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地理信息科学专业是一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的学科。目前，我国开设地理信息科学专业及测绘地理信息技术专业的院校超过200所，相关院校均开设了GIS软件与应用类的课程。

ArcGIS是主流GIS软件之一，本书精选地理信息系统中的基础而重要的内容，主要包括ArcGIS软件介绍、地图数据显示与浏览、地图标注与注记、GIS空间数据选择与查询、坐标系统和投影、地图编辑、空间数据处理、空间分析、地图符号化与制图等。

目 录

第1章 ArcGIS软件介绍1

1.1 ArcGIS的起源与发展2

1.1.1 ESRI简介2

1.1.2 ArcGIS产品历史3

1.2 ArcGIS10.4体系结构6

1.3 ArcGIS for Desktop8

1.3.1 ArcMap9

1.3.2 ArcCatalog9

1.3.3 ArcToolbox10

1.3.4 ArcGlobe11

1.3.5 ArcScene11

1.3.6 ModelBuilder12

1.3.7 扩展模块13

1.4 ArcGIS Pro13

1.5 ArcGIS for Server15

1.6 ArcGIS Online17

1.7 ESRI CityEngine19

1.8 ArcGIS开发产品20

1.8.1 ArcGIS Runtime20

1.8.2 ArcGIS Engine21

第2章 地图数据显示与浏览23

2.1 预备知识24

2.1.1 ArcMap主窗体介绍24

2.1.2 ArcGIS数据格式24

2.2 mxd地图文件25

2.2.1 新建文件26

2.2.2 打开文件26

2.2.3 保存与另存为27

2.2.4 存储数据源的相对路径名28

2.3 图层管理30

2.3.1 新建图层30

2.3.2 添加图层31

2.3.3 删除图层34

2.3.4 图层顺序调整34

2.3.5 图层是否可见35

2.4 地图浏览35

2.5 设置地图可见的比例范围38

2.6 图层属性42

2.7 属性表44

2.8 修复数据源50

2.9 数据导出51

2.10 浏览元数据52

2.11 导出地图53

第3章 地图标注与注记59

3.1 地图标注60

3.1.1 标注显示控制60

3.1.2 单个属性字段标注61

3.1.3 组合多个属性字段标注63

3.1.4 分类标注65

3.1.5 地类图斑分数型标注68

3.1.6 地下管线标注70

3.1.7 道路名称标注71

3.1.8 等高线标注74

3.2 地图注记76

3.2.1 地图注记的功能76

3.2.2 地图注记的分类76

3.2.3 地图注记的定位76

3.2.4 地图注记的设计原则77

3.2.5 标注转注记77

3.2.6 注记编辑79

第4章 GIS空间数据选择与查询91

4.1 空间选择92

4.1.1 通过属性选择92

4.1.2 通过位置选择93

4.1.3 通过图形选择94

4.1.4 设置可选图层95

4.1.5 交互式选择方式96

4.1.6 清除选择的要素97

4.1.7 选择统计98

4.1.8 选择选项设置98

4.2 根据空间位置查询属性99

4.3 根据属性查找空间实体100

4.4 空间属性联合查询100

4.5 长度和面积查询102

4.6 坐标定位103

4.7 要素超链接设置和查看104

4.8 计算江西省范围内的公路

总长度106

4.8.1 背景与目的106

4.8.2 任务106

4.8.3 操作步骤106

第5章 坐标系统和投影109

5.1 GIS坐标系统定义的基础110

5.1.1 地球椭球体110

5.1.2 大地基准面110

5.1.3 地图投影111

5.2 地理坐标系113

5.3 投影坐标系113

5.4 坐标系统和投影变换在桌面产品

中的应用114

5.4.1 动态投影114

5.4.2 坐标系统描述117

5.4.3 投影变换123

5.5 本章小结135

第6章 地图编辑137

6.1 图形编辑138

6.1.1 启动与停止编辑138

6.1.2 捕捉设置140

6.1.3 创建点要素、线/弧要素、

面要素141

6.1.4 折点编辑146

6.1.5 求中点、端点弧段和弧段、距离-距离、方向-距离、正切曲线段、追踪工具149

6.1.6 线要素分割、裁剪、延伸，

面要素切割，合并、联合、拆分

多部件要素151

6.1.7 移动、旋转、删除、缩放、复制

要素156

6.1.8 修整、镜像、概化和平滑

要素159

6.1.9 缓冲区161

6.2 属性编辑161

6.2.1 编辑属性162

6.2.2 批量修改属性163

*6.2.3 在要素间传递属性164

6.3 拓扑编辑166

6.3.1 地理数据库拓扑166

6.3.2 编辑共享要素172

6.4 制作正方形网格175

6.4.1 背景与目的175

6.4.2 任务175

6.4.3 操作步骤176

第7章 空间数据处理183

7.1 矢量数据空间校正184

7.1.1 坐标转换184

