第三章 空间数据采集与组织

1、第三章第三章 空间数据的采集与组织空间数据的采集与组织空间数据采集就是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。可以分为属性数据采集和空间数据采集。数据组织就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储处理的过程。vArcGIS中主要有shapefile、coverage和geodabase三种数据组织方式。 Shapefile由存储空间数据的shape文件、存储属性数据的dbase表和存储空间数据与属性数据关系的shx文件组成；geodatabase是ArcGIS数据模型发展的第三代产物，它是面向对象的数据模型，能够表示要素的自然行为和要素之间

2、的关系。主要内容主要内容v3.1 Shapefile文件的创建v3.2 Coverage文件创建v3.3 Geodatabase数据库创建v3.4 数据编辑3.1 Shapefile3.1 Shapefile文件的创建文件的创建3.1.1 创建新的Shapefile和dBASE表 1.创建新的Shapefile 当创建一个新的shapefile时，必须定义它将包含的要素类型、这些要素是否表示路线以及这些要素是否将是三维的。在shapefile 创建之后，这些性质不能被修改。 图图3.1 新建新建sharpfile菜单操作菜单操作图图3.2 新建新建sharpfile要素选择设定操作要素选择设定

3、操作3.1 Shapefile3.1 Shapefile文件的创建文件的创建3.1 Shapefile3.1 Shapefile文件的创建文件的创建3.1 Shapefile文件的创建文件的创建2.创建新的dBASE表 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要创建dBASE表的文件夹，单击New，再单击dBASE表，为其输入一个名称，并按回车键。3.1 Shapefile文件的创建文件的创建3.1.2 添加或删除属性 在ArcCatalog中，可通过添加、删除属性项来修改Shapefile和dBASE的结构。 在Shapefile Properties对话框中的Fields标签中添加属性项

4、。 删除属性项，只需选中需删除的属性项，在键盘上按Delete键，即可。3.1 Shapefile文件的创建文件的创建3.2 Geodatabase数据库创建数据库创建3.2.1 Geodatabase概述 地理数据库（Geodatabase）是为了更好的管理和使用地理要素数据，而按照一定的模型和规则组合起来的地理要素数据集（feature dataset）。地理数据库是按照层次型的数据对象来组织地理数据的，这些数据对象包括对象类（Object Classes）、要素类（Feature Classes）和要素数据集（feature dataset）。Geodatabase的数据组织的数据组织G

5、eodatabase的数据组织 地理数据库 Geodatabase对象类Object Classes要素类Feature Classes要素数据集Feature Datasetes关系类Relationship Classes要素类Feature Classes几何网络Geometric Network关系类Relationshap Classes要素 Feature 网络要素 Network Feature关系 Relationship 表格 Table 要素 Feature 关系 Relationship图图3.16 3.16 GeodatabaseGeodatabase的数据组织的数据组

6、织v 对象类（object class）是指存储非空间数据的表格；v 要素类（feature classes）是具有相同几何类型的要素的集合，他们之间可以独立存在，也可以具有某种关系，当不同的要素之间存在关系时，应考虑把他们放在一个要素数据集（feature dataset）中。v （1）当不同的要素属于同一范畴，如全国范围内某种比例尺的水系数据；v （2）在同一几何网络为了中充当连接点和边的各种要素类；v （3）对于共享公共几何特征的要素类。如用地、水系、行政区界等，当移动其中的一个要素时，其公共部分也要求一起移动，并保持这种公共边不变，此种情况下，也要将这些要素类放在同一数据集中。v 其中

7、第二种和第三种只有在数据集中才能构建几何网络和构建拓扑关系。v对象类、要素类和要素数据集是地理数据库中的基本组成项。当在数据库中创建了这些项目后，就可以向数据库中加载数据，并进一步定义数据库，如建立索引、创建拓扑关系、创建子类、几何网络类、注释类、关系类等。3.2.2地理数据库建立的一般过程地理数据库设计地理数据库建立建立空的数据库中的基本组成项 向地理数据库各项加载数据 进一步定义数据库图图3.17 地理数据库建立的一般流程图地理数据库建立的一般流程图1、 创建一个新的数据库 借助ArcCatalog可以建立两种地理数据库：本地个人地理数据库（个人地理数据库和文件地理数据库）和ArcSDE地

