Arcgis-Wiki_01-认识Arcgis

前言

多数人对于GIS都会使用，但忽略其最基本的知识，故写下此科普文。

以下内容基本都可在Arcgis帮助中找到，如需更详细了解请阅读Arcgis帮助。

认识Arcgis

GIS是Geographic Information System（地理信息系统）的缩写。

Arcgis软件就是由美国环境系统研究所公司(全名为Environmental Systems Research Institute, Inc.，简称Esri)所开发的。ArcGIS for Desktop，是Esri公司 Arcgis产品家族中的桌面端软件产品。

每个产品提供不同层次的功能水平，ArcGIS for Desktop Basic（原名ArcView）、Standard（原名ArcEditor）、Advanced（原名ArcInfo）。

ArcGIS for Desktop包含了一套带有用户界面的Windows应用程序，包括：

——ArcMap：是主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括地图制图、数据分析和编辑等。

——ArcCatalog：是地理数据的资源管理器，帮助用户组织和管理所有的GIS信息，比如地图、数据集、模型、元数据、服务等。

——ArcScene和ArcGlobe：是适用于3D场景下的数据展示、分析等操作的应用程序。

——ArcToolbox和ModelBuilder：是进行Geoprocessing（地理处理）的应用环境，分别提供了内置对话框工具和模型工具。

ArcMap 文档（mxd）

保存已在 ArcMap 中创建的地图时，它将作为一个文件保存在磁盘中。这便是 ArcMap 文档，也称为地图文档或 mxd（因为文件的扩展名 (.mxd) 将自动追加到地图文档名称中）。双击打开现有 .mxd 文件便可使用该文档。这样将会为该 .mxd 文件启动 ArcMap 会话。

地图文档中包括地图中所使用地理信息的显示属性（如，地图图层的属性和定义、数据框以及用于打印的地图布局），还包括所有可选自定义设置和添加到地图中的宏。

保存为先前版本的 ArcGIS

在大多数情况下，打开并保存现有地图文档（.mxd 文件）后，将无法再使用较早的 ArcGIS 版本打开该地图，因为该地图将反映新增功能。

同样，新文档也无法在较早版本的软件中打开；但是，可以使用保存副本命令创建地图文档的副本，以便在 ArcGIS 的先前版本中打开副本进行处理。

请注意，ArcGIS 10.1、10.2 和相关版本（例如 10.2.1）的文档彼此直接兼容，ArcGIS 9.0 和 9.1 文档也彼此兼容。

设置地图文档属性

地图文档属性 对话框包含一些字段和选项，使用它们可帮助提高地图文档的可用性。此对话框还显示上次保存、上次打印或上次导出文档的时间。

更改文档引用数据的方式

可通过选中或取消选中存储数据源的相对路径名来定义在文档中保留的路径引用的方式。如果选中此框，则路径将存储为相对于磁盘上此文档当前位置的不完整路径。使用相对路径可使地图文档更易于移植，因为 ArcGIS 相对于文件系统中文档当前位置解析文档数据源的路径，而不是通过包括盘符或计算机名的完整路径进行解析。

使用相对路径并不意味着不再需要修复文档中的图层。如果将文档或数据源移到相对于彼此不同的位置（例如移到文件夹层次结构的其他部分或其他磁盘），那么即使使用相对路径，文档仍可能无法找到其数据源。

此设置仅适用于文档引用基于文件的数据（如文件地理数据库、shapefile、coverage 和栅格文件）和个人地理数据库中数据的方式。此设置对文档如何引用服务器上的数据没有任何影响。表示服务器上的数据和服务的图层直接通过服务器名而不是路径来引用它们。

可在自定义——ArcMap选项——常规——勾选将相对路径设为新建地图文档的默认设置。

ArcMap 中的视图

窗口不慎关闭可在菜单窗口——选择对应的打开。

内容列表

内容列表中将列出地图上的所有图层并显示各图层中要素所代表的内容。每个图层旁边的复选框可指示当前其显示处于打开状态还是关闭状态。内容列表中的图层顺序决定着各图层在数据框中的绘制顺序。

