Arcgis 熟练和操作
Arcgis 熟练和操作
arcgis操作实验
注:
对于arcgis使用有一段时间了，前期是对于矢量，栅格数据的处理有了一个初步的了解，中期是在摸索中继续多层次的使用数据，以及逐步延伸到了空间分析，这段时间也是后期，对于数据有了一个质的飞跃，也逐步转移到三维数据上来，故写下此篇当做个人学习心得，在其中本人在当初错误或者不理解的地方为了防止读者再犯会加以注释###
每部分分为理论，实践和注释部分
前言
先上官方回答：
地理信息系统定义：地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算分析、显示和描述的技术系统。
arcgis常用配置组成：arcmap，arctoolbox，Python2.7，arcatalog，arcscene
具体工具各样的功能在此不做详细的概述。
坐标系统
坐标系统分类：
-
地理坐标系统：利用地球表面的经纬度表示；
-
投影坐标系统：利用数学换算将三维地球表面上的经纬度坐标转换到二维平面上；
-
垂直坐标系统：可以定义高度或深度值的原点；
地理坐标系统：地理坐标系统是地球表面空间要素的定位参照系统，地理坐标系统是由经度和纬度定义的，经度和纬度都是用角度度量的。
地图投影：是从球体的地理坐标转换到平面位置的地球表面到平面的转换，按性质分为等积投影，正形投影，等方位投影，等距投影，以圆柱面为投影面可以为圆柱投影，以圆锥为投影面可以为圆锥投影，以平面为投影面可以为方位投影。（我国使用的是高斯-克吕格投影）
地图投影的优点：
- 地图投影使用二维的纸质或数字地图
- 地图投影可用平面坐标或投影坐标，而不是经纬度值（用地理坐标会更复杂）
地理数据库
-
一般定义：地理数据库（Geodatabase）是按照层次型的数据对象来组织地理数据，这些数据包括对象类（非空间数据的表格），要素类（具有相同几何类型和属性的要素的集合）和要素数据集（共享空间参考系统并具有某种关系的多个要素类的集合） ###按照特定的规则存数据的
-
类型：文件地理数据库（不受2G的数据量的制约，被越来越多的使用）和个人地理数据库（类如access）
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一条龙操作：
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1. 建立文件地理数据库：右键（新建）---文件地理数据库
2. 新建要素集并且导入：右键（新建）---新建要素数据集---右键（导入要素类(多个或者单个)）
3. 数据初步处理
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- 数据初步处理（局部处理，为后面的数据总体处理做准备）
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编辑器一般处理类型：平行复制，缓冲区边界生成和复制，要素合并（合并—同图层，联合—不同图层），要素分割操作（线要素分割，多边形要素分割），要素节点编辑操作
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高级编辑：线要素的延长和裁剪（线要素延长，线要素裁剪），要素的变形和缩放（要素变形操作，要素缩放操作）
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拓扑编辑：创建拓扑，定义规则，验证拓扑
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拓扑的重要性
1. 确保数据质量和完整性
2. 强化GIS分析
3. 空间要素之间的拓扑关系使得GIS用户可执行空间数据查询
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- 属性编辑：属性，打开属性表
数据的处理
###正常情况下操作是在arctoolbox的数据管理工具中
先来大致理解一下两大常用数据：矢量数据和栅格数据
- 矢量数据：矢量数据是在直角坐标中，用x、y坐标表示地图图形或地理实体的位置和形状的数据。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能地将地理实体的空间位置表现得准确无误，一般是点，线，面
- 栅格数据：通俗的来讲，是由像元组成的图像，包括各种类型的规则格网，包括高程数据，卫星图像，数字正射影像，扫描地图和图像文件 ###不仅仅是jpg或者jpeg格式。
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栅格数据的详解
1. 像元值：可以是类别或数字，代表类别
2. 像元大小：表示单个元胞所代表的面积大小
3. 单元深度：存储单元值的比特数，8bit为一个字节，可以存储256个可能的数值，16bit可以存储65536个可能的数值，表示数据容量
4. 栅格波段：表示一个像元在单元深度可深的范围内，每个像元可以有多少个像元值
'''
- 投影变换：当数据的空间参考系统与用户需求不一致的时候，需要进行变换。
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 定义投影 | 当投影系统不存在的时候 | 数据管理工具—投影和变换—定义投影 |
| 投影变换 | 把一种地图投影转换成另外一种地图投影 | 数据管理工具—投影和变换—栅格—投影栅格 |
- 数据变换：对数据进行几何位置，形状和方位的改变等操作。
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 空间校正 | 对于数据进行一些校正处理 | 编辑器|空间校正|设置校正数据|设置校正方法、空间校正 |
