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2023年12月13日发(作者：)

ArcMap简介

ArcMap是创建、浏览、查询、编辑、组织和发布地图的一种

工具。

筑物用点来表示，街道用线来表示，公园用面来表示。每个

图层包含两种信息：描述地理要素的空间位置和形状的空间

信息；描述地理要素的属性信息。

大多数地图都可同时显示某个地区当前的多种信息。

Greenvalley市的地图中包含了三个图层：公共建筑物、街

道和公园。

在公园这一图层中，所有的公园用绿色来标记，通过这个符

号可以知道那些地方是公园，但还不能据此了解不同公园之

间有何差异。

我们可以在内容表中看到这些图层，每个图层上都有一个复

选框用于图层的开启与关闭。

ArcMap内容表

点要素

在街道这一图层中，不同种类的街道，用不同的线状符号来

表示。这样，用不同的线状符号来区分不同的街道，就表示

了不同街道之间的差异。

在建筑物这一图层中，不同的建筑物用不同的点状符号来表

示。点的形状和颜色可以区分各个不同的组织机构。所有的

学校都被归为一类，用一种特殊的符号来表示，因此可以很

容易地把学校、医院和市政大楼区分开来。每一类学校都用

不同的颜色表示，就很容易把Pine初级中学和Greenvalley 高级中学区分开来。

线要素

面要素

在图层中，符号用来表示地理要素。在这个实例中，公共建

ARCGIS 基础教程

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操作地图

ArcMap提供了许多方法让你与地图进行交互操作。

定制

浏览

地图是一种很有效的工具。如果地图中包含了可对其进行编

辑加工的工具，将有助于用户更快地完成工作。用户可以通

过向工具条中添加或删除工具，或创建个性化的工具条，轻

松地定制ArcMap的界面。这些经过定制的界面可以和地图一 起保存。

地图可以让人们发现要素之间的空间关系。可以用刚才打开

的地图查询市政大楼（City Hall）的位置，查看靠近学校

的公园，或了解图书馆旁的街道的名称。

分析

可以通过向地图中添加图层获取新的信息和发现隐含的规

律。例如，如果在Greenvalley地图中添加了人口统计信息， 就可以用这张地图进行学区的划分或发现潜在的消费顾客。 如果添加了地质或地表坡度的图层信息，就可以用这张地图 确定可能发生山崩的危险地区。

用户也可以运用包含在ArcMap中的编程语言工具VBA

（Visual Basic for Applications）来开发新的工具和创

建界面。例如，运用VBA可开发一个工具，完成在一个选定

区域内制作房屋地址数据表的功能。一旦设计出某种工具，

把它和定制的工具条相关联，或把这个工具和地图存储在一

起，其他人就能使用这个工具了。

编程

显示结果

为了便于同地图进行交互操作，用户可以自行设计新界面，

创建特殊要素类。ArcGIS是完全组件对象模型（COM）化的，

开发人员可以使用任何一种与之兼容的编程语言来制作组

件。如果需要更多关于定制ArcMap和ArcCatalog的信息，可 以参阅《Exploring ArcObjects》一书。

ArcMap可以打印地图，并能将其嵌入到其他文件或电子出版

物中。用户可以迅速地组织数据制作成图，保存地图时，所

设计的打印版面、符号、注记和图表都同时被保存。

ArcMap中包含了一大批创建和使用地图的工具。在本章后面

的内容中，用户将使用其中的一些工具。

ARCCATALOG

和 ARCMAP

浏览

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浏览地图

用户可以使用多种方式浏览地图，常用的工具在Tools工具 条里都能找到，使用这些工具可以浏览地图，查找要素，以 及获得相关的信息。

4. 关闭Identify Results窗口。

放大地图以获取信息

如果想详细地了解地图中的某个地区，可以将地图放大。

1. 单击Zoom In按钮。

2. 在一个公园的周围拉一个框，就可以把公园所在区域的

地图放大。

单击Zoom In按钮后，在地图中拉一个框，地图会放大

为一张新的地图。当单击Back按钮后，就会回到原来的 地图区域。

3. 单击Identify Features按钮，再单击某个公园。

显示全图

如果地图已被放大，而希望看到整幅地图，用户可以很轻松

地把地图缩小到全图显示的状态。

1. 单击Full Extent按钮。

用Identify Features工具单击一个地理要素，Identify

Results窗口就会弹出。可以观察窗口中显示的该要素的属

性内容。

当Identify Features工具检测到点击位置存在多个要素

时，它会把每个要素名称都显示在Identify Results窗口的 左边，只要点击要素名称，在窗口的右边就可以观察到该要 素的属性内容。

现在可以看到地图的全部范围，在标准工具栏中，可以看到

地图的比例尺大约为1∶95000（取决于屏幕的设置以及

ArcMap窗口的大小）。如果地图的比例尺不是1∶95000，可 在下面的文本框中键入1∶95000，然后按Enter键。

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ARCGIS 基础教程

在这个比例尺下，看不到建筑物。这是因为建筑物图层的最

大可视比例属性已经被设置为1∶70000。本章后面的内容将

学习如何改变一个图层的属性。

查找到的City Hall就显示在要素列表中。

定位要素

3. 右击City Hall，并选择Zoom to feature(s)。

使用Find按钮，可以在地图中定位所有符合查询条件的地理 要素。因为要编制的的地图在Greenvalley市政大楼周围区 域，所以先要找到市政大楼，并把该区域放大。

