跟牟老师学ArcGIS｜第２章ArcGIS快速入门
| 第２章 ArcGIS快速入门 |
ArcGIS Desktop是一套完整的专业GIS应用软件，包含一套带有用户界面的Windows桌面应用程序。可以实现从简单到复杂的GIS任务，如制图、地理分析、数据编辑、数据管理、可视化和空间处理等。
2.1 ArcMap 基础
2.2 ArcCatalog 基础
2.3 ArcToolbox基础
2.4 ArcScene与ArcGlobe概述
2.1 ArcMap 基础
ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，用于数据输入、编辑、查询、分析等操作，实现地图制图、地图编辑、地图分析等功能。
2.1.1 地图文档的操作
2.1.2 ArcMap窗口组成
2.1.3 ArcMap中的弹出菜单
2.1.4 ArcMap基本操作
2.1.1地图文档的操作
在ArcGIS中创建地图，并将地图作为一个文件保存在磁盘中，该文件就是地图文档或*.max文档。
1.启动ArcGIS
启动ArcGIS的方式有以下几种：
（1） ArcGIS Desktop软件安装完成后，双击ArcMap桌面快捷方式图标。
（2） 单击Windows任务栏的【开始】→【所有程序】→【ArcGIS】→【ArcMap10】 。
（3） 在ArcCatalog工具栏中单击【启动ArcMap 】按钮。
2.创建地图文档
可以通过以下几种方式新建地图文档：
（1） 启动ArcMap时，自动打开【ArcMap启动】对话框 如下图所示。
（2） 在ArcMap中，单击工具栏上的按钮
3.保存地图文档
当前编辑的地图文档进行保存操作，另外可以导出一副已经制作完的完整地图。
（1）地图文档保存
将编辑的内容保存在原来的文件中，单击工具栏上的按钮
（2）地图文档另存为
将编辑的内容保存在新的地图文档中，在ArcMap主菜单中单击【文件】→【另存为】，打开【另存为】对话框，输入【文件名】，单击【确定】按钮。
（3）导出地图
在布局试图下已经为地图添加了图例、图名、比例尺等地图辅助要素后，可以生成一幅完整的地图，可在ArcMap主菜单中单击【文件】→【导出地图】，打开【导出地图】对话框，可将当前地图按各种图片输出。
４.打开地图文档
可通过以下五种方式打开已创建的地图文档：
（1）在【ArcMap启动】对话框中，通过单击【现有地图】→【最近】来打开最近使用的地图文档，也可以单击【浏览更多…】定位到地图文档所在文件夹。
（2）在工具栏中单击按钮
（3）单击ArcMap主菜单【文件】→【
（4）通过快捷键Ctrl+O来打开地图文档。
（5）双击现有的地图文档打开地图文档，这是常用的打开地图文档的方式。
2.1.2ArcMap窗口组成
其中目录和搜索为ArcMap10中新增加的内容，与ArcCatalog中的目标数和搜索窗口功能相同。
1.主菜单
【文件】【编辑】【视图菜单】【书签】【插入】【选择】【地理处理】【自定义】【窗口】【帮助】
【文件】下拉菜单中的【添加数据】包括【添加数据】、【添加地图】、从【ArcGIS Online添加数据】、【添加XY数据】、【添加路劲事件】、【添加查询图层】。
【文件】下拉菜单中的【创建地图包】
地图包中包含一个地图文档（*.mxd）以及它所包含的图层所引用的数据，创建地图包就是将它们打包到一个可移植文件中。使用地图包可在工作组中的同事之间、组织中的各部门之间或通过ArcGIS Online与其他ArcGIS用户方便地共享地图。对地图打包之前，需要在【地图文档属性】对话框输入关于地图的描述性信息。
【文件】下拉菜单中的【地图文档属性】对话框包括文档的标题、摘要、描述、制作者名单等信息。
如果需要将添加到地图文档中的数据保存为相对路径，可选中【存储数据源的相对路径名】复选框。
在ArcGIS中，元素（element）和要素（feature）是两个完全不同的概念。元素是保存在地图文档中的图形、标注等内容，可以用来整饰地图文档；而要素是具有地理实体意义的点、线、面或体数据。
