第二章 ArcGIS数据和地理数据库

第一节 ArcGIS和4D数据基本知识

1 4D数据介绍

4D数据：4D数据包括DLG(数字线画地图）、DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像地图）、DRG (数字栅格地图）
DLG数字线划地图(DLG, Digital Line Graphic)：是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。

DLG是最常用的，包括点线面这些要素，矢量数据

1.1 DLG

矢量地形要素数据 (Digital Line Graphic，简称DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，包括水系、居民地及设施、交通、营线、境界与政区、地貌与土质、植被、地名及注记9个数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息。
数字线划地图(DLG) 是一种更为方便的放大（可以无极放大！！！怎么放大都不会模糊）、漫游、查询、检查、量测、叠加地图。其数据量小，便于分屋，能快速的生成专题地图，所以也称作矢量专题信息DTIDigital Thematic Information）。此数据能满足地理信息系统进行各种空间分析要求，视为带有智能的数据。可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。数字线划地图(DLG) 的技术特征为：地图地理内容、分幅、投影、精度、坐标系统与同比例尺地形图一致。

1.2 DEM

数字高程模型(Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平西坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描迷区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据內插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。

总结：DEM就是多了z的属性，可以描述地形，和DOM配合做三维

1.3 DOM

数字正射影像图(DOM,DigitalOrthophotoMap)：是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。
DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和社会经济发限的历史信息或最新信息，为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。评价其它数据的精度、现实性和完整性都很优良。

1.4 DRG

在地理方面，DRG是Digital Raster Graphic的缩写，中文叫数字栅格地图：是根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何粉度和色彩上与地形因保持一致的栅格数据来。地图经扫描、几何纠正、图像处理及数据压缩处理，彩色地图应经色彩校正，使各幅图像的色彩基本一致。

数字栅格 地图(DRG) 在内容、几何精度和色彩上与同等比例尺地形图一致。本产品是模拟产品向数字产品过渡的产品，可作为背景参照图像与其它空间信息相关参考与分析。可用于数字线划地图的数据采集、评价和更新,还可与数字正射影像图、数字高程模型等数据集成，派生出新的信息，制作新的地图。

分辨率一般是300dpi

1.5 4D表现

2 ArcGIS的数据和4D数据对应

ArcGIS的数据的数据主要分为矢量数据(要素类） 和栅格数据（也叫影像数据）

矢量数据(要素类)：点、线、面和注记（地图文本的地理数据库名称）。包括DLG

栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。每一个单元（像素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐合在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。包括DEM, DOM, DRG

• 在ArcGis的帮助中可以详细查看基础知识

3 栅格数据

3.1 查看帮助

• 在arcgis的帮助中可以详细查看，找不到可以在帮助中搜索

3.2 空间分辨率

• 主要是关注空间分辨率，分辨率就是像元大小
• 空间分辨率是指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元
• 影像的分辨率是指在影像数据中一个像素代表地面的大小，通常也是人眼能识别的最小地物大小。
• 具体：当分辦率为1m时，也就是说，图像上的一个象元相当于地面1m x 1m的面积，即1m2（平方米）
• 当分辨率为1m时，也就说，我们可以在影像中最小能分辦出距离为1米的地物

• arcgis中右键属性，可以查看像元大小

• 什么意思呢。就是说把这个图放到最大，可以看到是一个个像元组成的，用“测量工具”测一下，就可以发现其长宽都是2.5m(这里坐标系有点问题导致歪了)

Tips:这里补充一下一些工具

3.3 分辨率与比例尺换算

96dpi代表一英寸上打印96个点

25.4代表一英寸等于25.4毫米

/1000表示把毫米转换为米

3.4 栅格数据介绍——cellsize

• 定义格格单元的大小时，我们需要平衡信息的精确性和数据量之间的矛盾。
• 栅格单元代表的尺度越小Cel1SIZE，表达的信息就越精确。
• 栅格单元代表的尺度越大，存储数据所需要的空间就更少，同时，表达的信息也就不精确。
• 在ArcGIS中改变CellSIZE，使用Resample重采样
• Resample：可以处理单波段，也可以处理多波段

