ArcGIS extension

Giáo trình ARCGIS nâng cao

Chương 1: Các chức năng mở rộng ArcGIS

1 Tổng quan về các chức năng mở rộng ArcGIS

Vào bất kỳ thời gian nào, bạn có thể lựa chọn các chức năng mở rộng ArcGIS

để sử dụng ArcGIS có những chức năng mở rộng sau đây:

- ArcGIS 3D Analyst

- ArcGIS Spatial Analyst

- ArcGIS Network Analyst Extension

- ArcGIS Geostatistical Analyst

- ArcGIS Publisher

- ArcScan for ArcGIS

- ArcGIS Survey Analyst

- ArcGIS Tracking Analyst

- ArcGIS Data Interoperability Extension

- Maplex for ArcGIS

Với ArcView hoặc ArcEditor, sau quá trình đăng ký và được cấp phép bạn có thể thiết lập những chức năng mở rộng để sử dụng Để dùng các chức năng mở rộng cho ArcGIS, bạn phải sử dụng mã khóa được cấp

Sau đây là những chức năng mở rộng ArcGIS được bổ sung:

- PLTS (Production Line Tool Set) for ArcGIS

- ArcGIS Schematics

- ArcGIS Business Analyst

- Job Tracking for ArcGIS (JTX)

- Military Overlay Editor (MOLE)

3 Đánh giá những chức năng mở rộng ArcGIS Desktop

Nếu bạn đã cài đặt các chức năng mở rộng ArcGIS Desktop trong quá trình cài đặt ArcGIS, bạn có thể sử dụng chức năng mở rộng đó bằng cách thao tác như phần 2 - Chương 1

Nếu bạn chưa có các chức năng mở rộng ArcGIS Desktop sau khi đã cài đặt ArcGIS, bạn cần phải chạy lại file setup.exe để sửa đổi và tùy chọn một trong các chức năng mở rộng để cài đặt

Một trong số phần mở rộng được chọn sẵn sàng cung cấp thêm chức năng GIS cho ArcGIS Desktop Những mở rộng cho phép bạn thực hiện những nhiệm vụ như quá trình xử lý hình ảnh (raster geoprocessing), sự phân tích ba chiều (three dimensional analysis) và sự khảo sát thống nhất (survey integration) Tất cả các chức năng mở rộng tạo thêm những khả năng cho các sản phẩm ArcGIS Desktop - ArcView, ArcEditor và ArcInfo Bao gồm:

- ArcGIS Spatial Analyst

- ArcGIS Network Analyst

- ArcGIS 3D Analyst

- ArcGIS Schematics

- ArcGIS Geostatistical Analyst

- ArcGIS Data Interoperability

- ArcGIS Publisher

- ArcGIS Survey Analyst

- ArcScan for ArcGIS

- ArcGIS Tracking Analyst

- Maplex for ArcGIS

Sự phân tích và trực quan hóa 3 chiều Bao gồm những ứng dụng ArcGlobe và ArcScene Bao gồm những công cụ thực hiện và quản lý

200 công cụ thực hiện vào khung công việc của ArcGIS

Phân tích địa thống kê (ArcGIS Geostatistical Analyst)

Những công cụ thống kê nâng cao để liên tục phân tích và xây dựng bản đồ với tập dữ liệu cho sự phát sinh bề mặt bên ngoài

Bao gồm những công cụ phân tích dữ liệu không gian để khám phá về sự sắp xếp, phân phối dữ liệu của bạn, của các vùng và những khuynh hướng toàn cầu; các cấp độ của sự tương quan không gian, và sự biến đổi giữa nhiều tập dữ liệu

Phân tích mạng lưới (ArcGIS Network Analyst)

Cho phép nâng cao việc biểu diễn sự phân tích mạng lưới và hình tuyến Bao gồm những hỗ trợ sau:

- Sự phân tích theo thời gian

- Lộ trình điểm nối điểm

Cho phép tạo ra, làm cho trực quan và thao tác những sơ đồ kết nối dữ liệu đến một geodatabase hoặc bất kỳ dữ liệu nào; cho phép giải thích dữ liệu với việc hiện ra các kết nối thuộc tính rõ ràng Cho phép bạn:

- Sử dụng một số sự trình bày dưới dạng sơ đồ: Địa lý, geo-schematic, …

- Tạo sơ đồ từ những mạng lưới hoàn chỉnh

- Kiểm tra các kết nối mạng

- Trình diễn sự thay đổi chất lượng mạng lưới dữ liệu

- Làm cho trực quan kết nối cả lôgíc lẫn vật

lý

- Theo dõi tình trạng, đánh giá dự báo và đặt kế hoạch mạng (Làm mô hình, sự mô

Hiển thị thời gian thực và dữ liệu mang tính lịch sử và sự phân tích biểu thị thời gian Phân tích theo dấu vết lịch sử bao gồm:

- Trình bày dữ liệu điểm và dấu vết dữ liệu (Thời gian cố định và thời gian thực tế)

- Khả năng biểu thị thời gian bởi màu (Cho thấy dữ liệu của từng thời kỳ)

- Sự tương tác qua lại

- Những hoạt động (Dựa vào câu hỏi truy vấn thuộc tính hoặc không gian)

- Làm nổi bật các khả năng

- Khả năng ngăn chặn

- Hỗ trợ đối tượng đường và vùng

- Thể hiện biểu đồ thời gian

- Khả năng biểu thị những lớp bản đồ dựa vào thời gian

- Những cửa sổ lớp theo thời gian để quản

lý nhiều lớp thời gian

- Khoảng thời gian thêm vào cho sự so sánh các sự kiện

Thêm khả năng đọc trực tiếp và làm việc với hơn 60 loại dữ liệu định dạng vectơ GIS, bao gồm sự phát triển từ những ngôn ngữ thuyết

minh GML (Geography Markup Language)

Ngoài ra, dữ liệu GIS có thể được chuyển đổi dưới nhiều khuôn dạng khác nhau

Ví dụ, dữ liệu nguồn, như những tập dữ liệu dạng CAD với những thuộc tính thực thể mở rộng, những tập dữ liệu MapInfo, dữ liệu Intergraph GeoMedia và nhiều tệp GML khác nhau Có thể được truy nhập trực tiếp, trình bày và được sử dụng trực tiếp trong ArcGIS Cho phép chuyển đổi dữ liệu GIS thành những khuôn dạng dữ liệu vectơ (đã hỗ trợ hơn 50 định dạng)

ArcScan dùng cho ArcGIS

(ArcScan for ArcGIS)

Chú ý: Những khả năng của ArcScan đã bao gồm với ArcEditor và ArcInfo, nhưng với ArcView phải trả phí để sử dụng

Thực hiện những chuyển đổi từ dạng raster sang vector từ những tài liệu đã được quét, bao gồm biên tập, bắt điểm ảnh raster, vectơ hóa tự động và bán tự động

Phân tích khảo sát (ArcGIS Survey Analyst)

Những công cụ được sử dụng bởi những chuyên gia về bản đồ và GIS để xây dựng và cập nhật dữ liệu khảo sát đo đạc trong ArcGIS Bao gồm sự hỗ trợ để biên tập, quản

lý cấu trúc và đo đạc trên cơ sở quy trình xây dựng bản đồ địa chính Sự hỗ trợ này thêm khả năng mới quan trọng cho người dùng GIS

để quản lý các thửa đất và từ đó sẽ làm tăng

độ chính xác ngang mức sử dụng phương pháp đo địa chính

Xuất bản dữ liệu

(Data

Publishing)

Nhà xuất bản ArcGIS (ArcGIS Publisher)

Công bố dữ liệu, bản đồ và hình dạng trái đất

đã được tạo ra bằng ArcGIS Desktop Với ArcMap và ArcGlobe, bạn có thể tạo sự tương tác bản đồ và trái đất, sau đó xuất bản chúng với ArcGIS Publish và chia sẻ chúng qua ArcReader

Về bản đồ

(Cartography)

Maplex dùng cho ArcGIS

(Maplex for ArcGIS)

Chú ý: Những khả năng của Maplex đã bao gồm với ArcInfo, nhưng với ArcView và ArcEditor phải trả phí để sử dụng

Nâng cao thêm các khả năng phát hiện và xếp đặt nhãn khác nhau cho ArcMap

Được dùng để tạo ra văn bản cất giữ dưới dạng tài liệu bản đồ và như những lớp ghi chú trong geodatabase

Việc sử dụng Maplex dùng cho ArcGIS có thể tiết kiệm đáng kể thời gian sản xuất

4 Những giải pháp trên cơ sở chức năng mở rộng cho ArcGIS Desktop

Sự bổ sung những chức năng mở rộng nhằm cung cấp đầy đủ các giải pháp cho nhiều người dùng khác nhau

Bao gồm những phần mềm ứng dụng cung cấp khả năng xây dựng cơ sở dữ liệu GIS và cập nhật tự động hiệu quả các loại bản đồ sử dụng ArcGIS và geodatabase

(Business and demographic applications)