8、理数据库（空间数据库连接）。本地地理数据库可以直接在ArcCatalog环境中建立，而ArcSDE地理数据库必须首先在网络服务器上安装数据库管理系统（DBMS）和ArcSDE，然后建立从ArcCatalog到ArcSDE地理数据库的一个连接。3.2.3创建一个新的地理数据库创建一个新的地理数据库v文件地理数据库（filedatabase）和个人地理数据库（personal database）都属于本地地理数据库。文件地理数据库由于不受2G的数据量制约，越来越多被使用。 以建立本地个人地理数据库为例 ： 3.2.4 建立数据库中的基本组成项 Geodatabase中的基本组成项包括对象类、要素类

9、和要素数据集。 1. 建立要素数据集 建立一个新的要素数据集，必须定义其空间参考，包括坐标系统和坐标域。数据集中的所有要素类使用相同的坐标系统，所有要素类的所有要素坐标必须在域的范围内。 在ArcCatalog目录树中，在需要建立新要素数据集的地理数据库上单击右键，打开对话框。 输入要素数据集名称，单击Edit按钮，打开Spatial Reference属性对话框，设置空间参考及坐标域。 图图3.19 建立新的要素数据集建立新的要素数据集ab2. 建立要素类 要素类分为简单要素类和独立要素类。简单要素类存放在要素数据集中，不需要定义空间参考，要素类将使用要素数据集的坐标；独立要素类存放在数据库

10、中的要素数据集之外，必须定义空间参考坐标。（1）建立一个简单要素类 在New Feature Class对话框中，输入要素类名称、假名，在Type选项组选择This feature class will store ESRI simple features单选按钮。 图图3.20 新建一个简单的要素类新建一个简单的要素类 按提示输入关键字、添加新字段、定义字段属性等。图图3.21 新建要素类的关键字，新字段和字段属性相关信息的设置新建要素类的关键字，新字段和字段属性相关信息的设置（2）建立一个独立要素类 独立要素类是在地理数据库中不属于任何要素数据集的要素类，其建立方法与建立简单要素类相似。但

11、独立要素类需要建立自己的空间参考坐标系统，并设定自己的投影系统参数和X/Y域。3.建立关系表按提示输入关键字、添加属性字段、选择数据类型等。 图图3.23 新建关系表的对话框操作新建关系表的对话框操作3.3.5 向地理数据库加载数据 地理数据库中支持Shapefile、Coverage、INFO表和dBASE表，如果已有数据不是上述几种格式，可以用ArcToolbox中的工具进行数据格式的转换，再加载到地理数据库中。 以建立本地个人地理数据库为例 ：1.导入数据 当导入Shapefile、Coverage到一个地理数据库时，导入的数据作为新的要素类存在。当导入INFO表和dBASE表到一个地理

12、数据库时，它们作为一个新表存在。所以，在导入数据之前，这些要素类和表是不存在的。 可以导入Shapefile 、Coverage 、dBASE表和INFO表以及栅格数据，或者在地理数据库之间直接移动和复制数据。 可以在需要导入到数据库中的数据上单击右键，单击Export命令，或者在需要导入数据的数据库上单击右键，单击Import命令，都可以实现各种数据的导入。 例如：在ArcCatalog树中，右键单击想导入到地理数据库的表，单击Export，单击To Geodatabase（single）或To Geodatabase（multiple），可以实现一个或多个INFO表同时导入到数据库中。图图

13、3.24 向地理数据库中加载数据向地理数据库中加载数据v导入栅格数据：一是导入到地理数据库中作为栅格数据集存储；二是导入到地理数据库中已经存在的栅格数据集中。v复制地理数据库数据2. 载入数据 导入数据时，数据作为新的要素类或新表存在，在导入之前，这些要素类和表是不存在的，载入是地理数据库中首先必须存在与被载入数据具有结构匹配的数据对象。在ArcCatalog中，右键单击要键入的要素类或表。（即利用加载全部数据，也可以仅加载满足条件的数据）3.2.6 进一步定义数据库1、建立索引：在对关系表和要素类的数据进行查询检索时，可以在字段上建立属性索引提高查询速度。空间索引可以提高对空间要素的图形查询

