1、1 / 57ArcMap簡介ArcMap是創建、瀏覽、查詢、編輯、組織和發布地圖的一種 工具。大多數地圖都可同時顯示某個地區當前的多種信息。 Greenvalley市的地圖中包含了三個圖層：公共建筑物、街 道和公園。我們可以在內容表中看到這些圖層，每個圖層上都有一個復 選框用于圖層的開啟與關閉。ArcMap內容表點要素線要素 面要素在圖層中，符號用來表示地理要素。在這個實例中，公共建24筑物用點來表示，街道用線來表示，公園用面來表示。每個 圖層包含兩種信息：描述地理要素的空間位置和形狀的空間 信息；描述地理要素的屬性信息。在公園這一圖層中，所有的公園用綠色來標記，通過這個符 號可以知道那些地方

2、是公園，但還不能據此了解不同公園之 間有何差異。在街道這一圖層中，不同種類的街道，用不同的線狀符號來 表示。這樣，用不同的線狀符號來區分不同的街道，就表示 了不同街道之間的差異。在建筑物這一圖層中，不同的建筑物用不同的點狀符號來表 示。點的形狀和顏色可以區分各個不同的組織機構。所有的 學校都被歸為一類，用一種特殊的符號來表示，因此可以很 容易地把學校、醫院和市政大樓區分開來。每一類學校都用 不同的顏色表示，就很容易把Pine初級中學和Greenvalley 高級中學區分開來。ARCGIS 基礎教程操作地圖ArcMap提供了許多方法讓你與地圖進行交互操作。瀏覽地圖可以讓人們發現要素之間的空間關系

3、。可以用剛才打開 的地圖查詢市政大樓（City Hall）的位置，查看靠近學校 的公園，或了解圖書館旁的街道的名稱。分析可以通過向地圖中添加圖層獲取新的信息和發現隱含的規 律。例如，如果在Greenvalley地圖中添加了人口統計信息， 就可以用這張地圖進行學區的劃分或發現潛在的消費顧客。 如果添加了地質或地表坡度的圖層信息，就可以用這張地圖 確定可能發生山崩的危險地區。顯示結果ArcMap可以打印地圖，并能將其嵌入到其他文件或電子出版 物中。用戶可以迅速地組織數據制作成圖，保存地圖時，所 設計的打印版面、符號、注記和圖表都同時被保存。ArcMap中包含了一大批創建和使用地圖的工具。在本章后面

4、 的內容中，用戶將使用其中的一些工具。定制地圖是一種很有效的工具。如果地圖中包含了可對其進行編 輯加工的工具，將有助于用戶更快地完成工作。用戶可以通 過向工具條中添加或刪除工具，或創建個性化的工具條，輕 松地定制ArcMap的界面。這些經過定制的界面可以和地圖一 起保存。用戶也可以運用包含在ArcMap中的編程語言工具VBA（Visual Basic for Applications）來開發新的工具和創 建界面。例如，運用VBA可開發一個工具，完成在一個選定 區域內制作房屋地址數據表的功能。一旦設計出某種工具， 把它和定制的工具條相關聯，或把這個工具和地圖存儲在一 起，其他人就能使用這個工具了

5、。編程為了便于同地圖進行交互操作，用戶可以自行設計新界面， 創建特殊要素類。ArcGIS是完全組件對象模型（COM）化的， 開發人員可以使用任何一種與之兼容的編程語言來制作組 件。如果需要更多關于定制ArcMap和ArcCatalog的信息，可 以參閱Exploring ArcObjects一書。瀏覽地圖用戶可以使用多種方式瀏覽地圖，常用的工具在Tools工具 條里都能找到，使用這些工具可以瀏覽地圖，查找要素，以 及獲得相關的信息。放大地圖以獲取信息如果想詳細地了解地圖中的某個地區，可以將地圖放大。1. 單擊Zoom In按鈕。2. 在一個公園的周圍拉一個框，就可以把公園所在區域的 地圖放大。

6、單擊Zoom In按鈕后，在地圖中拉一個框，地圖會放大 為一張新的地圖。當單擊Back按鈕后，就會回到原來的 地圖區域。3. 單擊Identify Features按鈕，再單擊某個公園。用Identify Features工具單擊一個地理要素，Identify Results窗口就會彈出。可以觀察窗口中顯示的該要素的屬 性內容。當Identify Features工具檢測到點擊位置存在多個要素 時，它會把每個要素名稱都顯示在Identify Results窗口的 左邊，只要點擊要素名稱，在窗口的右邊就可以觀察到該要 素的屬性內容。4. 關閉Identify Results窗口。顯示全圖如果地圖