ArcGIS提供了数据视图和布局视图两种视图方式。数据视图是对地理数据进行浏览、显示和查询的通用视图，此视图隐藏了部分地图元素。布局视图用于显示虚拟页面的视图，在该页面上放置和布局了地理数据和地图元素。
在【书签】下拉菜单中提供了【创建】和【管理】两个子菜单，通过书签可快速定位至所创建的书签位置视图，以实现地图的快速定位功能。
【插入】下拉菜单中【标题】、【动态文本】、【内图廓线】、【图例】、【指北针】、【比例尺】、【比例文本】只在布局视图中适用。
【地理处理】下拉菜单中【裁剪】、【相交】、【联合】、【图例】、【合并】、【融合】工具只适用于二维要素类。
【自定义】下拉菜单中【扩展模块】
需要使用三维分析、网络分析、地统计分析、跟踪分析、空间分析等扩展模块的分析工具时，需要勾选相应的扩展模块。
【自定义】下拉菜单中【自定义模式】
单击【自定义】→【 工具条】→【 自定义】，打开【自定义】对话框。
将命令拖到任意工具条上，可建立自己的工具条。
在【工具条】选项卡中单击【新建】按钮，建立自己的工具如“MyTools”，单击【确定】按钮。
在【工具条】列表框中选中MyTools复选框，单击【删除】按钮可删除该工具条。
在【命令】选项卡中，可选择常用的命令直接拖动到MyTools工具条上，拖动某个工具至工具条外即可删除。
【Data Interoperability】选项卡在安装ArcGIS Data Interoperability扩展模块的前提下才显示。
2.工具栏
在ArcGIS中单击【自定义】→【 工具条】，在弹出菜单中勾选对应的工具条，可加载该工具条。
常用的工具条有【标准】工具条和【工具】工具条。
【标准】工具条共有20个工具，包含有关地图数据操作的主要工具。
【工具】工具条上的各个工具可以对地图数据进行视图、查询、检索、分析等操作。
对于要素，复制、粘贴、剪切、删除工具可以直接使用；对于要素，需要在编辑状态下才能够使用这些工具。
3.内容列表
内容列表用来显示地图文档所包含的数据框、图层、地图要素的符号、数据源等。
双击内容列表窗口的顶部空白部分，内容列表停靠在ArcMap的左边，单击
一个地图文档至少包含一个数据框，如果包含两个或两个以上数据框，内容列表中将依次显示所有数据框，但是只有一个数据框是当前数据框，名称以加粗方式显示。
每个数据框由若干图层组成，图层在内容列表中显示的顺序将决定在地图显示窗口中的叠加顺序。一般，点、线、和面以自上往下的顺序显示。
方框“+”或“—”号，用于设置是否展开图层；方框中标注“
内容列表选项包括以下四种：
（1）按绘制顺序列出按钮
（2）按源列出按钮
（3）按可见性列出按钮
（4）按选择列出按钮
在内容类表中单击按钮
4.目录和搜索窗口
目录窗口主要用于地理数据的树状视图，通过它可查看本地或网络上的文件及文件夹，并能建立与数据库的连接，查看GIS服务器上的数据。
与ArcCatalog中目录树功能类似，其功能将在后面详细介绍。
搜索窗口可对本地磁盘中的地图、数据、工具进行搜索。
5.地图显示窗口
地图显示窗口用于显示当前地图文档所包含的所有地图要素，ArcMap提供了两种地图视图方式：
一种是数据视图，可以对地图数据进行查询、检索、编辑和分析等各种操作；
一种是布局视图，可以将图名、图例、比例尺和指北针等地图辅助要素加载到地图上。
两种地图显示方式可以通过地图显示窗口左下角的数据视图和布局视图按钮进行切换。
2.1.3ArcMap中的弹出菜单
经常调用的弹出菜单有以下几种：数据框操作弹出菜单、图层操作弹出菜单、数据视图操作弹出菜单、布局视图操作弹出菜单等。
1. 数据框操作弹出菜单
在内容列表中的数据框上单击右键，弹出数据框操作快捷菜单。
右击数据框，在弹出菜单中单击【属性】，打开【数据框属性】对话框。
2. 图层操作弹出菜单
在内容列表中的任意图层上单击右键，弹出图层操作快捷菜单，每个菜单分别用于对图层及其要素的属性进行操作并且只对当前选中的图层起作用。
