《GIS应用技术》实训

《GIS应用技术》

课程设计任务指导书

水利工程系测量教研室

2011年12月

一、课程设计目的

地理信息系统(Geographic Information System) 是以地理空间数据库为基础,在计算机软、硬件支持下,对地理空间相关数据进行采集、输入、管理、编辑、查询、分析、模拟和显示,并采用空间模型分析方法,适时提供多种空间和动态信息,为地理研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统。

ARCVIEW是由美国ESRI公司开发的一个桌面化、实用的地理信息系统软件。适用于中小规模的GIS项目。整个系统的模块化功能包括视图(VIEW) 、表格( TABLE) 、图表(CHART) 、图版(LAYOUT) 和脚本(SCRIPT) 的基本模块和空间分析模块组成。其主要特点如下: ①分层处理；②数据库管理； ③数据查询及可视表达,可提供多种查询方式,采用多种图文方式输出结果； ④AVENUE 系统开发工具；⑤OLE 功能；⑥无级缩放。根据GIS软件课程的教学内容,结合ARCVIEW的功能,介绍在实验中用到ARCVIEW功能。

基于ARCVIEW的地理信息系统课程的实验设计将相关的理论、算法、过程和结果等可视化地予以显示与表达,一方面对帮助学生理解课堂所学理论提供了极大的方便；另一方面,学生学习知识的目的是为了今后更好地应用知识,通过实验为学生今后使用ARCVIEW进行地理信息应用专题的分析和设计打下了基础。

本课程设计适用于高职高专类测量专业，设计时间为一周。完成设计任务后可记一个学分。

该设计的主要目的是通过制作广州市十区专题图，使学生了解和掌握利用GIS软件进行专题图制作的方法和技巧，巩固《GIS应用技术》课程的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。

二、课程设计内容和任务

每组需完成的任务包括：

1、收集地图及社会经济指标数据，数据来源见参考资料。

2、地图数字化。

将收集到的“广州市政区图”分组进行数字化，每组要完成的图层包括行政边界、行政区所在地等。然后将人口数据和社会经济指标数据添加到属性表中。

3、专题图制作。

4、整理图纸、编写课程设计报告。

三、课程设计时间安排

四、技术要点指导

创建与编辑空间数据是建立空间数据库中最为基础的工作。除非你能够通过商业途径购买到合适的图形数据，通常为建立GIS，你必须从输入图形数据开始。

图形数据的输入可以利用鼠标进行，也可以借助数字化仪进行。前者通常被称为屏幕数字化。所创建的主题分为点主题、线主题和面主题3种。主题被创建以后，ARCVIEW会为主题自动生成主题属性表。主题属性表是图形数据与表格数据（属性数据）相联系的纽带。ARCVIEW会为主题自动生成的主题属性表最初仅包含少量的缺省字段，以后可以通过编辑该属性表来添加字段，也可以通过表中的主关键字将其它表格数据连接到主题属性表中，从而实现属性数据的连接。

地理空间信息中的图形矢量数据是GIS 作为空间信息系统的主要特征,也是GIS 的重要数据类型,是学习GIS 课程的首先要解决的基本问题。本实验目的 是:通过地图扫描矢量化掌握电子地图的制作原理和方法;熟悉软件绘制电子地图的主要方法并进行地图编辑；使学生明白空间地理信息数据数字化的技术路 线。ARCVIEW的地理矢量和栅格数据模型,支持创建基于GIS 的电子地图,电子地图中的点、线、面等图元对象,都具有系统赋予的唯一内部编码标识,可以对地 理对象进行访问。实验的具体内容与步骤:地图预处理(变形纠正与二值化) 、数字化采集(地图定向、创建地理专题图层与数字化跟踪) 、数据编辑处理(数据导 入、投影变换与图形修改编辑) 。通过本实验,学生加深了对地图矢量数据类型、生成方法等的认识。

主题的通用编辑方法：

（1） 通过单击“主题目录表”中的主题名称来击活目标主题。

（2） 从视图中的“主题”（Theme）下拉菜单中选择“Start Editing”选项。

这时，在当前目标主题左侧矩形“检测框”四周将出现一个虚线框，

它是当前主题可以被编辑的明显标识。

（3） 用“指针”（Pointer）工具点击要编辑的对象，当对象周围出现“操

作柄”（一般是由8个小矩形排列而成的矩形方框）时，用户就可

以移动对象或通过拖放改变要素的大小。其它编辑项目的操作方法

则因要素类型的不同而有所不同。

（4） 选择“主题”菜单下的“Save Edit”随时保存所做的编辑，保存完

成后仍然自动回到编辑状态。直到选择“Stop Edit”并回答是否保

存编辑结果后，方可结束本次编辑。

为了不破坏原有主题的原始信息，您也可以把您对当前主题所做的所有编辑结果保存成一个新的主题，方法是从“主题”下拉菜单中选择“Save Edit As”，并在出现的对话框中指定新主题文件的名称及磁盘保存位置。

