Создание карты в программе Arcgis

ВВЕДЕНИЕ

 

С помощью программы ArcGis можно выполнить задачу географической информационный системы (ГИС) любого уровня сложности. Сегодня тысячи различных организаций и сотни тысяч пользователей используют технологии ГИС для изучения и обработки разнообразных наборов географически связанной информации.

ArcGis возможно использовать разными способами в зависимости от сложности задач. Иногда ArcGis используют в качестве однопользовательского инструмента для картографии и анализа, обычно в контексте определенного ограниченного проекта. Такой способ использования ArcGIS иногда называют проектом ГИС. В других случаях ArcGIS - это многопользовательская система, признанная решать текущие задачи организации в области географической информации. Многопользовательские ГИС иногда подразделяются на ГИС отделов, ГИС организаций, в соответствии с уровнем сложности системы и интеграцией с ежедневной деятельностью организаций.

Цель данной курсовой работы изучение системы ArcGIS, которое включает расмотрение  Network Analist, изучение системы линейных координат в ArcGIS, 3Danalyst, а также ознакомиться с возможностями выбора картографических проекций в программном продукте ArcGIS.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- изучить особенности выбора картографических проекций;

- изучить структуру программного продукта ArcGIS и организацию данных о системах координат;

- выполнить анализ карторграфических проекций, поддерживаемых программным продуктом ArcGIS.

В ходе работы было произведено знакомство с программным продуктом ArcGIS с помощью руководств от разработчика программы (ESRI): «ArcGIS 9. Что такое ArcGIS», «ArcGIS 9. ArcMAP. Руководство пользователя», «ArcGIS 9. ArcCatalog.  
1. ИЗУЧЕНИЕ БАЗОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ГИС ARCGIS

 

1.1 Структура программного продукта ArcGIS

 

Географическая информационная система поддерживает несколько видов для работы с географической информацией:

1. Вид  Базы Геоданных: ГИС - это пространственная  база данных, содержащая наборы  данных, которые представляют географическую  информацию в контексте общей  модели данных ГИС (векторные  объекты, растры, топология, сети и  т.д.).

2. Вид  Геовизуализации: ГИС - это набор  интеллектуальных карт и других  видов, которые показывают пространственные  объекты и отношения между  объектами на земной поверхности. Могут быть построены разные  виды карт, и они могут использоваться  как окна в базу данных для  поддержки запросов, анализа и  редактирования информации.

3. Вид  Геообработки: ГИС - это набор инструментов  для получения новых наборов  географических данных из существующих  наборов. Функции геообработки извлекают  информацию из существующих наборов  данных, применяют к ним аналитические  функции и записывают результаты  в новые производные наборы  данных.

Например, в ArcGIS эти три вида представлены каталогом (ГИС как коллекция наборов геоданных), картой (ГИС как интеллектуальный картографический вид) и набором инструментов (ГИС как набор инструментов для обработки пространственных данных).

Использовать ГИС можно различными способами, в зависимости от сложности задач. В среде проекта ГИС или многопользовательской ГИС можно использовать в работе настольных приложений ArgGIS - ArcCatalog, ArcMap, ArcToolbox. ArcCatalog управляет хранением пространственных данных, структурой баз данных, а также записью и просмотром метаданных, ArcMap используется для всех задач создания карт и редактирования, а также для картографического анализа, ArcToolbox используется для преобразования данных и геообработки. Это приложение содержит множество инструментов

ArcGIS предоставляет  масштабируемую среду для работы  с ГИС как отдельных пользователей, так и групп пользователей, на  серверах, через Web и в полевых  условиях. ArcGIS 9 - это интегрированный  набор программных ГИС-продуктов  для создания полноценной ГИС ( Рисунок 1.1). В его состав входит ряд структурных компонентов для развития ГИС:

 

Рисунок 1.1 - Состав ArcGIS

 

1. ArcGIS Desktop - интегрированный набор профессиональных настольных ГИС-приложений;

2.  ArcGIS Engine - встраиваемые компоненты разработчика для создания пользовательских ГИС-приложений;

3. Серверные ГИС - ArcSDE, ArcIMS и ArcGIS Server;

4. Мобильные ГИС - ArcPad, а также ArcGIS Desktop и Engine для Tablet PC.

