地理信息系统理论与应用丛书
ArcGIS 地 理 信 息 系 统
空 间 分 析 实 验 教 程
汤国安 杨 昕 编著
国家自然科学基金资助项目（No ．４０２７１０８９）
江 苏 省 高 等 教 育 教 学 改 革 研 究 项 目
南 京 师 范 大 学 本 科 生 能 力 建 设 工 程 项 目
资助出版
北 京
内 容 简 介
本书是作者在总结多年教学与研究经验的基础上编写完成， 内容主要
包括 ArcGIS 的使用基础、ArcGIS 空间分析工具以及地学分析实例， 内容
包括： ArcGIS 简介、ArcMAP 基础操作、数据的创建与编辑、 数据变换、
矢量数据的空间分析、栅格数 据的空 间分析、三 维分析、空 间统计 分析、
水文分析以及空间分析建模等内容。此外， 还配有典型性意义的实例分析
及大量的随书练习材料。
全书强调科学性、系统性、实用性与易读性的结合， 可作为高等院校
地理信息系统、地 理学、测 绘学 等相 关学科 学生 的教材， 也 可 为科 学研
究、工程设计、规划管理等有关人员提供参考。
图书在版编目（CIP）数据
ArcGIS 地理信息系统空间分析实验教 程／ 汤国安，杨昕编著 ． —北 京：科
学出版社，２００６
（地理信息系统理论与应用丛书）
ISBN ７ ０３ ０１６９０４ ２
Ⅰ． A… Ⅱ．①汤 …②杨 … Ⅲ． 地理信息 系统 应用软 件，ArcGIS 教
材 Ⅳ． P２０８
中国版本图书馆 CIP 数据核字（２００６）第 ０１１８７２ 号
责任编辑： 彭胜潮 韩 鹏／ 责任校对： 钟 洋
责任印制： 钱玉芬／ 封面设计： 王 浩
科 学出 版社发 行 各地新 华书 店经销
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２００６ 年 ３ 月 第 一 版 开 本： ７８７×１０９２ １／ １６
２００６ 年 ３ 月 第一 次印刷 印 张： １６ １／ ４
印 数：１— ４ ０００ 字数： ３９１ ０００
定价： ４８ ．００ 元（含光盘）
（如有印装质量问题，我社负责调换〈科印〉）
前 言
地理信息系统 （Geographical Information System， 简称 GIS） 是对地理空间 信息
进行描述、采集、处理、存储、管理、分析和应用的一门新兴 学科。随着计算机技术、
信息技术、空间技术的发展， GIS 正逐步建立起独立的理论体系和完整的技术系统， 并
广泛应用于测绘、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、 国防建设等多个领域。
各 GIS 应用行业迫切需要具有专业知识及 GIS 应用、开发技能的复合 型人才。在 GIS
的专业及业余学习中， 除了理论知识的学习外， 掌握 GIS 软件的应用是 GIS 学习的重
要内容。目前， 世界上常用的 GIS 软件已达 ４００ 多种。在众多的 GIS 软件平台中， 美
国 ESRI 公司推出的 ArcGIS 地理信息系统平台具有集数据录入、编辑处理、查询分析、
制图输出于一体的完善的功能和强大的二次 开发能力， 是目前 GIS 行业中最具代表性
的产品。２００２ 年， 作者曾主编 《ArcView 地理信息 系统空间分 析方法》， 已重印三次。
读者希望能在此基础上， 出版一本基于 ArcGIS 的地理信息系统空间分析方面的实验教
程， 供教学与自学使用。
近年来， 作者通过进行国家“８６３” 计划项目及多项国家自然科学基金项目的研 究
实践与教学实践， 总结了一套利用 ArcGIS 软件进行地学空间分 析的理论与技术方法，
并在南京师范大学本科教学中得到成功应用。本书以 ArcGIS ９ 空间分析功能模块应用
为基础， 在系统介绍其应用方法的基础上， 配以大量的典型实例与练习， 使学习者通过
对实践的总结、分析和探索， 加深对 GIS 基本原理的认识和理解， 进而提高实践应用
能力和动手能力。
本书共分 １２ 章， 其中第 １ 章至第 ５ 章为 ArcGIS 基础操 作篇， 以空间分析 前后的
数据处理与制图为重点， 着重介绍空间分析的基 本概念、 ArcGIS 应用 基础、空间数据
的采集与组织、空间数据的转换与处理等内容； 第 ６ 章至第 １２ 章为 ArcGIS 空间分析
方法篇， 以专题形式分别介绍了空间分析基本内容、矢量数据的空间分析、栅格数据的
空间分析、三维分析、地统计分析、水文分析以及空间分析建模等。每章后有若干实例
练习和详细操作步骤， 并在光盘中辅以相应的数据， 帮助学生课后练习和复习。
本书由汤国安、杨昕负责全书编写的总体设计、组织、审校和定稿工作。南京师范
大学博士研究生王春、张婷、罗明良， 硕士研究生宋 佳、张茜、房亮、陈盼盼、叶蔚、
葛珊珊、贾旖旎等各负责其中一章的编写， 李发源、詹雷、周毅、肖晨超等研究生参与
其中的部分实验与书稿的审校工作。ESRI 中国 （北京） 有限 公司为本书的出版提供了
技术与经费上的大力支持。在此一并表示衷心的感谢。
由于作者水平有限， 加之时间仓促， 书中难免有不妥之处， 敬请读者批评指正。
汤国安
２００５ 年 ９ 月于南京师范大学随园
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目 录
前言
第一章 导论 １…………………………………………………………………………………
１．１ 地理信息系统 １……………………………………………………………………
１． １． １ 基本概念 １……………………………………………………………………
１． １． ２ GIS 系统构成 １………………………………………………………………
１． １． ３ GIS 功能与应用 ３………………………………………………………………
１． １． ４ GIS 技术与发展 ４………………………………………………………………
１．２ GIS 空间分析 ６……………………………………………………………………
１． ２． １ 空间分析 ６……………………………………………………………………
１． ２． ２ 基于 GIS 的空间分析 ７…………………………………………………………
１． ２． ３ 常用 GIS 平台空间分析功能比较 ９……………………………………………
１．３ ArcGIS９ 概述 １０……………………………………………………………………
１． ３． １ ArcGIS９ 体系结构 １０…………………………………………………………