Một bộ những công cụ để làm việc với nhân khẩu học chất lượng cao, khách hàng, phong cách sống và dữ liệu doanh nghiệp được tích hợp trong không gian địa lý Cung cấp đầy đủ danh mục dữ liệu và những công cụ mạnh để làm việc với dữ liệu doanh nghiệp và nhân khẩu học

Sự theo dõi công

việc cho ArcGIS

Biên tập hệ Trong lĩnh vực quân sự Một ứng dụng và giao diện chương trình ứng

dụng API (Application Programming

Interface) cho phép người sử dụng tạo, trình

bày và biên tập ký hiệu biểu trưng quân sự của bản đồ xây dựng trong ArcGIS

5 Thiết lập những chức năng mở rộng

Để sử dụng một chức năng mở rộng khi đã đăng ký hoặc được cấp phép, người

sử dụng phải kích hoạt nó trong giao diện Extensions

Chương 2: 3D Analyst

1 Tổng quan về 3D Analyst

3D Analyst Tools là một Extension (Phần mềm mở rộng của ArcView) Với công cụ này chúng ta có thể xây dựng và hiển thị các bề mô hình số độ cao (DEM) dưới dạng raster và TIN, đường bình độ, bản đồ độ dốc, hướng dốc, bóng địa hình

Arcsence là một công cụ dùng để trình diễn mô hình số độ cao

Trong chương này này chúng ta sẽ sử dụng công cụ 3D Analyst Tools để xây dựng mô hình TIN, raster từ điểm độ cao và đường bình độ, hiển thị mô hình địa hình bằng ArcSence Phân loại lại độ cao, nội suy độ dốc, hướng dốc, bóng địa hình Chuyển đổi từ dạng TIN sang dạng raster,…

2 Xây dựng mô hình số độ cao

Chúng ta sẽ xây dựng mô hình số độ cao dạng TIN và RASTER từ điểm độ cao

và đường bình độ dùng Arcsence để thể hiện mô hình địa hình vừa thành lập

- Lập mô hình số độ cao từ điểm độ cao

- Lập mô hình số độ cao từ đường bình độ

Các bước thực hiện như sau :

2.1 Lập mô hình số độ cao từ đối tượng điểm độ cao

Bước 1: Bật 3D Analyst Tools

- Để hiển thị thanh công cụ 3D Analyst, chọn menu View -> Toolbars -> Chọn 3D Analyst

Chú ý:

Cũng có thể sử dụng công cụ này trong ArcToolbox

Bước 2: Nhập dữ liệu

(Tham khảo phần 2 Các liên kết dữ liệu trong ArcMap - Chương 5)

- Nhập dữ liệu điểm độ cao:

- Chọn Add Data, chỉ đường dẫn chứa file độ cao Chọn file và bấm Add

- Mở bảng thuộc tính của lớp điểm độ cao xem dạng shape là Point ZM thì điểm độ cao đã ở dạng 3D Chọn lớp Điểm độ cao, bấm phím chuột phải chọn Open Attribute Table

- Trên màn hình sẽ xuất hiện bảng thuộc tính của điểm độ cao

Chú ý:

Dữ liệu điểm độ cao hiện có đã ở dạng 3D Nếu dữ liệu ở dạng 2D cần chuyển sang dạng 3D để tạo mô hình số độ cao

Chuyển file độ cao về dạng 3D

- Trên thanh công cụ 3D Analyst Chọn 3D Analyst -> Convert -> Feature to 3D , Xuất hiện giao diện Convert Feature to 3D

- Input features: Chọn file trong danh sách hiện có hoặc bấm để chọn file cần chuyển sang 3D

- Mục Souces of heights:

9 Chọn Input feature attribute: Chọn trường chứa giá trị độ cao (Elevation)

- Output features: Đặt tên và địa chỉ cho file dữ liệu dạng 3D

- Mở file điểm độ cao 3D vừa tạo, mở bảng thuộc tính ra, nghiên cứu giá trị các điểm độ cao ( trung bình, max, min) Đóng bảng thuộc tính lại

Bước 3: Tạo mô hình số độ cao dưới dạng raster (Interpolate to raster)

2.1.1 Nội suy mô hình số độ cao bằng phương pháp Spline

Cách 1:

- Trên thanh công cụ 3D Analyst (Trong ArcMap) chọn 3D Analyst -> Interpolate to Raster -> Spline…

- Xuất hiện giao diện Spline

Cách 2:

- Trong ArcToolBox chọn 3D Analyst Tools -> Raster Interpolation -> Spline

- Xuất hiện giao diện Spline

9 Input point features: Chọn file dữ liệu độ cao đã ở dạng 3D

9 Z value field: Chọn trường chứa giá trị độ cao (Elevation)

9 Output raster: Đặt tên và đường dẫn lưu file raster mô hình số độ cao Nếu để là Temporary thì file raster đầu ra sẽ được mặc định trong đường dẫn của file đầu vào và có tên là Spline of Elevation (tên của file điểm