ArcGIS Desktop – это инструмент ГИС-профессионалов  для создания и использования  информации. Продукты ArcGIS Desktop содержат  интегрированный набор развитых  ГИС-приложений. В их состав входит  ряд настольных Windows- приложений (таких  как ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox и ArcGlobe) с компонентами пользовательского интерфейса. ArcGIS Desktop доступны с тремя уровнями функциональности (Рисунок 1.2) - ArcView, ArcEditor и ArcInfo - и могут быть настроены и расширены с использованием входящего в их состав пакета разработчика ArcGIS Desktop Developers Kit.

 

Рисунок 1. 2 - Состав ArcGIS Desktop

 

Три уровня функциональности ArcGIS Desktop:

- ArcView предоставляет современные инструменты картографирования, использования данных и их анализа, а также начальные возможности редактирования и обработки геоданных ( Рисунок 1 3);

- ArcEditor включает всю функциональность ArcView, развитые возможности редактирования шейп-файлов и баз геоданных;

- ArcInfo – полнофункциональная, наиболее мощная настольная ГИС-система. Она включает всю функциональность ArcView и ArcEditor, а также предоставляет широкие возможности геообработки. Кроме того, в состав этого продукта включены прикладные модули, унаследованные от популярной в прошлом системы ArcInfo Workstation.

 

Рисунок 1.3 – ArcView

 

ArcMap - основное  приложение ArcGIS Desktop для выполнения  всех картографических задач, таких  как создание и публикация  карт, анализ карт и редактирование данных [3].

ArcMap - это  документ для просмотра запроса, редактирования и компоновки  карты. Мы можем использовать  множество различных символов  для отображения наших данных (Рисунок 1.4).

Данная карта содержит три слоя данных - здания, улицы и парки. Каждый из слоев перечислен в таблице, и их можно отключать при необходимости. Для изображения слоя используются символы. Чтобы карту было легко читать, мы добавили на нее данные общего назначения о городе.

 

Рисунок 1.4 – Пример карты АrcMap

 

Построение карты состоит из следующих этапов:

- добавление слоя к карте;

- добавление объекта из базы данных;

- изменение отображения объектов;

- добавление надписей к карте;

- компоновка карт.

Добавление слоя происходит из дерева ArcCatalog. Добавление надписей и последующая компоновка карты заключается в формировании страницы для распечатки, добавление стрелки севера, легенды.

В ArcMap есть два способа просмотра карты: в виде географических данных и в виде компоновки. В виде географических данных вы работаете с географическими слоями, определяете символы, проводите анализ и компиляцию наборов данных ГИС. Интерфейс таблицы содержания помогает структурировать ГИС-данные по слоям в фрейме данных, управлять свойствами их отображения. Вид данных - это окно, в котором отображаются все наборы ГИС-данных на заданную область. В виде компоновки вы работаете со страницами карт, содержащими вид географических данных и другие элементы карты, такие как легенда, масштабная линейка, стрелка Севера и обзорная карта. ArcMap используется для размещения карт со всеми необходимыми элементами на странице для их публикации и вывода на печать.

ArcCatalog - это инструмент для просмотра, организации, распределения и документирования  данных ГИС организации. ArcCatalog представляет  структуру для организации хранения  больших объемов разнотипных  данных ГИС. Разные представления  помогают найти нужные данные.

ArcCatalog представляет  собой дерево, где находятся данные  о городе. Эти данные мы добавляем  поочередно на карту. Их также  можно рассмотреть отдельно.

 

Рисунок 1.5 - Структура ArcCatalog

 

Приложение ArcCatalog помогает структурировать и управлять всей вашей ГИС-информацией, такой как карты, глобусы, наборы данных, метаданные и сервисы. Входящие в него инструменты позволяют [4]:

- просматривать и искать географическую информацию;

- записывать, просматривать и управлять метаданными;

- определять, экспортировать и импортировать структуру и дизайн баз геоданных;

- осуществлять поиск ГИС-данных по локальным сетям и через Web;

- администрировать ArcGIS Server.

ArcCatalog используется  для структурирования, поиска и  использования данных ГИС, а также  при каталогизации наборов данных  на основе стандартных метаданных. Администратор баз данных ГИС  использует ArcCatalog при определении  и построении баз геоданных. Администратору  ГИС-сервера ArcCatalog нужен для администрирования архитектуры ГИС-сервера.