7、已被放大，而希望看到整幅地圖，用戶可以很輕松 地把地圖縮小到全圖顯示的狀態。1. 單擊Full Extent按鈕。現在可以看到地圖的全部范圍，在標準工具欄中，可以看到 地圖的比例尺大約為195000（取決于屏幕的設置以及 ArcMap窗口的大小）。如果地圖的比例尺不是195000，可 在下面的文本框中鍵入195000，然后按Enter鍵。在這個比例尺下，看不到建筑物。這是因為建筑物圖層的最大可視比例屬性已經被設置為170000。本章后面的內容將 學習如何改變一個圖層的屬性。定位要素使用Find按鈕，可以在地圖中定位所有符合查詢條件的地理 要素。因為要編制的的地圖在Greenvalley市政大樓

8、周圍區 域，所以先要找到市政大樓，并把該區域放大。1. 單擊Find按鈕。點擊后，會彈出Find對話框，就可以在特定的圖層或者全部 圖層中查找要素。2. 在Find文本框中輸入“City Hall”；單擊In layers下 拉列表框，選擇“buildings_point”；然后選中In fields 選項，單擊其下拉列表框，選擇Name，最后單擊Find。查找到的City Hall就顯示在要素列表中。3. 右擊City Hall，并選擇Zoom to feature(s)。地圖將放大市政大樓所在區域，由于當前地圖比例尺已超過170000，所以建筑物要素就會顯示在地圖上，同時可以看 到表示市政

9、大樓的藍色三角形符號。4. 單擊Cancel按鈕，關閉Find對話框。 地圖上當前顯示的部分就是為市議會編制地圖的部分區域。 當選擇Zoom to feature(s)時，在彈出菜單中還有一個SetBookmark選項。空間書簽（Spatial Bookmark）可以保存特定的地圖范圍，用戶可以隨時將地圖恢復到其保存范圍的狀 態。空間書簽和地圖一起保存，所以任何使用地圖的人都可以快 速地將地圖放大到空間書簽所標識的范圍。放大書簽區域Greenvalley圖是其他信息的基礎底圖，用戶可以為常用的 地圖區域建立空間書簽。Downtown Greenvalley就是其中之 一。1. 單擊View，并

10、指向Bookmarks。2. 單擊Downtown Greenvalley。現在地圖放大顯示的正是Downtown Greenvalley區域，此時 地圖的范圍和比例尺都是空間書簽所記錄的。制作這張市區 地圖，可以讓議員們很容易地把該區域與其他區域進行比 較。28ArcMap為交互操作地圖提供了良好的界面。用戶可以使用剛 才的工具或其他工具來查找要素，回答與特定要素相關的問 題，以及使用不同比例尺來顯示地圖。可以通過添加或刪除圖層，或者是改變圖層顯示方式來改變 地圖所顯示的信息。本章下一部分內容是在地圖中添加數據并修改圖層屬性。ARCGIS 基礎教程添加圖層現在已打開Greenvalley地圖

11、并將其范圍設置到市區，這樣 就可以編制所需要的地圖了。市議會所需的地圖包括市區用 水情況和現有水管的位置和管徑尺寸等信息。首先，在地圖 上添加用水情況的圖層。1. 將ArcMap和ArcCatalog窗口移動到可同時看到的位置。2. 單擊ArcCatalog中的Water Use圖層并拖到地圖上。用 戶可以選擇Catalog目錄樹中的任意圖層，并將其拖動 到ArcMap中的地圖上。這一圖層顯示了用一組漸變顏色填充的區域。就像打開 Greenvalley地圖時道路和建筑物都使用預定義的符號一 樣，Water Use圖層也使用了一組特定的符號來顯示。圖層是數據的快捷方式。它還定義了ArcMap如何

12、繪制數據。 用戶可以將圖層存儲在機構中每個人都容易獲取的地方，對 他們每個人而言，數據都將以同樣的方式顯示。盡管圖層非常有用，但有時圖層卻不易獲得。幸運的是，用 戶可以將原始地理數據添加到地圖上，如同添加圖層一樣容 易。添加要素當用戶直接從coverage、shape文件或數據庫中添加要素時， 每個要素都用一個符號顯示。現在，要將水管要素添加到地圖上。1. 將ArcMap和ArcCatalog窗口移動到可以同時顯示的位 置。2. 單擊Catalog樹中Data文件夾旁的“+”號，查看文件加 中的內容。3. 單擊GreenvalleyDB旁的“+”號。 GreenvalleyDB是一個地理數據庫

