地理信息系統(tǒng)實驗報告.doc

地理信息系統(tǒng)原理課程 Principle of Geographic Information System實驗報告適用專業(yè)：測繪工程、地理信息系統(tǒng)、遙感科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 期： 2013-2014（二） 專業(yè)班級： 測繪12-4班 學(xué)生姓名： 黃嘉佳 學(xué) 號： 20120286 指導(dǎo)教師： 王延亮 黑龍江工程學(xué)院測繪工程學(xué)院2014年目 錄/CONTENTS實驗報告一 地理空間信息基礎(chǔ)/Report1 The base of Geographic Spatial Information 實驗報告二 數(shù)據(jù)輸入/Report2 Data Input實驗報告三 空間數(shù)據(jù)編輯/Report3 Spatial Data Editing 實驗報告四 空間數(shù)據(jù)分析/Report4 Spatial Data Analysis 實驗報告五 空間分析/Report5 Spatial Analysis 實驗報告六 數(shù)據(jù)顯示與地圖編制/Report6 Data Display and Cartography 實驗項目地理空間信息基礎(chǔ)實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康膌 了解 ArcGIS 的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型l 了解 ArcGIS Desktop 的基礎(chǔ)模塊及主要功能l 掌握 ArcMap 的一些基本操作l 掌握 ArcCatalog 的一些基本操作二、實驗儀器設(shè)備計算機、ArcGIS軟件三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.介紹 ArcGIS 軟件的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型，重點介紹 Coverage 和Geodatabase 兩種數(shù)據(jù)模型。2.介紹 ArcGIS Deskpro 的三個基礎(chǔ)模塊：ArcMap、ArcCatalog 和Geoprocessing。3.介紹 ArcMap 的一些基本操作，包括如何新建地圖、保存地圖、加載數(shù)據(jù)層、對數(shù)據(jù)層進(jìn)行操作等。4.介紹 ArcCatalog 的一些基本操作，包括如何創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件、查看數(shù)據(jù)基本信息、對數(shù)據(jù)文件的屬性進(jìn)行編輯等實驗步驟1.了解全球知名的GIS公司及軟件。2.對ArcGIS的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，認(rèn)識。分為桌面GIS、嵌入式GIS、服務(wù)器GIS、移動GIS。3.了解了GIS的幾種數(shù)據(jù)模型。分別為： Coverage：矢量數(shù)據(jù)的主要表示方式；適合于精確地表達(dá)點、線和面狀要素的形狀和邊界。 Shp：矢量數(shù)據(jù)格式；將屬性信息通過 DBASE 表的方式掛接到空間信息上。 GRID：柵格數(shù)據(jù)的主要表示方式；適合用作空間分析。屬性表：各種圖像的屬性。 TIN：適合于表達(dá)連續(xù)表面。 影像：是 Arc/Info 可以顯示和管理地圖的另一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4、對GIS的基本功能進(jìn)行了了解 GIS 的基本功能l 數(shù)據(jù)采集與輸入l 數(shù)據(jù)編輯與更新l 數(shù)據(jù)存儲與管理l 空間數(shù)據(jù)分析與處理l 數(shù)據(jù)與圖形的交互顯示5、了解了ArcMap的一些基本操作作業(yè)/Job1. 熟悉ArcMap的基本操作（1） 量測內(nèi)蒙古自治區(qū)東西所跨的距離（米），將結(jié)果保存在txt文件中（2） 在river圖層中提取river#1550的河流，將顯示結(jié)果保存為.mxd格式2. 