2023年7月1日发(作者：)

第一章 ArcMap 简介

1 ArcMap 操作界面

1.1 打开地图文档（Map Document）

在Windows下，用鼠标选择：开始/程序 /ArcGIS/ArcMap 10.1，首先出现的可能是 ArcMap 的启动对话框“ ArcMap Getting Started”，用户可有两种选择：

（1）New Maps（创建新的地图，可以利用已有的模板或浏览更多）

（2）An existing map（打开一个已有的地图文档）

下部有文本提示框：

□ Do not show this dialog in the future（如果勾选，表示取消启动对话框，以后启动ArcMap 后直接进入默认的地图文档）

对上述菜单，可以选1：New maps（建立一个新的地图文档）， 这时就进入地图文档窗口（Map Document

Window），默认的文档名称为“无标题”。视窗上边是菜单条（Menu Bar）和标准按钮工具条（Standard Tool Bar），左侧是目录表窗口（Table Of Contents，简称 TOC），中右部是地图显示窗口（Data View），右侧有ArcCatalog和搜索窗口。

图1-1 地图文档窗口（Map Document Window）

在 File 菜单中选择 Open…（打开一个地图文档 Map Document），根据对话框 的提示，在 Dataex01 路径下选择 ，点击 OK 按钮，该地图文档被打开。打开新文档时， 已经打开的文档会关闭，如果该文档曾经做过操作，系统就提示，是否保留修改，按一般计算机软件操作常规，有“是（Y）”和“否（N）”两种选择。

1.2 基本操作界面

参见图1-1第一行菜单条，用鼠标点击任一选项，就出现一个下拉式的子菜单，供进一步选择。第二行为标准按钮条，用鼠标点击任何一个图标（Icon），ArcMap 就立刻执行一个动作。位于窗口右侧的浮动工具条为基本工具 按钮1

条，点击任何一个图标（Icon），ArcMap 就进入某种特定的等待状态，或出 现一个对话框，等待用户进一步操作。鼠标的光标移到按钮条或工具条的图标上不按键，屏幕会出现该图标的名称或简要提示。

可以按自己的习惯调整工具条、按钮条的布局，这样就使界面和默认状 态不一致，对熟练用户是为了适应某种习惯，对初学者来说，非标准的界面会影 响学习的效率，暂时不要修改工具条、按钮条、菜单条的布局。

从打开图看出，左侧目录表（TOC）中有二个数据框架（Data Frame），他 们是 data frame1 和 data frame2，如果 data frame1 呈加粗字体显示，表示该数据框 架被激活，处于可操作状态，点击 data frame1 左边的“+”号，就可展开显示 data frame1 的内容（通常是专题图层、独立属性表），再点击则关闭。如果 要激活其他某个数据框架，用鼠标右键点击数据框架名，在随之弹出的快捷菜单 中选择 Activate（激活）。

在目录表窗口（Table Of Contents）中有每个专题图层（Layer）的名称，要 素的表达符号及其说明，名称、符号、说明这三项加起来称图例（Legend）。Data frame1 有三个专题图层（Layer）：

（1）点状图层“学校”，

（2

）线状图层“道路”，

（3

）面状图层“土地使用”。

1.3 专题图层的显示控制

每个图层名称的左边有一个小方格（Check Box），用鼠标点击一下，可使打 钩号“√”出现（勾选）或消失，使图层打开显示或关闭隐藏。目录表中图层名称的上下排列代表了图形显示的先后顺序，即排在下面的图层先显示，排在上面 的图层后显示。如果用按住鼠标左键将图层“土地使用”拖动到“道路”的上方， 松开鼠标键，可以发现，线状的道路图大部分看不见了，这是因为面状多边形的 填充色后显示，盖住了线状的道路。因此，在多数情况下，点状图层放在最上， 线状图层其次，面状图层放在最下。