１． ３． ２ ArcGIS９ 软件特色 １２…………………………………………………………
１． ３． ３ ArcGIS９ 空间分析 １４…………………………………………………………
第二章 ArcGIS 应用基础 １５…………………………………………………………………
２．１ ArcMap 基础 １５……………………………………………………………………
２． １． １ ArcMap 的窗口组成 １５…………………………………………………………
２． １． ２ 新地图文档创建 １９……………………………………………………………
２． １． ３ 数据层的加载 ２０………………………………………………………………
２． １． ４ 数据层的基本操作 ２１…………………………………………………………
２． １． ５ 数据层的保存 ２５………………………………………………………………
２．２ ArcCatalog 应用基础 ２６…………………………………………………………
２． ２． １ ArcCatalog 基础操作 ２６………………………………………………………
２． ２． ２ 目录内容浏览 ２９………………………………………………………………
２． ２． ３ 数据搜索 ３１……………………………………………………………………
２． ２． ４ 地图与图层操作 ３３……………………………………………………………
２． ２． ５ 地理数据输出 ３４………………………………………………………………
２．３ Geoprocessing 空间处理框架 ３５…………………………………………………
２． ３． １ 空间处理框架的基本介绍 ３５……………………………………………………
２． ３． ２ ArcToolbox 应用基础 ３８………………………………………………………
２． ３． ３ ArcToolBox 内容简介 ３９………………………………………………………
第三章 空间数据的采集与组织 ４１…………………………………………………………
３．１ Shapefile 文件创建 ４１……………………………………………………………
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３． １． １ 创建 Shapefile 和 dBASE 表 ４１…………………………………………………
３． １． ２ 添加和删除属性项 ４２…………………………………………………………
３．２ Coverage 文件创建 ４３……………………………………………………………
３． ２． １ 创建新的 Coverage 和 INFO 表 ４３………………………………………………
３． ２． ２ 建立拓扑 ４５……………………………………………………………………
３． ２． ３ 定义 Coverage 的坐标系统 ４５…………………………………………………
３． ２． ４ Coverage 维护操作 ４７…………………………………………………………
３．３ Geodatabase 数据库创建 ４８………………………………………………………
３． ３． １ Geodatabase 概述 ４８……………………………………………………………
３． ３． ２ Geodatabase 建立的一般过程 ５０………………………………………………
３． ３． ３ 创建一个新的 Geodatabase ５１…………………………………………………
３． ３． ４ 建立数据库中的基本组成项 ５２…………………………………………………
３． ３． ５ 向 Geodatabase 加载数据 ５６……………………………………………………
３． ３． ６ 进一步定义数据库 ６３…………………………………………………………
３．４ 数据编辑 ８２…………………………………………………………………………
３． ４． １ 图形编辑 ８２……………………………………………………………………
３． ４． ２ 属性编辑 ９２……………………………………………………………………
３．５ 实例与练习 ９３………………………………………………………………………
３． ５． １ 某地区地块的拓扑关系建立 ９３…………………………………………………
３． ５． ２ 某市区几何网络的建立 １００……………………………………………………
第四章 空间数据的转换与处理 １０６…………………………………………………………
４．１ 投影变换 １０６………………………………………………………………………
４．１． １ 定义投影 １０７……………………………………………………………………
４． １． ２ 投影变换 １０９……………………………………………………………………
４． １． ３ 数据变换 １１１……………………………………………………………………
４．２ 数据格式转换 １１７…………………………………………………………………
４． ２． １ 数据结构转换 １１８………………………………………………………………
４． ２． ２ 数据格式转换 １２０………………………………………………………………
４．３ 数据处理 １２２………………………………………………………………………
４． ３． １ 数据裁切 １２２……………………………………………………………………
４． ３． ２ 数据拼接 １２５……………………………………………………………………
４． ３． ３ 数据提取 １２８……………………………………………………………………
４．４ 练习： 数据更新变换 １３０…………………………………………………………
第五章 空间数据的可视化表达 １３７…………………………………………………………
５．１ 数据符号化 １３７……………………………………………………………………
５． １． １ 矢量数据符号化 １３８……………………………………………………………
５． １． ２ 栅格数据符号化 １４８……………………………………………………………
５．２ 专题地图编制 １５２…………………………………………………………………
５． ２． １ 版面设计 １５２……………………………………………………………………
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