7.1.2 橡皮拉伸186

7.1.3 接边188

7.2 栅格数据地理配准189

7.3 影像裁剪191

7.3.1 按掩膜提取进行裁剪191

7.3.2 利用栅格处理中的裁剪工具进行裁剪193

7.4 数据转换194

7.4.1 几何类型转换194

7.4.2 格式转换200

7.5 地图矢量化205

7.5.1 等高线矢量化205

7.5.2 宗地全自动矢量化209

*7.6 栅格地图矢量化与处理212

7.6.1 背景与目的212

7.6.2 任务212

7.6.3 综合练习实施的主要步骤213

第8章 GIS空间分析215

8.1 矢量数据的空间分析216

8.1.1 缓冲区分析216

8.1.2 叠置分析222

8.1.3 网络分析236

8.1.4 泰森多边形248

8.2 栅格数据的空间分析254

8.2.1 距离制图254

8.2.2 密度制图257

8.2.3 像元统计260

8.2.4 邻域统计261

8.2.5 分区统计262

*8.2.6 重分类工具263

8.2.7 栅格计算268

8.3 表面生成与分析271

8.3.1 创建表面271

8.3.2 表面分析287

8.3.3 ArcScene三维可视化302

第9章 地图符号化与制图309

9.1 地图符号化310

9.1.1 点要素符号化310

9.1.2 线要素符号化312

9.1.3 面要素符号化313

9.1.4 制图表达321

9.1.5 创建符号324

9.1.6 创建符号库330

9.2 地图制图331

9.2.1 设置制图模板331

9.2.2 确定制图范围332

9.2.3 地图边框与阴影332

9.2.4 图例333

9.2.5 比例尺334

9.2.6 比例文本335

9.2.7 指北针336

9.2.8 图名等文本的设置336

9.2.9 嵌入图片337

9.2.10 地图打印输出337

*9.3 ArcGIS实用制图技巧337

9.3.1 制作羽化效果337

9.3.2 制作粉饰效果345

9.3.3 制作阴影效果346

9.3.4 制作浮雕效果349

9.3.5 制作光照效果352

9.4 制作指定比例尺的专题地图357

9.4.1 背景与目的357

9.4.2 任务357

9.4.3 操作步骤357

参考文献366

吴建华，男，博士，副教授，江西师范大学地理与环境学院硕士生导师，地理信息科学系主任，南加州大学访问学者，中国地理信息产业协会教育与科普工作委员会委员，江西省测绘地理信息学会地图学与地理信息系统专业委员会委员，美国地理学家协会会员，国家自然科学基金通信评审人，获得美国GISCI的GISP认证(Certified GIS Professional)。从事地图学与地理信息工程方面的教学与科研工作，曾获"2014ESRI杯全国大学生GIS软件开发竞赛”优秀指导老师奖、"第三届全国大学生GIS应用技能大赛”优秀指导教师奖。

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前言

"前 言

地理信息科学专业（Geographic Information Science）原名地理信息系统专业（Geographic Information System，GIS）。2012年在印发的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中，在地理科学类专业中，地理信息系统专业已改为地理信息科学专业。地理信息科学是新兴的一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的学科。地理信息系统技术已广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

2014年1月22日国务院办公厅以国办发〔2014〕2号印发《国务院关于促进地理信息产业发展的意见》，标志着发展地理信息产业已成为国家战略，充分彰显地理信息这一战略性新兴产业的重要地位和作用。《国家地理信息产业发展规划（2014—2020年）》指明，到2020年我国地理信息产业总产值将超过8000亿元，成为国民经济发展新的增长点。目前，市场上呈现出GIS人才供不应求的现象，因此，迫切需要培养大量综合型、创新型、实战型GIS专业工程人才。

目前，我国开设地理信息科学（本科）专业及测绘地理信息技术（专科）专业的院校超过200所。相关院校均开设了GIS软件与应用类的课程。“GIS软件与应用”课程是我校地理信息科学专业的一门专业主干课，主要学习主流GIS软件—ArcGIS的基本原理与应用操作方法，是培养GIS工程人才重要基础课程之一。通过ArcGIS 软件的实际操作，使学生进一步理解GIS的基本概念并掌握其应用技术，为将来从事地理信息系统的应用、开发与研究打下良好的基础。在我校本课程每周4节课，共64课时，安排在大二下学期，老师讲授应用背景、相关概念及上机演示操作，学生验证与实践。一方面，由于当前一些受欢迎的实践类GIS软件应用教材适合作为参考书，而不是很适合设定课时的教材；另一方面，由于ArcGIS软件体系的变化、产品的更新换代。因此，迫切需要建设一本简单易懂、知识内容新颖的适合普通本科、专科学生课堂教学或社会工作人员的兼具基础性和实践性的“GIS软件与应用”类教材。

