精确农业概论

　 实验报告册

　课程名称：

　 精确农业概论 指导老师：

　 班 班

　级：

　 姓 姓

　名：

　学 学

　号：

　学 学

　期：

　 20

　—20 学年

　第

　学期

　南京农业大学工学院教务处印

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　 姓名：

　学号：

　班级：

　成绩：

　实验名称：

　Arc GIS 软件使用 一、GIS 简介 GIS 即 Geographical Information System。其是在计算机软硬件支持下将描述客观世界的各种数据按其地理坐标或者空间位置输入计算机，并在其中存储、更新、查询、检索、分析、处理、综合应用、显示制图和输出，从而实现利用这些数据改造客观世界的某些目标的一种计算机技术和方法。

　GIS 主要由五个部分组成，计算机硬件系统；计算机软件系统；地理空间数据库；系统组织管理人员；专业应用管理模型。

　本实验介绍了比较流行的 GIS 软件 Arc GIS 的使用 二、Arc GIS 介绍 Arc GIS 产品线是一个可伸缩的，全面的 GIS 平台。Arc Objects 包含了许多的可编程组件，从细粒度的对象（例如单个的几何对象）到粗粒度的对象（例如与现有 Arc Map 文档交互的地图对象），涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的 GIS 功能。

　Arc GIS 作为一个可伸缩的平台，无论是在桌面，在服务器，在野外还是通过 Web，都为个人用户也为群体用户提供完善的 GIS 的功能。而作为是一个建设完整 GIS 的软件集合，它包含了一系列部署 GIS 的框架：

　Arc GIS Desktop――一个专业 GIS 应用的完整套件 Arc GIS Engine――为定制开发 GIS 应用的嵌入式开发组件 服务端 GIS――Arc SDE，Arc IMS 和 Arc GIS Server 移动 GIS――Arc Pad 以及为平板电脑使用的 Arc GIS Desktop 和 Engine Arc GIS 是基于一套由共享 GIS 组件组成的通用组件库实现，这些组件被称为 Arc Objects TM。

　一般来说，我们大多数使用的都是桌面 GIS。以 Arc GIS Desktop 为例：Arc GIS Desktop 是一个集成了众多高级 GIS 应用的软件套件，它包含了一套带有用户界面组件的 Windows 桌面应用（例如：Arc Map，Arc Catalog TM，Arc Toobox TM 以及 Arc Globe）。Arc GIS Desktop 具有三种功能级别――Arc Reader, Arc View，Arc Editor TM 和 Arc Info TM，它们都可以使用各自软件包中包含的 Arc GIS Desktop 开发包进行客户化和扩展。其界面为：

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　三、Arc GIS 桌面软件 Arc GIS 桌面软件都由一组相同的应用环境构成：Arc Map，Arc Catalog和 Arc Toolbox。通过这三个应用的协调工作，可以完成从简单到复杂的 GIS操作，包括查询检索、制图，数据管理，空间统计、空间分析和空间处理。同时还包括与 Internet 图和服务的整合，地理编码，高级数据编辑，高质量的制图，动态投影，元数据管理，对近 40 种数据格式的直接支持等 1. Arc Map Arc Map 是 Arc GIS 桌面系统的核心应用。它把传统的空间数据编辑、查询、显示、分析、报表和制图等 GIS 功能集成到一个简单的可扩展的应用框架上。在该应用中，我们可以操作地图。地图是一个包含地理窗口或视图的制图版面，它由一系列图层，图例，比例尺，指北针和其他制图元素组成。Arc Map 可 以 以 不 同 的 视 图 显 示 地 图 ——地 理 数 据 视 图 和 版 面视 图 ——在 此 环 境 中 ， 可 以 完 成 一 系 列 高 级 的 GIS任务。

　2. Arc Catalog

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　 Arc Catalog 于组织和管理所有 GIS 数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构

　 3. Arc Toolbox Arc Toolbox 是一个简单的包含了各种用于空间处理的 GIS 工具的应用。有两个版本的Arc Toolbox——随Arc Info提供的完整版和随Arc View和Arc Editor提供的简化版。

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　四、Arc GIS 的基本使用

　（一）实验目的

　熟悉 Arc Map、Arc Catalog、Arc Toolbox 基本界面，掌握 Arc Map、Arc Catalog、Arc Toolbox 的基本操作。

　（二）实验内容

　 1. Arc Map 基本操作界面与用户界面定制 2. Arc Map 环境下数据添加、显示以及图文互访 3. Arc Catalog 基本操作 4. Arc Toolbox 基本操作 （二）实验步骤 1. Arc Map 基本操作 （1）启动 Arc Map 如果软件安装过程已经创建了桌面快捷方式，就可以直接双击 Arc Map 图标即可。或者选择桌面【开始】→【所有程序】→【Arc GIS】，单击 Arc Map 图标也可以启动 Arc Map。当出现 Arc Map 对话框时，点选“新的空白文档”，单击确定。