4.1 编辑点主题:

1) 剪切、复制、删除“点”

首先必须选中进行编辑的对象（一次可以只对一个点进行操作，也可以一次选中多个点），然后再通过调用“Edit”菜单下的相关项进行相应操作编辑。以上操作也可以通过调用键盘上的快捷来完成剪切用<Ctrl+X>，复制用<Ctrl+C>，删除用<Delete>单键）。

注意：复制图形时其屏幕拷贝实际上是与原图形重合，只有当您将其拖离原来的位置才可看到复制结果。

2) 移动点

首先选中操作对象，当其周围出现操作柄（四个小的黑色矩形框）之后，用指针工具(Pointer)将光标置于操作手柄之间的区域，待指针变成四向箭头后按下左键拖动，到达目的位置后松开左键。

注意：指针工具不能改变点状符号的大小。

3) 改变点的外型

点状符号形状的改变只能在主题目录列表中通过调用“图例编辑器”来完成。方法是：双击活动主题名称下的图例符号，在弹出的“图例编辑器”中再双击“符号”（Symbol），弹出“图例符号展示板”，在符号列表中选取一种您满意的符号类型，单击“应用”（Apply）按钮。

4) 撤消与恢复先前已作的编辑操作

在对图形要素进行编辑的过程中，您可以随时“撤消”前面的操作，或者通过“重复”恢复被“撤消”的操作。“撤消”或“重复”操作可以通过调用主题“编辑”菜单来完成，也可以通过使用键盘快捷键来完成。“撤消” <Ctrl+Z> “重复” <Ctrl+Y>

5) 利用屏幕“快捷菜单”（Pop Menu）协助点的编辑点击鼠标右键可以随时调出屏幕“快捷菜单”。但是，ArcView的右键操作与常规Windows的右键

操作有所不同，主要表现在：如果您单击一次右键马上松手的话，弹出式菜单只显现一下就立即消失，同时其中的第一个菜单项（即：“撤消”（Undo Feature Edit）项）自动被执行；如果您想选择其它菜单项，则需要按下右键不松手，然后顺弹出式菜单向下移动鼠标，当理想的菜单项高亮度显示时，松开鼠标右键即可。

使菜单在屏幕上暂时保留的操作方法是：右键单击视图不松手，横向移动鼠标，待光标移出“弹出式菜单”区之外时，松开右键即可。

4.2编辑线主题

6) 启动和设置“捕捉（Snapping）”环境

“捕捉”方式包括：普通捕捉（General Snapping）、交互式捕捉（Interactive Snapping）两种。

7) 删除上一点

线条是由结点组成的，当您正在创建一个线条时，可以通过“弹出式菜单”选择“删除上一点（Delete Last Vertex）”来取消上一次加点，您可以不断重复直到返回新生线的起始点。

8) 剪切、复制、删除、移动“线图形”

操作方法与点图形的编辑基本一致。

注意1：被选中的线条其周围有8个操作柄，通过拖拉“操作柄”可以改变线条的形状及长度。

注意2：复制线图形时其屏幕拷贝实际上是与原线条重合，只有当您将其拖离原来的位置才可看到复制结果。

9) 改变线图形形状

操作步骤：点选工具条内的“顶点”（Vertex）编辑工具。选择要编辑的线状要素对象，对象在原来形成过程中的结点就会以“空心小矩形” （顶点）

的形式出现在线条上。用鼠标指针指向想要改变其位置的顶点，当出现十字光标时，就可以用左键拖动以改变顶点的位置。

注意：如果您当前只是对某一条孤立的线条进行上述编辑，那么编辑结果只会影响该线条本身。如果您选定的是两条线的共有线段，那么您对其共有线段上某个顶点的移动将会同时改变两条线的形状。而当您对两条或者更多线条的共同顶点进行编辑时，那么编辑的结果将会影响到这个“线条群”的形状。

10) 劈分（Split）线图形

在ArcView之中，可以使用“线条劈分”工具创建新的线条，而该线条会自动将与其相交的任何其它线条“劈分”成线段，这条线本身也将以“劈分点”为界而被劈分成线段。

步骤：

1.首先使主题处于激活状态和被编辑状态。

2.然后按下绘图工具板中的“线条劈分”工具。

3.划线。

注意：当一条完整的线条被“劈分”工具拆分后，原线条消失。另外，使用“劈分”工具划线时，必须使新划线至少穿越一个原有线条，否则，“劈分”划线将被视为“非法”。

11) 合并（Merge）线状要素

合并操作实际上就是将您选定的一系列图形要素返回并生成一个单一要素。如果有两条线共用了一个中间点，那么合并就意味着使它们成为一条完整的线，否则只能产生一种拥有若干部分的复合式图形要素——线集。

