矢量数据的输入与编辑1

《GIS 的基本操作》导学案一、学习目标1、了解 GIS 的概念和基本功能。

2、掌握 GIS 数据的输入、编辑与管理方法。

3、学会使用 GIS 进行空间查询与分析。

4、能够运用 GIS 进行地图制作与输出。

二、学习重难点1、重点（1）GIS 数据的采集与编辑。

（2）GIS 空间分析功能的应用。

2、难点（1）理解 GIS 中的空间数据模型。

（2）掌握复杂的空间分析操作。

三、知识讲解（一）GIS 简介GIS 即地理信息系统，是一种在计算机硬、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。

它能把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

（二）GIS 数据类型1、矢量数据由点、线、面等几何对象组成，通过坐标来精确表示其位置和形状。

例如，道路可以用线来表示，湖泊可以用面来表示。

2、栅格数据将空间分割成规则的网格，每个网格的值表示相应位置的属性。

常见的栅格数据有卫星影像、数字高程模型等。

（三）GIS 数据输入1、数字化将纸质地图或其他图形通过数字化仪转换为矢量数据。

2、扫描对纸质地图进行扫描，然后通过图像处理软件进行矢量化。

3、数据导入从其他格式的数据文件（如 CSV、Shapefile 等）导入到 GIS 软件中。

（四）GIS 数据编辑1、图形编辑包括添加、删除、移动、修改几何对象等操作。

2、属性编辑为地理要素添加、修改属性信息，如名称、类别、面积等。

（五）GIS 数据管理1、数据库建立创建适合的数据库来存储和管理 GIS 数据。

2、数据组织合理组织数据，便于查询和分析。

3、数据更新及时更新数据，以保证数据的准确性和时效性。

（六）GIS 空间查询1、基于位置的查询查找位于特定区域内的地理要素。

2、基于属性的查询根据要素的属性值进行查询。

（七）GIS 空间分析1、缓冲区分析围绕地理要素创建一定宽度的缓冲区。

实验一、MapGIS的组成及基本功能一、MAPGIS 的主要功能1.数据输入在建立数据库时，我们需要将各种类型的空间数据转换为数字数据，数据输入是GIS的关键之一。

MAPGIS 提供的数据输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS 输入和其它数据源的直接转换。

2.数据处理输入计算机后的数据及分析、统计等生成的数据在入库、输出的过程中常常要进行数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换等工作。

MAPGIS 通过图形编辑子系统及投影变换、误差校正等系统来完成，下面分别介绍之。

(1) 图形编辑该系统用来编辑修改矢量结构的点、线、区域的空间位置及其图形属性、增加或删除点、线、区域边界，并适时自动校正拓扑关系。

图形编辑子系统是对图形数据库中的图形进行编辑、修改、检索、造区等，从而使输入的图形更准确、更丰富、更漂亮。

(2) 投影变换地图投影的基本问题是如何将地球表面（椭球面或圆球面）表示在地图平面上。

这种表示方法有多种，而不同的投影方法实现不同图件的需要，因此在进行图形数据处理中很可能要从一个地图投影坐标系统转换到另一个投影坐标系统，该系统就是为实现这一功能服务的，本系统共提供了20 种不同投影间的相互转换及经纬网生成功能。

通过图框生成功能可自动生成不同比例尺的标准图框。

(3) 误差校正在图件数字化输入过程中，通常的输入法有：扫描矢量化、数字化仪跟踪数字化、标准数据输入法等。

通常由于图纸变形等因素，使输入后的图形与实际图形在位置上出现偏差，个别图元经编辑、修改后可满足精度要求，但有些图元由于发生偏移，经编辑很难达到实际要求的精度，说明图形经扫描输入或数字化输入后，存在着变形或畸变。

