基于ArcGIS軟件制作中學(xué)地理專題地圖的實(shí)踐探索

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)第二高級(jí)中學(xué)(2150221)

徐 軍●

基于ArcGIS軟件制作中學(xué)地理專題地圖的實(shí)踐探索

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)第二高級(jí)中學(xué)(2150221)

徐 軍●

基于ArcGIS軟件的專題地圖制作，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與表達(dá)的分離以及快速高效的成圖過程，改變了傳統(tǒng)專題地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與表達(dá)為一體、地圖內(nèi)容與表達(dá)方法固定等不利因素.本文基于ArcGIS軟件介紹了專題地圖的制作的一般方法并進(jìn)行了實(shí)例研究，結(jié)合自己經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了在制作專題地圖時(shí)應(yīng)注意的問題.通過基于ArcGIS軟件制作專題地圖，中學(xué)地理教師可更好的貫徹新課程理念，充分發(fā)揮和挖掘地圖的功能和作用，更好地服務(wù)于地理教學(xué)，提升學(xué)生地理素養(yǎng).

中學(xué)地理；專題地圖；ArcGIS軟件；制作

地圖是地理學(xué)的第二語言，在中學(xué)地理教學(xué)過程中具有其他教學(xué)媒體不可替代的作用.專題地圖突出一種或幾種特定的地理要素，不僅可以表示地理事物、現(xiàn)象的空間分布及其現(xiàn)狀，而且能表示出地理事物、現(xiàn)象的時(shí)間發(fā)展動(dòng)態(tài)和規(guī)律，為地理問題的探究和解決提供相關(guān)的科學(xué)依據(jù)，為學(xué)生地理知識(shí)的學(xué)習(xí)提供必要的支架，為試題的編制提供科學(xué)的載體.以專題地圖為載體的地理教學(xué)對(duì)培養(yǎng)中學(xué)生地理核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神等方面具有重要作用.

一、ArcGIS 10.2軟件概述

ArcGIS 10.2軟件是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所(Environmental Systems Research Institute，ESRI)開發(fā)的新一代GIS軟件，代表了GIS最高技術(shù)水平的全系列GIS產(chǎn)品，為用戶構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案.本次使用的ArcGIS桌面產(chǎn)品是一系列整合的應(yīng)用程序的總稱，包括ArcCatalog、ArcMap、ArcGlobe、ArcToolbox，可以實(shí)現(xiàn)制圖、地理分析、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理、可視化和空間處理等GIS任務(wù).

二、ArcGIS軟件制作專題地圖的流程

基于ArcGIS的專題地圖制作方法可概括為前期準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)的編輯處理、地圖整飾、地圖輸出5個(gè)階段.基本流程如圖1所示.

1. 前期準(zhǔn)備

在地理教學(xué)或者試題命制中，我們往往需要突出顯示一種或幾種特定地理要素，而使地圖內(nèi)容、用途成為專題化的地圖，即專題地圖.專題地圖是突出顯示一種或幾種特定要素，其他要素則較為次要地顯示，甚至某些要素根本不予表示.因此，專題地圖的前期準(zhǔn)備是指專題地圖所需要素的確定及找到相關(guān)的地理底圖或空間數(shù)據(jù).例如本次實(shí)踐制作的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶專題地圖，需要長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶行政區(qū)劃圖、皖江新區(qū)、兩江新區(qū)、貴安新區(qū)范圍，河流、鐵路等地理數(shù)據(jù).對(duì)于這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都可以通過互聯(lián)網(wǎng)下載到.

2.數(shù)據(jù)的采集與輸入

數(shù)據(jù)的采集與輸入主要指利用掃描儀將紙質(zhì)地圖轉(zhuǎn)換成柵格圖像，并將掃描后獲得柵格圖像和必要的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到AcrGIS軟件中.中學(xué)地理教師在地理教學(xué)中所使用的專題地圖精度要求并非特別高，因此在無專業(yè)的掃描儀時(shí)，用下載好的圖片或者照相機(jī)等成像設(shè)備也可完成此項(xiàng)工作.

3.數(shù)據(jù)的編輯和處理

(1)柵格配準(zhǔn).柵格配準(zhǔn)是通過控制點(diǎn)的選取，對(duì)掃描后的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)匹配和幾何校正.經(jīng)過配準(zhǔn)后的柵格數(shù)據(jù)具有空間信息，矢量化的數(shù)據(jù)具有地理空間坐標(biāo)信息,切實(shí)解決實(shí)際空間問題.這一特征也是有別與Word、CorelDraw、Photoshop等制圖軟件的重要特征.具體方法如下：

①加載柵格數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具

打開ArcMap軟件，新建文檔，將需要矢量化的柵格圖像導(dǎo)入ArcMap中.加載“地理配準(zhǔn)”工具條.

②輸入控制點(diǎn)

單擊影像配準(zhǔn)工具條中的“增加控制點(diǎn)”按鈕，輸入控制點(diǎn)的地理坐標(biāo).用相同的方法，在柵格影像上增加多個(gè)控制點(diǎn)至少4個(gè).點(diǎn)擊“影像配準(zhǔn)”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕，在二階多項(xiàng)式變化下，檢查均方差(RMS)，根據(jù)實(shí)際需要而定，一般控制在0.5以內(nèi).若均方差較大，需要調(diào)整控制點(diǎn)，直到滿足精度為止，然后矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募?

(2)投影設(shè)置.一般情況下，配準(zhǔn)好的柵格圖像需要加載設(shè)置合適的投影，具體方法如下：

①將配準(zhǔn)好的柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ArcMap中.