| 橡皮页变换 | 对两个图层或多个图层进行小型的几何校正 | 编辑器|空间校正|设置校正数据|设置校正方法|橡皮页变换 |
| 边匹配 | 创建两个相邻图层的位移连接 | 编辑器|空间校正|设置校正数据|设置校正方法|边捕捉 |
| 地理配准 | 用于栅格数据的空间位置匹配 | 编辑器|地理配准 |
| 翻转 | 将栅格数据通过数据中心点的水平轴线 | 数据管理工具|投影和变换|栅格|翻转 |
| 镜像 | 将栅格数据通过数据中心点的垂直轴线 | 数据管理工具|投影和变换|栅格|镜像 |
| 重设比例尺 | 将栅格数据按照指定的比例分别沿X轴和Y轴放大或缩小 | 数据管理工具|投影和变换|栅格|重设比例 |
| 扭曲 | 将栅格数据通过输入的控制点进行多项式变换 | 数据管理工具|投影和变换|栅格|扭曲 |
- 数据格式变换
栅格数据到矢量数据：转换工具—由栅格转出—栅格转面；
矢量数据到栅格数据：转换工具—转为栅格—要素转栅格；
CAD数据的转换：转换工具—转为CAD—要素转CAD；
栅格数据转ASCII文件之间的转换：转换工具—由栅格转出—栅格转ASCII；
- 数据处理
- 数据裁切
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 矢量数据的裁切 | 对矢量数据进行裁切 | 分析工具|提取|裁切 |
| 栅格数据的裁切 | 对栅格数据进行裁切 | Spatial Analyst|提取分析|用矩形提取/按掩膜提取 |
###一般所说的要素指的是矢量数据，在数据处理的时候一般是在分析工具或者数据管理工具中寻找，而栅格数据因为其自身的特殊性，因此在数据处理的时候一般是在Spatial Analyst工具或者数据管理工具中寻找
- 数据拼接
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 矢量数据的拼接 | 对矢量数据进行拼接 | 数据管理工具|常规|合并 |
| 栅格数据的拼接 | 对栅格数据进行拼接 | 数据管理工具|栅格|栅格数据集|镶嵌至新栅格 |
- 数据提取
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 矢量数据的提取 | 对矢量数据进行提取 | 分析工具|提取|筛选 |
| 栅格数据的提取 | 对栅格数据进行提取 | Spatial Analyst|提取分析|按属性提取 |
数据可视化—此章简易，暂不做叙述
矢量数据的空间分析
- 缓冲区分析
定义：缓冲区（buffer）是对一组或一类地图要素（点，线，面）按设定的距离条件，围绕这组要素而形成具有一定范围的多边形实体，从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。
操作：工具栏—缓冲向导—设置参数
###矢量数据的缓冲区分析和栅格数据的距离制图类似
- 叠置分析
定义：将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，综合了原来或多个层面要素所具有的属性，不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 图层擦除 | 根据参照图层的范围大小，擦除参数图层所覆盖的输入层内的要素（A-A∩B） | 分析工具|叠加分析|擦除 |
| 标识分析 | 标识图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时交叠区域也有部分的图形在变化 | 分析工具|叠加分析|标识 |
| 相交操作 | 处理得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来（A∩B） | 分析工具|叠加分析|相交 |
| 交集取反 | 只需获得两个图层叠加后去掉公共区域后剩余的部分，新生成的图层的属性也是综合两者的属性产生的（A∪B-A∩B） | 分析工具|叠加分析|交集取反 |
| 图层联合 | 把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有地图要素（A∪B） | 分析工具|叠置分析|联合 |
| 修正更新 | 首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，然后输入的图层中被修正图层所覆盖的那一部分的属性将被修正图层的属性代替 | 分析工具|叠加分析|更新 |
- 网络分析
类型：传输网络分析，效用网络分析
传输网络分析：用于道路，地铁等交通网络分析，进行路径，服务，资源范围与资源分配等分析
效用网络分析：用于河流网络分析与公用设施网络分析，如水电气等管网，研究网络的状态及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况。
后续更新…
- 追踪分析
栅格数据的空间分析
- 距离制图
定义：根据每一个栅格相距其最邻近要素（’源‘）的距离分析制图，从而反映每一栅格与其最邻近源的相互关系（具有随机性）
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 直线距离 | 通过直线距离函数，计算每个栅格与最近源之间的欧式距离，并按距离远近分级 | Spatial Analyst工具|距离分析|欧式距离 |
| 区域分配 | 通过分配函数将所有栅格单元数据分配给离其最近的源 | Spatial Analyst工具|距离分析|欧式分配 |
| 成本距离 | 通过成本距离加权函数，计算出每个栅格到距离最近，成本最低的最少累加成本，同时可生成两个相关输出，成本方向函数和成本分配函数 | Spatial Analyst工具|距离分析|成本距离 |