出现变形的图形，必须经过数据校正，消除输入图形的变形，才能使之满足实际要求，该系统就是为这一目的服务的。

通过该系统即可实现图形的校正，达到实际需求。

(4) 镶嵌配准图象镶嵌配准系统是一个32 位专业图象处理软件，本系统以MSI 图象为处理对象。

1. 图号为E24C010011地形图的比例尺是（B ）。

A. 1∶50万B. 1∶25万C. 1∶10万D. 1∶5万2. 以下属于国家基本比例尺的是（B ）。

A. 1∶30万B. 1∶25万C. 1∶20万D. 1∶15万3. 以下属于1∶1万地形图图号的是（C ）。

A.G49E007008B.G49F048016C.G49G096002D.G49H0010014. 以下地形图图号正确的是（D ）。

A.J50B001004B.J50C004016C.J50D016012D.J50E0240245. 一幅1∶100万地形图可划分为（B）1∶25万地形图。

A. 4幅B. 16幅C. 64幅D. 256幅6. 我国地形图常用的高斯投影是指( D )。

A.等角横割圆柱投影B.等角横割椭圆柱投影C.等角横切圆柱投影D.等角横切椭圆柱投影7. 目前我国1∶100万地形图采用的投影是( B )。

A.高斯投影B.等角圆锥投影C.改良多圆锥投影D.等积圆锥投影8. 根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图，被称为（D ）。

A.通用地图B.普通地图C.专用地图D.专题地图9. 数字地图经可视化处理在屏幕上显示出来的地图，被称为（B ）。

A.矢量地图B.电子地图C.栅格地图D.数字地图10、组成地图的主体部分是：（B ）A.数学要素B.图形要素C.辅助要素D.补充说明11、我国1：500000地形图采用的投影是：（C ）A.方位投影B.圆锥投影C.高斯--克吕格投影D.墨卡托投影12、在1：5000地形图上一条河流宽1.2厘米，则河流的宽度为：（A ）A.60米B.600米C.30.5米D.无法计算13、下列有关注记的叙述正确的是：（B ）A.说明注记是说明地理事物名称的B.注记是地图符号系统的重要组成部分C.注记不能压盖地图上的内容D.注记不属于地图符号，但能丰富图形符号的表现力14、在1：50000地形图上，一林地面积为10厘米，则该林地在1：100000地形图上的面积为：（D ）A.4厘米B.5厘米C.1.5厘米D.2.5厘米15、在小比例尺地图上，用半依比例符号表示的事物有：（C ）A.森林B.洋流C.公路D.气象台站16、下列地理事物中，适合用等值线法制图的是：（C ）A.人均产值B.人口分布C.气温D.农作物分布17、现代地图表示地形的基本方法是：（A ）A.等高线法B.分层设色法C.晕渲法D.明暗等高线法18、数字地图制图的基本步骤分为( A )A．编辑准备阶段；数据化阶段；数据处理和编辑阶段；图形输出阶段B．地图设计；数据化阶段；数据处理和编辑阶段；图形输出阶段C．地图设计；数据化阶段；地图编绘阶段；图形输出阶段D．地图设计;编辑准备阶段；数据化阶段；数据处理和编辑阶段19、下列属于普通地图的是（C）A.人口图B.政区图C.地形图D.水系图20、地图按内容分类，可分为专题地图和（B）A．地形图 B.普通地图 C.专门地图 D.多媒体电子地图21、数字化的主要两种方式为( C )A．矢量式、扫描式 B.数字化仪、矢量式 C. 矢量式、栅格式 D. 数字化仪、栅格式22、地形图采用分带投影的主要目的是：( A )A.使变形不超过一定的限度B.便于分割图纸C.分幅编号的需要D.便于地图使用23、存储于计算机可识别的介质上，具有确定坐标和属性特征，按特殊数学法则构成的地理现象离散数据的有序组合，被称为( A )A.数字地图B.矢量地图C.栅格地图D.电子地图24、.将1：10000的地图图幅放大为原图的四倍，表示的实际范围不变，则新图的比例尺为( B )A.1：2500B.1：5000C.1：40000D.1：100025、下面四幅等高线地形图中，等高距相同，水平比例尺不同，那么坡度最陡的图是 ( B )1：500000 1：1500000 1：200000 1：350000A B C D26．下图中虚线或字母表示地形部位。