1. 单击Find按钮。

点击后，会弹出Find对话框，就可以在特定的图层或者全部 图层中查找要素。

地图将放大市政大楼所在区域，由于当前地图比例尺已超过

1∶70000，所以建筑物要素就会显示在地图上，同时可以看

到表示市政大楼的蓝色三角形符号。

4. 单击Cancel按钮，关闭Find对话框。 地图上当前显示的部分就是为市议会编制地图的部分区域。 当选择Zoom to

feature(s)时，在弹出菜单中还有一个Set

Bookmark选项。空间书签（Spatial Bookmark）可以保存特

定的地图范围，用户可以随时将地图恢复到其保存范围的状

态。

2. 在Find文本框中输入“City Hall”；单击In layers下 拉列表框，选择“buildings_point”；然后选中In

fields 选项，单击其下拉列表框，选择Name，最后单击Find。

空间书签和地图一起保存，所以任何使用地图的人都可以快

速地将地图放大到空间书签所标识的范围。

浏览 ARCCATALOG

和 ARCMAP

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放大书签区域

Greenvalley图是其他信息的基础底图，用户可以为常用的

地图区域建立空间书签。Downtown Greenvalley就是其中之

一。

1. 单击View，并指向Bookmarks。

2. 单击Downtown Greenvalley。

ArcMap为交互操作地图提供了良好的界面。用户可以使用刚

才的工具或其他工具来查找要素，回答与特定要素相关的问

题，以及使用不同比例尺来显示地图。

可以通过添加或删除图层，或者是改变图层显示方式来改变

地图所显示的信息。

本章下一部分内容是在地图中添加数据并修改图层属性。

现在地图放大显示的正是Downtown Greenvalley区域，此时 地图的范围和比例尺都是空间书签所记录的。制作这张市区 地图，可以让议员们很容易地把该区域与其他区域进行比 较。

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ARCGIS 基础教程

添加图层

现在已打开Greenvalley地图并将其范围设置到市区，这样 就可以编制所需要的地图了。市议会所需的地图包括市区用 水情况和现有水管的位置和管径尺寸等信息。首先，在地图 上添加用水情况的图层。

1. 将ArcMap和ArcCatalog窗口移动到可同时看到的位置。

2. 单击ArcCatalog中的Water Use图层并拖到地图上。用 户可以选择Catalog目录树中的任意图层，并将其拖动 到ArcMap中的地图上。

图层是数据的快捷方式。它还定义了ArcMap如何绘制数据。 用户可以将图层存储在机构中每个人都容易获取的地方，对 他们每个人而言，数据都将以同样的方式显示。

尽管图层非常有用，但有时图层却不易获得。幸运的是，用

户可以将原始地理数据添加到地图上，如同添加图层一样容

易。

这一图层显示了用一组渐变颜色填充的区域。就像打开

Greenvalley地图时道路和建筑物都使用预定义的符号一

样，Water Use图层也使用了一组特定的符号来显示。

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和 ARCMAP

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添加要素

当用户直接从coverage、shape文件或数据库中添加要素时， 每个要素都用一个符号显示。

要素类是指具有相同几何特征（形状）的要素的集合。

Watermains_arc就是一个要素类。在本例中，要素是指描述

水资源分配系统的管道的线状（polyline）要素。

现在，要将水管要素添加到地图上。

1. 将ArcMap和ArcCatalog窗口移动到可以同时显示的位 置。

2. 单击Catalog树中Data文件夹旁的“+”号，查看文件加 中的内容。

3. 单击GreenvalleyDB旁的“+”号。 GreenvalleyDB是一个地理数据库，包含了用户将要使用 的数据。该地理数据库中的数据放在5个要素数据集中： Hydrology，Parks，Public Buidings，Public Utility以及

