地信实验报告ArcMap 基本操作与地图矢量化

地理信息系统

实验报告

小组成员：

实验一 ArcMap 基本操作与地图矢量化

一、实验目的

1. ArcMap 的基本操作

1) 认识 ArcMap 图形用户界面，初步认识 ArcMap 中各个部分的名称与功能；

2) 掌握启动 ArcMap 的过程和熟悉窗口功能；

3) 熟悉 ArcMap 的基本操作；

4) 了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。

5) 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。

6) 掌握 GIS 两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。

7) 初步了解设置图层显示方式－图例的使用。

2. 地图矢量化

1) 掌握地图配准方法

2) 了解 ArcGIS 中空间数据的图层及其构建、编辑

二、实验准备

软件准备：确保计算机中已经正确安装了ArcGIS Desktop 10.1软件。

实验数据：Redlands市土地利用及街区矢量数据。

长沙市地形扫描图

三、实验内容及步骤

3.1ArcMap 基本操作

3.1.1 熟悉 ArcMap 用户界面

地图窗口：用来显示数据和数据的表达(地图，图表等)；

Contents 窗口-图层控制面板（TOC）：在这个窗口中包含两个标签：Display 和 Source 标签。其中 Display 标签中显示地图包含的内容，数据的显示顺序(显示的顺序为从下到上) ，数据表达的方式，数据的显示控制等。Display 标签中显示数据的物理存储位置。在这两个标签中，鼠标的左，右键几乎具有相同的操作；

工具条：除了主菜单和 Standard 工具条之外，ArcMap 包含多个工具条，每个工具条又包含一组完成相关任务的命令(工具) 。通过前面的定制可以显示和隐藏工具条；

状态条：显示命令提示信息，坐标等内容。

3.1.2打开地图

[1]. 启动：开始/程序/ArcGIS/ArcMap;

[2]. 在工具栏中选择加载；

[3]. 在出现的对话框中选择指导老师提供拷贝到本地的实验数据文件。3.1.3浏览地图

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。

3.2地图矢量化

3.2.1地形图的配准－加载数据和影像配准工具

打开 ArcMap，添加“影像配准”工具栏。  

把需要进行配准的影像—长沙增加到 ArcMap 中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活.

3.2.2输入控制点

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。

用相同的方法，在影像上增加多个控制点（不少于 4 个），输入它们的实际坐标。

3. 2.3 设定数据框的属性

执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性。

更新后，就变成真实的坐标。经配准后的影像图层已经能够满足定位和量算的要求。

3. 2.4 分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层

(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。

(2) 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 test4 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”。下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义存储要素类型、坐标系统，以及可以在这增加属性字段。  (4) 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。

(5) 将选择合适的坐标系统。

(6)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。

3. 2.5 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 Ex4.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“编辑器”工具栏中选择“草图”工具，再依据工作底图的信息，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，点击“编辑器”中的要素属性编辑按钮，打开属性编辑窗口，输入该条等高线的高程。

四、实验总结

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。

ArcGIS Desktop有三个功能模块，ArcGatalog、ArcMap、ArcToolbox。ArcGatalog管理GIS中的空间数据和属性数据，可作为GIS的空间数据库。

ArcMap是显示地图的工具，用于显示地图上的要素和要素之间的关系视图，将底层的地理信息用地图的方式表达，并可以查询，分析，编辑地图信息。

ArcToolbox是空间分析工具，可对地图进行一系列空间分析，从已有地图信息中提取需要的信息。

2. GIS 中两种基本查询的原理是什么？

ArcGIS中提供两种查询方法：一是根据位置查询要素属性或通过属性查询要素，地图上的地理要素与属性信息是相互关联的，属性信息存放在空间数据库中，点击地图上某一要素就可根据要素的位置，调用数据库，得到此要素的属性信息，并可以通过点击属性表上的要素，在地图上高亮显示要素；二是查询符合给定条件的要素的位置，用户可限定某些条件，然后查询符合该条件的要素的位置。 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）

“NEW YORK”为Local Street类型的街道

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

铁路有SP RAILROAD和AT AND SF RAILROAD以及一条未命名的铁路，共3条铁路。

4. 总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。 

 第1步、地形图的配准－加载数据和影像配准工具  

 必要性：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。  

第2步、输入控制点  

 必要性：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。利用它们同名性质列方程，求待定系数来获取其在规定坐标系下的坐标。   

第3步、设定数据框的属性  

必要性：统一标准，可以求得真实坐标。  

第4步、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件  

必要性：矫正，和配准。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  

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

5.分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。 

（一）、误差来源：   

1、数据采集：实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据 分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）  

2、数据输入：数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显边界引起的 误差（地类界）  

3、数据存贮：数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）空间 精度不能满足  

4、数据操作：类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）  

5、多层数据叠加误差 多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形）   

6、各种内插引起的误差

（二）、质量控制方法：  

1、手工方法：与原始地图或者属性数据比较；  

2、元数据法：元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同 

时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和 变化。   

3、地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量，如利用地表 

特征的空间分布进行分析。