1．4 地图缩放、平移

Full Extent 所有图层的要素充满地图窗口

Fixed zoom out 以预先设定的系数缩小地图

Fixed zoom in 以预先设定的系数放大地图

Go back to previous extents 返回上次显示范围

用鼠标右键在目录表中点击某图层名，在弹出的快捷菜单中选 Zoom to layer， 该图层的所有要素充满显示窗口。

2 简单查询

2.1 单个要素、记录查询

在目录表中用鼠标右键点击数据框架data frame2，选择 Activate，该专题被激活该数据框架有二个图层：线状图层 “道路”，面状图层 “乡镇（人口密度）”。用鼠标在目录表中单击图层名“道路”，该图层名称呈黑白反相显示，表示该图层处于被选择状态（Selected Layer，也称激活），在基本工具条中选择属 性查询按钮（Identify），到某条 A 类道路（深色）上点击一下鼠标，即出现该段道路的属性记录，激活（点击）图层“乡镇（人口密度）”，再用属性查询按钮点击任一多边形，即出现该乡镇的属性记录

2

图1-2 显示的乡镇属性

2.2 点击记录查询

选择图层“乡镇（人口密度）”，用鼠标右键在弹出的快捷菜单中选 Open Attribute Table（打开属性表），被选择图层的属性表“Attribute of 乡镇（人口密 度）”被打开，如果属性表（Table）窗口充满屏幕，可用 Windows 的工具，使其缩小。在属性表窗口点击记录左边的小方块，被选中的记录颜色改变， 该记录进入选择集，同时观察地图窗口，记录所对应的多边形也改变了颜色，如果被选择的多边形在地图窗口之外，可以选择菜单 View / Zoom data /

Zoom to Selected Features，被选中的要素就会充满地图显示窗口。记录和要素同 步选择、同步改变颜色，表示两者有逻辑上的对应关系。

2.3 选择要素

选择要素、查询记录可以在表中选择记录，查询地图的要素（多边形），也可以在地图上选择要素，查询对应的记录。在地图窗口的基本工具条中选用要素选择按钮（Select Feature），在地图窗口中单击某要素，图层中的要素和属性表中的记录也会同时改 变颜色。读者可以用 Windows 的功能键 Shift 配合使用，选择多个地图要素，或者在属性表中借助功能键Ctrl，选择多条属性表记录，体验多个要素和记录之间的逻辑对应关系。

3 ArcMap 的退出、再进入

退出 ArcMap，选用菜单File/Exit，在关闭Map Document（地图文档）前，提示是否要保存对Document做过的改动，应另存，ArcMap 的再次启动。按Windows的常规，有3 种途径 ：

（1）从 Windows 的“开始/程序/ArcGIS/ArcMap”菜单启动。

（2）在 Windows 资源管理窗口中，用鼠标双击地图文档文件名，直接打开，可直接双击gis_。

（3）在 Windows 的桌面窗口中设置 ArcMap 或地图文档快捷图标，鼠标双击启动。

3

4 若干专用术语

（1）Feature。Feature 可解释成“要素”，是空间数据最基本、不可分割的单位，有点、线、面（多边形）等，可根据应用需要，用点状符号、线型、面状填 充图案加边界线表达。每一个 Feature 可以有自己的属性，存放在属性表（Table） 中，和表中的一行相对应（参见图 1-8）。

（2）Feature Class。相同类型的要素聚集在一起，称Feature Class（要素类）。一个要素类一般和一个属性表（Table）相对应。

（3）Layer。Layer 可解释成“层”、“图层”，每一 Layer（图层）都由同一类型的Feature（要素）组成，其数据来自某个 Feature Class，如点状图层的数据来自点要素类（Point Feature Class），线状图层来自线要素类（Line

Feature Class），面状图层来自多边形要素类（Polygon Feature Class），因此 Layer 可理解为 Feature Class 的表现形式。

（4）Table。Table 可解释成“表”、“属性表”，每个表由若干列和若干行组 成。每列代表一种属性（Attribute），称字段（Field，也称属性项），字段有自己 的名称。每一行代表一条记录（Record），在行和列的交叉处是属性单元（Cell， 也可称元素）。在很多情况下，一个表和一个要素属性类相对应，称要素属性表（Feature

Attribute Table），也称“图层要素属性表”。当然也有和要素类、图层不 直接对应、相对独立的属性表，在需要的时候和其他属性表（包括要素属性表） 建立起连接，实现表的扩展。