Transportation。

4. 单击Public Utility旁的“+”号。

5. 单击watermains_arc，并将其移到地图上。

地理数据库（geodatabase）包括要素集和要素类，是ArcGIS

应用程序用来管理地理信息的。在第三章中，用户可以学到

更多相关知识及其他GIS数据类型。

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ARCGIS 基础教程

改变图层符号

市议会想知道市区水管管径的大致尺寸，所以必须用新的符

号来表示这些水管。

水管要素类包含了水管的多种属性。市议会想知道水管的管

径尺寸，因此可以根据水管的管径属性将水管分为5类。

1. 右击ArcMap内容表的Watermains_arc，在弹出菜单中点 击Properties选项。

2. 单击Properties对话框上的Symbology选项卡。

可以修改这一图层符号的样式，并在内容表中显示该样式。

Layer Properties对话框弹出，可使用该对话框来查看和修

改图层的各种属性。

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和 ARCMAP

31

3. 单击Quantities，可实现用渐变色填充符号。

5. 单击Value下拉列表框，选中DIAMETER。

ArcMap根据Natural Breaks分类法将水管要素分为5类。

线的宽度代表了水管的直径。如果想把水管改为蓝色，可以

修改默认符号。

6. 单击Template按钮。

4. 单击Graduated symbols，可实现用渐变符号显示要素。

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ARCGIS 基础教程

点击后，Symbol Selector对话框弹出。这里可以选择系统

预定义的符号，如公路的线状符号；也可以自定义符号。

8. 选择暗蓝色并点击OK。

7. 单击Color，Color Selector对话框弹出。可以在调色 板中选择系统预定义的颜色，或者是单击More

Colors 自定义颜色。

现在，所有的水管都将用暗蓝色线条表示，线条的宽度代表

水管的直径。

9. 点击Properties对话框上的OK按钮，将看到地图以新的 线状符号显示。

可以看出，ArcMap有一大批线状符号集和符号编辑工具。同

样，点状符号和多边形符号也有相应的符号集和符号编辑工

具。

该图层符号化设置完成后，保存地图以备后用，或者将其单

独存储为图层文件，如Water Use图层（具体操作参见《Using ArcMap》）。

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添加标注

地图中部分街道中心线和水管使用了类似的符号。为了避免

读者混淆，可以在地图中添加街道名称并改变街道中心线的

符号。

修改街道中心线符号

1. 再次右击内容表中的street_arc，并单击Properties选 项。

2. 右击内容表中的street_arc。

2. 单击Symbology选项卡。

3. 单击Label Features选项。

3. 单击Features，并选择Single symbol选项。

ArcMap将把街道名称添加到地图上。

街道中心线现在以单线表示，为使其容易辨认，可以将线条

的颜色改为亮灰色。

4. 单击Symbol按钮。

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Symbol Selector对话框弹出。

6. 单击图层Properties对话框中的OK按钮。

现在街道中心线以亮灰色表示，这样就不容易和水管混

淆了。

5. 单击Color，选择亮灰色并单击OK按钮。

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对地图进行排版

现在所有数据都在地图上，并用相应的符号表示。这张为市

议会会议准备的地图将用彩色打印在规格为“8.5×11”的

纸上，并分发给每一位议员。

每张地图上至少有一个数据框，这个数据框就是Layers，可

以在ArcMap内容表的最上方看到它的名称。

1． 点击View菜单，然后点击Layout View选项。

现在可以预览地图版面。图层显示在纸张的数据框（data

frame）中，可以用数据框组织所有需要显示的图层。

可以在地图上添加其他数据框，比较两个相邻的地区，显示

全图或详图。

在布局视图（Layout view）中，可以看到地图上所有的数

据框。如果返回数据视图（Data view）的话，就会看到这

些图层在活动数据框中，在内容表中以黑体表示。

数据框

在布局视图中还可以修改数据框在页面上的形状和位置；添

加其他地图元素，如比例尺和图例等；还可以改变页面的大

小和方向。

页面

当选择布局视图选项时，ArcMap界面上就添加了Layout工具 条。

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ARCGIS 基础教程

可以通过Layout工具条中的工具来修改屏幕上显示的实际

3. 点击Map Size和Printer Size中的Landscape修改页纸张的大小和位置，或者对其进行缩放。

面

方向，然后单击OK按钮。

在布局视图中，还可以使用Tools工具条中的工具来改变数 据框中图层的范围。

2. 右击页面，选择Page Setup选项。

现在是横向页面。

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和 ARCMAP

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添加比例尺、指北针、图例和页面标题，有助于议员们使用

这张地图。

7. 选中数据框右下角的选择句柄，此时鼠标形状变成双向

箭头，将其向左上方拖动。

首先，缩小数据框，在页面上为其他地图元素留出一部分空

间。

4. 单击Select Elements按钮。

5. 单击数据框并选中它。选中的数据框外围出现虚线框，

同时在数据框边角出现选择句柄。

添加比例尺

1. 在Insert菜单中选择Scale Bar选项。

6. 单击数据框中心并将其拖动到页面的左上角。

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Scale Bar对话框弹出。

添加指北针

2. 单击选中其中任一比例尺并单击OK按钮。 1. 在Insert菜单中选择North Arrow选项。

North Arrow对话框弹出。

2. 单击选中其中任一指北针符号并单击OK按钮。3. 单击比例尺并拖放到数据框左下方空白处。

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和 ARCMAP

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3. 单击指北针并拖放到数据框下方和比例尺右侧的空白

处。

Legend Wizard对话框弹出。

添加图例

1. 在Insert菜单中选择Legend选项。

改变Legend Wizard对话框中的参数可以调整地图上图例的 式样。Legend Wizard通过5个对话框来实现这一目的，它们 分别是：选择图层、图例标题、图例框样式、表示线状和多 边形要素的符号的大小和形状，以及图例项的间距。

在本例中，缺省的Legend Wizard参数设置就适合于所编制 地图。不过，在布局视图中，只要右击图例，从出现的菜单 中选择Properties选项，就可以随时修改这些参数。