步骤：

1.使线状主题处于于活动状态和可编辑状态。

2.以<Shift>键相配合，使用“指针”工具，选择您要进行合并的目标线状要素。

3.从“编辑”下拉菜单中，选取“合并要素”（Union Features）项。

新生线集或线条生成后，其周围将自动出现8个操作柄，利用它们可以进一步调整新生要素的位置及大小。

4.3 编辑多边形主题

12) 使用“顶点编辑工具”（Vertex Edit Tool）改变多边形的形状

（1）移动顶点改变多边形形状

将光标定位于想要移动的“项点”上，当光标变成十字丝形状时，按下鼠标左键拖动，使顶点到达指定位置，松开左键。

（2）用顶点编辑工具加点

置光标于多边形边界上的加点位置，当光标变成“十字丝外套圆”形状时，点击鼠标左键即可。

（3）用顶点编辑工具删点

将光标定位于要删除的顶点，当光标指针变成“十字丝”形状时，弹击键盘<Delete>键。

注意：

当您只选择了一个多边形时，对其结点的任何编辑只会影响该多边形本身的形状。当您选择了两个多边形所共有的边界（比如两省分界线）上的结点进行编辑时，其结果将会影响到两个多边形。当您选择了对两个以上多边形的共同结点进行编辑时，这些结点的任何变化将会影响到包含这一结点的所有的多边形的形状。

13) 劈分图形

在对多边形进行编辑的过程中，您可以使用“多边形劈分工具”（Polygon Split tool）画出一条穿过多边形的界线，从而将原本完整的一个多边形一分为二，形成两个分离的多边形。这一劈分工具也可用于对现存的多边形进行修改。

注意：

一条劈分线可以穿越多个多边形，使得多个多边形一一被劈分。

14) 合并（Merge）面图形

如果您有一组面，而您想要将它们融合成一个面，就需要使用“合并要素”工具进行操作。如果您选择的几个面之间存在公共边界，那么合并之后这些公共边界将被删除，从而形成一个大的统一的面。如果被选择的面之间有相互重叠的现象，那么合并之后这些相互重叠的界线也将被删除，从而生成新的统一的面。如果您选择的面之间不存在以上两种情况，也就是说不存在相互毗邻或重叠的现象（各个面之间相互独立），那么合并的结果将会产生一个包含若干部分的面的“集合”。

步骤：

（1）击活主题，在“主题”下拉菜单中选择“开始编辑”使当前主题进入可编辑状态。

（2）以<Shift>键相配合，利用“指针”工具依次选取需要合并的图形对象。

（3）在“编辑”菜单下，选择“要素合并”（Union Features）选项，则合并随即自动完成。

15) 创建“圈饼型”（doughnut）面图形

如果您想在一个完整的多边形内部创建一个“圆洞”，使原多边形转变成类似“圈饼”的形状，就需要使用“要素联合”（Combine Features）工具。与Union 不同的是虽然Combine也使得多个要素得以合并，但在最终形成的统一多边形中，交迭的部分将被剔除，形成可见“空洞”。

步骤：

（1）选择“开始编辑”，使当前主题进入可编辑状态。

（2）使用绘图工具板内的“多边形”、“圆”或者“矩形”绘制工具（选

哪一种要视用途而定），在目标多边形`层面内部绘出一个您想挖去的较小的多边形区域。

（3）使用“指针”工具依次选定前后两个多边形要素。

（4）从“编辑”下拉菜单中，选择“要素联合”（Combine Features）项。则一个新的“圈饼状”多边形随即产生。

注意：

如果您所创建的后一个多边形与原多边形并没有交迭，即小多边形并不位于大多边形的里边，那么上述操作的结果就只相当于“合并”（Merge）。

16) 删除面之间的交迭区域

在您当前所编辑的多边形主题要素中，如果有两个这样的多边形：它们相互交迭，具有两个多边形都包含的公共“交迭区域”。对于这样一个重叠区，我们需要使之转化为两个多边形之间的共同边界，即将两个交迭多边形变成两个毗邻多边形。

步骤：

（1）激活主题，调用“主题”下拉菜单中的“Start Editing”选项，使当前主题处于可编辑状态。

（2）以<Shift>键相配合，使用“指针”工具依次选定两个“交迭”多边形。

（3）在“编辑”下拉菜单中选择“剔除要素”（Subtract Features）选项。这样，当前两个多边形的“交迭区域”将被自动去除，两个原有重叠现象的多边形随即转变为毗邻多边形。

注意：

如果您想要颠倒以上操作的次序，比如您不是想从底层要素中去掉重叠区域，而是想从顶层要素中去掉重叠区域，那么，您就需要在选择“去除”菜单之前先按住<Shift>键进行操作。