（5）Data Frame。Data Frame 可解释成“数据框架”，它将多个图层、属性 表汇集在一起。在 ArcMap 窗口中，左侧是数据框架的目录表（Table Of Contents， TOC），其中有 Data Frame 的名称，每个 Layer 的名称、图例、说明、当前显示 状态，有时还有独立的属性表。

（6）Data Source。Data Source 可解释成“数据源”，不经转换而被 ArcMap

直接使用的空间、属性数据，各种 Feature Class 和 Table 均可称数据源。

（7）Map Document。Map Document 可解释成“地图文档”，简称 Document

（文档），一个地图文档往往有多个数据框架，是 ArcMap 的应用单元，应用有关 的定义信息集中存放在一个文件中，以“.mxd”为后缀名，便于反复使用。

5 软件平台概述

ArcGIS 是美国环境系统研究所公司（Environment System Research Institute Inc.，简称 ESRI）开发的地理信息系统（Geographic Information System，简称 GIS） 系列软件，ArcMap 是 ArcGIS 的主要组成部分，以

Windows 为操作系统平台，桌面交互式操作。本教程以ArcMap 为主线，主要涉及的功能有：

ArcGIS Desktop 是 GIS 专业人员用来管理 GIS 工作流和项目以及构建数据、地图、模型和应用程序的平台。它是在组织中和 Web 上部署 GIS 的起点和基础。

5.1 ArcGIS Desktop 应用程序和共享文档

ArcGIS Desktop 包括一组应用程序 - ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcScene、ArcToolbox和模型构建器。通过使用这些应用程序和界面，可以执行从简单到高级的任何 GIS 任务。

在ArcGIS Desktop 中，您可以利用这些应用程序创建和处理多种不同类型的地理信息。例如，在ArcMap 应用程序中创建和处理地图文档，在ArcGlobe 应用程序中创建和处理globe文档，在模型构建器应用程序中创建和处理地理处理模型。

使用 ArcGIS Desktop 时，要处理多种 GIS 信息元素，例如：



地图文档、globe 文档和图层



地理数据库

4



地理处理工具箱



其他数据文件（如影像）

5.2 用户使用 ArcGIS Desktop 进行哪些操作

ArcGIS Desktop 用户可以执行各种 GIS 工作，从简单的制图和数据编译到高级空间分析。用户使用 ArcGIS

Desktop 的 3D GIS 功能可进行如下操作：编译、管理和维护多用户企业级地理数据库，执行空间分析，管理影像和进行高级影像处理，以及在所属组织中自动执行多个 GIS 过程。

大多数用户将执行三项关键任务，包括使用地图、空间分析和数据编译。地图在 ArcGIS Desktop 中的作用非常关键，因为地图不但生动形象地呈现了所有信息，还是执行编辑和向众多用户显示空间分析结果的途径。ArcGIS

Desktop 所包含的全面制图功能还可用于几乎所有专业制图活动。例如，了解使用 ArcGIS 进行制图的详细信息，请参阅在线制图中心。

地图也是编辑和数据编译工作的基础。ArcMap 是用于高级数据编译的主要应用程序，广泛应用于数以万计的组织中，这些组织使用 ArcMap 针对各自的应用领域和感兴趣区域编译丰富的权威性内容。这些丰富的数据为很多

GIS 应用程序提供了基础，并且大部分这些信息可供 ArcGIS 社区在线使用。

空间分析是 GIS 中值得关注的卓越功能之一。凭借空间分析功能，GIS 用户可通过应用一组数量众多、复杂完善的空间运算符将来自众多独立信息源的信息进行合并，从而得到一组全新的信息（结果）。GIS 专业人员使用地理处理“按自己的想法执行分析操作”以获得这些分析结果。这些结果将转而应用于各种各样的问题。

5.3 ArcGIS Desktop 用户的关键作用

很多 ArcGIS Desktop 用户都具有特殊的作用和责任，即为所在组织中和 Web 上的其他人员提供高质量的地图和地理信息。他们通过创建和共享地图、图层、地理数据库、影像和分析模型来实现此目的。

图1-3 ArcGIS创建地理信息客户端

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5.4 ArcGIS 文档将封装您的 GIS 工作以便进行共享