13、，包含了用戶將要使用 的數據。該地理數據庫中的數據放在5個要素數據集中： Hydrology，Parks，Public Buidings，Public Utility以及 Transportation。4.單擊Public Utility旁的“+”號。5.單擊watermains_arc，并將其移到地圖上。要素類是指具有相同幾何特征（形狀）的要素的集合。 Watermains_arc就是一個要素類。在本例中，要素是指描述 水資源分配系統的管道的線狀（polyline）要素。地理數據庫（geodatabase）包括要素集和要素類，是ArcGIS 應用程序用來管理地理信息的。在第三章中，用戶可以學

14、到 更多相關知識及其他GIS數據類型。改變圖層符號市議會想知道市區水管管徑的大致尺寸，所以必須用新的符 號來表示這些水管。1. 右擊ArcMap內容表的Watermains_arc，在彈出菜單中點 擊Properties選項。Layer Properties對話框彈出，可使用該對話框來查看和修 改圖層的各種屬性。水管要素類包含了水管的多種屬性。市議會想知道水管的管 徑尺寸，因此可以根據水管的管徑屬性將水管分為5類。2. 單擊Properties對話框上的Symbology選項卡。可以修改這一圖層符號的樣式，并在內容表中顯示該樣式。3. 單擊Quantities，可實現用漸變色填充符號。4. 單

15、擊Graduated symbols，可實現用漸變符號顯示要素。5. 單擊Value下拉列表框，選中DIAMETER。ArcMap根據Natural Breaks分類法將水管要素分為5類。線的寬度代表了水管的直徑。如果想把水管改為藍色，可以 修改默認符號。6. 單擊Template按鈕。32ARCGIS 基礎教程點擊后，Symbol Selector對話框彈出。這里可以選擇系統預定義的符號，如公路的線狀符號；也可以自定義符號。7. 單擊Color，Color Selector對話框彈出。可以在調色 板中選擇系統預定義的顏色，或者是單擊More Colors 自定義顏色。8. 選擇暗藍色并點擊O

16、K。現在，所有的水管都將用暗藍色線條表示，線條的寬度代表水管的直徑。9. 點擊Properties對話框上的OK按鈕，將看到地圖以新的 線狀符號顯示。可以看出，ArcMap有一大批線狀符號集和符號編輯工具。同 樣，點狀符號和多邊形符號也有相應的符號集和符號編輯工 具。該圖層符號化設置完成后，保存地圖以備后用，或者將其單 獨存儲為圖層文件，如Water Use圖層（具體操作參見Using ArcMap）。添加標注地圖中部分街道中心線和水管使用了類似的符號。為了避免 讀者混淆，可以在地圖中添加街道名稱并改變街道中心線的 符號。2. 右擊內容表中的street_arc。3. 單擊Label Feat

17、ures選項。ArcMap將把街道名稱添加到地圖上。修改街道中心線符號1. 再次右擊內容表中的street_arc，并單擊Properties選 項。2. 單擊Symbology選項卡。3. 單擊Features，并選擇Single symbol選項。街道中心線現在以單線表示，為使其容易辨認，可以將線條 的顏色改為亮灰色。4. 單擊Symbol按鈕。Symbol Selector對話框彈出。5. 單擊Color，選擇亮灰色并單擊OK按鈕。6. 單擊圖層Properties對話框中的OK按鈕。現在街道中心線以亮灰色表示，這樣就不容易和水管混 淆了。對地圖進行排版現在所有數據都在地圖上，并用相應的

18、符號表示。這張為市 議會會議準備的地圖將用彩色打印在規格為“8.5×11”的 紙上，并分發給每一位議員。1 點擊View菜單，然后點擊Layout View選項。現在可以預覽地圖版面。圖層顯示在紙張的數據框（data frame）中，可以用數據框組織所有需要顯示的圖層。每張地圖上至少有一個數據框，這個數據框就是Layers，可 以在ArcMap內容表的最上方看到它的名稱。可以在地圖上添加其他數據框，比較兩個相鄰的地區，顯示 全圖或詳圖。在布局視圖（Layout view）中，可以看到地圖上所有的數 據框。如果返回數據視圖（Data view）的話，就會看到這 些圖層在活動數據框中，在

19、內容表中以黑體表示。數據框頁面在布局視圖中還可以修改數據框在頁面上的形狀和位置；添 加其他地圖元素，如比例尺和圖例等；還可以改變頁面的大 小和方向。當選擇布局視圖選項時，ArcMap界面上就添加了Layout工具 條。可以通過Layout工具條中的工具來修改屏幕上顯示的實際紙張的大小和位置，或者對其進行縮放。在布局視圖中，還可以使用Tools工具條中的工具來改變數 據框中圖層的范圍。2. 右擊頁面，選擇Page Setup選項。3. 點擊Map Size和Printer Size中的Landscape修改頁面方向，然后單擊OK按鈕。現在是橫向頁面。添加比例尺、指北針、圖例和頁面標題，有助于議員