熟悉ArcCatalog的基本操作（1） 創(chuàng)建一個新的shapefile面文件，投影與本講義范例數(shù)據(jù)設(shè)為一致（2） 為其增加兩個新的字段：ID，Name四、實驗中存在的問題、解決方法及進(jìn)一步的想法五、教師評語成 績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實驗項目數(shù)據(jù)輸入實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康恼莆盏貓D投影的定義與轉(zhuǎn)換l 使用ArcToolbox工具l 掌握Georeferencing配準(zhǔn)地圖；l 掌握ArcEditor工具屏幕數(shù)字化；l 掌握Geodatabase數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建二、實驗儀器設(shè)備計算機、ArcGIS軟件三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.介紹地圖投影的定義，學(xué)習(xí) ArcGIS 中地圖投影轉(zhuǎn)換的方法。2.使用 ArcToolbox 工具，實現(xiàn)矢量柵格數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)裁切等操作。3.使用 Georeferencing 工具配準(zhǔn)地圖（掃描柵格圖）數(shù)據(jù)。4.先創(chuàng)建新的 Shapefile 文件，使用 ArcEditor 工具在配準(zhǔn)的地圖上進(jìn)行屏幕數(shù)字化。5.建立 Geodatabase 數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)集，導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件，由線數(shù)據(jù)生成面數(shù)據(jù)。實驗步驟（一）地圖投影定義與轉(zhuǎn)換l 參數(shù)的獲取1. 在 ArcGIS 中顯示坐標(biāo)系統(tǒng)（1）顯示數(shù)據(jù)組坐標(biāo)系統(tǒng)（2）顯示數(shù)據(jù)層坐標(biāo)2. 對沒有坐標(biāo)系統(tǒng)的圖像賦予坐標(biāo)系統(tǒng)（1）對新建圖層設(shè)置其坐標(biāo)系統(tǒng)（2）單擊編輯3. 不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換（1）柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換（2）矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換（3）為數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系統(tǒng)（二）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具：轉(zhuǎn)換工具1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換（1）柵格向矢量轉(zhuǎn)換（2）矢量向柵格轉(zhuǎn)換2.數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（1）CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（2）CAD轉(zhuǎn)換地理數(shù)據(jù)庫（三）使用 Georeferencing 工具配準(zhǔn)地圖（四）使用 ArcEditor 屏幕數(shù)字化（五）Geodatabase 數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建作業(yè)/Job1、數(shù)字化第二講中的中國行政區(qū)劃圖的國界，利用ArcToolbox中的數(shù)據(jù)管理工具下的要素工具（要素轉(zhuǎn)面），將數(shù)字化好的線圖層轉(zhuǎn)為面圖層，并按照講義的投影參數(shù)（Clarke_1866_Albers）和坐標(biāo)變換方法（Project）對轉(zhuǎn)好的面圖層進(jìn)行投影變化。要素轉(zhuǎn)面投影：2、將第二講的數(shù)字化的結(jié)果圖（面圖層）轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，四個省的Value分別為100，200，300，400（需對面圖層添加Value字段并賦值）。柵格大小為1000。