| 最短路径 | 通过最短路径函数获取从一个源或一组源出发，达到一个目标地或一组目标地的最短直线路径或最小成本路径 | Spatial Analyst工具|距离分析|成本路径 |
- 密度制图
定义：根据输入的要素数据集计算整个区域的数据聚集状况，从而产生一个连续的密度表面。
操作：Spatial Analyst工具—密度分析—核密度分析
- 栅格插值
定义：一般情况下采集到的数据都是以离散点的形式存在的，只有在这些采样点上才有较为准确的数值，而其他采样点上都没有数值。然而名字实际应用中却很可能用到某些未采样点的值，这个时候就要通过已采样点的数值来推算未采样点的值。
分类：（此处只做操作叙述，不做具体原理描述）
- 反距离权重插值法（IDW）：Spatial Analyst工具—插值—反距离权重插值法；
- 样条函数插值（Spline）：Spatial Analyst工具—插值—样条函数插值；
- 克里金插值（Kriging）：Spatial Analyst工具—插值—克里金插值；
- 自然邻域法插值（Natural Neighborhood）：Spatial Analyst工具—插值—自然邻域法插值；
- 趋势面法插值（Trend）：Spatial Analyst工具—插值—趋势面法插值；
- 数据重采样（Resample）：Spatial Analyst工具—插值—数据重采样；
- 表面分析
在此只做三个案例
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 等值线绘制 | 将表面上具有相同值的点（像元）连接起来的线 | Spatial Analyst工具|表面分析|等值线 |
| 地形因子提取 | 因子分析方法，提取各种层面 | Spatial Analyst工具|表面分析|… |
| 山体阴影 | 根据假想的照明光源对高程栅格图的每个栅格单元计算照明值 | Spatial Analyst工具|表面分析|山体阴影 |
- 统计分析
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 像元统计 | 多层面栅格数据叠合分析时，经常需要以栅格像元为单位来进行像元统计分析 | Spatial Analyst工具|局部|像元统计数据 |
| 领域统计 | 以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定范围，基于这些扩展栅格数据进行函数运算 | Spatial Analyst工具|邻域分析|焦点统计 |
| 分类区统计 | 以一个数据集的分类区为基础，对另一个数据集进行述职统计分析，包括计算min，max，range等等 | Spatial Analyst工具|区域分析|分区统计 |
- 重分类
定义：基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。
分类
- 新值替换：用一组新值取代原来的值；
- 旧值合并：将原值重新组合分类；
- 重新分类：以一种分类体系对原始值进行分类；
- 空值设置：把指定值设置为空值；
- 栅格计算
分类：
- 数学运算：算数运算，布尔运算
- 函数运算：算数函数，三角函数，对数函数，幂函数
三维分析
- 创建表面
定义：具有空间连续特征的地理要素，其值可以借鉴三维坐标系统X,Y,Z中的Z坐标，不仅仅限于高程。
创建方法：
- 矢量数据转TIN数据：三角测量法（向矢量数据中添加Z坐标）
- 栅格数据转三维栅格数据：插值法（利用插值法生成Z坐标的值）
- 表面分析
-
计算表面积和体积：3D Analyst工具—功能性表面—表面体积
-
坡度和坡向的计算：
坡度：3D Analyst工具—Terrain和TIN工具—表面坡度
坡向：3D Analyst工具—Terrain和TIN工具—表面坡向
-
可视性分析
| 操作名称 | 描述 | 操作方法 |
|---|---|---|
| 通视分析 | 表面上两点间的一条直线，用来表示观察这从所处位置观察表面时，沿直线的表面是可见的还是遮挡的 | 3D Analyst工具条 |
| 视点分析 | 识别从各栅格表面位置进行观察时可见的观察点 | 3D Analyst工具|栅格表面|视点分析 |
| 视域分析 | 计算地形表面上单点视域或者多个观测点的公共视域，甚至以将线作为观测位置，此时线的节点集合即为观测点 | 3D Analyst工具|栅格表面|视域 |
-
提取断面
定义：制作剖面图，剖面图反映了沿表面上某条线前进时表面高程变化的情况，剖面图的制作可以采用该区域的栅格DEM,TIN表面或者Terrain数据集。
操作：3D Analyst工具条
-
表面阴影
定义：是根据假想的照明光源对高程栅格图的每个栅格单元计算照明值，包括三个参数：太阳方位角，太阳高度角，表面灰度值。
计算表面阴影：3D Analyst工具—栅格表面—山体阴影
- 三维要素分析
3D集合运算：3D临近，3D内部，3D差异，3D相交，3D线和多面体相交，3D联合
可视性分析：天际线，天际线图，天际线障碍，构造通视线
###此节内容杂乱且简易，不做概述
- Arcscene三维可视化
- 要素的立体展示：通过属性设置基本高程（右键—属性—基本高度）
- 设置场景属性：在对于一个大图层进行场景属性，进行常规，坐标系，范围以及照明度进行设置改变
- 飞行动画：Arcscene设置（推荐使用小鸟，比较有趣）
'''生成的avi文件一般不能使用本机自带的视频软件打开，通常解码失败'''
从理论上来讲，这些都是基础，重要的是你能把他们联合运用得到你想要的结果，当然，arcgis的操作也不仅仅于此，有时间可以看看官方文档
官方文档
同时使用arcgis也不是孤立的，可以和arcpy和SQL交互使用，arcpy可见链接：arcpy操作
加油吧！！！