độ cao đầu vào)

9 Output cell size: Kích thước của cell (20) Tuỳ thuộc vào mục đích yêu cầu và độ chi thiết của dữ liệu để chọn

9 Bấm OK trên màn hình ArcMap sẽ tạo ra file mô hình số độ cao dưới dạng raster bằng phương pháp nội suy Spline

- Tắt lớp điểm độ cao để hiển thị mô hình số độ cao

- Nghiên cứu độ cao của mô hình vừa được tạo ra bằng công cụ identify hoặc

có thể thay đổi màu sắc và ranh giới của các thang độ cao Để nhìn thấy sự thay đổi của các mức độ cao rõ hơn bằng cách: Chọn lớp mô hình vừa tạo và bấm phím chuột phải -> Chọn Properties -> Symbology -> Classify

- Xuất hiện giao diện Classification: Chọn phương pháp (Method) phân loại

là Natural Breaks; Số lớp (Class) phân loại là 9 (Như hình trên)

- Trong giao diện Symbology chọn color Ramp cho phù hợp với từng ngưỡng

độ cao vừa chia sẽ được mô hình số độ cao với sự phân loại lại ngưỡng độ cao và biên tập về mầu sắc và có thể export thành bản đồ

2.1.2 Nội suy mô hình số độ cao bằng phương pháp Kriging

- Trên thanh công cụ 3D Analyst, chọn 3D Analyst -> Interpolate to Raster -> Kriging, xuất hiện giao diện Kriging

- Tương tự như phương pháp Spline chọn Input points; Z value field; Kriging method; chọn kích thước cell; đầu ra cho mô hình nội suy nếu để Temporary thì mô hình sẽ có tên Kriging of Elevation (tên file chứa điểm độ cao)

- Bấm OK, màn hình ArcMap hiển thị mô hình số độ cao Kriging

Bài tập: So sánh giá trị của mô hình số độ cao nội suy giữa hai phương pháp trên Hãy nội suy mô hình số độ cao bằng phương pháp Inverse Distance Weighted (Hình 14) và phương pháp Natural Neighbors (Hình 15)

Hình 14

Hình 15

2.2 Lập mô hình số dạng TIN từ đường bình độ

Bước 1: Mở 3D Analyst Tool (Tham khảo phần trên)

Bước 2: Nhập file dữ liệu đường contour

(Tham khảo phần 2 Các liên kết dữ liệu trong ArcMap - Chương 5)

- Chọn Add Data, chỉ đường dẫn chứa file đường contour Chọn file và bấm Add

Chú ý:

Dữ liệu điểm độ cao hiện có ở dạng 3D Nếu dữ liệu ở dạng 2D cần chuyển sang dạng 3D để tạo mô hình số độ cao

Bước 3: Tạo mô hình số dạng TIN từ đường contour

- Trên thanh công cụ 3D Analyst -> Create/Modify TIN -> Create TIN From Features…

- Xuất hiện giao diện Creat TIN From Features

9 Layer: Bấm để chọn file độ cao tạo TIN,

9 Height source: Chọn giá trị độ cao Feature Z value

9 Triangulate as: Chọn lưới tam giác như các điểm mass points

9 Output TIN: Chọn đường dẫn lưu file mô hình TIN

9 Bấm OK, màn hình ArcGIS sẽ tạo ra mô hình số độ cao dạng tin từ dữ liệu đường contour

Thêm giá trị điểm độ cao vào mô hình TIN vừa tạo được

Từ mô hình TIN vừa tạo ra, chúng ta có thể thêm một số điểm độ cao vào mô hình TIN để được mô hình sát với thực tế hơn

- Trên thanh 3D Analyst ấn vào 3D Analyst -> Create/Modify TIN -> Add Features to TIN Xuất hiện giao diện Add Features to TIN

9 Input TIN: Chọn mô hình TIN vừa tạo ra

9 Layer: Là lớp độ cao muốn thêm vào để tạo TIN

9 Chọn “Save changes into the Input TIN specified abow”

9 Bấm OK, màn hình ArcMap mô hình TIN vừa tạo có thêm các điểm độ cao mới

Bài tập: Thử tạo mô hình TIN từ file điểm độ cao đã tạo mô hình độ cao Raster ở bên trên và so sánh kết quả ?