要素轉(zhuǎn)柵格：新建個人數(shù)據(jù)，要素轉(zhuǎn)面：四、實驗中存在的問題、解決方法及進(jìn)一步的想法等五、教師評語成 績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實驗項目空間數(shù)據(jù)編輯實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康恼莆帐噶繑?shù)據(jù)的編輯二、實驗儀器設(shè)備計算機、Arc Map三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.掌握矢量數(shù)據(jù)的編輯方法；2.幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分內(nèi)容的編輯；3.練習(xí)數(shù)據(jù)屬性表的基本編輯、表連接等。實驗步驟（一）基本概念介紹（二）圖形編輯1、基本步驟進(jìn)入ArcMap工作環(huán)境，打開已有的地圖文檔或新建地圖文檔后，進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯一般需要經(jīng)過下列5個步驟：（1）加載編輯數(shù)據(jù)單擊文件菜單下的添加數(shù)據(jù)命令，選擇需要加載的數(shù)據(jù)層。（2）打開編輯工具在工具欄的空白處點擊右鍵，選擇編輯器，出現(xiàn)編輯器工具條。（3）進(jìn)入編輯狀態(tài)單擊編輯器下的開始編輯命令，使數(shù)據(jù)層進(jìn)入編輯狀態(tài)。（4）執(zhí)行數(shù)據(jù)編輯在創(chuàng)建要素窗口中選擇當(dāng)前編輯任務(wù)的目標(biāo)數(shù)據(jù)層，然后選擇編輯構(gòu)造工具命令，對要素進(jìn)行編輯。（5）結(jié)束數(shù)據(jù)編輯單擊編輯器下的停止編輯命令，選擇是否保存編輯結(jié)果，結(jié)束編輯（三）屬性編輯1、屬性表編輯屬性編輯包括對單要素或多要素屬性進(jìn)行添加、刪除、修改、復(fù)制或粘貼等多種編輯操作，通常有兩種方式：1）單擊按鈕，在圖形窗口中選擇需要編輯屬性的要素（可以多選），單擊右鍵，再單擊屬性按鈕，打開屬性對話框。2）在ArcMap視圖中，右鍵單擊需要進(jìn)行屬性編輯的數(shù)據(jù)圖層，選擇打開屬性表命令圖形編輯練習(xí)：要素復(fù)制操作1） 平行復(fù)制2） 緩沖區(qū)邊界生成與復(fù)制。3）鏡面復(fù)制。四、實驗中存在的問題、解決方法及進(jìn)一步的想法等五、教師評語成 績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實驗項目 空間數(shù)據(jù)分析實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗，加深對表面概念及生成方法的理解，掌握三維場景中表面及矢量要素的立體顯示原理與方法，熟練掌握 ArcGIS 軟件中表面生成、表面及矢量要素在場景中的三維顯示及其疊加顯示；熟練掌握ArcScene 三維場景中要素、表面的多種可視化表達(dá)方法；掌握數(shù)據(jù)提取、剪切、拼接及投影變換的方法。 掌握地形的三維顯示與飛行動畫的制作方法。二、實驗儀器設(shè)備計算機、ArcGIS三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.利用所給等高線數(shù)據(jù)建立景區(qū)柵格表面。2.在 ArcScene 三維場景中，實現(xiàn)表面與其他要素疊加三維顯示。3.設(shè)計各要素如道路、水系等的符號化顯示。4.綜合考慮表面及各要素，生成美觀大方的區(qū)域景觀圖。5.利用所給數(shù)據(jù)，實現(xiàn)污染物狀況的三維可視化顯示、點狀水井矢量要素的突出顯示、污染源的符號化突出顯示。6. 基于所提供 TIN 數(shù)據(jù)，采用兩種方法實現(xiàn)模擬場景飛行。1）抓取一系列場景圖片然后向其中插入平滑幀形成動畫；2）通過記錄實時飛行場景生成動畫。最后將生成的動畫保存為 AVI 文件。7.根據(jù)已有數(shù)據(jù)，提取研究區(qū)白水縣的行政范圍內(nèi)的 DEM 數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高斯克呂格投影。在此基礎(chǔ)上，計算研究區(qū)的坡度，并獲取研究區(qū)的等高線圖。實驗步驟（一）表面創(chuàng)建及景觀圖制作1）啟動 ArcScene，打開場景文件 Ex3.sxd。2）創(chuàng)建區(qū)域 TIN 表面3）創(chuàng)建柵格表面。4）符號化設(shè)計。5）建立三維景觀圖。（二）污染物在蓄水層中的可視化1）首先打開場景 Exercise4.sxd。2）顯示污染物的體積與污染程度。3）顯示污染物空間與水井的關(guān)系。4）優(yōu)先顯示需要清理的污染源。（三）模擬場景飛行本實例采用兩種方法來生成飛行動畫。