyst 模块未能激活，点 击 Tools 菜单下的 Extensions，选择 Spatial Analyst，点击 Close 按钮。

(2) 单 击 File 菜 单 下 的 Open 命 令 ， 打 开 加 载 地 图 文 档 对 话 框 ， 选 择

E:\\Chp8\\Ex1\\school.mxd。

(3) 设置空间分析环境。点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，打开 Options 对话框， 设置相关参数：

1) 打 开 Options 对 话 框 中 的 General 选 项 卡 ， 设 置 默 认 工 作 路 径 为 ： “E:\\Chp8\\Ex1\\result\\”。

2) 打开 Options 对话框中的 Extent 选项卡，在 Analysis Extent 下拉框中选择“Same as

Layer landuse”。

3) 打开 Options 对话框中的 Cell Size 选项卡，在 Analyst Cell Size 下拉框中选择 “Same as Layer landuse”。

(4) 从 DEM 数据提取坡度数据集。选择 DEM 数据层，点击 Spatial Analyst 模块的下拉 箭头，选择 Surface Analysis 并点击 Slope，生 成 slope 数据集（图 2）。

(5) 从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱 乐场直线距离数据。选择 Rec_sites 数据层， 点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，选择 Distance 并点击 Straight line，生成 dis_recsites

图 2 坡度图

数据集（图 3）。

图 3 娱乐场所直线距离图图 4 学校直线距离图

(6) 从现有学校位置数据“School”提取学校直线距离数据库。选择 School 数据层，

点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，选择 Distance 并点击 Straight line 命令创建数据集， 得到 dis_School 数据集（图 4）。

(7) 重分类数据集

1) 重分类坡度数据集 学校的位置在平坦地区比较有利，比较陡 的地方适宜性比较差。采用等间距分级分为 10 级，在平坦的地方适宜性好，赋以较大的 适宜性值；陡峭的地区赋比较小的值，得到坡 度适宜性数据 recalssslope（图 5）。

2) 重分类娱乐场直线距离数据集 考虑到新学校距离娱乐场所比较近时适 宜性好，采用等间距分级分为 10 级，距离娱 乐场所最近适宜性最高，赋值 10；距离最远 的地方赋值 1 。

得到 娱乐场所适 宜性图reclassdisr（图 6）。

图 5 重分类坡度数据 3) 重分类现有学校直线距离数据集

考虑到新学校距离现有学校比较远时适宜性好，采用分级分为 10 级，距离学校最远 的单元赋值 10，距离最近的单元赋值 1。得到重分类学校距离图 reclassdiss（图 7）。

图 6 重分类娱乐场所距离图

图 7 重分类学校距离图

4) 重分类土地利用数据集

在考察土地利用数据时，容易发现各种土地利用类型对学校适宜性也存在一定的影 响。如在有湿地、水体分布区建学校的适宜性极差，于是在重分类时删除这两个选项，实

现如下：

按 Ctrl 键，选择“water”“wetland”、“grass”、，点击“delete entries”，删除“water”、 “wetland” “、grass”。然后 根据用地类型给各种类型赋值，得到 reclassland（图 8）,深色部分为比较适宜区，浅色部分表示适宜性比较差，白色表示该处不允许建学校。

图 8 重分类土地利用图

(8) 适宜区分析 重分类后，各个数据集都统一到相同的等级体系之内，且每个数据集中那些被认为比

较适宜性的属性都被赋以比较高的值，现在开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数 据集以找出最适宜的位置。

点击 Spatial Analyst 下拉列表框中的 Raster Calculator 命令对各个重分类后数据集的合 并计算，最终适宜性数据集的加权计算公式为：

Suit(最终适宜性）= reclassdisr（娱乐场所）* 0.5 + reclassdiss（现有学校）* 0.25 +

reclassland（土地利用数据）* 0.125 + reclassslope（坡度数据）* 0.125

得到最终适宜性数据集（图 9），适宜性较高区域（深色部分）为推荐学校选址区域。

图 9 适宜性学校选址

2.寻找最佳路径

1. 背景 随着社会经济发展需求，公路的重要性日益提高。在一些交通欠发达的地区，公路建 设迫在眉睫。如何根据实际地形情况设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。