20、們使用這張地圖。首先，縮小數據框，在頁面上為其他地圖元素留出一部分空 間。4. 單擊Select Elements按鈕。5. 單擊數據框并選中它。選中的數據框外圍出現虛線框， 同時在數據框邊角出現選擇句柄。6. 單擊數據框中心并將其拖動到頁面的左上角。7. 選中數據框右下角的選擇句柄，此時鼠標形狀變成雙向箭頭，將其向左上方拖動。添加比例尺1. 在Insert菜單中選擇Scale Bar選項。Scale Bar對話框彈出。2. 單擊選中其中任一比例尺并單擊OK按鈕。3. 單擊比例尺并拖放到數據框左下方空白處。添加指北針1. 在Insert菜單中選擇North Arrow選項。North Arro

21、w對話框彈出。2. 單擊選中其中任一指北針符號并單擊OK按鈕。3. 單擊指北針并拖放到數據框下方和比例尺右側的空白處。添加圖例1. 在Insert菜單中選擇Legend選項。40Legend Wizard對話框彈出。改變Legend Wizard對話框中的參數可以調整地圖上圖例的 式樣。Legend Wizard通過5個對話框來實現這一目的，它們 分別是：選擇圖層、圖例標題、圖例框樣式、表示線狀和多 邊形要素的符號的大小和形狀，以及圖例項的間距。在本例中，缺省的Legend Wizard參數設置就適合于所編制 地圖。不過，在布局視圖中，只要右擊圖例，從出現的菜單 中選擇Properties選項

22、，就可以隨時修改這些參數。2. 按照向導提示，單擊幾次Next按鈕，選取默認的圖例參 數。完成后，單擊Finish按鈕。ARCGIS 基礎教程現在，圖例就顯示在地圖上。3. 單擊選中圖例，并將其拖放到數據框右側的空白處。可以單擊藍色選擇句柄來改變圖例的大小，使其以合適的尺 寸顯示在頁面的右側。添加標題1. 在Insert菜單中選擇Title選項。一個簡略標題Greenvalley就出現在布局視圖中。Greenvalley是地圖文檔的名稱，但是地圖需要一個更具體 的標題。2. 選中標題，輸入“Downtown Greenvalley Water Mains and Water Use”，按Ent

23、er鍵，然后將標題拖放到頁面 的中上方。保存地圖地圖已經過多次修改。如果要把新制作的地圖和原來的地圖 都保留的話，可以使用Save as選項將地圖以新名稱保存。1. 在File菜單上選擇Save as選項。2. 打開Greenvalley文件夾。3. 輸入“Downtown Water”，單擊Save按鈕。現在，就可以打印一份市議會所需要的地圖了。打印地圖在ArcMap中制作的地圖可以很方便地打印出來。而布局視圖 則可以在要打印的頁面中組織地圖元素，如數據框、比例尺 和指北針等。可以使用網絡中的任意一臺打印機來打印地圖，可以選擇 Windows®、PostScript®或A

24、rcPressTM等打印程序來打印。1. 在File菜單中選擇Print選項。Print對話框彈出。可以點擊Setup按鈕改變默認打印 機。2. 單擊OK按鈕。打印好之后，就可以將地圖呈送給市議會了。關閉ArcMap和ArcCatalog。3. 在File菜單中選擇Exit選項，或者單擊ArcMap窗口右上 角的Close按鈕（×）。然后對ArcCatalog進行同樣的 操作。瀏覽 ARCCATALOG 和 ARCMAP43下一步做什么？通過制作一幅地圖，用戶已經學會了如何啟動和使用ArcGIS 桌面系統的兩個應用程序：ArcCatalog和ArcMap。在下一章中，用戶將學習更多的

25、有關GIS數據的知識以及如 何使用各種數據類型。毋庸置疑，GIS分析領域的工作需要 處理各種不同格式的地理數據。而且，對于任何GIS項目而 言，首先要理解每種數據格式的優缺點。這對于學習第四章 “設計GIS項目”也是很有必要的。瀏覽GIS數據本章提要z地理數據模型z要素數據格式3在第二章“瀏覽ArcCatalog和ArcMap”中，已經了解了地圖和圖層。地圖上的圖 層是建立在GIS數據基礎上的。當向地圖上添加水管地理信息時，就是從地理數 據庫(geodatabase)的要素類中向地圖添加數據。GIS數據的格式還包括shape文 件、coverage和柵格數據(raster)。盡管GIS數據的格