（1）抓取一系列場景圖片然后向其中插入平滑幀來形成動畫步驟如下：1）打開 ArcScene，打開實驗場景2）打開動畫模塊，抓取景區(qū)場景。3）調(diào)節(jié)動畫參數(shù)，生成動畫，并預(yù)覽。4）動畫導(dǎo)出。（2）通過記錄實時飛行場景來生成動畫（四）數(shù)據(jù)更新變換四、實驗中存在的問題、解決方法及進(jìn)一步的想法等五、教師評語成 績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實驗項目空間分析實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康膌 在現(xiàn)實中，最短路徑的求取問題是可以拓展為許多方面的最高效率問題。最短路徑不僅指一般意義上的距離最短，還可以是時間最短、費用最少、線路利用率最高等標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)會用 ArcGIS10 進(jìn)行各種類型的最短路徑分析，理解網(wǎng)絡(luò)分析原理。l 熟練掌握 ArcGIS 緩沖區(qū)分析和疊置分析，綜合利用各項空間分析工具解決實際問題二、實驗儀器設(shè)備計算機、ArcGIS、三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.根據(jù)不同的要求，獲得到達(dá)指定目的地的最佳路徑，并給出路徑的長度；找出距景點最近的某設(shè)施的路徑。2.在網(wǎng)絡(luò)中指定一個商業(yè)中心，分別求出在不同距離、時間的限制下從家到商業(yè)中心的最佳路徑。3.給定訪問順序，按照要求找出從家出發(fā)，逐個經(jīng)過訪問點，最終到達(dá)目的地的最佳路徑。4.研究阻強的設(shè)置對最佳路徑選擇的影響。實驗步驟（一）網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)l Geodatabase地理數(shù)據(jù)庫：data5/net/city.mdb。l 數(shù)據(jù)庫中包含一個數(shù)據(jù)集：City，其中含有城市交通網(wǎng)net、商業(yè)中心及家庭住址place、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點city_Net_Junctions等要素。1. 無權(quán)重最佳路徑的生成2.加權(quán)最佳路徑的生成3. 按順序逐個通過訪問點的路徑生成4.阻強問題（二）市區(qū)擇房分析數(shù)據(jù)：l 城市市區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)圖（network.shp）l 商業(yè)中心分布圖（Marketplace.shp）l 名牌高中分布圖（school.shp）l 名勝古跡分布圖（famous place.shp）作業(yè)/Job1. 對照講義，練習(xí)網(wǎng)絡(luò)分析的操作。（1）. 無權(quán)重最佳路徑的生成（2）.加權(quán)最佳路徑的生成（3）按順序逐個通過訪問點的路徑生成（4）阻強問題2. 市區(qū)擇房： 對擇房要求按以下條件修改l 離主要交通要道300米之外l 在商業(yè)中心的服務(wù)范圍之內(nèi)l 距名牌高中在1000米之內(nèi)l 距名勝古跡1500米之內(nèi) 改變權(quán)重和閾值，對住房條件進(jìn)行評價l 商業(yè)中心、名牌高中、名勝古跡的賦值分別為3、2、1l 主干道噪聲的賦值為-222l 分級標(biāo)準(zhǔn)（閾值）自定，說明分級原因四、實驗中存在的問題、解決方法及進(jìn)一步的想法等五、教師評語成 績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實驗項目數(shù)據(jù)顯示與地圖編制實驗日期實驗地點實驗樓同組人數(shù)1人實驗類型 傳統(tǒng)實驗 R 現(xiàn)代實驗 其 他 驗證性 R 綜合性 設(shè)計性 其 他R 自立式 合作式 研究式 其 他一、實驗?zāi)康膌 掌握ArcMap的數(shù)據(jù)符號化方法l 掌握對ArcMap進(jìn)行數(shù)據(jù)層標(biāo)注l 掌握ArcMap的地圖制作和輸出二、實驗儀器設(shè)備計算機、ArcMap三、實驗原理、內(nèi)容及步驟實驗原理及內(nèi)容1.學(xué)會 ArcMap 中的四種數(shù)據(jù)符號化方法：單一符號、分類符號、分級符號和組合符號。2.學(xué)會對 ArcMap 進(jìn)行數(shù)據(jù)層標(biāo)注的兩種方法：交互式標(biāo)注和自動標(biāo)注操作。3.