14、速度，属性索引可以是RDBMS用于检索中的记录。1）建立属性索引 可以在要素类和关系表中的一个或多个字段上建立索引。要素类中点击【要素类属性】2）修改空间索引2.创建子类和属性域 （在ArcCatalog中建立）1).属性域（Attribute Domains） 属性域表述的是限定属性的一组值。 有两种不同的属性域：范围域（Range Domains）和代码值域（Coded Value Domains）。范围域可以指定一个范围的值域（最大值和最小值），最大值和最小值可以使用整型或浮点型数值表示。代码值域给一个属性指定有效的取值集合，包括两个值，一个是存储在数据库中的代码值，一个是代码实际含义的

15、描述性说明。代码值域可以应用于任何属性类型，包括文本、数字、日期等。属性域对Geodatabase操作。v属性分割与合并在编辑数据时，常常把一个要素分割（splitting）成两个要素，或把两个要素合并（Merge）成一个要素，设置分割合并规则后，根据这些规则决定其结果要素属性数值。（必须是自己建立的属性值，系统自带属性不能建分割规则) 属性域操作（1）建立属性域：在ArcCatalog目录树中，右键单击要建立属性范围域的地理数据库，单击【属性】命令，在【属性域】选项卡中进行建立属性范围域、属性代码值域 、修改属性域等操作。v在第一个空白字段，输入新属性域的名称，在对应的【描述】栏中输入说明信

16、息。在【属性域属性】中，选择属性域的类型v当选择属性域类型为范围域时，输入属性域的最大值最小值、选择分割和合并策略。当选择属性域类型为“编码的值”域时，在编码的栏中，输入新代码及其描述信息，并选择分割策略和合并策略。v（2）关联属性域 在地理数据库中，可以将属性域的默认值与表或要素类的字段关联起来。属性域一旦建立起来，在地理数据库中一个属性有效规则就建立起来了，同一个属性域可以与一个表或要素类或子类型的多个字段关联，也可以与多个要素类或多个表的多个字段关联。v右键单击需要关联的要素类或表v只有与当前字段类型相同或兼容的属性域才会显示在列表中在在ArcToolbox中创建中创建v2）子类型是根据

17、要素类的属性值将要素划分为更小的类。如要素类-居民区，可以将其属性字段“居住人口”划分为三级：0-200,200-1000,1000以上。使得该要素类也被划分为三个子类：小型居民区、中型居民区和大型居民区。这三个子类会在ArcMap中自动符号化显示出来。v子类型操作 当需要通过默认值、属性域、连接规则、关系规则区分对象时，就需要对单一的要素类或表建立不同的子类型。利用目录可以给要素类添加子类型，并为每一个字类型设置默认值和属性域，也可以删除或修改已经存在的子类型。（1）建立子类型v【要素类属性】【子类型】选项卡中，在子类型字段中选择需要建立子类型的属性字段，在【默认子类型】中选择所选字段，默认

18、为新建子类型。v【默认的值和属性域】中，对于每一个字段，在【默认值】中输入默认值，在【属性域】中选择一个属性域（将新子类型的字段关联到一个属性域）。v重复上述步骤，添加其他子类型。v在ArcMap中打开建立子类型的图层，打开属性表，为每一个字段选择其所属的子类型区域。并以不同的符号表示。在在ArcToolbox中创建中创建3.创建关系类 在地理数据库中，对象（空间对象、非空间对象）之间的关联称为关系（Relationship）。在地理数据库中，关系以关系类来存储。 (1).建立关系类 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立关系类的地理数据库或要素数据集，单击New，单击Relatio

19、nship Class命令，打开New Relationship Class对话框，根据提示逐步建立关系类。 图图3.30 关系类的建立关系类的建立(2).管理关系类 关系类一旦被建立，就不能对其修改，只能添加、删除或修改关系规则。 在ArcMap中可以浏览地理数据库中与一定对象相关联的对象。标识要素时，Identify Results对话框可用来查找一个要素的关联对象。使用表时，可以查找关联对象的一个表。4. 创建注释类 表示地理现象的地理要素除了有几何形状和空间位置外，还有一些描述文本，通常将这些文本称为注释。 注释被存储为ESRI的简单要素类，它可以存在于一个要素数据集内部，也可以作为独