26、式有很多種，但這些數據 都存儲空間數據和屬性信息。許多數據都有空間要素，盡管可能有的不很明顯。例如，與某個商場有關的顧客 數據庫通常就有這些顧客的聯系地址。在相應的街道數據集中，這些地址就可以 被繪制成點或者進行地理編碼。同樣地，商場的銷售業績表可以通過一條查詢語 句與銷售地域要素類相鏈接，并顯示在地圖上。在分析某個項目以前，了解不同的GIS數據類型和數據庫模型，是非常有益的。 本章將簡要介紹常用的GIS數據類型和數據庫模型。地理數據模型ArcGIS 以多種格式管理和存儲地理數據。ArcGIS 使用的 三種基本數據模型是矢量(vector)、柵格(raster)和不規 則三角網(TIN)。此外

27、，也可以將表格數據導入到 GIS 中。矢量模型地理現象可以用點、線和多邊形來表達，這種對地球的表 達統稱為矢量數據模型。矢量模型對于表示和存儲離散要 素，如建筑物、管線或地塊邊界線等特別有用。點是 x, y 坐標對；線是定義形狀的坐標集；多邊形是定義 封閉區域邊界線的坐標集。坐標大多是指二維(x, y)或三維(x, y, z)(其中 z 值代表 一個類似高程的值)。坐標值取決于地理坐標系統中存儲的數據。關于坐標系統， 在第六章“為分析準備數據”中進行了更詳細地討論。ArcGIS 將矢量數據存儲為要素類和具有拓撲關聯的要素類 集，與要素有關的屬性存儲在數據表中。ArcGIS 使用三種不同的矢量模

28、型表示地理要素數據：coverage，shape 文件和地理數據庫 (geodatabase)。柵格模型在柵格模型中，地球表面被分割成規則的網格單元。如果我們要將柵格定位在地理空間中，至少需要知道柵格 數據中一個頂點的坐標(x, y)。柵格模型特別適合存儲和分析空間連續的數據。柵格模型 中的每個網格都含有一個值，代表一類、一個測量值或一 個影像解譯值。柵格數據包括影像和格網。影像如航片、衛片或掃描地圖， 常用來產生 GIS 數據。格網是派生數據，經常用于分析和模型模擬。網格產生的 途徑有幾種：從采樣點，比如土壤化學沉積面的采樣點， 生成格網；對影像進行分類生成格網，如土地覆蓋格網； 將矢量數據

29、進行轉換，也可以生成格網。格網可以存儲如高程表面之類的連續數值。格網也能存儲分類數據，如植被類型數據。存儲分類信息的格網還可以存儲每個分類的屬性。例如， 存儲植被類型的格網，可以為每一類存儲一個數值代碼， 植被類型的名稱、環境對某些野生生物的適宜度，以及一 個通用的類型編碼。這與要素數據不同，要素數據只能為 每個要素存儲屬性。柵格圖層的網格單元越小，地圖的分辨率就越高，地圖越 詳細。不過，由于整個柵格圖像是由規則的格網組成的， 為了存儲高精度的信息而減小格網大小的做法就會增加信 息的存儲量。48ArcGIS能識別和使用從多種類型的影像文件中獲取的柵格數據。就像添加要素一樣，我們可以向地圖中添加

30、柵格數據 集，也可用ArcCatalog對其進行檢查和組織。不規則三角網(TIN)模型在不規則三角網(TIN)模型中，圖像以相互鏈接的三角形組 成的網絡進行表達，三角形的頂點是不規則分布的，每個 點都有 x、y、z 坐標。不規則三角網(TIN)模型是一種存儲 和分析表面的有效方法。對有的地方地表起伏很大而有的地方地表平坦的異質性表 面，在給定的數據量下，用三角網表面模型比用柵格模型 更能精確地對其進行模擬表達。這是因為 TIN 模型可以在 地勢起伏大的地方用很多點表示，而在地勢平坦的地方用ARCGIS 基礎教程較少的點來表示。ArcGIS 以 TIN 數據集來存儲這些不規則的三角網表面信息。與

31、柵格數據一樣，可以在 ArcMap 地圖 中添加 TIN 數據，并用 ArcCatalog 來管理這些數據。如果需要更多的關于柵格數據和TIN模型的信息，請參閱Modeling Our World: The ESRI Guide to GeodatabaseDesign一書。表格數據可以認為 GIS 是一種用幾何（特征）表現世界的數據庫。 與其他數據庫一樣，ArcGIS 可以實現數據表間的鏈接。如 果具有公共屬性，幾乎所有的數據表都可以連接到要素類 或柵格數據集。例如，有一個人口統計單元的 shape 文件 和人口統計數據表文件，兩者都包含了 tract 數值型字段， 就可以將人口統計表格數據