17) 获取面的“交集”（Intersection）

获取面之间的“交集”实质上就是搜索面之间的“交迭”区域，然后将其转变成新的面。操作过程完成后，除了新生的“面”之外，原始面被自动删除。

步骤：

（1）击活主题，并置其于可编辑状态。

（2）使用“指针”工具在视图中选定您想要搜索“交集”的全部面。

（3）从“编辑”下拉菜单中，选择“交集要素”（Intersect Features）选项。

4.4 图例编辑器

ArcView的地图编辑，主要是通过图例编辑器来实现的，它可以制作能向地图用户表达数据重要信息的可视化地图。使用图例编辑器，还可以选择图例类型，进行数据分类，修改图例中的文字，改变特征符号体系等等，而所有这些，又都可以在编辑过程中预览和修改，这样，可以使用户充分发挥其设计才能，以实现其完美的地图版面设计。

打开图例编辑器的步骤：

首先激活要编辑的主题，并采用下列方法之一打开图例编辑器：

从Theme 菜单中选择Edit Legend 项

点击图例编辑按钮

在目录表中双击主题的图例

ArcView提供了六种图例类型，它们分别是：单一符号图例、单值符号图例、渐变色图例、符号图例图例（渐变符号、点密度）、图表符号图例。

4.5 文字标注

为描述主题及其特征，可向主题添加标注文本，标注文本源可以是交互式键盘录入（用 Text工具），表格中的信息。

每条文本均为图形元素，可以放置在视图的任何位置，并可独立地进行缩放显示，文本同样可以用 Graphics菜单下的 Attach Graphics“贴”到主题

上（当该主题打开时同时显示文本）。

利用表格生成文本，可以在Theme Properties对话框中，选择用于生成标注文本的字段，以及每一个特征标识文本的位置，如果一次只需标注一个特征，用 Label Features工具单击每一个欲标注的特征，如果一次标注所有特征，在Theme菜单下选择Auto－label，如果已选中了主题中的几个特征，则只标注这几个特征。

五、专题地图编制

ArcView GIS电子地图的“图面配置”，简称“Layout”，它是通过一个叫作“版面设计”的过程完成的。版面设计可以将ArcView项目中除自身之外的所有组件（如视图、图表、表格、脚本等），以及一般专题地图的必备要素：图名、图例、比例尺、指北针等，甚至外来的图形图象等地图素材，经过整饰而组合成内容充实、表现方式多样、易于编辑修改与动态更新能力强的专题地图。

版面设计的一般步骤：

1、打开或创建一个“项目（Project）”

ArcView电子专题图的制作必须依赖特定的“项目”环境，如果您还没有打开一个项目，那么在开始地图制作之前，请从“文件”下拉菜单中选取“Open Project”，从而打开一个业已存在的“项目”，或者选取“New Project”生成一项新的“项目”。

2、在“项目”中新建一幅专题地图的“版面设计”-Layout

在项目窗口中双击“Layout”图标，或者先单击图标，然后点选“新建（New）”按钮，则一个新的专题地图版面设计将产生于“项目”之中，并以“Layout1”为名称显示于项目窗口右侧窗格的列表区。通过此法可以再创建多个“版面设计”，默认名称依次为Layout2、 Layout3、 Layout4等等。这些名称均可以通过上述方法变更成用户易于理解的名称。

3、“专题地图”的页面设置

在往专题地图添加必要的地图要素之前，首先通过“页面设置”指定输出页面的大小、单位、页面方向和页边距等特征。

页面设置的方法是：调用“Layout”菜单下的“Page Setup”项，然后在对话框内指定各项内容。

4、给专题地图添加“视图”

页面设置完成后，专题地图的图面大小及方向就已确定。用户随后就可以给专题图添加必要的地图要素了。在各种专题要素中，“视图”作为版面设计的“主图”，其地位尤为重要，它是专题地图的核心。

六、主要参考资料

6.1参考书

1.、秦其明 等编著；《ArcView地理信息系统实用教程》；北京大学出版社；2001；

2、Kang-tsung Chang著，陈健飞等译；《地理信息系统导论》；科学出版社；2003

3、刘良明编著；《ArcView基础教程》； 测绘出版社； 2001

4、汤国安 等编著；ArcView地理信息系统空间分析方法；科学出版社；2002

6.2地图资料参考

课堂上使用的广州市地图。

6.3社会经济指标资料参考

制作专题图所用广州市十区2010年社会经济指标，如人口、面积、产业结构（第一产业、第二产业及第三产业产值比例）等数据，可到“广东统计信息网”下载，网址：/gzStat1/chaxun/ndsj.jsp。

七、提交成果

1）每个组提交一份彩色打印和电子版的课程设计报告；

2）每个人提交一份电子版实习总结（不少于2000字）。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y0s1.html