40

2. 按照向导提示，单击几次Next按钮，选取默认的图例参 数。完成后，单击Finish按钮。 ARCGIS 基础教程

现在，图例就显示在地图上。

3. 单击选中图例，并将其拖放到数据框右侧的空白处。

一个简略标题Greenvalley就出现在布局视图中。

可以单击蓝色选择句柄来改变图例的大小，使其以合适的尺

寸显示在页面的右侧。

添加标题

Greenvalley是地图文档的名称，但是地图需要一个更具体

的标题。

1. 在Insert菜单中选择Title选项。

2. 选中标题，输入“Downtown Greenvalley Water Mains

and Water Use”，按Enter键，然后将标题拖放到页面 的中上方。

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和 ARCMAP

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保存地图

地图已经过多次修改。如果要把新制作的地图和原来的地图

都保留的话，可以使用Save as选项将地图以新名称保存。

2. 打开Greenvalley文件夹。

3. 输入“Downtown Water”，单击Save按钮。

1. 在File菜单上选择Save as选项。

现在，就可以打印一份市议会所需要的地图了。

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打印地图

在ArcMap中制作的地图可以很方便地打印出来。而布局视图 则可以在要打印的页面中组织地图元素，如数据框、比例尺 和指北针等。

Print对话框弹出。可以点击Setup按钮改变默认打印 机。

2. 单击OK按钮。

可以使用网络中的任意一台打印机来打印地图，可以选择

TMWindows®、PostScript®或ArcPress等打印程序来打印。

1. 在File菜单中选择Print选项。

打印好之后，就可以将地图呈送给市议会了。

关闭ArcMap和ArcCatalog。

3. 在File菜单中选择Exit选项，或者单击ArcMap窗口右上 角的Close按钮（×）。然后对ArcCatalog进行同样的 操作。

浏览 ARCCATALOG

和 ARCMAP

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下一步做什么？

通过制作一幅地图，用户已经学会了如何启动和使用ArcGIS

桌面系统的两个应用程序：ArcCatalog和ArcMap。

在下一章中，用户将学习更多的有关GIS数据的知识以及如 何使用各种数据类型。毋庸置疑，GIS分析领域的工作需要 处理各种不同格式的地理数据。而且，对于任何GIS项目而 言，首先要理解每种数据格式的优缺点。这对于学习第四章 “设计GIS项目”也是很有必要的。

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ARCGIS 基础教程

浏览GIS数据

本章提要

3

z

地理数据模型

要素数据格式

在第二章“浏览ArcCatalog和ArcMap”中，已经了解了地图和图层。地图上的图 层是建立在GIS数据基础上的。当向地图上添加水管地理信息时，就是从地理数 据库(geodatabase)的要素类中向地图添加数据。GIS数据的格式还包括shape文 件、coverage和栅格数据(raster)。尽管GIS数据的格式有很多种，但这些数据 都存储空间数据和属性信息。