　（2）缺省用户界面 当 Arc Map 启动之后，缺省方式的用户界面包括主菜单和“Standard”工具条。

　（3）用户界面的定制 为了使用的方便，可以将常用的工具条打开，显示在窗口界面上，即定制用户自己的界面。方法是：通过菜单“Customize->Tool bars…”或者在菜单区或者工具条区按鼠标右键进行界面的定制。这些菜单和工具条可以停靠在窗口的任意位置。

　（4）新建地图 在主菜单中选择“File->New”或者在 Standard 工具条上选择 ,建立新的地

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　 图。

　A. 数据框架操作 （ Data Frame ）

　在 Arc Map 中，一个数据框架显示统一地理区域的多层信息。一个地图中可以包含多个数据框架，同时一个数据框架中可以包含多个图层。例如，一个数据框架包含中国的行政区域等信息，另一个数据框架表示中国在世界的位置。但在数据操作时，只能有一个数据框架处于活动状态。在 Data View 只能显示当前活动的数据框架，而在 Layout View 可以同时显示多个数据框架，而且它们在版面布局也是可以任意调整的。

　增加数据框架

　在“新建地图”操作中，系统自动创建了一个名称为“Layers”的数据框架。

　a. 在主菜单中选择“Insert->Data Frame”，查看 Contents 窗口的变化； b. 在主菜单中选择“Insert->Data Frame”，查看 Contents 窗口的变化。

　注意到，现在 Contents 窗口中包含三个数据框架，名称分别为“Layers”、“New Data Frame”和“New Data Frame2”，并且“New Data Frame2”名称加粗显示，表示后加入的自动成为当前活动数据框架。

　删除数据框架

　在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内用右键选择“New Data Frame2”，在显示的弹出菜单中选择“Remove”，查看结果。

　“New Data Frame2”数据框架被删除，同时“Layers”自动成为当前活动数据框架。

　设置活动数据框架

　在 contents 窗口按绘制顺序列出标签或按源列出标签内用右键选择“New Data Frame”，在显示的弹出菜单中选择“Activate”，查看结果。

　B. 层操作（Layer）

　增加图层/ / 添加数据

　a. 在主菜单中选择“File-Add Data…”,或者在 standard 工具条中选择 ，或者在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内选择“Layers”, 并点击鼠标右键选择“Add Data…”； b. 在显示的对话中点击 查找到“ch02\...”, 在列表框中选择一个或多个数据文件，如“gonglu”, 选择“Add”； c. 调整图层的显示顺序，查看结果。

　如果 Arc Catalog 应用程序在运行的话，可以从 Arc Catalog 的 Catalog 树或内容窗口中选择要加入的数据，然后拖到 Arc Map 的 Contents 窗口或地图窗口内，即可完成图层的加入。

　数据路径

　Arc Map 地图文档只记录和保存各图层所对应的源数据的路径信息，通过路径信息实时调用源数据。如果磁盘中数据文件路径有所改变，系统就会提示用户指定数据文件的新路径或者忽略读取该图层。

　设置相对路径。如果存储为相对路径，就可以任意复制改变整个文件夹的位置，且数据显示正常，操作步骤如下：File->Map Document Properties，弹出对话框，点选 Store relative pathnames to data sources。

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　 设置数据源。在 contents 中右击图层，在弹出菜单中单击 Properties，弹出对话框，选择 Source 标签，单击 Set Data Source 按钮，在 Data Source 对话框中选择图层数据源。

　删除图层

　在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内用右键选择“gonglu”，在显示的弹出菜单中选择“Remove”。

　在这里删除图层时，只是删除了图层与地图的链接，并没有实现图层数据的物理删除。

　改变图层的显示顺序

　table of Contents 窗口显示了地图的内容以及它们的表达方式，同时在此窗口中可以对这些信息进行编辑。数据分层组织，每层包含不同类型的信息，并且它们可以位于不同的数据库或位置。后面显示的内容压盖先显示的内容，所以，一般情况下多边形图层位于最下面，然后是线图层，最后是点图层。

　在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签 内，按下鼠标左键选择一个图层名称 Schools，拖动到 country 图层的下面，释放鼠标左键，查看 contents 窗口和地图窗口的变化。

　可以看到在 contents 窗口中 Schools 图层显示在最底层，同时在地图窗口中Schools 的符号已经不可见，因为它被上面的 country 等图层所压盖。

　显示/ 不显示图层 在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内，点击图层名称前面的小方框，查看地图窗口中内容的变化。

　通过上面的操作可以显示或者不显示图层，对于一些图层尽管没有显示，但是相关的信息仍然存储在地图中。

　重复上面的步骤，使所有图层显示。

　C. 组图层操作（Layer set）

　增加组图层 有时需要把一组数据源组织到一个图层中，把它们看作 Contents 窗口中的一个实体。例如，有时需要把一个地图中的所有图层放在一起或者把与交通相关的图层（如道路、铁路和站点等）放在一起，以方便管理。

　在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内用右键选择“New Data Frame”，在显示的弹出菜单中选择“New Group Layer”，查看结果。