ArcToolbox и ModelBuilder доступны во всех продуктах ArcGIS Desktop и используются для геообработки, пространственного анализа и  моделирования.

 

1.2 Организация данных о системах координат проекций в программном продукте ArcGIS.

 

В комплект ArcGIS входит большое количество предустановленных систем координат, географических (Geographic coordinate systems) и прямоугольных (системы координат проекций - Projected coordinate systems). Все они хранятся в виде отдельных файлов с разрешением prj в специальной папке Системы координат (Coordinate Systems), которая обычно находится в папке куда был установлен ArcGIS, например [10]:

С:\Program Files\ArcGIS\Coordinate Systems.

В других папках можно иметь свои собственные пользовательские системы координат, которые были созданы с помощью ArcInfo Workstation или ArcCatalog. При желании, их можно переместить в папку Системы координат (Coordinate Systems).

Папка Системы координат проекций (Projected coordinate systems) содержит огромное число систем координат, сгруппированных по различным признакам. Здесь мы видим папку World, в которой находятся файлы систем координат, используемых для составления карт мира. В папке Continental подобраны системы координат для составления карт пяти материков, а в папке Polar – для карт приполярных территорий. В папке National Grids собраны системы координат, разработанные для картографирования территорий конкретных государств.

Для хранения систем координат, используемых для картографирования Соединенных Штатов Америки, выделено целых три папки: State Systems, State Plane и Country Systems.

Папка UTM содержит разнообразные системы координат в универсальной поперечной проекции Меркатора (Universal Transverse Mercator), в том числе системы координат WGS 1984, NAD 1983 и др. В папке Gauss Kruger мы видим системы координат Pulkovo 1942, Xian 1980 и пр. В папке ARC (equal arc-second) видим системы координат WGS 1984 ARC system для 18 широтных зон.

 

1.3 Работа с системами координат в ArcMAP и ArcGis

 

Чтобы определить, в какой системе координат отображаются данные, нужно [7]:

Щелкнуть правой кнопкой мыши на фрейме данных, для которого нужно определить систему координат, и выбрать Свойства (Properties).

Перейти на закладку Система координат (Coordinate system).

В окне диалога появится информация о текущей системе координат фрейма данных (Рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 – Определение систем координат

 

Для отображения данных в предопределенной системе координат нужно :

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши на фрейме данных, для которого нужно выбрать систему координат, и выбрать Свойства (Properties).

2. Перейти на закладку Система координат (Coordinate system).

3. Дважды щелкнуть на папке Предопределенные (Predefined).

4. Найдите нужную систему координат и щелкнуть на ней.

5. Нажать ОК.

Все слои фрейма данных будут теперь отображены в выбранной системе координат (Рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Переход в другую систему координат

 

Для изменения параметров системы координат нужно:

- щелкнуть правой кнопкой мыши на фрейме данных, для которого нужно выбрать систему координат, и выбрать Свойства (Properties);

- перейти на закладку Система координат (Coordinate system);

- щелкнуть Изменить (Modify);

- изменить свойства системы;

- нажать ОК в диалоге Свойства фрейма данных.

Изменение системы координат фрейма данных не меняет систему координат источников данных, входящих во фрейм данных

По умолчанию, папка Системы координат не отображается в дереве Каталога. Для отображения или скрытия папки, нужно включить или отключить опцию её отображеия в диалоговом окне Опции (Options) на закладке Общие (General).

Если все данные, которые требуется отобразить на карте, хранятся в одной и той же системе координат, то достаточно добавлять данные к карте, не задумываясь о том, правильно ли будут накладываться слои [7].

Если, однако, данные собираются из различных источников, то необходимо знать, какую систему координат использует каждый источник, чтобы обеспечить возможность совместного отображения данных в ArcMap.

При добавлении слоя к пустому фрейму данных, этот слой определяет систему координат для фрейма данных. Позднее можно при необходимости ее изменить. При добавлении дополнительных слоев, они автоматически преобразуются в систему координат фрейма данных, если имеется достаточно информации, связанной с источником данных слоя, позволяющей определять его текущую систему координат. Если информации недостаточно, ArcMap не сможет преобразовать данные и корректно отобразить их. В этом случае необходимо будет самому предоставить информацию о системе координат.