z

许多数据都有空间要素，尽管可能有的不很明显。例如，与某个商场有关的顾客

数据库通常就有这些顾客的联系地址。在相应的街道数据集中，这些地址就可以

被绘制成点或者进行地理编码。同样地，商场的销售业绩表可以通过一条查询语

句与销售地域要素类相链接，并显示在地图上。

在分析某个项目以前，了解不同的GIS数据类型和数据库模型，是非常有益的。 本章将简要介绍常用的GIS数据类型和数据库模型。

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地理数据模型

ArcGIS 以多种格式管理和存储地理数据。ArcGIS 使用的

三种基本数据模型是矢量(vector)、栅格(raster)和不规

则三角网(TIN)。此外，也可以将表格数据导入到 GIS 中。

坐标大多是指二维(x, y)或三维(x, y, z)(其中 z 值代表

一个类似高程的值)。

矢量模型

坐标值取决于地理坐标系统中存储的数据。关于坐标系统，

在第六章“为分析准备数据”中进行了更详细地讨论。

地理现象可以用点、线和多边形来表达，这种对地球的表

达统称为矢量数据模型。矢量模型对于表示和存储离散要

素，如建筑物、管线或地块边界线等特别有用。

ArcGIS 将矢量数据存储为要素类和具有拓扑关联的要素类

集，与要素有关的属性存储在数据表中。

点是 x, y 坐标对；线是定义形状的坐标集；多边形是定义

封闭区域边界线的坐标集。

ArcGIS 使用三种不同的矢量模型表示地理要素数据：

coverage，shape 文件和地理数据库 (geodatabase)。

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ARCGIS 基础教程

栅格模型

在栅格模型中，地球表面被分割成规则的网格单元。

格网是派生数据，经常用于分析和模型模拟。网格产生的

途径有几种：从采样点，比如土壤化学沉积面的采样点，

生成格网；对影像进行分类生成格网，如土地覆盖格网；

将矢量数据进行转换，也可以生成格网。

如果我们要将栅格定位在地理空间中，至少需要知道栅格

数据中一个顶点的坐标(x, y)。

格网可以存储如高程表面之类的连续数值。

栅格模型特别适合存储和分析空间连续的数据。栅格模型

中的每个网格都含有一个值，代表一类、一个测量值或一

个影像解译值。

栅格数据包括影像和格网。影像如航片、卫片或扫描地图，

常用来产生 GIS 数据。

据

浏览GIS数47

格网也能存储分类数据，如植被类型数据。

存储分类信息的格网还可以存储每个分类的属性。例如，

存储植被类型的格网，可以为每一类存储一个数值代码，

植被类型的名称、环境对某些野生生物的适宜度，以及一

个通用的类型编码。这与要素数据不同，要素数据只能为

每个要素存储属性。

ArcGIS能识别和使用从多种类型的影像文件中获取的栅格

数据。就像添加要素一样，我们可以向地图中添加栅格数据

集，也可用ArcCatalog对其进行检查和组织。

不规则三角网(TIN)模型

在不规则三角网(TIN)模型中，图像以相互链接的三角形组

成的网络进行表达，三角形的顶点是不规则分布的，每个

点都有 x、y、z 坐标。不规则三角网(TIN)模型是一种存储

和分析表面的有效方法。

栅格图层的网格单元越小，地图的分辨率就越高，地图越

详细。不过，由于整个栅格图像是由规则的格网组成的，

为了存储高精度的信息而减小格网大小的做法就会增加信

息的存储量。

对有的地方地表起伏很大而有的地方地表平坦的异质性表

面，在给定的数据量下，用三角网表面模型比用栅格模型

更能精确地对其进行模拟表达。这是因为 TIN 模型可以在

地势起伏大的地方用很多点表示，而在地势平坦的地方用

ARCGIS 基础教程

48

较少的点来表示。ArcGIS 以 TIN 数据集来存储这些不规则

的三角网表面信息。与栅格数据一样，可以在 ArcMap 地图

中添加 TIN 数据，并用 ArcCatalog 来管理这些数据。

如果需要更多的关于栅格数据和TIN模型的信息，请参阅

《Modeling Our World: The ESRI Guide to Geodatabase

Design》一书。

将数据表放在地图上的另外一种方法是地理定位

（geolocating）。最简单的例子就是根据地理坐标数据表

在地图上画点。例如，可以根据从 GPS 接收器获得的经纬

度值将土壤采样点在地图上标识出来。也可以在街道网络

图上，根据地址数据表进行地址的空间定位。这通常称为

地理编码。

表格数据

可以认为 GIS 是一种用几何（特征）表现世界的数据库。

与其他数据库一样，ArcGIS 可以实现数据表间的链接。如

果具有公共属性，几乎所有的数据表都可以连接到要素类

或栅格数据集。例如，有一个人口统计单元的 shape 文件

和人口统计数据表文件，两者都包含了 tract 数值型字段，

就可以将人口统计表格数据和 shape 文件的属性表连接起

来，并绘制人口统计地图。

浏览GIS数据

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要素数据格式

ArcGIS 既支持基于文件的要素模型，也支持数据库管理系

统(DBMS)要素模型。

Coverage 中的基本要素

标注点（label point）能表现单个点要素。例如，油井。

下图中，左上角的点代表 57 号油井。

两种基于文件的要素模型是：coverage和 shape文件。这两 种文件使用“地理相关数据模型”，以二进制文件存储地理 要素的矢量数据，并用唯一的ID标识号，使地理要素和存放 在其他文件中的属性数据相关联。

ArcGIS 支持的 DBMS 要素模型也叫“地理数据库数据模型”，

在此模型中地理要素以行的形式存储在关系数据库的数据

表中，行中包括要素的地理坐标和属性信息。

Coverages

Coverages 是一种传统的格式，可以用于进行复杂的地理

处理、建立高质量的地理数据集和进行复杂的空间分析。

Coverages包括三种要素类型：基本(primary)要素、复合

(composite)要素和辅助(secondary)要素。Coverages的基

本要素有标注点(label point)、弧(arc)和多边形

(polygon)。复合要素有路径(route)、段(section)和区域

(region)，它们是建立在基本要素之上的。

标注点也可以将属性与多边形链接起来。Coverages 中的

每一个多边形有一个带有要素 ID 的标注点，通常位于多边

形的中心。在下图中，展示了两多边形 102 和 103 的标注

点。

Coverages 也可能包括辅助要素：控制点(tics)、链接

(links)和注记(annotation)。控制点和链接不代表具体的

地理实体，而是用于管理 Coverage。注记用来为地图上的

地理要素提供文本。

50

ARCGIS 基础教程

弧 (arc)是通过端点连接起来的线段集。一条弧可以单独

存在，如地质图上的一根断层线；多条弧可以组成网络，

如河流网或公共设施网。

节点有属性，所以它可以代表网络中点状要素，如水管网

络中的阀门。

节点对于跟踪coverages中的地理要素如何相互连接具有重 要作用。这种相互连接称为拓扑(topology)。关于coverages 的拓扑，在本节后面的部分将有更多的介绍。