②在數(shù)據(jù)視圖中，點(diǎn)擊右鍵，選擇“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴边x項(xiàng)，在“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴边x項(xiàng)中選擇“坐標(biāo)系”標(biāo)簽，根據(jù)實(shí)際需要選擇適合的投影，例如Gauss Kruger BeiJing1954坐標(biāo)系統(tǒng)，單擊“確定”.

(3)矢量化.專題地圖的制作一般通過點(diǎn)、線、面分層矢量化得到.點(diǎn)、線、面圖層的疊加獲得最終獲得專題地圖.例如，此次制作長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的數(shù)據(jù)包括點(diǎn)圖層(省會(huì)城市、地級(jí)市)、線圖層(河流、鐵路)、面的圖層(省域、水域、開發(fā)區(qū)).具體方法如下：①在ArcMap中導(dǎo)入配準(zhǔn)好的柵格影像，并設(shè)置好投影.②在ArcCatalog中新建所需的點(diǎn)、線、面等shp文件，并設(shè)置相應(yīng)的屬性.③加載shp文件至ArcMap中，分別對(duì)點(diǎn)、線、面等分層矢量化.

(4)拓?fù)涮幚?空間將數(shù)據(jù)在采集和編輯的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)假節(jié)點(diǎn)、冗余節(jié)點(diǎn)、懸線、重復(fù)線等情況，通過拓?fù)錂z查，可以很方便檢查圖層之間的邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)矢量化中的錯(cuò)誤.具體方法如下：①在ArcCatalog中新建“個(gè)人地理”地理數(shù)據(jù)庫(kù)，并設(shè)置集的坐標(biāo)系統(tǒng).②選擇創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集，導(dǎo)入要素類及需要進(jìn)行拓?fù)浞治龅臄?shù)據(jù).③在ArcMap中打開由拓?fù)湟?guī)則產(chǎn)生的文件，利用拓?fù)涔ぞ邨l中顯示的錯(cuò)誤信息進(jìn)行進(jìn)行修改編輯.

(5)屬性賦值.屬性是地理空間數(shù)據(jù)的重要特征，是創(chuàng)建專題地圖的基礎(chǔ).屬性賦值的方法如下：①打開ArcMap，在圖層可編輯的狀態(tài)下，選中需要添加屬性的圖層上，點(diǎn)擊右鍵.②在彈出的數(shù)據(jù)層操作快捷菜單中，點(diǎn)擊“屬性”.③在設(shè)置好的相應(yīng)字段中，添加屬性.

4.地圖的整飾

地圖的整飾主要指設(shè)置地圖輸出的大小，添加地圖的圖例、指北針、比例尺、等要素.具體方法如下：①將矢量化后的數(shù)字地圖添加到ArcMap，并有原來的“數(shù)據(jù)視圖”切換到“布局視圖”.②在“布局視圖”空白處，單擊右鍵，選擇“頁(yè)面和打印設(shè)置”，設(shè)置好輸出地圖的大小.③菜單欄中的“插入”， 依次插入“圖例”、“指北針”、“比例尺”.④合理顯示和布局各地理要素及頁(yè)面.

5.地圖的輸出

在ArcMap中打印預(yù)覽，確認(rèn)已達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可正式輸出地圖.具體方法：①點(diǎn)擊菜單中的“導(dǎo)出地圖”.②命名輸出地圖的名稱，分辨率視輸出地圖的要求而定，一般在800-1000dpi.輸出結(jié)果見圖2.長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶專題地圖.

三、專題地圖制作注意的問題

在利用ArcGIS軟件制作專題地圖時(shí)，為保證制圖的質(zhì)量，提高制圖效率，根據(jù)本人經(jīng)驗(yàn)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

1.在設(shè)計(jì)和制作專題地圖時(shí)，往往需要行政邊界的地圖，若每次自己繪制工作量非常大，且效率低下，因此，我們可以在網(wǎng)上搜索獲取已經(jīng)矢量化后的數(shù)據(jù).同時(shí)，在搜集和制作專題地圖底圖時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到自己建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便查詢和調(diào)用，減少工作量，保證精度.

2.ArcGIS軟件具有強(qiáng)大的空間分析和處理功能，在獲得原始數(shù)據(jù)后可以根據(jù)實(shí)際需求獲得衍生數(shù)據(jù)，豐富專題地圖的信息.

歡迎投稿及訂閱《數(shù)理化解題研究》

《數(shù)理化解題研究》創(chuàng)刊于1997年12月，是由國(guó)家科委和國(guó)家新聞出版廣電總局正式批準(zhǔn)(文件批號(hào)為國(guó)科發(fā)信字【1997】609號(hào)文件)，面向國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的教育類學(xué)術(shù)期刊。國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN23-1413/G4，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出版物號(hào)ISSN：1008-0333。期刊在國(guó)家新聞出版總署、中國(guó)版本圖書館、國(guó)家圖書館都有收藏和備案，中國(guó)知網(wǎng)、維普、博看網(wǎng)全文收錄。

《數(shù)理化解題研究》是基于國(guó)家對(duì)教學(xué)改革的創(chuàng)新要求，針對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)教育及高等教育的教學(xué)研究性雜志，突出創(chuàng)新性，探索性，思想性和方法性。既能幫助教師在教學(xué)過程中遇到的常見問題或者難點(diǎn)起到教學(xué)指導(dǎo)的作用，提升教師的整體教育水平和素質(zhì)，同時(shí)還能幫助學(xué)生拓展思路，解放思想，脫離題海戰(zhàn)術(shù)，提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

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