在图层操作弹出菜单中单击【属性】打开【图层属性】对话框，如图所示。
3. 数据视图操作弹出菜单
数据视图下，当数据处于非编辑状态时，在地图显示窗口中单击右键，弹出数据视图操作快捷菜单。
数据视图操作弹出菜单用于对数据视图中当前显示的图层进行操作。
4. 布局视图操作弹出菜单
布局视图下，在当前数据框内单击右键弹出针对数据框内部数据的布局视图操作快捷菜单。
当在数据框外单击右键，弹出针对整个页面的布局视图操作快捷菜单。
2.1.4 ArcMap基本操作
1.加载数据
向ArcMap中添加数据有以下几种方式：
（1）在ArcMap主菜单中单击【文件】→【添加数据】→【
（2）在【标准】工具条中单击【
（3）在内容列表中右击数据框，在弹出菜单中单击【
（4）在目录窗口中定位到要添加的数据所在文件夹，拖动数据到窗口中，数据即被加载到当前数据框中。
（5）启动ArcCatalog，在目录树窗口中定位到要添加的数据所在位置，拖动数据直接到ArcMap窗口中来添加数据。
1)添加本地数据
（1）启动ArcMap，打开地图文档huadong.mxd(位于“…\chp2\添加数据\data”)。
（2）在【标准】工具条中单击【
（3）单击【查找范围】下拉框，浏览到huadong文件夹。
（4）在列表框中单击选中shenghui要素类。
（5）单击【添加】按钮，shenghui数据即被加载到ArcMap中。
2)从ArcGIS Server服务器中添加数据
下面从ArcGIS Server中添加数据为例进行介绍。
（1）启动ArcMap，打开地图文档huadong.mxd(位于“…\chp2\添加数据\data”)。
（2）打开【添加数据】对话框，在【查找范围】下拉框中选择“GIS服务器”，然后再【添加数据】对话框中间的列表框中选择“添加ArcGIS Sever”单击【添加】按钮，打开【添加ArcGIS Sever】对话框，选中【使用GIS服务】单选按钮。
（3）单击【下一步】按钮，打开【常规】对话框，选中【Internet】单选按钮，在【服务器URL】文本框中输入服务器地址（如http：//map.geoq.cn/ArcGIS/rest/services）,如图所示。
（4）单击【完成】按钮，即可添加服务器地址为http：//map.geoq.cn/ArcGIS/rest/services的所有服务，此时【添加数据】对话框中多了一个服务器连接图标,如下图所示。
（5）在列表框中选择ArcGIS on map.geoq.cn,单击【添加】按钮，即在列表框中展开该服务器上的所有服务。
（6）在列表框中选择“China OnlineStreet Warm”，单击【添加按钮】，即可添加该服务的数据，结果如下图所示。
3)添加底图
底图图层（简称底图）是一类底图图层的集合，地图图层相对稳定，其显示只需计算一次。
底图是进行所有后续操作和制图的基础，为使用地理信息提供了环境和框架，可用于位置参考。
使用ArcMap中【新建底图图层】菜单创建本地的底图图层
也可以使用【添加数据】菜单中的【添加地图】菜单添加基于服务的底图
4)从ArcGIS Online中添加数据
（1）启动ArcMap，在【标准】工具条单击【添加数据】→【添加数据】→【从ArcGIS Online中添加数据】，打开【 ArcGIS Online 】对话框
（2）在该对话框中的列表框中列有数据的一些信息，在每个数据区域单击【详细信息】按钮，即可浏览该数据的详细信息。
（3）同时也可以在搜索文本框中输入数据的关键词，单击搜索按钮，即可在列表框中列出响应的数据。
2.数据路径
ArcMap地图文档中只记录和保存各图层所对应的源数据的路径信息，通过路径信息实时地调用源数据。
每次加载地图文档时，系统根据地图文档中记录的路径信息去指定的目录中读取源数据。
1)设置相对路径
如果地图文档数据存储为绝对路径，那么一旦存储路径发生改变。（比如，复制到另一个文件夹里，或拷贝到其他电脑上，那么整个地图文档文件的数据就会不正常显示。）