32、和 shape 文件的屬性表連接起 來，并繪制人口統計地圖。將數據表放在地圖上的另外一種方法是地理定位（geolocating）。最簡單的例子就是根據地理坐標數據表 在地圖上畫點。例如，可以根據從 GPS 接收器獲得的經緯 度值將土壤采樣點在地圖上標識出來。也可以在街道網絡 圖上，根據地址數據表進行地址的空間定位。這通常稱為 地理編碼。瀏覽GIS數據49要素數據格式ArcGIS 既支持基于文件的要素模型，也支持數據庫管理系 統(DBMS)要素模型。兩種基于文件的要素模型是：coverage和 shape文件。這兩 種文件使用“地理相關數據模型”，以二進制文件存儲地理 要素的矢量數據，并用唯一的

33、ID標識號，使地理要素和存放 在其他文件中的屬性數據相關聯。ArcGIS 支持的 DBMS 要素模型也叫“地理數據庫數據模型”， 在此模型中地理要素以行的形式存儲在關系數據庫的數據 表中，行中包括要素的地理坐標和屬性信息。CoveragesCoverages 是一種傳統的格式，可以用于進行復雜的地理 處理、建立高質量的地理數據集和進行復雜的空間分析。Coverages包括三種要素類型：基本(primary)要素、復合 (composite)要素和輔助(secondary)要素。Coverages的基 本要素有標注點(label point)、弧(arc)和多邊形 (polygon)。復合要素有

34、路徑(route)、段(section)和區域 (region)，它們是建立在基本要素之上的。Coverages 也可能包括輔助要素：控制點(tics)、鏈接 (links)和注記(annotation)。控制點和鏈接不代表具體的 地理實體，而是用于管理 Coverage。注記用來為地圖上的 地理要素提供文本。50Coverage 中的基本要素標注點（label point）能表現單個點要素。例如，油井。 下圖中，左上角的點代表 57 號油井。標注點也可以將屬性與多邊形鏈接起來。Coverages 中的 每一個多邊形有一個帶有要素 ID 的標注點，通常位于多邊 形的中心。在下圖中，展示了兩多邊

35、形 102 和 103 的標注 點。ARCGIS 基礎教程弧 (arc)是通過端點連接起來的線段集。一條弧可以單獨存在，如地質圖上的一根斷層線；多條弧可以組成網絡， 如河流網或公共設施網。弧也可以組成代表區域的多邊形，如土壤類型。節點(node)是弧的端點以及弧與弧之間相連的節點。節點有屬性，所以它可以代表網絡中點狀要素，如水管網絡中的閥門。節點對于跟蹤coverages中的地理要素如何相互連接具有重 要作用。這種相互連接稱為拓撲(topology)。關于coverages 的拓撲，在本節后面的部分將有更多的介紹。多邊形(polygon)代表區域，它是以弧為邊界的閉合區域， 包括定義孤島多邊形

36、的弧。在coverage中的多邊形可能如下 圖中B和C那樣具有公共弧。但這兩個多邊形并不重疊，因此 區域中的每個點只能落在一個多邊形中，如右下圖，多邊形 A中的點處在多邊形B外。Coverages 中的復合要素路徑（route）和段（section）是由弧或部分弧組成的線狀 要素。路徑在已有的線型網絡中定義通路，如街道網絡中從 一所房子到飛機場的路徑。因為我們感興趣的地理網絡上的點并不總是節點，段標識了 部分的弧。段記錄了在一條給定的弧上一條路徑開始和結束 的距離。區域（regions）是由多邊形組成的區域要素。與多邊形不 同的是，它可以是不連續的。例如，大陸和島嶼在地圖上 可以表示為兩個多邊

37、形，但它們屬于同一個區域。在上圖中，多邊形A和多邊形D都屬于區域R1。Coverage中區域也可以重疊。例如，在一個森林多邊形的 Coverage中，如果有塊區域在不同的年份都發生過火災，則 代表不同森林火災的兩個區域可能重疊。上圖中，區域R2和區域R3都包含多邊形C。Coverages 中的輔助要素注記（annotation）要素是當顯示或打印地圖時描述要素 的字符串，注記可以定位在一個點上，或兩個點之間，也可 以沿一系列點進行注記。注記用來使地圖的可讀性更強。注記以地理坐標的形式存儲，因此當顯示地圖時，相對于其他 Coverage 要素，注記的地理位置和比例尺保持不變。控制點（Tics）是

