实验3-1、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 9.x ---ArcCatalog
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（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接（比如“E:\实验2数据”）
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 CoordinateSystem>>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）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
实验报告内容应包括以下内容：
1. 实验目的意义。
2. 实验成果：写出主要的实验步骤并截取相应的截图插入实验报告
3. 简要谈谈实验收获和体会。
实验3-2、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。
椭球体长半轴a（米）短半轴b（米）
Krassovsky（北京54采用） 6378245 6356863.0188
IAG75（西安80采用） 6378140 6356755.2882
6356752.3142 WGS84 6378137
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，双击“剪切”
在弹出的“剪切”对话筐中
指定输入类：云南县界
指定剪切要素：Clip（必须是多边形要素）
指定输出要素类路径及名称，这里请命名为“云南县界_Clip1”
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。
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）