第一章 ArcGIS初识

1 GIS地理空间数据介绍

1.1 矢量数据与栅格数据的区别

1.2 Esri常用的数据格式介绍

2 ArcGIS基本组成、模块介绍

3 ArcCatalog软件界面、主要功能点介绍

4 ArcMap界面、主要功能点

4.1 将ArcMap应用程序的外观恢复到出厂设置

4.2 添加数据

5 菜单栏介绍

6 主要工具条

7 工具箱应用

8 内容列表

9 目录管理

10 选择要素的综合

第一章 ArcGIS初识

ArcGIS中文帮助文档网址：ArcGIS Desktop

1 GIS地理空间数据介绍

地理空间数据是地理位置的相关信息，以可用于地理信息系统（GIS）的格式进行存储。地理空间数据涉及空间要素的位置。我们可以使用地理坐标系和投影坐标系来确定地球表面空间要素的位置。地理坐标系以经纬度表示，投影坐标系以x,y坐标表示。GIS地理空间数据分为矢量数据与栅格数据。

1.1 矢量数据与栅格数据的区别

一. 矢量数据：以点、线、面的形式通过记录坐标的方法来尽可能的将地理实体的空间位置表现得准确无误，如河流、POI点、宗地。每一个要素都被赋予一个标识码(ID)，以便于与其属性相关联。
矢量数据的优点：
1.便于面向现象（土壤类，土地利用单元等）；
2.结构紧凑、冗余度低、便于描述线或边界；
3.利用网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效；
4.图形显示质量好，精度高；
矢量数据的缺点：
1.数据结构复杂，各自定义，不利用数据标准化和规范化，数据交换困难；
2.多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差；
3.不能像数字图像那样做增强处理；
4.软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高；

二. 栅格数据：使用栅格像元代表空间要素,点要素由单个像元表示，线要素由一序列相邻的像元表示，面要素由连续的栅格像元的集合表示。像元的值表示该像元位置的空间要素的属性，栅格数据适用于表示连续的要素，如高程数据、影像数据等。
栅格数据的优点：
1.结构简单，易于数据交换；
2.叠置分析和地理（能有效表达空间可变性）现象模拟较易；
3.利于与遥感数据的匹配应用和分析，便于图像处理；
4.输出快速，成本低廉。
栅格数据的缺点：
1.现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑；
2.图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题；
3.投影转换困难；
4.图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件；

1.2 Esri常用的数据格式介绍

一.矢量数据格式介绍
在ArcGIS中矢量数据格式主要以shapefile、地理数据库（个人地理数据库mdb、文件地理数据库gdb、企业地理数据库）、Coverage(已淘汰)。

（1）Shapefile

Shapefile是一种用于存储地理要素的几何位置和属性信息的非拓扑简单格式。Shapefile中的地理要素可通过点、线或面（区域）来表示。包含shapefile的工作空间还可以包含dBASE表，它们用于存储可连接到shapefile的要素的附加属性。（多点、多面）

shapefile格式应存储在同一项目工作空间且使用特定文件扩展名的三个或更多文件中定义地理配准要素的几何和属性。各文件必须具有相同的前缀。

图1 shapefile文件的组成

Shp的局限性：

正由于shapefile的简易性，使其成为一种非常流行的开放式数据转换格式。凭借其简易性，shapefile似乎已成为人们的必然选择，但是使用shapefile时，应注意其局限性。概况如下：

1.地理数据不仅仅局限于shapefile可存储的简单要素和属性。例如：在地理数据库中，可支持注记、属性关系、拓扑关系、属性域和子类型、坐标精度和分辨率以及很多其他功能，但是在shapefile中则不支持这些内容。

2.由于shapefile是一种广泛用于数据转换的开放式格式，因此，许多非Esri软件包都可输出shapefile。（遗憾的是，这些软件包并不总能创建格式正确的shapefile。或许，您已经遭遇过从其他源接收受损shapefile的麻烦。）