如果存储为相对路径，就可以任意复制改变真个文件夹的位置，且数据显示正常。
如果数据存储为绝对路径，可右击图层选择【数据】菜单下【修改数据源】菜单来修复数据。
2)设置数据源
在ArcMap中，图层的源数据包括数据类型、集合类型、投影坐标系等基本信息，可以通过改变数据源改变这些数据信息。
3.ArcMap中的图层的基本操作
ArcMap中的地图由一系列以特定顺序绘制的地图图层组成。
地图图层定义了GIS数据集如何在地图视图中进行符号化和标注，每个地图图层都可用于显示以及处理特定的GIS数据集。
图层会引用存储在地理数据库、Coverang、Shapefile、影像、栅格和CAD文件等数据源中的数据，而不是真正地存数地理数据。
1)图层的类型
图层具有不同的类型，各图层类型都有不同的符号化图层内容的方法，并且具有针对相应内容的特定操作。
以下是几种常见的图层类型：
要素图层：引用一组要素（矢量）数据的图层，这些数据表示点、线、面等地理实体。
栅格图层：引用栅格或图像作为其数据源的图层。
服务图层：用于显示ArcGIS Sever、ArcIMS、WMS服务以及其他Web服务的图层。
地理处理图层：用于显示地理处理工具输出的图层。
底图图层：图层组的一种，可提供底图内容的高性能显示。
2)更改图层名称
◆默认情况下，添加进地图文档中的图层以其数据源的名字命名，也可以根据需要更改图层的名称。在需要更改图层名称的图层上单击左键，选中图层，再次单击左键，图层名称进入可编辑状态。
◆也可以双击图层打开【图层属性】对话框，在【常规】选项卡下【图层名称】文本框中来设置图层的名称。
3)更改图层的显示顺序
◆图层在内容列表中的排列顺序决定了图层在地图中的绘制顺序：内容列表排列位置靠上的图层在绘制时位置也会靠上，最下面的图层最先绘制。
一般来说，图层的排列顺序遵循以下原则：
（1）按照点、线、面要素类型依次由上至下排列。
（2）按照要素重要程序的高低依次由上至下排列。
（3）按照要素线划的粗细依次由上至下排列。
（4）按照要素色彩的浓淡程序依次由上至下排列。
如果需要调整图层顺序，在内容列表单击选中图层名称，按住鼠标向上或向下拖动到新位置释放左键即可完成。
4)图层的复制与删除
◆在地图文档中，同一个数据文件可以被一个数据框的多个图层引用，也可以被多个数据框引用。
◆在同一个数据框中复制图层可以通过右键菜单中的【复制】和【粘贴】命令完成操作。
◆在不同数据框中复制图层除了使用【复制】和【粘贴】命令外，也可以直接从一个数据框中拖动图层到另一个数据框下来完成。
◆删除图层只需要在该图层上单击右键，在弹出菜单中单击【移除】。
◆若按住Shift或者Ctrl键可以选择多个图层进行操作。
5)图层的符号化
◆地图符号是表达空间数据的基本手段，是地图的语言单位，是可视化表达地理信息内容的基础工具。它不仅能表示事物的空间位置、形状、质量和数量特征，而且还可以表示各事物之间的互相关系及区域总体特征。
◆地图符号由形状不同、大小不一、色彩有区别的图形和文字组成，不仅具有确定客观事物的空间位置、分布特点及质量和数量特征的基本功能而且还具有互相联系和共同表达地理环境各要素总体的特色功能。
6)图层的坐标定义
◆ArcMap中图层大多是具有地理坐标系统的空间数据，创建新地图文档并加装图层时，第一个被加载的图层的坐标系统呗作为该数据框的默认坐标系统，但不会影响图层所对应的数据本身的坐标系统。
◆对于没有足够坐标信息的图层，一般情况下由操作人员来提供坐标信息。
◆若没有提供坐标信息，ArcMap按默认办法处理：先判断图层的X坐标是否在-180~180，Y坐标是否在-90~90，若判断为真，则按照大地坐标来处理；若为假，就认为是简单的平面坐标系统。
◆若不知道所加载图层的坐标系统，可以通过【数据框属性】对话框或者【图层属性】对话框进行查阅，并根据需要进一步修改。
7)创建图层组
◆当需要多个图层当做一个图层来处理时，可将多个相同类别的图层组成一个图层组。