多边形(polygon)代表区域，它是以弧为边界的闭合区域，

包括定义孤岛多边形的弧。在coverage中的多边形可能如下 图中B和C那样具有公共弧。但这两个多边形并不重叠，因此 区域中的每个点只能落在一个多边形中，如右下图，多边形 A中的点处在多边形B外。

弧也可以组成代表区域的多边形，如土壤类型。

节点(node)是弧的端点以及弧与弧之间相连的节点。

据

浏览GIS数51

Coverages 中的复合要素

路径（route）和段（section）是由弧或部分弧组成的线状

要素。路径在已有的线型网络中定义通路，如街道网络中从

一所房子到飞机场的路径。

Coverage中区域也可以重叠。例如，在一个森林多边形的

Coverage中，如果有块区域在不同的年份都发生过火灾，则

代表不同森林火灾的两个区域可能重叠。

因为我们感兴趣的地理网络上的点并不总是节点，段标识了

部分的弧。段记录了在一条给定的弧上一条路径开始和结束

的距离。

上图中，区域R2和区域R3都包含多边形C。

Coverages 中的辅助要素

注记（annotation）要素是当显示或打印地图时描述要素

的字符串，注记可以定位在一个点上，或两个点之间，也可

以沿一系列点进行注记。注记用来使地图的可读性更强。

区域（regions）是由多边形组成的区域要素。与多边形不

同的是，它可以是不连续的。例如，大陆和岛屿在地图上

可以表示为两个多边形，但它们属于同一个区域。

在上图中，多边形A和多边形D都属于区域R1。

52

ARCGIS 基础教程

注记以地理坐标的形式存储，因此当显示地图时，相对于

其他 Coverage 要素，注记的地理位置和比例尺保持不变。

控制点（Tics）是地理控制点。它们是地面上的已知点，

用以记录和转换 Coverage 的坐标。

链接（Link）是指用来调整coverage形状的偏移矢量。比如

将两个相邻的coverage边界进行匹配。链接由一个起点和一 个终点组成。

Coverage 拓扑关系

控制点能够将由纸质地图数字化来的要素从数字化仪的单

位，如厘米或英吋，精确地转换到实际地理单位，如公里

或英里。

拓扑(topology)是明确定义和使用要素几何中内在空间关

系的过程。Coverage 中主要有三种拓扑关系：连通性

(connectivity)、区域定义(area definition)和邻接性

(contiguity)。

将地图上的地理要素数字化为不同的图层时，采用相同的

地理控制点，使它们能进行准确叠加，这在实践中是很有

用的。

Coverage 在特定的文件中实现拓扑并明确记录了这些空间

关系。存储连通关系可以对线性网络建模和流追踪。存储

区域定义和邻接信息，使得找到或合并邻接多边形，并通

过叠加操作合并不同 Coverage 中的地理要素成为可能。

Coverage 用标志弧的端点的节点存储连通性。有公共节点

的弧被连接起来，这称为弧—节点拓扑，每段弧都是有起

点和终点并且相互连接的顶点集。

据

浏览GIS数53

下图表示了标注为 1，2，3 的三段弧。弧 1 始于节点 10

终止于节点 20。由顶点 a、b、c 和 d 定义了它的形状。弧

2 在节点 10 和 20 与弧 1 相连，

Coverage 通过记录一列弧的左多边形和右多边形来存储邻

接信息，称为左-右拓扑。具有公共弧的多边形是邻接的。

图中的多边形 A 和 B 就是邻接关系。因为 A 在弧段 2 的左

边，B 在弧段 2 的右边。

共享节点

弧

顶点

Coverage 通过记录一列构成每个多边形边界的相连接的弧

来定义区域（area），称为多边形-弧拓扑。

公用边

Coverage 的存储

Coverage 存储在工作空间中。这里的工作空间是指文件系

统中的文件夹，工作空间文件夹包括一个名为 info 的文件

夹和几个以 Coverage 名称命名的文件夹。 在上图中，工作空间叫做 a_workspace。Coverage 文件夹

下图中的多边形 A 是由弧 1 和弧 2 构成的。

多边形

文件系统中的工作空间

包括 a_coverage 和 b_coverage 两个文件夹。

每个 Coverage 文件夹都包括一些存储 Coverage 要素信息

的文件，包括坐标、拓扑等信息。Coverage 中要素的属性

TM

存储在由 INFO数据库管理的要素属性表中。Info 文件夹

包括 INFO 数据文件和每个 coverage 的数据表定义信息。

54

ARCGIS 基础教程

在 ArcCatalog 中，可以看到 coverage 工作空间是一个 GIS

数据文件夹。通过图标就可以识别一个 coverage 的几何特

征（点、线和多边形等），同样也能知道 coverage 中的要

素类。

Shape 文件

Shape 文件对于制图和空间分析来说是非常有用的。许多

地理数据都是以 Shape 文件格式保存的。

Shape 文件比 coverage 简单，因为它不存储各种要素和要

素类之间的完整的拓扑关系。每个 Shape 文件只存储单一

要素类的要素。

Shape 文件中的要素

ArcCatalog 的工作空间

Shape文件有两种类型的点要素：点(Point)和多点

(Multipoint)。线状要素也有两种：简单线(simple line)