地图、地理数据库和地理处理工具是捕获 GIS 使用方法的元素。它们定义了 ArcGIS 实施的主要方面 - 从可视化、符号化和编辑到报告和分析。ArcGIS 地图（2D 和 3D）有助于生动形象地表示这些信息。

作为 ArcGIS Desktop GIS 用户，您可以通过创建地图和图层作为此工作的一部分来封装所有有关地理信息处理方式的信息（如何显示、使用、查询、管理和分析地理信息）。这是将您的工作与其他桌面 GIS 用户进行共享以及在 Web 上进行更广泛共享的基础。例如：



您可以在 ArcMap 中双击打开并处理地图文档，在 ArcGlobe 中双击打开并处理 globe 文档。可将这些地图以地图包的形式进行共享。



您可以在模型构建器中处理地理处理模型。还可以使用 Python 编写模型脚本。您所创建的模型和脚本将通过工具箱进行管理和共享。

当您从其他用户下载这样一个包（例如，地图包）后，此包将对 ArcGIS Desktop 进行改造 - 此包同样能够完成由原始用户设计并构建到共享文档中的所有工作。

5.5 在 ArcGIS Desktop 中处理地图

构建交互式地图的常见方式是将叠加于底图（如影像、terrain、街道地图或地形）上的一系列可操作地图图层组合起来。底图通常适用于多种地图比例。每个可操作地图图层都代表一个包含信息（如街道、土地利用和水文等信息）的逻辑集合。

GIS 地图包含用于与地图内容（即各图层所隐含的地理信息以及可用于获取新信息的分析功能）进行交互和处理地图内容的工具。例如，您可以使用 GIS 地图进行以下操作：

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5.6 可平移和缩放的多比例地图显示

图 1-4 多幅屏幕截图所表示的是对动物迁徙途经地区的放大。构建此底图是为了支持交互式多比例地图显示。

5.7 生成简单的信息报告

对于最简单（且最高效）的地图图层，可以使用简单属性字段弹出窗口来显示这些图层的交互式要素报告。

图 1-5 每个图层均包含多个可供查看的属性字段。作为地图作者，您可在信息弹出窗口中定义可见字段、隐藏字段（例如，是否确定要显示要素的对象

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ID？）和各字段的别名（标题）。

在其他情况下，提供更为丰富的交互式体验以便对特定图层中的要素进行可视化和比较则显得至关重要。可将详细程度更高的报告生成和图表绘制功能定义为图层属性的一部分。

图1-6 在很多图层中，单击要素即可查看包含丰富信息的报告和图表。在 ArcGIS Desktop 中，这些报告被定义为图层属性。

5.8 显示分析结果

可通过地图图层使用分析功能、显示分析结果并与结果进行交互。

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图1-7 此地图可以快速计算出距大地震震中 100 英里内的人口总数。此地震地图中使用了分析模型，分析模型以 100 英里作为缓冲距离生成缓冲区并统计缓冲区内的人口总数。分析模型（如上图中所示的分析模型）是另一种图层属性，您可为 GIS 地图定义这种属性。

通过分析功能可将分析结果作为地图图层进行处理，以便对分析结果进行比较、可视化和汇总，从而更好地了解这些结果的意义。

图1-8 所获得的这一图层表示位于美国大平原地下的奥加拉拉蓄水层的水深变化。颜色越偏向暖色调，表示水深变化越大。奥加拉拉蓄水层所在地区是美国一些最高产的农业区。

5.9 编译和编辑要素

地图图层可用于捕获新的 GIS 数据 - 实际上，编辑器使用地图来添加和更新要素，以填充“空”地图图层。新数据将被添加到地图所引用的地理数据库图层中。

通常使用企业级地理数据库图层在多个用户间共享编辑和编译内容。在这些情况下，数据在共享的多用户地理数据库中进行存储和管理。

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图1-9 您可以定义如何将图层作为图层属性的一部分进行编辑 - 哪些类型的要素可被添加和显示、默认字段值、捕捉属性等。