数据框

ArcMap 可通过以下两种视图之一显示地图内容：

• 数据视图
• 布局视图

每种视图都可用于查看地图并以特定方式与地图进行交互。

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）坐标处理通过地图图层呈现的 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），从而使您能够重点关注单个数据框中的数据，如进行编辑或分析等。

目录窗口

ArcMap、ArcGlobe 和 ArcScene 中设有目录，用于将各种类型的地理信息（例如，您在 ArcGIS 中使用的当前 GIS 项目的数据、地图和结果）作为逻辑集合进行组织和管理。

目录可提供一个包含文件夹和地理数据库的树视图。文件夹用于整理 ArcGIS 文档和文件。而地理数据库则用于整理 GIS 数据集。

地理数据

地理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。

地理数据可存储在数据库、地理数据库、shapefile、coverage、栅格影像甚至是 dbf 表或 Microsoft Excel 电子表格中。

地理数据库

常用的就是文件地理数据库和个人地理数据库。

文件地理数据库（File Geodatabase）

文件地理数据库是磁盘上指定文件夹中文件的集合，可以存储、查询以及管理空间数据和非空间数据。

文件地理数据库为文件集合，无空间大小限制。

一个文件地理数据库可以由多个编辑者同时访问，但他们必须编辑不同的数据。

文件地理数据库后缀名为gdb，由一个名为*.gdb文件夹组成和内部的文件集合组成。

个人地理数据库（Personal Geodatabase）

个人地理数据库是可存储、查询和管理空间数据和非空间数据的 Microsoft Access 数据库。

由于个人数据库存储在 Access 数据库中，因此其最大只能为 2 GB。

一次只有一个用户可以编辑个人地理数据库中的数据，不能多个用户同时编辑使用。

个人地理数据库后缀名为mdb，由一个*.mdb文件组成（在访问时会产生同名ldb文件）。

shapefile数据

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。

Shapefile 文件大小限制

组成 shapefile 的每个文件均被限制为 2 GB。因此，.dbf 文件不能超过 2 GB，.shp 文件也不能超过 2 GB（只有这两个文件的容量会很大）。所有组成文件的总大小可以超过 2 GB。

组成shapefile 的文件

shapefile 格式在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。这些文件是：

• .shp - 用于存储要素几何的主文件；必需文件。

• .shx - 用于存储要素几何索引的索引文件；必需文件。

• .dbf - 用于存储要素属性信息的 dBASE 表；必需文件。

  几何与属性是一对一关系，这种关系基于记录编号。dBASE 文件中的属性记录必须与主文件中的记录采用相同的顺序。

• .sbn 和 .sbx - 用于存储要素空间索引的文件。

• .fbn 和 .fbx - 用于存储只读 shapefile 的要素空间索引的文件。

• .ain 和 .aih - 用于存储某个表中或专题属性表中活动字段属性索引的文件。

• .atx - .atx 文件针对在 ArcCatalog 中创建的各个 Shapefile 或 dBASE 属性索引而创建（多是在大量数据挂接时为提高挂接创建索引）。ArcGIS 不使用 shapefile 和 dBASE 文件的 ArcView GIS 3.x 属性索引。已为 shapefile 和 dBASE 文件开发出新的属性索引建立模型。

• .ixs - 读/写 shapefile 的地理编码索引。

• .mxs - 读/写 shapefile（ODB 格式）的地理编码索引。

• .prj - 用于存储坐标系信息的文件；由 ArcGIS 使用。

• .xml - ArcGIS 的元数据 - 用于存储 shapefile 的相关信息。

• .cpg - 可选文件，指定用于标识要使用的字符集的代码页（在dbf编码格式为"UTF-8"时常附带）。

各文件必须具有相同的前缀，例如，roads.shp、roads.shx 和 roads.dbf。

在 ArcCatalog（或任何 ArcGIS 应用程序）中查看 Shapefile 时，将仅能看到一个代表 Shapefile 的文件；但可以使用 Windows 资源管理器查看与 Shapefile 相关联的所有文件。

复制或重命名 Shapefile 时，建议在 ArcCatalog 中或者使用地理处理工具执行该操作，不建议在 Windows 资源管理器修改名称（可尝试全选并重命名，.shp.xml文件改名并不是理想的结果）；但如果在 ArcGIS 之外复制 shapefile，确保复制组成该 shapefile 的所有文件。