2. 通过练习，熟悉 ArcGIS 栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、 最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用 ArcGIS 上述空间分析功能分析和结果类似学校 选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。

3. 要求

(1)新建路径成本较少； (2)新建路径为较短路径；

(3)新建路径的选择应该避开主干河流，以减少成本； (4) 新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本（Reclass_river）是路径成本中较 关键因素，先将坡度数据（reclass_slope）和起伏度数据（reclass_QFD）按照 0.6：0.4 权 重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下：

cost = Reclass_river ( reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4)

+

(5)寻找最短路径的实现需要运用 ArcGIS 的空间分析（Spatial Analyst）中距离制图 中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等 功能完成

(6)最后提交寻找到的最短路径路线图 4. 数据

(1) dem(高程数据)

(2) startPot (路径源点数据) (3) endPot (路径终点数据) (4) river (小流域数据) 5.实现流程图

ArcGIS 中实现最佳路径分析，首先利用高程数据派生出坡度数据以及起伏度数据集。 然后重分类流域数据、坡度、起伏度数据集到相同的等级范围，再按照上述数据集在路径 选择中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可得到成本数据集。在得到成本数据集之 基础上，计算栅格数据中各单元到源点的成本距离与方向数据集。最后执行最短路径即得 到最佳路径。

具体逻辑过程如下

小 流 域 分 布 图

高 程 图

高 程 图

数 据 准 备

计 算 坡 度 计 算 起 伏 度

派 生 数 据

重 分 类

权 重 分 配

+ 0 . 6 0 . 4

成 本 数 据

计 算 距 离 方 向

结 果

图 10 学校选址逻辑过程

6. 操作过程

(1) 运行 ArcMap，加载 Spatial Analyst 模块，如果 Spatial Analyst 模块未能激活，击 Tools 菜单下的 Extensions，选择 Spatial Analyst，点击 Close 按钮。

(2) 单击 File 菜单下的 Open 命令 ，打开加 载地图文 档对话框 ，选择 E:\\Chp8\\Ex2\\road.mxd。

(3) 设置空间分析环境。点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，打开 Options 对话框， 设置相关参数：

1) 打 开 Options 对 话 框 中 的 General 选 项 卡 ， 设 置 默 认 工 作 路 径 为 ： “E:\\Chp8\\Ex2\\result\\”。

2) 打开 Options 对话框中的 Extent 选项卡，在 Analysis Extent 下拉框中选择“Same as

Layer landuse”。3) 打开 Options 对话框中的 Cell Size 选项卡，在 Analyst Cell Size

下拉框中选择 “Same as Layer landuse”。

(4) 创建成本数据集 要找到到学校的最佳路径，首先需要从适宜性地图创建源数据输入及成本数据集，把

它们作为成本加权函数输入。 考虑到山地坡度、起伏度对修建公路的成本影响比较大，

其中尤其山地坡度更是人们

首先关注的对象，则在创建成本数据集时，可考虑分配其权重比为：0.6：0.4。但是在有 流域分布的情况下，河流对成本影响不可低估。在此情形下，成本数据集考虑为合并山地 坡度和起伏度之后的成本，加上河流对成本之影响即可。

1) 坡度成本数据集

选择 DEM 数据层，点击 Spatial Analyst 下拉列表框，选择 Surface Analysis 并点击 slope，生成坡度数据集，记为 Slope。

选择 Slope 数据层，点击 Spatial Analyst 下拉键头，选择 Reclassify 命令实施重分类。 对坡度数据集实施重分类的基本原则是：采用 等间距分为 10 级，坡度最小一级赋值为 1， 最大一级赋值为 10 ，得到图 11 所示坡度成本