5.10 ArcGIS 地图文档将封装所有这些属性

每幅 GIS 地图都是地理信息和地理工具的使用方式的规范和设计标准，并且 GIS 地图可作为地图文档进行收集、保存和共享。

ArcGIS Desktop 在 GIS 的部署和应用中发挥关键作用，因为它用于创建地理信息的所有元素：地图、图层、地理处理模型、地理数据库和元数据。通过创建地图和图层作为此工作的一部分，桌面版 GIS 用户可以封装继而共享所有有关地理信息处理方式的信息（如何显示、使用、查询、管理和分析地理信息）。

5.11 ArcGIS Desktop 的在线功能

这些 ArcGIS 文档和包还可以作为 Web 服务发布。通过结合使用 ArcGIS Desktop 和 ArcGIS Server，您可以将任何地图、地理数据库或模型转换为 GIS Web 服务，以便在工作组或整个企业范围内共享，或者在 Web 上进行开放式共享。

此外，ArcGIS Desktop 还具有在线功能，可通过这些功能在 Web 上与他人共享信息。您可以使用这些在线功能与其他用户进行交流。

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图1-10 您可以在线查找地图和地理信息（由其他用户共享）、共享您自己的信息，还可以加入用户组以便进行共享和协作。

5.12 使用 ArcGIS Desktop 创建和共享地图和地理信息

操作流程如下。



创建。 使用 ArcGIS Desktop 创建地图以及在创建这些地图的过程中所用到的地理信息和工具。通过

ArcGIS，您可以创建和保存地图包和图层包，并在其中封装地图显示、地图使用、分析、数据编译和管理所必需的各方面 GIS 信息。

共享。 使用 ArcGIS Desktop 可以与他人共享地图包或图层包。通过下载您选择要与我共享的图层包，我可以在自己的计算机上进行您在您的计算机上所进行的工作。我们的地图外观和地图工作方式、我们的模型和工具、我们的信息方案以及我们编辑要素的方式等等均是相同的。这意味着您和其他 GIS 用户可以在进行 GIS 部署时开始采用和共享通用视图和设计。您可以开始使用通用视图来访问和处理丰富的 GIS 地图和地理信息。

提供。最重要的是，您还可以使用 ArcGIS Server 将您的地图和图层作为 GIS Web 服务发布。其中包括由地图包和图层包引用并封装在这些包中的地理信息元素（如地理处理模型和地理数据库）。在 Web 上发布后，这些信息将可供很多潜在用户访问。

搜索。与其他任何 Web 资源一样，GIS Web 服务可供用户进行搜索。您可以使用 Google 或 Bing 来搜索

GIS 地图和其他 GIS 资源，然后在 ArcGIS Desktop 中使用这些资源。

使用。 任何用户均可通过 ArcGIS Desktop、Web 浏览器或移动电话搜索到这些 GIS 地图和其他资源并立即使用这些资源。

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5.13 使用 ArcGIS Web 地图进行在线共享

提供了一个专门用于创建和共享 Web 地图的应用程序。任何人都可以使用引用这些丰富地理信息的 Web 地图共享 GIS 内容。

无需编程，即可轻松组装 Web 地图和 Web 应用程序。例如，在 上，您可以通过搜索和查找地图服务在 Web 浏览器中构建 Web 地图以将其用作底图。当以 GIS 服务的形式发布各个可操作图层时，您可以为可操作图层添加一组地图服务以及这些服务中包含的相关工具和小组件。这包括信息弹出工具；编辑任务工具；以及在使用时间感知型动态图层时所需的各种属性。

这些 Web 地图是使用通过 ArcGIS Desktop 创建的内容和服务创建的。在 Web 地图中整合了这些元素后，可以保存 Web 地图并将其共享。使用 Web 浏览器和移动客户端的其他用户可以打开并使用您所共享的 Web 地图。