3.5 栅格数据波段

栅格数据有两种：一种是由单一的层构成的称为栅格，另一种是由多层复合而成的称为影像（比如，多波段的卫星照片）

一般来说不区分，就是说栅格是一个波段，影像是多个波段

而卫星影像等数据包含了多个波段的信息，是分层存储的，每个波段的数据存储在一层中，每层中记录了某一波段范围内电磁光谱的反射系数。通过给每一层赋不同的颜色（
R, G,B)，可以生成合成影像，增强某方面的信息，以利于评价土地覆盖、植被密度等因素。

• 查看dem
  • 可以看到图层就一个波段
  • 识别一个点，可以看到就一个高程值

• 查看dom
  • 同理，该图层上有三个波段，一个点上有三个值

• 拆开每一层看

3.6 栅格格式

栅格在一种特殊的影像格式，一般影像格式有JPG，BMP，TIE， PNG等。

在ArcGIS中一般表现为Grid, .img,.TIF，具体的应用为DEM，DOM等，前面的属于文件格式，也可以存在数据库。

在数据库中，不能加扩展名

文件格式一定要加扩展名

任何栅格分析（处理）都是信息有损的处理，原始数据一定要保存保留）

4 栅格数据改变分辨率

查找重采样工具

5 转换栅格数据格式

比如说把栅格数据，从地理数据库里面，转换为文件格式

• 第一种方法
  • 查找“复制栅格”工具，要转换成文件格式就要加扩展名，放在地理数据库里就不加扩展名
  • 
• 第二种方式
  • 图层直接右键导出
  • 既可以设置分辨率，又可以设置文件格式
  • 

第二节 ArcGIS矢量数据和地理数据库基本知识

1 ArcGIS矢量数据

矢量数据结构是记录空间对象的坐标及空间关系表达空间对象的几何位置

矢量格式主要SHP, GeoDatabase(地理数据库）

1.1 SHP格式

最早的矢量格式

• 就是说，显示在arcgis里就是一个shp，在实际存储位置上有四个文件。

• 复制的话可以直接在arcgis中进行shp文件的复制粘贴，如果在电脑文件夹里复制的话，最好是先关闭arcgis，再几个文件同时拷贝

• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hbArXDiU-1674476844030)(https://pic.imgdb.cn/item/63ce345a588a5d166ccd00f3.jpg)]

• 创建shp文件，可以选择点、线、面

1.2 地理数据库

• 可以在帮助中查看详情，三者的区别
• 个人数据库后缀的.mdb
• 这里推荐使用文件数据库，后缀是.gdb，其实就是一个文件夹

2 创建数据库的方法

• 创完后自己重命名

3 SHP和地理数据库的区别

• SHP就是具体的点、线、面，数据库是一个集合
• SHP不支持注记和高级功能，如拓扑检查
• SHP字段名只有10个字，文件最大2G
• ArcGIS建议大家使用数据库D

第三节 了解地理数据库创建数据和数据转换

1 要素类和数据集概念

• 要素类是具有相同空间制图表达（如点、线或面）和一组通用属性列的常用要素的同类集合，例如，表示道路中心线的线要素类。最常用的四个要素类分别是点、线、面和注记（地图文本的地理数据库名称）。
• 要素数据集是共用一个通用坐标系的相关要素类的集合。要素数据集用于按空间或主题整合相关要素类。它们的主要用途是，将相关要素类编排成一个公用数据集，用以构建拓扑、网络数据集、地形数据集或几何网络。

2 数据库命名的规定

在帮助中搜索“定义要素类属性”

要素类名称是标识要素类的唯一句柄。为要素类命名时最常用的方式是大小写混写或使用下划线，例如，MajorRoads 或 Major_ Roads。
创建要素类时，应为其指定一个名称，以指明要素类中所存储的数据。要素类名称在数据库或地理数据库中必须唯一，不能存在多个同名的要素类。也就是说，不允许在同一地理数据库中存在具有相同名称的两个要素类，即使这两个要素类位于不同的要素数据集中也是如此。