练习 31.利用影像配准(Georeferncing) 工具进行影像数据的地理配准2.编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）注意：在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具 (1)第2步输入控制点 (2)第3步设定数据框的属性 (4)第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 (6)第5 步分层矢量化－在ArcCatlog中创建一个线要素图层 (7)第6步从已配准的地图上提出等高线并保存到上面创建的要素类中 (12)根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤 (13)课外练习：翻译 (19)本次练习，记成绩10分第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具数据：昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――70011-1.tif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。

●打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。

●把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。

第2步输入控制点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。

●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，如下图所示：●用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。

点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。

●注意：在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。

检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。

转换方式设定为“二次多项式”第3步设定数据框的属性增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。

EX04：数据输入与编辑本实验包含2种数据输入的方法与2项编辑任务。

任务1使用屏幕数字化，任务2使用包含x，y 坐标的文件。

除了以上方法之外还存在多种数据输入方法。

任务3要求利用基本编辑工具对一个shapefile进行编辑。

任务4要求使用地图拓扑关系和集群容差修正两个shapefile中之间的数字化错误。

任务1：在ArcMap中作屏幕数字化所需数据：land_dig.shp，数字化的背景图。

land_dig.shp基于UTM坐标系统，单位为米。

屏幕数字化在技术上与手扶跟踪数字化相似，所不同的是：①在数字化时用鼠标替代数字化仪的游标。

②屏幕数字化时，需要一个图层、shapefile或影像作为背景。

③在数字化时需要经常进行放大或者缩小操作。

本任务要求从land_dig.shp中数字化几个多边形，并成为一个新的shapefile。

在此假设land_dig.shp是一幅与DRG或者DOQ类似的影像（在实际屏幕数字化任务中，背景底图一般为扫描后的地形图或者遥感、航测影像图，不会是矢量地图）。

本任务要求将影像作为背景采用“free hand”模式数字化一个新的shapefile。

1.在ArcCatalog中连接到EX04，首先为数字化创建一个shapefile。

在EX04上单击右键，指向New，然后选择shapefile。

在下面的对话框中，输入trial1作为名称，选择要素类型（Feature Type）为Polygon，然后点击编辑空间参考信息，由land_dig.shp中为trial1导入坐标系统（图4.1）。