本书精选地理信息系统中的基础而重要的内容，按照64个教学课程量对教材进行编排，全面介绍近期新的ArcGIS软件体系结构，清晰地介绍相关概念，分章节由简到难、由单一到综合地详细介绍软件功能的应用操作方法并阐述该功能应用的实际场景。强调在教学进程中总体上运用迭代思想，即本节课程需要融入上一次课或前几次课所学的技能技巧，通过平时的综合训练使得学生具有综合运用所学技能解决实际问题的能力，并且上课过程中强调协同思想的培养。通常把一个贴近现实的实践任务划分成多个子任务，在对学生分组后，分发每个子任务给各小组，每组完成指定的区域或专题任务，组内任务还可以继续划分，在完成任务期间，各组还要在工作技术标准、工作时间、联合作业等方面与其他小组协同，在任务完成后由协同小组组长、其他各组组长及老师对组和个人成绩进行评定。利用协同思想达到以下目标：

? 让学生明白标准与规范的重要性；

? 提高学生的项目分工、管理与协作能力；

? 提高学生适应未来工作的能力。

全书以江西师范大学地理与环境学院吴建华老师多年的“GIS软件与应用”课程授课提纲及教学内容为蓝本进行设计，由吴建华、逯跃锋为主编，余梦娟、舒志刚、韦朋杰、邓琦、袁蓉婧为副主编，参编人员包括张婷、刘野、尤一铭、冯晨、刘硕、张神鹰，最后由吴建华统稿。全书分为9章：第1章为ArcGIS软件介绍（建议4课时），学习了解ArcGIS的起源与发展，近期新的ArcGIS产品体系结构以及核心的ArcGIS产品；第2章为地图数据显示与浏览（建议6课时），使学生认识ArcMap的界面，了解ArcGIS的数据格式，学会对地图数据的一些简单基本的操作；第3章为地图标注与注记（建议6课时），包括分类标注、地类图斑分数型标注、地下管线管径标注、道路名称标注、等高线标注、标注转注记、注记编辑等；第4章为GIS空间数据选择与查询（建议4课时），包括空间选择、根据空间位置查询属性、根据属性查找空间实体、空间属性联合查询、长度和面积查询、坐标定位、要素超链接设置和查看等；第5章为坐标系统和投影（建议4课时），包括地理坐标系统、投影坐标系统以及坐标系统及投影变换在桌面产品中的应用等内容。第6章为地图编辑（建议8课时），包括图形编辑、属性编辑、拓扑编辑等内容。第7章为空间数据处理（建议10课时），包括矢量数据空间校正、栅格数据地理配准、影像裁剪、数据转换、地图数字化等内容。第8章为空间分析（建议14课时），包括矢量数据的空间分析（如缓冲区分析、网络分析），栅格数据的空间分析（如距离制图、栅格计算），三维分析等内容。第9章为地图符号化与制图（建议8课时），包括点、线、面要素符号化、制图表达、创建符号和符号库、地图整饰与地图打印输出等内容。对于书中标注*的章节内容，建议由学生课后自学或以作业的形式完成。考虑到ArcGIS for Desktop在ArcGIS10.2、10.3、10.4三个版本中变化内容很小以及版本的稳定性，本书的实验操作在ArcGIS10.2和ArcGIS10.3中测试完成，提供的实验数据可以满足不同ArcGIS版本的应用需求，便于不同教学条件下的教学。

由于时间仓促和编者水平有限，错误与不妥之处在所难免，敬请大家批评指正。批评和建议请致信wjhgis@126.com。也请大家关注微信公众号wiGIS，编者将在微信平台定期发布本书的勘误、读者的意见及建议等，订阅用户可获取该教材相关的PPT和教学视频。

最后衷心感谢参与本书编写的全体成员和对该书出版提出宝贵意见的专家，感谢曾经鼓励、支持和帮助过我的领导与组织，易智瑞（中国）信息新技术有限公司的张聆经理一直关注本书的书写，并提出了宝贵建议，在此也特别感谢。

本书受到江西师范大学第二批“正大学子”创新人才培育计划项目“GIS拔尖创新人才实验班”、江西省普通本科高等学校很好工程师培养计划试点专业项目“很好GIS工程师计划”（江西师范大学地理信息科学专业）、国家自然科学基金（41561084、41201409）、山东省自然科学基金（ZR2014DL001）资助，在此也表示衷心的感谢！

本书第1版于2017年3月出版，目前已经被多所高校选为了教材，得到了广大读者的好评。在第2版的修改过程中得到了凌青、刘易同学的帮助，在此也表示感谢！

吴建华

2018年8月于江西师范大学方荫楼"