命名不区分大小写

其他规则：

1. 名称必须以字母开头，不能是数字或者星号（*）或百分号（%）等特殊字符。

2. 名称不应包含空格。如果表或要素类的名称包含两部分，则用下划线（_）连接
   各单词，如 garbage_routes。

3. 名称中不应包含保留字，如 select 或 add。有关其他保留字，请查阅 DBMS 文档。

4. 要素类名称和表名称的长度取决于基础数据库。文件地理数据库中的要素类的最大名称长度为 160个字符。请查阅 DBMS 文档以获得确定的最大的名称长度。

5. 不支持具有以下前缀的表名或要素类名：

   1. gdb_

   2. sde_

   3. delta_

• 总结：
  • 不要使用数字开头
  • 不要有特殊字符如*、％，
  • 不要使用关键字

3 创建要素数据集和要素类

• 创建一个文件数据库，然后创建要素数据集，然后在里面创建要素类

4 字段类型

在帮助中搜索“字段数据类型”

• 类型有：
  • 短整型
  • 长整型
  • 浮点型（单精度浮点数）
  • 双精度型（双精度浮点数）

非常重要！！！

地理数据库里一定不要用浮点型，要使用双精度

非常惨痛的经验教训！！

以下摘自帮助：

文件地理数据库和个人地理数据库中的浮点型可精确地存储最多仅包含6 位的数字。例如，天法将数字 123,456.7 精确地存储到浮点型字段中，因为此数字包含的位数多于六个。

此数字仍可输入到文件地理数据库或个人地理数据库的淨点型字段中，但将四舍五入为包合允许的6 位数的数字123,457。**如果需要精确地存储此数宇，可将其存储在双精度字段中。**ArcSDE 地理数据库和数据库中的淨点型字段严格禁止输入超过该字段精度位数的数字，因此并不会进行四舍五入。

• 这里用编辑器画了一个区域进行测试，a1列是浮点数，a2列是双精度，可以看出a1列把后面的东西都舍去了
• 再次强调，地理数据库里一定不要用浮点型，要使用双精度
• 

5 创建表

• 有些表没有属性、没有图形，就只是汇总数据
• 表必须放在数据库里
• 必须有一个id列，其他的字段自己设置

表格信息是地理要素的基础，可用于显示、查询和分析数据。简言之，表是由行和列组成，且所有行都具有相同的列。在 ArcGIS 中，行和列分别称为记录和字段。每个字段可存储一个特定的数据类型，如数字、日期或文本

这里表，是只有属性，没有图形，如各种汇总数据。

6 数据库中的数据转换

• 两种方法
  • 复制粘贴
  • 右键导入导出
  • 
• 更推荐第一种，因为第二种要素类、栅格数据还得分开导入
• 第一种复制粘贴非常的简单
• 

第四节 了解数据库维护和版本的升降级

1 数据库维护

1. 数据库备份
2. 数据库碎片整理
3. 新建数据库导入导出

1.1 数据库碎片整理

数据库在使用一段时间后容易产生碎片，进行碎片整理能减小数据库，并且提高性能，解决一些软故障

可以经常整理

1.2 数据备份

就是把数据库复制粘贴到另一个文件夹（？）感觉老师讲的也不是很清楚，反正就是要养成数据备份的习惯，特别是做一些重要的操作的时候

1.3 新建数据库导入导出

这里直接复制粘贴也行，导入导出也行

建议使用这一种新建数据库的方法来进行维护

2 数据库升降级

• 查看数据库，查看等级

• 数据库降级，按如下步骤创建一个低等级的数据库，然后将原数据库数据复制进去

• 当然可以更刚才那样，新建一个高版本的数据库，然后把数据复制过去

• 不过也可以直接升级，但是这样得先把数据库备份一下，有时候会出错

3 默认数据库的设置

一般做些工具的处理后，会默认输出到默认数据库。

我们可以把某个数据库设置为默认数据库，但是还是建议用arcgis本来的default.gdb

4 SHP和地理数据库的转换

• 地理数据库的数据导出成SHP
• 
• SHP导出到地理数据库
• 
• 导一个和导多个区别
  • 批量导入的话，字段无法改变
  • 单个导入的话，字段的名字、属性就可以修改
  •