ArcGIS入门 （一）
一、ArcGIS的数据
1.1 4D数据
4D数据包括DLG(数字线画地图）、DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像地图）、DRG（数字栅格地图）
- 数字线划地图(DLG)是一种更为方便的放大、漫游、查询、检查、量测、叠加地图。其数据量小，便于分层，能快速的生成专题地图，所以也称作矢量专题信息DTI（Digital Thematic Information）。此数据能满足地理信息系统进行各种空间分析要求，视为带有智能的数据。可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。数字线划地图(DLG)的技术特征为：地图地理内容、分幅、投影、精度、坐标系统与同比例尺地形图一致
- （Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据
- 数字正射影像图(DOM,DigitalOrthophotoMap)：是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。
- 在地理方面，DRG是Digital Raster Graphic的缩写，中文叫数字栅格地图是根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据集。
1.2 ArcGIS的数据和4D数据对应
ArcGIS的数据的数据主要分为矢量数据(要素类)和栅格数据(也叫
影像数据)
矢量数据(要素类):点、线、面和注记（地图文本的地理数据库名
称）。
栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。每一个单元（像素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
1.3 栅格数据
空间分辨率：空间分辨率是指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描
仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元
栅格数据介绍-CELLSIZE：
- Ø 定义格格单元的大小时，我们需要平衡信息的精确性和数据 量之间的矛盾。
- Ø 栅格单元代表的尺度越小CellSIZE，表达的信息就越精确。
- Ø 栅格单元代表的尺度越大，存储数据所需要的空间就更少，同时，表达的信息也就不精确。
- Ø 在ArcGIS中改变CellSIZE，使用Resample 重采样
- Ø Resample：可以处理单波段，也可以处理多波段
栅格格式：
栅格在一种特殊的影像格式，一般影像格式有JPG，BMP，TIF，PNG等，在ArcGIS中一般表现为Grid,.img,.TIF，具体的应用为DEM，DOM等，前面的属于文件格式，也可以存在数据库，在数据库中，不能加扩展名，是文件格式一定要加扩展名。
任何栅格分析（处理）都是信息有损的处理，原始数据一定要保存（保留）。
二、ArcGIS矢量数据和地理数据库
2.1 ArcGIS矢量数据
Ø 矢量数据结构是通过记录空间对象的坐标及空间关系
表达空间对象的几何位置。
Ø 矢量格式主要SHP,GeoDatabase（地理数据库）
2.2 SHP格式
- hapefile 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 是可以在 ArcGIS中使用和编辑的其中一种空间数据格式。
- 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引用要素的几何和属性。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。
2.3 地理数据库的类型
地理数据库是用于保存数据集集合的“容器”。有以下三种类型：
- Ø 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 1 TB。建议使用文件地理数据库而不是个人地理数据库。
- Ø 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 2 GB。
- Ø ArcSDE 地理数据库 - 也称作多用户地理数据库。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。这些地理数据库需要使用 ArcSDE，并且在大小和用户数量方面没有限制。
2.4 创建数据库方法
2.5 SHP和数据库区别
SHP就是具体的点、线、面，数据库是一个集合
SHP不支持注记和高级功能，如拓扑检查
SHP字段名只有10个字，文件最大2G
ArcGIS建议大家使用数据库
三、坐标系与投影变换
3.1 坐标系
测绘地面上某个点的位置时，需要两个起算点：一是平面位置，一是高程。计算这两个位置所依据的系统，就叫坐标系统和高程系统。
坐标是GIS数据的骨骼框架，能够将我们的数据定位到相应的位置，为地图中的每一点提供准确的坐标。如经纬度下经度、纬度，平面中X，Y。
3.2 基准面
当一个旋转椭球体的形状与地球相近时，基准面用于定义旋转椭球体相对于地心的位置。基准面给出了测量地球表面上位置的参考框架。它定义了经线和纬线的原点及方向。
- 地心基准面
- 区域基准面
地心基准面
在过去的 15 年中，卫星数据为测地学家提供了新的测量结果，用
于定义与地球最吻合的、坐标与地球质心相关联的旋转椭球体。地
球中心（或地心）基准面使用地球的质心作为原点。最新开发的并
且使用最广泛的基准是 WGS 1984。它被用作在世界范围内进行定
位测量的框架。还有目前国家2000坐标系。
区域基准面
区域基准面是在特定区域内与地球表面极为吻合的旋转椭球体。旋转椭球体表面上的点与地球表面上的特定位置相匹配。该点也被称作基准面的原点。原点的坐标是固定的，所有其他点由其计算获得。如北京54，和西安80。
更多信息可参考ArcGIS帮助文档
3.3 坐标系分类
全局坐标系或球坐标系，例如经纬度。这些坐标系通常称为地理坐标系。
基于横轴墨卡托、阿尔伯斯等积或罗宾森等地图投影的投影坐标系，这些地图投影（以及其他多种地图投影模型）提供了各种机制将地球球面的地图投影到二维笛卡尔坐标平面上。投影坐标系有时称为地图投影。
地理坐标系与投影坐标系区别：
地理坐标系以度为单位， 地理空间坐标系（Geographic coordinate system ），使用基于经纬度坐标描述地球上某一点所处的位置。地理坐标系坐标经度范围（-180-180），纬度（-90-90）。投影坐标系以米为单位。
最常用的地理坐标系是经纬度坐标系，这个坐标系可以确定地球上任何一点的位置，如果我们将地球看作一个球体，而经纬网就是加在地球表面的地理坐标参照系格网，经度和纬度是从地球中心对地球表面给定点量测得到的角度，经度是东西方向，而纬度是南北方向，经线从地球南北极穿过，而纬线是平行于赤道的环线，需要说明的是经纬度坐标系不是一种平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其量测面积长度。
3.4 高斯-克吕格投影
3.5 动态投影
动态投影(ArcMap)， 所谓动态投影指：改变ArcMap中的Data Frame（工作区）的空间参考或是对后加入到ArcMap工作区中数据的投影变换。ArcMap的DataFrame（工作区）的坐标系统默认为第一个加载到当前DataFrame（工作区）的那个文件的坐标系统，后加入的数据，如果和当前工作区坐标系统不同，则ArcMap会自动做投影变换，把后加入的数据投影变换到当前坐标系下显示，但此时数据文件所存储的实际数据坐标值并没有改变，只是显示形态上的变化！因此叫动态投影。
3.6 投影变换
投影：将矢量数据从一种坐标系投影到另一种坐标系。 分两种
- 同一基准面：在同一基准面间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，可以用三度带、六度带之间转换，带号和中央经线之间转换，地理坐标和投影坐标之间转换
- 不同基准面:当系统所使用的数据是来自不同地图投影的时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据，这就需要进行地图投影变换。
不同椭球体或基准面不能直接转换原因在于椭球体长短轴不一样，如不能直接将西安80转换成国家2000一样，如需要转换，有两种方法：
（1）参数法转换
（2）5个以上同名点空间校正转换
（最好5个以上同名点，没有5个点无法查看残差，残差越小精度越高）