3.Mapgis—Arcgis（属性丢失）

4.Shapefile利用dBASE文件格式（.dbf文件）来存储属性。而dBASE是一种非Esri格式，该格式是于二十世纪八十年代早期开发的，是当时在存储属性方面应用最广的格式。然而，它们的时代已悄然而逝，从那时起，数据制图表达方法方面的改进（如，Unicode标准）不断涌现，以支持世界上大部分的书写系统。这就是shapefile无法使用非英语语言有效存储信息的原因之一。

5.与地理数据库中的要素类不同，ArcGIS不对形状长度和形状面积字段进行计算和维护。

shp属性表的限制：

1.日期字段仅支持日期，它们不支持时间。

2.字段名称不能超过10个字符（10.1版本一个汉字是5个字符，10.6版本一个汉字是3个字符）。属性的最大记录长度为4000个字节。记录长度是用于定义全部字段的字节数，而非用于存储实际值的字节数。

3.最大字段数为255。若超出此上限，当转换为shapefile时只会转换前255个字段。

3.dBASE文件必须至少包含一个字段。当您创建新shapefile或新dBASE表时，默认会创建一个整数ID字段。

4.dBASE文件不支持blob、guid、全局ID、坐标ID或栅格字段类型。

5.dBASE文件不支持WHERE子句、也不支持SQL。

（2）地理数据库（.gdb\.mdb）

地理数据库是用于保存数据集合的“容器”。有以下三种类型：

1.文件地理数据库：在文件系统中以文件夹形式存储。每个数据集都以文件形式保存，该文件大小最多可扩展至1TB。建议使用文件地理数据库而不是个人地理数据库。（gdb）

2.个人地理数据库：所有的数据集都存储于Microsoft Access数据文件内，该数据文件的大小最大为2GB。（mdb）

3.企业级地理数据库：也称为多用户地理数据库，在大小和用户数量方面没有限制。这种类型的数据库使用Oracle、Microsoft SQL Server、IBM DB2、IBM Informix或PostgreSQL存储于关系数据库中。

图2 地理数据库分级图

二.栅格数据格式介绍

ArcGIS中常处理的栅格数据格式为Esri的grid格式、".tif"格式、存储大数据量影像常用的".img"格式。

（1）tif格式：单个文件-可能的文件扩展名*.tif、*.tiff和*.tff，坐标文件-扩展名*.tfw。

图3 Arcgis中Tif文件附带的tfw文件中的内容介绍

（2）Esri grid格式：格网是Esri栅格数据的原生存储格式。

（3）Img格式：单个文件-扩展名*.img、如果图像大于2GB-扩展名*.ige，金字塔文件为*.rrd。

（4）地理数据库中的栅格：存储在*gdb文件夹中的栅格数据集。

三、地图文档（.mxd）

可在ArcMap中使用且以文件形式存储在磁盘中的地图。各地图文档中包含有关地图图层、页面布局和所有其他地图属性的规范。通过地图文档，你可以方便的在ArcMap中保存、重复使用和共享您的工作内容。双击某个地图文档会将其作为新的ArcMap会话打开。

（1）低版本的软件打不开高版本的mxd文件。

（2）相对路径的问题

图4 打开地图文档属性操作步骤1

图5 打开地图文档属性操作步骤2

（3）路径修复的问题

四、图层文件（.lyr）

从地图图层中创建输出图层文件(.lyr)。图层文件存储很多输入图层的属性，例如：符号系统、标注和自定义弹出窗口。

2 ArcGIS基本组成、模块介绍

图6 ArcGIS基本组成模块

图7 ArcGIS Desktop组成模块1

图8 ArcGIS Desktop组成模块2

ArcMap是桌面系统的核心应用。包括空间数据编辑、查询、显示、分析、报表和制图等GIS功能。

ArcCatalog是管理数据库的“数据窗口”，宏观浏览数据、方便管理数据、定义数据库结构、定义拓扑、创建数据、建立元数据。

ArcToolBox是GIS处理的核心功能和工具模块，是ArcGIS的精华所在。“朝圣之路”。

ArcScene主要用于三维数据的创建、编辑、管理和分析，适合展示三维透视场景平台，在三维场景中漫游、交互，基于OpenGL、支持tin数据，试用于数据量比较小的场景。大数据量用City Engine、skyline。