20、立要素类。 注释类分为连接要素的注释类（Feature-linked Annotation Class）和不连接要素的注释类（Nonfeature-linked Annotation Class）两种。不连接要素的注释类在地理数据库中不与要素相关联，没有特定的对应要素；连接要素的注释类与地理数据库中一个要素类的特定要素相关联，当要素类中要素被移动或者删除时，要素关联的注释也会随之进行相应操作。 1）建立不连接的注释类 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立注释类的地理数据库或要素数据集，单击New，单击Feature Class命令，在New Feature Class对话框中逐步完

21、成注释类的建立。 图图3.31 注释类的建立注释类的建立v参照比例尺对话框中描述了用指定的尺寸显示注记文本的比例尺，当缩小和放大地图时，文本也跟着缩放。参照比例尺总是与注释类的空间参照系使用相同的单位。v2）建立连接的要素类 首先需要进入【新建要素类】对话框，选中【将注记与以下要素类进行连接】，以下和其它要素类建立相同 然后将地理数据库中的要素类加载到地图文档中，右键单击需要产生连接要素注记的数据层，单击【选择】【注记所选要素】v数据连接（属性表）5.创建几何网络 几何网络是要素数据集中要素类集合之间的拓扑关系，几何网络中的每一个要素有一个角色：边或连接。建立一个几何网络必须确定哪些要素类参入

22、网络，以及参入要素类扮演什么角色，并需要指定一系列的权重参数，以及其他一些更高级的参数。（1）建立几何网络 两种方法：一是建立全新的几何网络，二是以已存在的简单要素类为基础建立几何网络。（2）建立一个全新的几何网络 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立几何网络的要素数据集，单击New，单击Geometric Network命令，打开Build Geometric Network Wizard对话框，根据提示，逐步建立几何网络。图图3.32 建立新的几何网络建立新的几何网络（3）以已存在的简单要素类为基础建立几何网络v 利用已有要素建立一个几何网络（过程与建立一个全新的几何网络类似）

23、v 向几何网络中添加需要的要素类（边要素类和连接要素类）v 为几何网络建立几何规则（边-连接（Edge-Junction）和边-边（Edge-Edge）规则 ）3.4 数据编辑数据编辑3.4.1 图形编辑 所有编辑操作都是以打开地图文档，并开始编辑（Start Editing）数据层为前提的。1.基本编辑 在ArcMap中对所加载的数据的图形要素可以进行各种编辑，如平行线复制、缓冲区生成、镜面反射、拼接处理、结点删除、结点添加、线的延长和裁剪、线与多边形的分割和缩放与拉伸等。Page 61如何编辑?l 加载需要编辑数据l 在ArcMap中打开“编辑器editor”工具栏，执行其中的 “开始编辑

24、”命令，进入编辑状态。l 利用“编辑器”的功能完成地图要素的分层提取，打开图层的属性表，输入要素的相关属性l 在编辑过程中，点击“编辑器”中的“保存编辑”可以随时保存修改的结果，点“停止编辑”完成编辑。l 编辑时最好设置比例尺，在指定数据比例尺下编辑设置比例尺，在指定数据比例尺下编辑Page 62ArcMapArcMap中编辑工具的介绍中编辑工具的介绍主要：编辑器，高级编辑，注记和要主要：编辑器，高级编辑，注记和要素编辑（素编辑（drawdraw，注记要素），注记要素）vArcGISArcGIS捕捉要素的顶点（节捕捉要素的顶点（节点）、边（线）、端点点）、边（线）、端点( (开开始和结束点），

25、可捕捉草图始和结束点），可捕捉草图的顶点、边，可捕捉拓扑元的顶点、边，可捕捉拓扑元素的结点等素的结点等Page 64简单编辑简单编辑1.选取要素2.移动要素3.旋转要素（需要首先加载旋转缩放工具）v 选取要素，使用旋转工具，拖动鼠标进行旋转 技巧：选取要素，按下工具按钮后，按下A键，可精确地指定旋转角度 技巧：如果想在当前捕捉环境中，旋转某个要素，直到其上某点捕捉到给定要素，那么可以添加一个二级选择锚，并将其拖到想要捕捉到另一要素的当前要素部分上。在使用Rotate工具时按下S S键键，就可以添加一个二级选择锚。二级选择锚也可以和Scale工具一起使用 输入的旋转角度的单位通过编辑器 下的选项