和组合折线(multipart polylines)。Shape文件也有面状

要素，包括叫做多边形的简单或组合面状要素。

在上图中，可以发现，在 a_workspace 工作空间中包含两

个 coverage：a_coverage 和 b_coverage。a_coverage 中

包含了 arc 要素类和 tic 要素类。这个 coverage 有多边形

拓扑，所以它包括了一个 polygon 要素类，同时还有一个

label 要素类。b_coverage 是一个线状要素的 coverage，

所以它只包含了 arc 和 tic 要素类。

点（point）指简单的单点要素，例如油井和纪念碑。在下

图中，57 号油井被选中。

如果在 INFO 数据库里还存储了其它的表格（如链接数据表

或符号查询表），我们也可以在 coverage 工作空间中看到

相应的数据表。

据

浏览GIS数55

多点（multipoint）是代表一个要素的点的集合。例如，

多边形（polygon）可以是简单的面状要素，如一座孤岛；

它也可以是组合面状要素，如构成一个州的几个孤岛。

一群小岛屿可以用一个多点要素来表示。下图中多点要

素22被选中。

线（line）可以是简单的连续线，如在地图上的断层线；

也可以是有分支的折线(polyline)，如河流；线状要素也

可以有不连续的部分。

多边形可以重叠，但是 shape 文件不能存储它们之间的拓

扑关系。例如两个商家的市场区域可以用重叠的多边形来

表示。

Shape 文件的存储

Shape文件存储在文件夹中。一个shape文件由一组矢量数据 文件和包含要素属性的dBASE®格式的.dbf文件组成。Shape 文件的每个组成文件都有相同的文件名。

shapefile 文件夹

线类型 shapefile 文件的组成文件

56

ARCGIS 基础教程

一个 shape 文件表示的地理要素只能是一种几何形状：点、

多点、线或多边形。

地理数据库的优点是：其中的要素可以有内建行为；要素

完全存储在单一的数据库中；数据量大的地理数据库要素

类可以实现不分块、无缝存储。

在 ArcCatalog 中查看 shapefile 文件夹时，可以看到 shape

文件是以单独的要素类存储的。

ArcCatalog 中的文件夹

ArcCatalog 中的 shape 文件

除点、线和面这些基本要素之外，还可以创建自定义要素，

如变压器、管道和地块等。自定义要素可有特定的行为，

以更好地表达现实世界中的物体。我们可以使用这种特定

行为来支持复杂的网络建模，防止数据录入出错，自定义

要素的表现形式，以及定制属性数据的录入和检验方式。

地理数据库中的要素

由于用户可以定制对象，这意味着在地理数据库中潜在的

数据类是无限的。地理数据库要素的基本几何图形有点、

多点、网络接合点、线、网络边以及多边形。也可以创建

新的几何要素。

地理数据库 (Geodatabase)