38、地理控制點。它們是地面上的已知點， 用以記錄和轉換 Coverage 的坐標。控制點能夠將由紙質地圖數字化來的要素從數字化儀的單 位，如厘米或英吋，精確地轉換到實際地理單位，如公里 或英里。將地圖上的地理要素數字化為不同的圖層時，采用相同的 地理控制點，使它們能進行準確疊加，這在實踐中是很有 用的。鏈接（Link）是指用來調整coverage形狀的偏移矢量。比如將兩個相鄰的coverage邊界進行匹配。鏈接由一個起點和一 個終點組成。Coverage 拓撲關系拓撲(topology)是明確定義和使用要素幾何中內在空間關 系的過程。Coverage 中主要有三種拓撲關系：連通性 (connect

39、ivity)、區域定義(area definition)和鄰接性 (contiguity)。Coverage 在特定的文件中實現拓撲并明確記錄了這些空間 關系。存儲連通關系可以對線性網絡建模和流追蹤。存儲 區域定義和鄰接信息，使得找到或合并鄰接多邊形，并通 過疊加操作合并不同 Coverage 中的地理要素成為可能。Coverage 用標志弧的端點的節點存儲連通性。有公共節點 的弧被連接起來，這稱為弧節點拓撲，每段弧都是有起 點和終點并且相互連接的頂點集。下圖表示了標注為 1，2，3 的三段弧。弧 1 始于節點 10 終止于節點 20。由頂點 a、b、c 和 d 定義了它的形狀。弧2 在節點

40、10 和 20 與弧 1 相連，共享節點 弧頂點Coverage 通過記錄一列構成每個多邊形邊界的相連接的弧 來定義區域（area），稱為多邊形-弧拓撲。下圖中的多邊形 A 是由弧 1 和弧 2 構成的。多邊形Coverage 通過記錄一列弧的左多邊形和右多邊形來存儲鄰接信息，稱為左-右拓撲。具有公共弧的多邊形是鄰接的。 圖中的多邊形 A 和 B 就是鄰接關系。因為 A 在弧段 2 的左 邊，B 在弧段 2 的右邊。 公用邊Coverage 的存儲Coverage 存儲在工作空間中。這里的工作空間是指文件系 統中的文件夾，工作空間文件夾包括一個名為 info 的文件 夾和幾個以 Coverag

41、e 名稱命名的文件夾。 在上圖中，工作空間叫做 a_workspace。Coverage 文件夾文件系統中的工作空間包括 a_coverage 和 b_coverage 兩個文件夾。每個 Coverage 文件夾都包括一些存儲 Coverage 要素信息 的文件，包括坐標、拓撲等信息。Coverage 中要素的屬性 存儲在由 INFOTM 數據庫管理的要素屬性表中。Info 文件夾 包括 INFO 數據文件和每個 coverage 的數據表定義信息。在 ArcCatalog 中，可以看到 coverage 工作空間是一個 GIS 數據文件夾。通過圖標就可以識別一個 coverage 的幾何特

42、征（點、線和多邊形等），同樣也能知道 coverage 中的要 素類。Shape 文件Shape 文件對于制圖和空間分析來說是非常有用的。許多 地理數據都是以 Shape 文件格式保存的。ArcCatalog 的工作空間在上圖中，可以發現，在 a_workspace 工作空間中包含兩 個 coverage：a_coverage 和 b_coverage。a_coverage 中 包含了 arc 要素類和 tic 要素類。這個 coverage 有多邊形 拓撲，所以它包括了一個 polygon 要素類，同時還有一個 label 要素類。b_coverage 是一個線狀要素的 coverage，

43、所以它只包含了 arc 和 tic 要素類。如果在 INFO 數據庫里還存儲了其它的表格（如鏈接數據表 或符號查詢表），我們也可以在 coverage 工作空間中看到 相應的數據表。Shape 文件比 coverage 簡單，因為它不存儲各種要素和要 素類之間的完整的拓撲關系。每個 Shape 文件只存儲單一 要素類的要素。Shape 文件中的要素Shape文件有兩種類型的點要素：點(Point)和多點 (Multipoint)。線狀要素也有兩種：簡單線(simple line) 和組合折線(multipart polylines)。Shape文件也有面狀 要素，包括叫做多邊形的簡單或組合面狀

44、要素。點（point）指簡單的單點要素，例如油井和紀念碑。在下 圖中，57 號油井被選中。多點（multipoint）是代表一個要素的點的集合。例如，一群小島嶼可以用一個多點要素來表示。下圖中多點要 素22被選中。線（line）可以是簡單的連續線，如在地圖上的斷層線； 也可以是有分支的折線(polyline)，如河流；線狀要素也 可以有不連續的部分。多邊形（polygon）可以是簡單的面狀要素，如一座孤島；它也可以是組合面狀要素，如構成一個州的幾個孤島。多邊形可以重疊，但是 shape 文件不能存儲它們之間的拓 撲關系。例如兩個商家的市場區域可以用重疊的多邊形來 表示。Shape 文件的存儲S