数据（reclass_slope）。

2) 起伏度成本数据集

图 11 坡度成本数据

选择 DEM 数据层，点击 Spatial Analyst 下拉列表框，选择 Neighborhood Statistics，设 置如图 12 所示参数设置，点击 Ok 按钮，生成起伏度数据层，记为 QFD。

选择 QFD 数据层，点击 Spatial Analyst 下拉键头，选择 Reclassify 命令，按 10 级等间 距实施重分类，地形越起伏，级数赋值越高，即最小一级赋值为 1，最大一级赋值为 10 ， 得到图 13 所示地形起伏成本数据（reclass_QFD）。

图 12 生成起伏度

图 13 起伏度成本数据图

3） 河流成本数据集

选择 River 数据层，点击 Spatial Analyst 下拉键头，选择 Reclassify 命令，按照河流 等级如下进行分类：4 级为 10；如此依次为8 ， 5 ， 2 ， 1 ，生成图 14 所

示河流成本

（reclass_river）。

(5) 加权合并单因素成本数据，生成最 终成本数据集。

图 14 河流成本数据 点击 Spatial Analyst 下拉箭头，选

择 Raster Calculator 命令合并数据集，计算公式 如下：

cost = reclass_river（重分类流域数据）+ ( reclass_slope（重分类坡度数据）*0.6 +

reclass_rough（重分类起伏度数据）* 0.4)

图 15 最终成本数据

图 16 计算成本权重数据对话框

得到图 15 所示最终成本数据集（cost），其中深色表示成本高的部分。 (6) 计算成本权重距离函数

点击 Spatial Analyst 模块下拉箭头，选择 Distance 中的 Cost Weighted，设置参数如图 16，点击 OK 按钮。生成图 17 所示成本距离图，其中浅色为源点；图 18 所示成本方向图， 尖点为源点。

图 17 成本距离图

图 18 成本方向图

(7) 求取最短路径

点击 Spatial Analyst 下拉框，选择 Distance 中的 Shortest Path，设置参数如图 19 所示， 点击 OK 按钮，生成最终的最短路径图（图 20，其中黑色粗线部分为确定的路径）。

图 19 最短路径对话框

图 20 最佳路径图（黑色粗线）

3. 熊猫分布密度制图

1. 背景

大熊猫是我国国家级珍惜保护动物，熊猫的生存必须满足一定槽域（独占的猎食与活 动范围）条件。因此，科学准确的分析熊猫的分布情况，对合理制定保护措施和评价保护 成效具有重要的意义。

2. 目的 通过练习，熟悉 ArcGIS 密度制图函数的原理及差异性，掌握如何根据实际采样数据特 点，结合 ArcGIS 提供的密度制图功能和部分空间分析，灵活变通，制作符合实际需要的 密度图。

3. 要求 (1) 熊猫活动具有一定的槽域范围，一个槽域范围只有一个或一对熊猫，在此练习中， 假设熊猫槽域半径为 5km;

(2) 虽然一个采样点代表一个熊猫，但由于熊猫的生存具有确定槽域特征，不同的采 样点具有不同的空间控制面积。假定熊猫活动范围分布满足以采样点为中心的泰森多边 形，如何将这一信息加入密度分布图是本练习的重点。

(3) 在野外实采的熊猫活动足迹数据的基础上，以每个熊猫槽域范围为权重，运用 ArcGIS 中的区域分配功能和密度制图功能制作该地区熊猫分布密度图。

4. 数据 野外实采的熊猫活动足迹数据，一个足迹代表一个熊猫曾在此处活动过，相同足迹只 记载一次。数据存放于随书光盘的..\\Chp8\\Ex3\\目录下。

5. 计算原理 首先利用栅格数据空间分析模块提供的区域分配功能提取熊猫的槽域范围，然后用理 论最大槽域面积（假定是半径为 5km的圆，面积为 3.1415927*5*5，km2）除以所提取的熊 猫实际槽域面积，作为采样点的加权值（记为Power字段），生成熊猫分布密度图。