　删除组图层 在 contents 窗口的按绘制顺序列出标签或按源列出标签内用右键选择“New Group Layer”，在显示的弹出菜单中选择“Remove”，查看结果。

　（5）选择要素 查看属性表与图形的一一对应关系。

　A. 通过交互的方式选择要素 a. 设置可选图层：在 Contents 中选择可选择标签 ，点击 设置可选性。

　b. 主菜单 Selection->Selection Options 设置选择选项。

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　 c. 单击工具条 按钮，单击显示窗口中图形或拉框等方式进行选择。

　B. 通过属性选择 主菜单 Selection->Select By Attributes 或表窗口菜单栏表选项 Select By Attributes，打开 Select By Attributes 对话框。

　a. 选择图层 Layer 为 shenghui。

　b. 建立 SQL 选择语句。

　c. OK 查看选择结果。

　C. 通过位置选择 以查询黄河经过的省份为例。

　a. 按属性方式选择 heliu 图层中河流名称为黄河的要素。

　b. 主菜单 Selection->Select By Location，打开对话框，进行如下设置。

　单击 OK，黄河经过的省份被高亮显示。

　D. 按绘制图形选择要素 a. 添加绘图 Draw 工具栏 b. 绘制矩形 c. 主菜单 Selection->Select By Graphics （6）保存、另存地图 A. 在主菜单中选择“File-Save”或者在 Standard 工具条中选择。

　B. 在显示的对话中，选择存储路径，输入存储名称，选择“保存”。

　C. 在主菜单中选择“File->Save As…”。

　D. 在显示的对话中，选择存储路径，输入存储名称，选择“保存”。

　2. Arc Catalog 基本操作 （1）启动 Arc Catalog 如果软件安装过程已经创建了桌面快捷方式，就可以直接双击 Arc Catalog图标即可。

　选择桌面【开始】→【所有程序】→【Arc GIS】，单击 Arc Catalog 图标也可以启动 Arc Catalog。

　Arc Catalog 界面主要由菜单栏、工具栏、目录树、状态栏、搜索和主窗口组成。主窗口包含内容、预览和描述选项卡。点击展开目录树各项，点击各选项卡查看各自功能 （2）文件夹连接 要访问本地文件夹，可以通过定制连接到文件夹，添加指向目录的文件夹链接。

　主菜单单击 File->Connect Folder 或工具栏，打开 Connect to Folder 对话框，连接到所需的文件夹。

　（3）新建表 选中目录树练习数据文件夹表操作->Data 点击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 New / d BASE Table，表示在当前目录下建立新表，默认表名是 New_d BASE_Table，用键盘将表名改成 Test。再次选择刚新建的表，点击上侧标签Preview，可以看到该表中包含了两个由系统自动创建的字段，第一个为 OID，

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　 用于自动标识不同记录，不允许用户输入、修改数据，第二个为 Field1，接受用户输入数据。

　选中新建的表，选择菜单 File / Properties，出现 d BASE Table Properties 对话框，点击标签 Fields，出现字段编辑对话框，准备为该表增加 2 个字段。一般的方法是在 Field Name 列下用键盘输入字段名，回车后右侧 Data Type 列中出现该字段的默认数据类型，利用下拉表可改变数据类型，如果要改变字段长度，在中间 Field Properties 框中修改，本练习要求输入 1 个字段：

　Fields Name（字段名）：landuse Data Type（数据类型）: Text（字符型）

　Length（字段长度）：2 如果认为某个字段是不需要的（如 Field1），可以用鼠标点击该字段名左侧的小方格，使其变成黑色，右侧的 Data Type 项也同时变成相反的黑白色，按键盘 Delete 键，该字段就被删除。字段 OID 是内部的，不能删除。检查属性表有OID，landuse，FAR 三个字段，按“确定”键结束属性表的结构定义，选择菜单File / Exit 退出 Arc Catalog。

　启动 Arc Map，添加新建的表 Test。添加 Editing 工具条，Start Editing，打开 Test 表，进行表的编辑。

　添加记录完毕，保存，Stop Editing。

　3. Arc Tool Box 基本操作 Arc Tool Box 是地理处理工具的集合，涵盖数据管理、数据转换、矢量数据分析、栅格数据分析、统计分析等多方面的功能。内嵌在 Arc Map、Arc Catalog等桌面应用程序中，有工具箱、工具集、工具三个层次。

　（1）启动 Arc Toolbox 单击 Arc Map、Arc Catalog 等桌面应用程序界面上的 Arc Toolbox 窗口按钮。

　单击展开各项，查看各项帮助文档，了解其功能。

　（2）

　创建自定义工具集 为使用方便或某些特殊的应用，用户可能需要创建自定义工具箱和工具集来存放常用的工具：

　A. Arc Catalog 目录树窗口选择 Toolboxes-My Toolboxes，右击 New-Toolbox。

　B. 打开 Arc Toolbox 窗口，右击 Add Toolbox，添加新建的工具箱。

　C. 找到建立的工具箱，右击 Add-Tool，添加需要的工具。