Bước 4: Kiểm tra sự thông thoáng giữa hai tia ngắm của mô hình DEM và TIN

- Trên thanh công cụ 3D Analyst chọn Create Line Of Sight Xuất hiện giao diện Line Of Sight

- Các ô offset là giá trị độ cao của tiêu ngắm và người ngắm

3 Biểu diễn mô hình số độ cao TIN bằng ArcScene

3.1 Khởi động ArcScene

Cách 1:

- Trên màn hình Windows, chọn Start -> Program -> ArcGIS -> ArcScene, xuất hiện màn hình giao diện ArcScene:

Cách 2:

- Trong màn hình giao diện của phần mềm ArcMap, sau khi đã bật thanh công

cụ 3D Analyst bấm vào biểu tượng ArcScence

3.2 Liên kết dữ liệu trong ArcSence

(Tham khảo phần 2 Các liên kết dữ liệu trong ArcMap - Chương 5)

- Chọn Add Data, chỉ đường dẫn chứa file độ cao Chọn file TIN vừa tạo và bấm Add

Để nhìn rõ hơn sự thay đổi độ cao của địa hình ta có thể phóng đại mô hình TIN theo phương thẳng đứng lên một số lần bằng cách sau:

- Trong TOC của ArcSence, bấm phím chuột phải vào Data Frame “Sence layers” chọn Properties

- Trong giao diện ArcSence Properties, chọn Vertical Exaggeration bằng 2 chẳng hạn

- Bấm OK và hãy quan sát sự thay đổi của độ cao trên địa hình

Để TIN hiện thị rõ hơn, bấm phím chuột phải vào lớp TIN, chọn Properties

-> Symbology - Thay đổi Color Ramp và Classify

- Mô hình số độ cao có thể được nhìn dưới các góc độ khác nhau bằng công

cụ Navigate trên thanh công cụ của Arcsence Sau khi chọn công cụ này hãy bấm vào một điểm bất kỳ trên cửa sổ của ArcSence mà không nhả chuột, kéo nó và quan sát mô hình TIN theo một góc độ khác

- Bấm công cụ Fly để chọn đường bay quan sát mô hình TIN từ trên cao xuống

4 Nội suy đường bình độ từ mô hình số độ cao

Bước 1: Khởi động ArcMap

Bước 2: Liên kết dữ liệu trong ArcMap

- Chọn Add Data, chỉ đường dẫn chứa file mô hình số độ cao Chọn file TIN vừa tạo và bấm Add

Bước 3:

- Trên thanh công cụ 3D Analyst, chọn 3D Analyst -> Surface Analysis -> Contour Xuất hiện giao diện Contour

9 Input surface: Bấm để chọn file mô hình dạng TIN hoặc RASTER

9 Input height range: Giới hạn độ cao của file mô hình đưa vào, Zmin: Thể hiện giá trị nhỏ nhất, Zmax: Thể hiện giá trị lớn nhất

9 Contour interval: Đặt khoảng cao đều của đường bình độ tạo ra

9 Minimum contour: Đường bình độ có giá trị nhỏ nhất

9 Maximum contour: Đường bình độ có giá trị lớn nhất

9 Total number of contour values: Tổng số đường bình độ được biểu diễn

9 Output features: Đặt tên file và đường dẫn lưu file bình độ được tạo ra

9 Bấm OK, ArcMap sẽ tạo ra file bình độ từ mô hình số độ cao

Bước 4: Hiển thị độ cao đường bình độ

- Chọn file đường bình độ vừa tạo trong Data Frame và bấm phím chuột phải -> Propeties Xuất hiện giao diện Layer Propeties

- Chọn Tab Labels để tạo nhãn cho đường bình độ:

9 Label features in this layer: Đánh dấu để hiển thị nhãn trong file này

ƒ Bấm Placement Properties, xuất hiện giao diện sau:

ƒ Trong Tab Placement:

• Mục Orientation: Chọn Parallel, vị trí của nhãn song song với đường bình độ

• Mục Position: Chọn Above, vị trí của nhãn nằm trên đường bình

độ

• Mục Location -> Location along the line: Chọn At Best, nhãn sẽ

tự động lựa chọn vị trí tốt nhất trên chiều dài của đường bình độ

• Mục Duplicate Labels: Chọn Remove duplicate labels, để tự động loại bỏ nhãn trùng nhau

ƒ Trong Tab Conflict Detection:

• Chọn Place overlapping labels: Thể hiện nhãn trồng đè tại nơi dầy đặc

ƒ Bấm OK để chấp nhận và đóng giao diện Placement Properties

ƒ Bấm Apply để đóng giao diện Layer Propeties

Phóng to một khu vực để thấy rõ các đường bình độ như hình vẽ trên