◆例如有两个图层分别代表铁路和公路，可将两个图层合并为一个新的交通网路图层。
8)设置图层比例尺
◆设置绝对比例尺。
◆设置相对比例尺。
9)导出数据
◆可将ArcMap中的图层导出为Shapefile文件、文件和个人地理数据库要素类以及SDE要素类，数据导出的详细介绍参考下一章节。
如果在【保存数据】对话框的【保存类型】下拉框中选择【文件和个人地理数据库要素类】或者【SDE要素类】，则可以将数据保存为此类型。
如果在【保存数据】对话框中，选择【此图层的源数据】单选按钮，导出的数据坐标系统与源数据相同，如果单就选择【数据框】单选按钮，导出的坐标系统与数据框的相同。
4.表操作
◆表格是地理要素的属性信息，可用于显示、查询和分析数据。
◆表由行和列组成，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。
◆表格的数据源可以是地理数据库（文件、个人或SDE）中的独立表、要素图层属性表、dBASE表、INFO表、Microsoft Excel表、 Microsoft Access数据库和通过OLE DB访问的其他数据 。
1)表窗口工具条和菜单
◆【表】窗口是用于显示ArcMap中所打开的所有属性表的容器。打开的所有属性表在【表】窗口中均以选项卡形式显示，选项卡位于【表】窗口的底部，单击某个选项卡即可激活该表，该选项卡名称将高亮表示。
2)在ArcMap中添加和查看表
添加表的方法同添加其他数据。
不含空间要素的表不会显示在内容列表的按绘制顺序列出视图中，而是在按源列出视图中列出。
3)使用字段计算器
使用键盘输入值并不是编辑表中的唯一方式，利用【字段计算器】可很方便地对单条记录甚至是所有记录执行数学计算。
在编辑期间，使用【字段计算器】功能可撤销计算的值，但在地图非编辑期间不能撤销计算的值。
５.选择要素
1)通过交互的方式选择要素
２)通过属性选择要素
通过属性选择是构建SQL语句对要素进行选择。
３)通过位置选择要素
根据要素相对于同一图层要素或另一图层要素的位置来进行的选择。
例如通过选择某洪水边界内的所有家庭可了解洪水影响到多少家庭。
４)通过绘制图形选择要素
通过【绘图】工具条绘制图形并可利用该图形选择要素。
要素表示显示世界中的地理实体，存储在空间数据库或数据文件中，编程时使用IFeature接口调用。
元素主要用于制图，如文字标注、比例尺等，编程时使用IElement接口调用。
6.超链接
在识别对话框中添加超链接。
利用属性字段添加超链接。
7.查找要素
8.书签
书签可以将地图数据的某一视图状态保存起来，以便在使用时打开书签，直接回到这一视图状态。
可创建多个书签以便快速回到不同的视图状态，也可以对书签进行管理。
9.测量距离和面积
通过测量工具可对地图中的线和面进行测量。可使用此工具在地图上绘制条线或者一个面，然后获取线的长度与面的面积。也可以直接单击要素然后获悉测量信息。
交互式测量。
测量要素。
10.辅助窗口
ArcMap提供了三种查看地图空间数据的辅助窗口：
总览窗口
放大镜窗口
查看器窗口
（以上都只能在【数据视图】中操作）
※ 2.2 ArcCatalog 基础
ArcCatalog是以数据管理为核心，用于定位、浏览和管理空间数据的应用模块，被称为地理数据的资源管理器。
能够识别不同的GIS数据集，每一种数据集都用一个唯一的图标来表示。
2.2.1 ArcCatalog简介
1.启动ArcCatalog
启动ArcCatalog的方式有以下几种：
（1） 双击桌面上的ArcCatalog快捷方式，启动。
（2） 单击Windows任务栏的【开始】→【所有程序】→【ArcGIS】→ 【 ArcCatalog 】，启动 。
2.ArcCatalog界面
ArcCatalog界面主要由菜单栏、工具栏、目录树、状态栏、搜索和主窗口组成。
2.2.2 ArcCatalog基本操作
1.文件夹连接
2.添加空间数据库连接
3.文件类型的添加和移除