图4.1 创建新的shapefile2.在ArcMap中打开将数据框命名为Task1，并保存文档为EX04.mxd。

将trial1和land_dig.shp添加到Task1。

确保内容表中trial1位于land_dig.shp的上层。

数字化之前需要改变这两个shapefile 的符号、设置可选择图层、设置数字化环境。

矢量数据编辑的常用方法
矢量数据编辑的常用方法包括：
1. 平移：将选定的要素移动到新的位置，可以通过拖动操作或者输入具体的坐标进行平移。

2. 缩放：调整选定要素的大小，可以通过拉伸操作或者输入具体的缩放比例进行缩放。

3. 旋转：将选定的要素按照指定的角度进行旋转，可以通过拖动或者输入具体的旋转角度进行旋转。

4. 剪切：删除要素的一部分，可以通过绘制剪切线或者输入具体的剪切坐标进行剪切。

5. 分割：将选定的要素分割成两个或多个新的要素，可以通过绘制分割线或者输入具体的分割坐标进行分割。

6. 添加节点：在选定要素上添加新的节点，可以通过绘制节点或者输入具体的节点位置进行添加。

7. 删除节点：删除选定要素上的一个或多个节点，可以通过选择节点并删除或
者输入具体的删除节点坐标进行删除。

8. 合并要素：将多个选定要素合并为一个要素，可以通过选择要素并进行合并操作来实现。

9. 分离要素：将选定要素的一部分分离出来变为一个新的要素，可以通过选择要素并进行分离操作来实现。

10. 修改属性：对选定要素的属性进行修改，可以通过编辑属性表或者通过工具栏中的属性编辑工具来实现。

这些方法可以通过各种地理信息系统软件进行操作，如ArcGIS、QGIS等。

1、Mapgis图形编辑技巧造线或矢量化时常用功能键F8键（加点）：用来控制在输入线或矢量跟踪过程中需要加点的操作。

按一次F8键，就在当前光标处加一点。

F9键（退点）：用来控制在造线或矢量跟踪过程中需要退点的操作，每按一次F9键，就退一点。

F11键（改向）：用来控制在造线或矢量跟踪过程中改变跟踪方向的操作。

按一次F11键，就转到矢量线的另一端进行跟踪。

F12键（抓线上点）：在输入或矢量化一条线开始或结束时，可用F12功能键来捕捉需相连接的线头或线上点或靠近线。

Shift键（抓线上最近点）：在输入或矢量化一条线开始或结束时，按住Shift键用鼠标来捕捉需相连接的线上最近点。

Ctrl键（封闭线）：在输入或矢量化一条封闭线结束时，按住Ctrl键右击鼠标可使该线的首尾封闭。

2、如何进行符号库之间符号的拷贝？第一步：进〃系统设置〃，把系统库目录设置为源符号库所在的目录。

第二步：进入〃输入编辑〃，选择〃系统库〃菜单下的拷贝符号库。

第三步：系统要求选择目的符号库。

系统会弹出显示两个符号的对话框。

第四步：在对话框的左边，选择要拷贝的符号，在右边给这个符号选择一个合适的位置，最好将此符号放置目的符号库的尾部。

然后，选择红色的箭头，这样就实现了符号库之间的拷贝。

用插入、删除的操作来实现符号库的编辑。

按确定按钮后，退出操作。

3、几个MAPGIS图形编辑技巧1、数字“0”的巧用1.1做图时经常遇到铁路、公路、高速公路交织穿插在一起。

按一般的制图原则,有上下关系之分,高速公路在最上层,可压盖其它线状地物,高级道路可压盖低级道路,道路又可以压盖河流。

而作业者操作时往往容易忽视先后顺序，把应该是上层的内容绘到了下层,如果删除重绘,显然比较费工,在此介绍一种简单易行的操作方法：(1)单击“线编辑”菜单,点击“造平行线”命令。

(2)选择要移到上层的那条线,系统会提示你输入产生的平行线距离，你可设定为“0”，这时这条线自然移到了上层。

第一章1.GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图，1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson提出了把地图变成数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一术语。

2.GIS系统受政府关注：美国前总统戈尔的“数字地球”。

3.GIS的基本构成包括5个方面：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。

4.GIS的特点，属于空间信息系统，能够处理空间定位数据，具有空间分析功能。

5.地理信息系统（GIS）的定义：地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

6.输入设备（信息采集）数字化仪、扫描仪、GPS、解析测图仪、遥感处理设备等。

输出设备：打印机、绘图仪、显示终端等。

第二章1.空间拓扑关系：描述两个对象之间在拓扑变化下保持不变的几何属性。

用来表示要素之间的连通性和邻接性的关系。

基本的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含2.地理信息的特征：空间特征：空间特征是指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等级和特征，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相思关系等。

空间位置可以通过坐标数据来描述，称为定位特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。

属性特征：是指地理现象和地理过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量、性质等，成为属性数据。

时间特征：时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随时间的变化情况，称为时态数据。

3.矢量数据结构：通过记录空间对象坐标的空间关系来表达空间对象的位置。

4.栅格数据结构：实际就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。

每个栅格单元格只存在一个值。

5.栅格数据结构存储类型：●栅格矩阵结构●游程（行程）编码结构●四叉树结构6.游程编码结构冗余度：P548. （了解）按数据发布形式，GIS中的空间数据可分为4D数据：DLG DRG DEM DOM9.数据输入和编辑操作包括：矢量数据输入与编辑、栅格数据输入与编辑矢量数据输入与编辑：跟踪数字化、扫描矢量化、数字测图仪、数据结构转换栅格数据输入与编辑：图像扫描、遥感解译、数据结构转换10.空间数据的编码：也称为特征码，是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。