5.14 ArcGIS Desktop 的产品级别

ArcGIS Desktop 具有可扩展性，能够满足多类用户的需求。它提供以下三个功能级别：

1. ArcView 主要用于综合性数据使用、制图和分析。

2. ArcEditor 增加了高级地理数据库编辑和数据创建功能。

3. ArcInfo 是一个完整的专业 GIS 桌面程序，包含全面的 GIS 功能和丰富的地理处理工具。由于 ArcInfo

具有全面广泛的功能，因此每个 GIS 站点都应至少具有一个副本。

5.15 ArcGIS Desktop 的可选扩展模块

很多专用的软件功能作为 ArcGIS Desktop 的附加扩展模块出售。每个扩展模块都能够为您添加新功能，例如栅格地理处理、3D GIS 和网络分析。

下表是对 ArcGIS Desktop 扩展模块的简要概述：

扩展模块

ArcGIS 3D Analyst

概述

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ArcGlobe：交互式 3D 场景

ArcCatalog 中的 Globe 视图

在 ArcGIS Publisher 中发布 Globe

3D 栅格和 TIN 建模工具

发布 globe 服务

LIDAR 和 terrain 数据集

客户和商店探查

市场渗透率分析

行驶时间分析

商业和人口统计数据

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ArcGIS Business Analyst

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ArcGIS Data Interoperability

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直接读取、转换和导出任意格式的数据

用于转换数据和直接使用数据的工具

高级克里金法建模和表面建模

探索性空间数据分析工具

概率、阈值和误差修正图

网络和交通分析

解决最短路径、最近设施点、分配和流动推销员等问题

高级网络数据建模和模拟

发布地图文档和 Globe 文档以供 ArcReader 免费应用程序使用

打包数据和压缩数据

可选的数据压缩和锁定功能

用于自定义 ArcReader 的开发人员 SDK

对扫描的文档执行栅格至矢量的转换任务

栅格编辑、栅格捕捉和栅格追踪工具

以数据库为向导的逻辑示意图渲染和显示

GIS 网络和表格信息的逻辑示意图视图

多个逻辑示意图制图表达

高级栅格工具和矢量工具

空间建模

ArcGrid 地图代数

基于时间的地图显示和渲染

回放工具（播放、暂停、快进、回退）

使用基于时间的数据（几何或属性发生移动和更改的要素）

用于高端制图生产的高级标注放置和冲突检测

对需要大量手动操作的放置进行简化

随 ArcInfo 提供

ArcGIS 的 Geostatistical Analyst 模块

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ArcGIS 网络分析

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ArcGIS Publisher

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ArcGIS 的 ArcScan 模块

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ArcGIS Schematics

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ArcGIS Spatial Analyst

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ArcGIS Tracking Analyst

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Maplex for ArcGIS

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ArcGIS Desktop 扩展模块概述

6 ArcGIS 使用的数据

ArcGIS 处理的数据有矢量型空间数据、关系型属性表、栅格型空间数据、不 规则三角网、其他辅助数据等，前四类属 Data Source（数据源）的基本内容，本 教材将用到的数据格式主要有：

（1）矢量型 Shapefile 和对应的要素属性表。

（2）矢量为主的空间数据库 Geodatabase。

（3）传统 ArcInfo 的矢量型 Coverage 和栅格型 Grid（格网）。

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（4）基于关系模型的属性表，包括 dBASE 的 DBF 表、INFO 数据库的表、

Access 数据库的表。

（5）ArcGIS 专用的不规则三角网（Triangle Irregular Network，TIN）。

（6）以 Geodatabase 为主的几何网络（Geometric Network）。

（7）通用影像、图像格式数据（Image）。

（8）CAD 图形文件。

7 本章小结

通过本章的练习，应掌握如下内容：

（1）点、线、面（多边形）是最常用的空间要素，点状要素没有大小（虽然显示时符号有大小），线状要素没有宽度（虽然显示时线型有宽度），面状要素由线围合而成（虽然显示时用颜色填充）。

（2）图层是表达空间事物的基本形式。对图层的一般显示控制有：打开、关 闭、放大、缩小、平移、相互调整先后显示次序。

（3）要素和属性的简单查询。单击要素查属性、选择记录查要素、选择要素 查记录，利用键盘中的 Shift 或

Ctrl 键，选择多个要素或多条记录。

（4）要素和记录之间逻辑上有对应关系要素或记录一旦被选择，二者的显示颜色会同步变化。

（5）ArcMap 的操作主要靠菜单、按钮、工具三种方式，辅之键盘。

（6）主窗口称 Map Document Window，显示地图的部分称 Data View，左侧 为目录表（TOC）。

（7）进入、退出 ArcMap 和 Windows 的一般操作类似。

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