4.文件特性的显示设置
5.导出数据
6.查看数据
7.ArcCatalog中图层的操作
※ 2.3 ArcToolbox 基础
ArcToolbox是地理处理工具的集合。其中的工具能够很好地处理各种空间操作，涵盖数据管理、数据转换、矢量数据分析、栅格数据分析、统计分析等多方面的功能。
2.3.1 ArcToolbox简介
ArcToolbox工具箱把ArcGIS桌面端许多功能分门别类存放在不同工具箱中，可以完成3D分析、空间分析、数据转换、数据管理和空间分析统计等一系列功能。
提供易懂的对话框， ArcToolbox 软件模块界面如图：
2.3.2 ArcToolbox应用
1.ArcToolbox启动
2.创建自定义工具集
3.管理工具集
2.3.2 ArcToolbox应用
工具集主要分为以下几个方面：
3D分析工具 、分析工具 、制图工具 、转换工具、数据管理工具、地理编码工具、地统计分析工具 、线性参考工具、空间分析工具、空间统计工具。
※ 2.4 ArcScene与ArcGlobe概述
ArcGIS的三维分析模块包括两个三维可视化应用程序，即ArcScene和ArcGlobe，三维分析模块扩展ArcGIS Desktop的功能，也扩展了ArcMap和ArcGlobe的三维功能。
ArcScene允许用户制作具有透视效果的场景，可以对GIS数据进行浏览和交互。
ArcGlobe提供对巨型三维栅格、地形和矢量数据集进行实时漫游和缩放功能，能处理数据的多分辨率显示。
牟乃夏老师简介
牟乃夏（1973-），男，博士、博士后，现为山东科技大学测绘学院副教授，硕士生导师。在扎实科研的同时，更乐于将所思所学传授给学生，曾经连续六年带领七组学生进入Esri杯中国大学生GIS软件开发大赛的总决赛，成为学生培养的传奇和美谈。从教十年来已培养研究生40余名，都在自己的工作岗位上为GIS的发展应用做出了重要贡献。
为使全国的GIS学子更快更好的掌握GIS基本技能，他组织团队经过两年多的时间精心编写了《ArcGIS10地理信息系统教程：从初学到精通》《ArcGIS Engine地理信息系统开发教程：基于C#.NET》两本教材，深受广大学子喜爱，已成为学习GIS的必备工具书。同时为了推广GIS、传授GIS，他还开设了博客、微博，QQ群等，进行GIS知识的传播和交流，由于他为GIS教学与推广做出的贡献，2015年被CPGIS（全球海外华人地理联合会）授予杰出教育奖。
图书简介
《ArcGIS10地理信息系统教程：从初学到精通》一书2012年9月由测绘出版出版（截至2016年2月已经印刷9次），销量长期位于同类图书的榜首。目前已被全国60余所高校采纳为相关课程的教材或者参考书。该书内容翔实、深入浅出、通俗易懂，层次合理，初学者能够很快入门，对ArcGIS已经熟悉的读者来讲，也是一本必备的案头书。
该书是作者在总结多年GIS教学与科研工作的基础上，充分考虑本科生、研究生的知识结构、操作水平及生产单位的实际需求编写而成的。内容包括：ArcGIS10基础，ArcGIS10快速入门，空间数据库，空间数据的采集、编辑与拓扑处理，空间投影与变换，空间数据可视化，地图制图，矢量与栅格数据的空间分析，网络分析，三维分析，水文分析，地统计分析等。特别的，针对Esri杯中国大学生GIS软件开发大赛而设计了ModelBuilder与空间建模一章，并提供了两个获奖实例，供读者参考。本书配有大量具有实际背景的应用实例及其详细的操作步骤，随书光盘中包含所有实例的数据，供读者练习。
本书强调新颖性、实用性、技巧性、全面性和实战性，注重理论与实践的结合。既可作为高等学校地理信息系统、测绘工程、遥感科学与技术、地理科学、城市规划、土地资源管理、市政工程、交通运输、环境保护、地质工程等相关专业的本科生、研究生的理论课教材和实验指导书，也可作为相关部门的研究人员、管理人员和技术人员的参考用书。
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