6. 操作过程

(1) 运行 ArcMap，加载 Spatial Analyst 模块，如 果 Spatial Analyst 模块未能激活，点击 Tools 菜单下的 Extensions，选择 Spatial Analyst，点击 Close 按钮。在 Options 中的 General 页面中在设置默认工作路径，此 处假定为“E:\\chp8\\ex3\\Result\\”，图 21。

(2) 单击 File 菜单下的 Open 命令，打开加载地图 文档对话框，选择 E:\\Chp8\\Ex1\\ XMDensity.mxd。

(3) 熊猫的生存必须满足一定的槽域范围。选择 熊猫活动足迹数据图层，点击 Spatial Analyst 模块的下 拉箭头，选择 Distance 并点击 Allocation，设置参数如

图 22 所示；点击 OK，生成熊猫槽域范围图（图 23， 白色区域没有熊猫出现）。

图 21 工作路径设置

图 22 区域分配对话框

图 23 槽域分配

图

(4) 选择 FP 数据层，点击鼠标右键并选择 Open Attribute Table 命令，打开 FB 属性表。 点击 FB 属性表右下角 Option 按钮的下拉箭头，选择 Export 命令（图 24），导出 FB 属性 数据表，参数设置如图 25 所示，点击确定按钮；当出现提示是否需要加载该数据表，选 择“是（Y）； ”

图 24 FB 属性表输

出

图 25 参数设

置

(5) 选择熊猫活动足迹数据图层（XMPoint），点击鼠标右键，选择 Join and Relates 子菜单下的 Join，弹出数据连接对话，参数设置如图 26 所示，点击 OK 按钮，完成熊猫采 样数据与槽域范围数据的连接。

图 26 采样数据与槽域范围数据连接

(6) 选择熊猫活动足迹数据图层（XMPoint），点击鼠标右键并选择 Open Attribute Table 命令，打开 XMPoint 属性表；点击属性表中的 XMPoint.CaoYuArea 字段名，点击鼠标右键， 选择 Calculate Values„；在 Field Calculate 对话框计算公式输入视窗输入计算公式： [FBtab.Count]*500*500，500 为生成 FB 数据层时设置的栅格大小。

(7) 选 择 熊 猫 活 动 足 迹 数 据 图 层 （ XMPoint ）， 选 择 点 击 属 性 表 中 的 XMPoint.Power 字段名，点击鼠标右键，选择 Calculate Values„；在 Field Calculate 对话框计 算 公 式 输 入 视 窗 输 入 计 算 公 式 ：

3.1415926*5000*5000 / [XMPoint.CaoYuArea]， 3.1415926*5000*5000 为假定的最大槽域面积， 计算每个采样点的权重值，作为计算密度的样本 值；

(8) 点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头， 选择 Density„，参数设置如图 27 所示， 提取密度；图 27 密度计算

(9) 上述密度以平方米为面积单位，数据值太小。点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭 头，选择 Raster Caculate„，输入计算公式：XMDensity10 = [XMDensity] * 10000000，将 面积单位换算为 10 平方公里，结果如图 28 所示。

图 28 熊猫密度图（单位：10 平方公里）

4. 提取山顶点、凹陷点

1. 背景 山顶点指哪些在特定邻域分析范围内，该点都比周围点高的区域。凹陷点指哪些在特

定邻域分析范围内，该点都比周围点低的区域区域。DEM 数据提供了丰富的地形信息， 基于 DEM 数据如何正确有效的提取这些地形特征信息，在数字地形分析中具有重要意义。

2. 目的 通过等高线、山顶点、凹陷点的提取和配置、引导读者熟练掌握利用 ArcGIS 栅格数据 空间分析中等高线的提取、栅格数据邻域分析和窗口计算功能，完成栅格数据表面分析。

3. 数据：

黄土丘陵地区 1:10000DEM 数据。数据存放于随书光盘的..\\Chp8\\Ex5\\目录中。 4. 要求 (1) 应用栅格数据空间分析模块中的等高线提 取功能，分别提取等高距为 15 米和 75 米的等高线图， 并按标准地形图绘制等高线方法绘制等高线,作为山 顶点、凹陷点空间分布的背景图；