ArcGlobe:高性能，实施、多分辨率数据访问，直接使用Geodatabase&GIS数据，地表、栅格和矢量，包括全球基础数据，适合大范围数据的展示。

图9 ArcGIS Administrator中英文切换

3 ArcCatalog软件界面、主要功能点介绍

ArcCatalog提供一个完整且统一的视图，其中显示可提供给用户的所有数据文件、数据库和ArcGIS文档。ArcCatalog使用两个主要面板来导航和处理地理信息项目。

图10 ArcCatalog软件界面、主要功能点介绍

4 ArcMap界面、主要功能点

图11 ArcMap界面、主要功能点

4.1 将ArcMap应用程序的外观恢复到出厂设置

配置的更改保存在模板文档中（例如ArcMap将其保存在Normal.mxt中）。如果你对应用程序进行了大量的更改，然后稍后又决定将其重置为初始设置，则请删除应用程序的Normal模板文件。如果Nomal模板文件丢失，桌面应用程序将在启动时重新生成模板。

路径：C:\Users\<用户名>\AppData\Roaming\ESRI\Desktop10.7\ArcMap\Templates

4.2 添加数据

（1）使用“添加数据”按钮

（2）从目录窗口中拖动数据集

（3）从ArcCatalog中拖动数据集

（4）从Windows资源管理器（文件夹）中直接拖动数据集

5 菜单栏介绍

图12 ArcGIS菜单条介绍

掌握要点：

（1）数据视图与布局视图

数据框：

对于给定的地图范围和地图投影，数据框将显示以特定顺序绘制的一系列图层。位于地图窗口左侧的内容列表显示由数据框中各图层组成的列表。

在ArcMap数据视图中，地图即为数据框。活动的数据框将作为地理窗口，可在其中显示和处理地图图层。在数据框内，您可以通过地理（实际）坐标处理地图图层呈现的GIS信息。通常，它们属于地面测量值，单位采用英尺、米或经纬度（如十进制度）测量值。数据视图会隐藏布局中的所有地图元素（如标题、指北针和比例尺），从而使您能够关注单个数据框中的数据，如进行编辑或分析等。

布局视图用于设计和创作地图，以便于进行打印、导出或发布。您可以在页面空间内管理地图元素（通常以英寸或厘米为单位），可以添加新的地图元素以及在导出或打印地图之前对其进行预览。常见的地图元素包括带有地图图层的数据框、比例尺、指北针、符号图例、地图标题、文本和其他图形元素。

（2）何为数据框及数据框属性设置

（3）书签的应用

（4）自定义配置工具条、扩展模块、样式管理、ArcMap选项设置

（5）窗口“开关”

（6）帮助的应用（元素不等于数据）

6 主要工具条

图13 ArcMap主要工具条

7 工具箱应用

图14 工具打开界面

掌握要点：

（1）工具箱的常规操作及帮助的应用、环境（工具只处理已选中的要素）

（2）工具的许可

（3）工具的搜索

（4）结果面板

（5）地理处理选项

（6）999999与000210错误（一般是路径和命名的问题，地理数据库和栅格数据中不要以数字开头）

8 内容列表

图15 内容列表视图

一、何种方式列出

（1）按绘制顺序列出

图16 按绘制顺序列出

（2）按源列出

图17 按源列出

（3）按可见性列出

图18 按可见性列出

（4）按选择内容列出

图19 按选择内容列出

二、多图层管理（图层组）

图20 图层组视图

9 目录管理

（1）常规介绍

（2）目录直接拖动添加数据

（3）切换内容面板

（4）批量添加与删除数据

图21 目录树视图

10 选择要素的综合

一、使用“工具”工具条的选择按钮

图22 工具条中的选择按钮

二、使用“图层”的快捷菜单操作所选内容

图23 使用图层的快捷菜单操作所选内容

三、使用“选择”主菜单

图24 使用选择主菜单操作所选内容

使用“选择”主菜单->按位置选择

图25 按位置选择面板

利用按位置选择工具，可以根据要素相对于另一图层要素的位置来进行选择。

可使用多种选择方法，选择与同一图层或其他图层中的要素接近或重置的点、线、或面要素。