26、 对话框中的单位选项卡设定Page 66v 4、缩放要素v 选取要素，使用Scale tool工具，拖动鼠标进行缩放，鼠标离锚点越远，比例越大，越近越小 技巧：选取要素，按下工具按钮后，按下F键，可精确地指定缩放比例。 技巧：如果想在当前捕捉环境中，缩放某个要素，直到其上某点捕捉到给定要素，那么可以添加一个二级选择锚，并将其拖到想要捕捉到另一要素的当前要素部分上。在使用Scale工具时按下S键，就可以添加一个二级选择锚。Page 67简单编辑简单编辑5、拷贝与粘贴要素6、删除要素Page 68ArcGIS可在同图层、异图层（同类要素）间进行复制（先选对象，后按ctrl+C）与粘贴（ctrl+V

27、）在不同图层间拷贝要素，先应设定好目标图层。删除要素只要选取后按下Delete键即可，删除的是删除的是选择的所有对象，不仅仅是目标图层选择的所有对象，不仅仅是目标图层，技巧：大数据量时，使用arctoolbox-Data Management Tools-Feature-Delete Features 速度快的多v平行复制：v缓冲区边界生成与复制v要素合并（merge 和union）v要素分割操作线要素分割 Page 70多边形要素分割屏幕画线分割首先编辑面层，选择需要分割的面对象，在编辑中选择中选裁剪面工具，后使用草图工具画线，线要跨过选的图斑Page 71面的分割面的分割 使用已有线分割面

28、开始编辑，将目标图层设为面所在图层，选中线，然后点topogoly工具条上的分割面Page 72面的分割面的分割使用已有面分割开始编辑，将目标图层设为面所在图层，选中用来分割的面（它将分割周围的面），然后点编辑下的下拉菜单裁剪v线要素的延长和裁剪（高级编辑菜单）v线要素的裁剪：首先选择需要延长到相应位置的目标线段，然后选择到需要延长的线段，此时，线要素延长到目标线段。（注意折线段的问题）v线要素裁剪：选中需要裁剪的两根目标线段，再选中需要裁剪掉的线段。（点击的一段被裁剪掉）v要素的变形与缩放（如果草图的两个端点位于多边形内，多边形将增加一块面积，否则将剪掉一块面积）v编辑器中用到【修整要素工具

29、】v要素结点编辑操作添加结点删除结点移动结点v要素缩放3.4 数据编辑数据编辑2.拓扑编辑 首先需要创建拓扑，以便具有共享边或点的要素按照拓扑关系共享边或点，为拓扑关联的保持或维护做准备。 创建了拓扑之后，拓扑关联要素之间就具有共享边或点，在编辑共享边或点的过程中，相关的要素将自动更新其形状。拓扑关系对空间数据的查询和分析非常重要。进行拓扑编辑时，共享边或点的移动或修改不会影响要素之间的相对空间关系，所以拓扑编辑经常用于数据更新，如土地类型的更新。 v在工具栏上点击地图拓扑按钮，选择参与拓扑编辑的数据层，并设置拓扑容差，完成基本设置。3.4 数据编辑数据编辑（1）共享要素移动在拓扑关系构建以后

30、，就可以通过拓扑编辑工具移动共享要素。 共享要素移动包括共享结点和共享边线的移动。图图3.33 共享要素的移动共享要素的移动3.4 数据编辑数据编辑（2）共享边线编辑 包括共享边线变形、共享边线修改和共享多边形生成。图图3.34 共享边线的编辑共享边线的编辑3.4 数据编辑数据编辑3.4.2 属性编辑 借助ArcMap的编辑工具，可以对单要素或多要素属性进行添加、删除、修改、复制或粘贴等多种编辑操作；使用数据层属性表，可以实现更多的编辑操作。3.4 数据编辑数据编辑 （1）在图形窗口中选择需要编辑属性的要素（可以多选）单击右键，单击Attributes按钮，在Attributes对话框中进行属性浏览和编辑。 图图3.35 用用Attributes按钮进行按钮进行要素的属性编辑操作要素的属性编辑操作3.4 数据编辑数据编辑 （2）也可以通过数据显示工具条中的Identify Feature按钮，打开Identify Results对话框，完成对属性数据的浏览与编辑。图图3.36 用用Identi