(2) 通过邻域分析和栅格计算器提取山顶点、凹 陷点。

5. 操作过程

(1) 运行 ArcMap，加载 Spatial Analyst 模块， 如果 Spatial Analyst 模块未能激活，点击 Tools 菜单下

的 Extensions，选择 Spatial Analyst，点击 Close 按输出文件名 为 钮。 Contour75；

在 Options 中的 General 页面中在设置默认工 作路径，此处假定为“E:\\chp8\\ex5\\Result\\”， 如图 35 所示。

(2) 单击 File 菜单下的 Open 命令， 打 开 加 载 地 图 文 档 对 话 框 ， 选 择 E:\\Chp8\\Ex1\\HillTop.mxd。

(3) 点击 Spatial Analysis 下拉箭头， 选 择 Sueface Analysis 子 菜 单 并 点 击 Contour，参数设置如图 36 所示，提取等高 距为 15 米的等高线；

(4) 修改 Contour interval 为 75 米， 提取等高距为 75 米的等高线，

图 35 设置工作路径

图 36 等高线提取对话框

(5) 钮。

单击 Contour15 数据层图例，选择显示颜色为灰度 60%（图 37），点击 OK 按

图 37 选择图例颜

色

(6) 点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Sueface Analysis 子菜单并点击 Hillshade， 设置输出文件名为 Hillshade，其它参数取默认值，提取该地区光照晕渲图，作为等高线三 维背景；

(7) 点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Raster Calculator„，输入计算公式：Back

= [DEM] >= 0，点击 OK。提取有效数据区域，作为等高线三维背景掩模；

(8) 选择 Back 数据层，在弹出的属性对话框的 Display 属性页设置透明度 60%， 在 Symbology 属性框中设置其显示颜色为 Gray50%，点击 OK 按钮；

图 38 三维立体等高线

图

(9) 按 Contour15、Contour75、Back、Hillshade 次序放置数据层，生成三维立体等

高线图（图 38）；

(10) 点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Neighborhood Statistics,设置参数如图 39 所示， 点击 OK 按钮，提取 11*11 分析窗口最大值；

(11) 修改图 39 中 Statistic type 为 Mininum， Output Raster（输出文件名）为 MinPoint，其它参数 不变，点击 OK，提取 11*11 分析窗口最小值；

(12) 点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Raster Calculator„，输入计算公式：SD = [Maxpoint] - [DEM] == 0，提取山顶点区域；

图 39 计算最大值

(13) 选择 SD 数据层，点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Reclassify，设置参数如图 40 所示， 重分类 SD 数据。

(14) 选择 RE_SD 数据层 ，点击 Spatial

图 40 重分类 SD 数据

Analysis 下拉箭头，选择 Convert 子 菜单并点击 Raster to Features„，设 置参数如图 41 所示，输出矢量山顶 点数据，见图 42。

(15) 点击 Spatial Analysis 下

拉箭头，选择 Raster Calculator„， 输入计算公式：GD = [Minpoint] - [DEM] == 0，提取凹陷点区域；

(16) 选择 GD 数据层，点击 Spatial Analysis 下拉

箭 头，选择

Reclassify，设置参数同图 40 所示，

图 42 山顶点分布图

输出文件名改为 Re_GD，重分类 GD 数据。

(17)选择 RE_SD 数据层，点击 Spatial Analysis 下拉箭头，选择 Convert 子菜单并 点击 Raster to Features„，设置参数同图 41 所示，输出文件名改为 SL_GD，输出矢量凹陷 点数据（图 43）。

图 43 凹陷点分布

图

(18)按 Sl_SD、Sl_GD、Contour75、Contour15、Back、Hillshade 从上到下依次放 置上述数据层，合并显示山顶点、凹陷点提取结果（图 44）。

图 44 山顶点、凹陷点分布图