45、hape文件存儲在文件夾中。一個shape文件由一組矢量數據 文件和包含要素屬性的dBASE®格式的.dbf文件組成。Shape 文件的每個組成文件都有相同的文件名。shapefile 文件夾線類型 shapefile 文件的組成文件一個 shape 文件表示的地理要素只能是一種幾何形狀：點、多點、線或多邊形。在 ArcCatalog 中查看 shapefile 文件夾時，可以看到 shape文件是以單獨的要素類存儲的。ArcCatalog 中的文件夾ArcCatalog 中的 shape 文件地理數據庫 (Geodatabase)地理數據庫實現了一個面向對象的 GIS 數據模型地理

46、 數據庫數據模型。地理數據庫將每一個要素以行的形式存 儲在表中，要素的矢量數據存儲在表中的 shape 字段中， 屬性數據存儲在其他字段中，每個表存儲一個要素類。除了存儲矢量數據外，地理數據庫還可以存儲柵格數據、 數據表以及其他數據表的參考。地理數據庫可以將所有空 間數據存儲在一個地方，將 coverages、shape 文件、柵格 數據添加到 DBMS 中類似。當然，還擴充了基于文件的數據 模型所沒有的重要的新功能。地理數據庫的優點是：其中的要素可以有內建行為；要素 完全存儲在單一的數據庫中；數據量大的地理數據庫要素 類可以實現不分塊、無縫存儲。除點、線和面這些基本要素之外，還可以創建自定義

47、要素， 如變壓器、管道和地塊等。自定義要素可有特定的行為， 以更好地表達現實世界中的物體。我們可以使用這種特定 行為來支持復雜的網絡建模，防止數據錄入出錯，自定義 要素的表現形式，以及定制屬性數據的錄入和檢驗方式。地理數據庫中的要素由于用戶可以定制對象，這意味著在地理數據庫中潛在的 數據類是無限的。地理數據庫要素的基本幾何圖形有點、 多點、網絡接合點、線、網絡邊以及多邊形。也可以創建 新的幾何要素。所有的點、線和多邊形要素類均具有以下特征：z 由多個部分組成（如 coverage 中的多點和區域）；z 具有 x, y；x, y, z；或 x, y, z, m 坐標（m 坐標存 貯距離，如沿公路

48、分布的里程碑之間的距離）；z 以連續的無縫圖層進行存儲。點和多點地理數據庫要素，與 shape 文件中相應的要素類型相似。例如，基本點要素可以代表城市中建筑物的位置。 自定義點要素也可以代表建筑物，但它們可能有一個交互界面，用于顯示所有者、面積和建筑物估價信息，或展示該建 筑物的照片或示意圖。網絡接合點要素(Network junction features)是在網絡中 起拓撲作用的點，有點像coverage中的節點。有簡單網絡接 合點和復雜網絡接合點兩種。簡單接合點要素(simple junction feature)可用來表示連 接兩根管道的裝置。它具有一種校驗行為以確保連接的管道 具有正

49、確的直徑和材料。復雜接合點要素(complex junction feature)在網絡中扮演更復雜的角色。在一個更大的網絡中，可以包含具有邏輯和 拓撲作用的內部部分，如一個復雜接合點要素可以表示電網 的轉換開關。在某一條件下，開關連通點A和點B；在另外的 條件下，它連通點A和點C。這個開關遵循編輯校驗規則，可控制與之相連接的電線類 型。它也可以有自定義行為，在不同狀態下如開或關 的狀態用不同的符號來描繪開關。線要素(Line features)是由三種類型段構成的線：直線段 (line segments)、圓弧(circular arcs)和貝塞爾樣條曲線 (Bézier spli

50、nes)。正如右下圖所示，一條線可以由這三種 類型的段組成。線可以代表線狀地理要素，如公路或等高線。可以自定義線狀要素繪制方式，如可以根據地圖比例尺生成線，也可 以控制沿線放置注記的位置。網絡邊要素(Network edge features)是網絡中起到拓撲作 用的線。它可以用來追蹤和流分析。下圖中，A、B 兩點間的網絡被追蹤。網絡中包含有簡單的 和復雜的兩種網絡邊要素。簡單網絡邊要素(simple edge feature)在終端連接接合點 要素的線狀網絡要素。在這一方面，簡單網絡邊要素與具有 終端節點的弧相類似。簡單網絡邊要素可以表示供水網絡中 的一根管道。簡單網絡邊要素具有連通規則。例如，一個 10 厘米口徑的管道只能與 10 厘米口徑的設備連接。它們也可以有一些特 殊的類方法，如可以根據管道的直徑、粗糙度和長度計