地理数据库实现了一个面向对象的 GIS 数据模型——地理

数据库数据模型。地理数据库将每一个要素以行的形式存

储在表中，要素的矢量数据存储在表中的 shape 字段中，

属性数据存储在其他字段中，每个表存储一个要素类。

所有的点、线和多边形要素类均具有以下特征：

z

由多个部分组成（如 coverage 中的多点和区域）；

z

具有 x, y；x, y, z；或 x, y, z, m 坐标（m 坐标存

除了存储矢量数据外，地理数据库还可以存储栅格数据、

数据表以及其他数据表的参考。地理数据库可以将所有空

间数据存储在一个地方，将 coverages、shape 文件、栅格

数据添加到 DBMS 中类似。当然，还扩充了基于文件的数据

模型所没有的重要的新功能。

贮距离，如沿公路分布的里程碑之间的距离）；

z

以连续的无缝图层进行存储。

浏览GIS数据

57

点和多点地理数据库要素，与 shape 文件中相应的要素类

型相似。

复杂接合点要素(complex junction feature)在网络中扮演

更复杂的角色。在一个更大的网络中，可以包含具有逻辑和

拓扑作用的内部部分，如一个复杂接合点要素可以表示电网

的转换开关。在某一条件下，开关连通点A和点B；在另外的 条件下，它连通点A和点C。

例如，基本点要素可以代表城市中建筑物的位置。 自定义点要素也可以代表建筑物，但它们可能有一个交互界

面，用于显示所有者、面积和建筑物估价信息，或展示该建

筑物的照片或示意图。

网络接合点要素(Network junction features)是在网络中

起拓扑作用的点，有点像coverage中的节点。有简单网络接 合点和复杂网络接合点两种。

这个开关遵循编辑校验规则，可控制与之相连接的电线类

型。它也可以有自定义行为，在不同状态下——如开或关

的状态——用不同的符号来描绘开关。

简单接合点要素(simple junction feature)可用来表示连

接两根管道的装置。它具有一种校验行为以确保连接的管道

具有正确的直径和材料。

线要素(Line features)是由三种类型段构成的线：直线段

(line segments)、圆弧(circular arcs)和贝塞尔样条曲线

(Bézier splines)。正如右下图所示，一条线可以由这三种

类型的段组成。

58

ARCGIS 基础教程

线可以代表线状地理要素，如公路或等高线。可以自定义

线状要素绘制方式，如可以根据地图比例尺生成线，也可

以控制沿线放置注记的位置。

网络边要素(Network edge features)是网络中起到拓扑作

用的线。它可以用来追踪和流分析。

简单网络边要素具有连通规则。例如，一个 10 厘米口径的

管道只能与 10 厘米口径的设备连接。它们也可以有一些特

殊的类方法，如可以根据管道的直径、粗糙度和长度计算

水流从一端流到另一端的压力。它们还可以有特殊的查询、

编辑和数据录入界面。

下图中，A、B 两点间的网络被追踪。网络中包含有简单的

和复杂的两种网络边要素。

复杂网络边要素(complex edge feature)也是一线性网络要

素，它可以包含一个或多个位于线上的接合点，却仍然为一

个单一的要素。下图中，从A到B的线就是一个复杂网络边要 素。

简单网络边要素(simple edge feature)在终端连接接合点

要素的线状网络要素。在这一方面，简单网络边要素与具有

终端节点的弧相类似。简单网络边要素可以表示供水网络中

的一根管道。

一根电线可以表示成一个复杂的网络边要素。它的终点有

接合点要素，以及在它的长度内其它线段与之相交处有附

加的接合点要素。和简单的网络边要素一样，复杂网络边

要素也可以有特殊的类方法和交互界面。

据

浏览GIS数59

多边形(polygon)要素代表区域。它的边界可以由线段

(line segments)、圆弧(circular arcs)和贝塞尔样条曲

线(Bézier splines)组成——与生成线状要素的几何体相

同。它可以是简单的封闭多边形，也可以由多个不连续的

部分组成。多边形要素也可具有嵌套的“岛”和“湖”的

结构。

地理数据库中的拓扑结构

地理数据库中的拓扑结构用来表达一个要素类内的要素之

间或不同要素类之间共有的几何图形。我们也可以组织地

理数据库中的要素来创建平面拓扑或几何网络。

在一个平面拓扑结构中，要素类可以和另一个要素类共享

几何图形。例如，我们可以在街道、街区、街区组以及抽

样区间建立拓扑关系。街道段定义了它们所包围的街区的

边界。街区构成街区组，街区组组成抽样区。

平面拓扑结构由一系列节点、边和面(face)组成。当更新

某一要素的边界时，公共边界也随之更新。

可以用多边形要素来表示地理要素，比如建筑物、人口普查

区或森林区。与地理数据库其它要素一样，也可以自定义多

边形要素的行为和交互界面。例如，一个自定义建筑物多边

形，可以在某一比例尺下绘制成平面视图，而在另一比例尺

下绘制成概化的建筑物标志，在其它比例尺下绘制成点状符

号。多边形也可以有一个编辑和浏览其属性的自定义界面。

我们可以从头创建自定义地理数据库，也可以修改现有数据

库中的元素。有关数据库的设计和创建自定义要素的更多知

识，请参阅《Modeling Our World: The ESRI Guide to

Geodatabase Design and Building a Geodatabase》一书。

60

ARCGIS 基础教程

在一个数据集中拓扑关联的边和接合点要素可以组成一个

几何网络。这对于要素之间实现无缝连接很有用。例如，

可以将管道、阀门、泵站和供水装置组织成一供水网络。

在 ArcCatalog 中查看地理数据库时可以看到数据库表是

由一系列的要素数据集和要素类构成，或仅由单一要素类

构成。

地理数据库要素的存储

地理数据库要素存在于地理数据库中，多用户地理数据库可

以通过在任何一种主要的商业关系数据库中使用ArcSDE软

件来实现，单用户或个人地理数据库可以用微软公司的

Access数据库*.mdb文件来实现。 可以用包括ArcMap和ArcCatalog在内的ArcGIS软件访问数 据库。

在文件系统中的 Geodatabase 文件夹

数据库文件

地理数据库要素类按空间索引来存储，所以可以在一个完整

的大型数据库中高效操作一块很小的区域，这样就不需要对

大型复杂的数据集进行分块处理了。

获取更多的信息

每一个地理数据库要素类只包含一种几何要素类型。相关

的要素类可以组成要素数据集。要素数据集对于组织具有

公共拓扑关系的要素类非常有用。也可以用来按主题组织

要素类，例如，在一个水域要素数据集中可能有三个要素

类：代表池塘的点要素；代表河流的线要素和代表湖泊的

多边形要素。

每一种矢量数据格式都有很多特征。在进行具体的数据库设

计时，从其中选择一种矢量数据格式需要考虑很多问题。要

全面地探讨这些问题，请参阅《Modeling Our World: The

ESRI Guide to Geodatabase Design and Building a

Geodatabase》一书。

61

浏览GIS数据

本文标签： 要素地图数据地理图层