栅格数据

最简形式的栅格由按行和列（或格网）组织的像元（或像素）矩阵组成，其中的每个像元都包含一个信息值（例如温度）。栅格可以是数字航空像片、卫星影像、数字图片或甚至扫描的地图。

栅格与影像

栅格和影像是两个经常互相指代的术语。

影像是二维的图像表示。它不依赖于波长或遥感设备，如卫星、航空摄像机或地形传感器。影像可以显示在屏幕上，也可以打印出来。您可以查看影像。

栅格是描述影像存储方式的数据模型。栅格可定义组成影像的像素数（像元数）（以行和列的形式表示）、波段数以及位深度。当您查看栅格时，您查看的是该栅格数据的影像。

像元和像素

像素通常会作为像元的同义词使用。像元和像素都是指栅格数据中的最小信息单位。像素是图像元素的简称，通常用于描述影像，而像元则通常用于描述栅格数据。

像元和像素具有尺寸和值。它们可以表示温度、土壤类型、高程和真实世界要素（例如，公园、湖泊和建筑物）等信息。

分辨率、比例和像元大小

分辨率、比例和像元（像素）大小都是指栅格数据中要素的大小，但又并非如此简单。

栅格数据的像元大小

栅格所表示的内容的详细程度（要素/现象）通常取决于像元（像素）大小或空间分辨率。

像元必须足够小，这样才可以捕获到所需的详细信息；而像元又必须足够大，这样才可以提高计算机存储和分析的执行效率。

栅格可以使用更小的像元大小在要素的范围内表示更多的特征、更小的要素或更详细的内容。不过，更多通常未必更好。像元大小如果较小，则在表示整个表面时会造成栅格数据集较大；因此，会需要更大的储存空间，而且通常会使处理时间更长。

分辨率类型

当处理影像栅格数据时，可能会涉及到四种类型的分辨率：空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和辐射分辨率。

空间分辨率与比例

空间分辨率是指像元大小所表示的在地面上覆盖面积的尺寸。

因此，如果一个像元的覆盖面积为 5 x 5 米，则分辨率为 5 米。

栅格的分辨率越高，像元大小越小，从而详细程度便越高。

这和比例相反。比例越小，显示的细节越少。例如，以比例 1:2,000 显示的正射影像（呈放大样式）会比以比例 1:24,000 显示的（呈缩小样式）影像更加详细。但是，如果此相同正射影像的像元大小为 5 米，则不管以什么比例来显示，相应的分辨率将始终保持不变，因为实际的像元大小（在地面上覆盖的并由一个单独的像元表示的面积）并未发生改变。

栅格波段

一些栅格具有单波段或单图层（单个特征的量度）的数据，另一些栅格具有多个波段。

基本上，一个像元值矩阵表示一个波段，而一个具有多个波段的栅格则包含多个在空间上重合的表示同一个空间区域的像元值矩阵。

数字高程模型 (DEM) 即是一个单波段栅格数据集的示例。DEM 中的每个像元只包含一个表示表面高程的值。

还有一种有时被称为全色图像或灰度图像的单波段正射影像。多数卫星影像都具有多个波段，通常包含电磁光谱某个范围或波段内的值。

显示（渲染）单波段栅格数据集的方式主要有三种：

• 使用两种颜色 - 在二进制图像中，每个像元的值均为 0 或 1，且通常显示为黑色和白色。此种显示类型通常用于显示包含简单线作业的扫描地图，如宗地地图。
• 灰度 - 在灰度图像中，每个像元的值范围为 0 到其他数值（如 255 或 65535）。这些图像通常用于黑白航空像片。
• 色彩映射 - 色彩映射是表示图像颜色的一种方法。对一组值进行编码，以使其与一组已定义的红色、绿色和蓝色 (RGB) 值相匹配。

下面将介绍用于显示单波段栅格数据集的三种主要方式：

如果存在多个波段，则每个像元位置都有多个值与之关联。在具有多个波段的情况下，各波段通常表示由传感器采集到的电磁光谱的一部分。波段可以表示电磁光谱的任何部分，其中包括非可见光谱范围，如红外区或紫外区。术语波段源自对电磁光谱上色带的引用。