GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖實(shí)習(xí)報(bào)告2

1、GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖實(shí)習(xí)報(bào)告目錄一、序言3二、地圖概況4三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)4A、概述4B、要素類定義5C、拓?fù)潢P(guān)系與規(guī)則定義5四、地圖配準(zhǔn)與糾正6五、矢量化61、Snap環(huán)境設(shè)置62、矢量化過(guò)程83、拓?fù)潢P(guān)系檢查與更正、編輯9六、圖幅拼接101、邊界匹配102、圖幅合并12七、制圖131、要素類符號(hào)化132、注記編輯143、圖幅整飾15八、原始地圖與自制地圖的比較16九、實(shí)習(xí)中發(fā)生、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況17十、實(shí)習(xí)收獲、體會(huì)及建議18一、序言此次暑期實(shí)習(xí)名稱是GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖實(shí)習(xí)。此次實(shí)習(xí)主要是將地理信息系統(tǒng)和地圖學(xué)的原理相結(jié)合，要求能熟練運(yùn)用GIS軟件（本實(shí)習(xí)使用的是ArcGIS D

2、esktop）實(shí)現(xiàn)從一幅紙質(zhì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地形圖到數(shù)字化矢量圖的轉(zhuǎn)化，其間，訓(xùn)練ArcGIS軟件使用的熟練程度、提高數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的能力，及在實(shí)際操作中解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)綜合實(shí)踐的能力，也起到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)與基本能力。此次實(shí)習(xí)持續(xù)10天，實(shí)習(xí)任務(wù)與組織情況如下：l 實(shí)習(xí)任務(wù)了解、準(zhǔn)備 0.5天了解實(shí)習(xí)任務(wù)，開(kāi)始實(shí)習(xí)初步，解讀地圖，認(rèn)識(shí)、識(shí)別地圖上的地理要素種類、屬性及要素的表示方式等。l 空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 1天組內(nèi)確定數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，依據(jù)第一階段的地圖判讀出的地理要素及要素屬性，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的具體結(jié)構(gòu)，完成要素類、拓?fù)潢P(guān)系、空間規(guī)則定義，具體的設(shè)計(jì)方案見(jiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)文檔。l 矢量化過(guò)程 2.5天地圖有四個(gè)

3、區(qū)域，組內(nèi)沒(méi)人負(fù)責(zé)兩有相鄰邊的區(qū)域的矢量化、屬性錄入、數(shù)據(jù)檢查與更正，前提是依據(jù)之前的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、屬性信息定義規(guī)則以及拓?fù)湟?guī)則進(jìn)行實(shí)際建立。l 圖幅拼接 1天兩幅矢量圖的多個(gè)圖層之間的合并，主要包括接邊、圖層合并、要素的歸并，并實(shí)現(xiàn)屬性的完美表達(dá)，形成覆蓋整個(gè)圖幅范圍的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。 l 計(jì)算機(jī)制圖1天主要包括三個(gè)方面：符號(hào)化、添加注記、圖幅整飾，符號(hào)的使用應(yīng)盡量與原圖一致。l 地圖輸出與原圖比較 0.5天輸出地圖為.pdf或.img格式，與原圖比較差異并找出差異并找出差異形成原因及解決辦法。l 撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1天二、地圖概況原始地圖名為1G-47-48-381坊田，是一幅國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地形圖，區(qū)

4、域范圍內(nèi)有四個(gè)方格，緯度范圍是10105230E 10105615E，經(jīng)度范圍是2604730N 2605000N，平面坐標(biāo)系為xian1980 坐標(biāo)系，可判斷出其在34度帶上，高程坐標(biāo)系為國(guó)家1985高程系。地形較為豐富，圖上除了有等高線外，還有很多地理要素，例如河流、不同類別的道路、土地類型不同的地塊、陡崖、樹(shù)林等，主要有高程點(diǎn)、竹叢、變電室、獨(dú)立樹(shù)、小面積樹(shù)林、河流、小路、鄉(xiāng)村路、機(jī)耕路、梯田坎、陡崖、電力線、攔水壩、地類界、居民地、水稻田、草地、密集灌林、成林等。地形錯(cuò)綜復(fù)雜，等高線密布，但大體分布均勻。三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)A、概述由獲得的空間數(shù)據(jù)建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括以下三方面：1、

5、圖層劃分/要素類區(qū)分、注記定義空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)圖層的合理劃分，應(yīng)避免學(xué)生采用過(guò)于簡(jiǎn)化的圖層劃分，例如點(diǎn)層、線層、面層。2、屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量提取地圖上可以解讀的屬性信息，字段定義應(yīng)考慮地圖制圖的需要。為便于數(shù)據(jù)錄入與數(shù)據(jù)檢查，除使用有關(guān)軟件的內(nèi)建數(shù)據(jù)類型外，應(yīng)盡量采用“域”等機(jī)制。2、拓?fù)潢P(guān)系與空間約束定義與檢查可適當(dāng)包含拓?fù)潢P(guān)系與空間約束定義內(nèi)容，并練習(xí)通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系與空間約束檢查、維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。B、要素類定義a) 點(diǎn)要素【point】（4個(gè)圖層）：1.高程點(diǎn)：名稱（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null），高程數(shù)據(jù)（float, not null）2.獨(dú)立地物（竹叢，變電室

6、）：名稱（text,長(zhǎng)度50，not null），編號(hào)3.獨(dú)立樹(shù)：名稱（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null）4.小面積樹(shù)林：名稱（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null）b) 線要素【polyline】（6個(gè)圖層）：1.河流：名稱（text,長(zhǎng)度50），長(zhǎng)度（float），流向（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null）2.等高線（要分首曲線和計(jì)曲線兩種）：名稱（text,長(zhǎng)度50），首計(jì)曲線之分（text,長(zhǎng)度50，可以為空），編號(hào)（not null），計(jì)曲線的高程數(shù)據(jù)（float, not null）3.路（小路，鄉(xiāng)村路，機(jī)耕路）：名稱（text,長(zhǎng)度50,not nu

7、ll），長(zhǎng)度（float），編號(hào)4.陡崖（梯田坎，陡崖）：名稱（text,長(zhǎng)度50,not null），長(zhǎng)度（float），編號(hào)，陡坎高度（float）5.公共設(shè)施（電力線，攔水壩）：名稱（text,長(zhǎng)度50,not null），長(zhǎng)度（float），編號(hào)6.地類界：名稱（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null），屬性（里面包含的東西）（text,長(zhǎng)度50）c) 面要素【polygon】（5個(gè)圖層）： 1.居民地：名稱（text,長(zhǎng)度50），編號(hào)（not null），面積（float）2.水稻田，草地，密集灌林，成林：名稱（text,長(zhǎng)度50,not null），編號(hào)，面積（float）C

8、、拓?fù)潢P(guān)系與規(guī)則定義1.等高線之間不能相交，重疊，交叉(用到的拓?fù)湟?guī)則：a.同一要素類中，線與線不能互相重疊；b.同一要素類中，線與線不能交叉)2.有公共邊界的多邊形要素類之間不能重疊，不能有空隙（用到的拓?fù)湟?guī)則：a.同一多邊形類的要素之間不能重疊；b多邊形之間不能有間隙）3.有公共邊界的多邊形要素類，它們的邊界要重合（用到的拓?fù)湟?guī)則：a.某個(gè)多邊形要素類的邊界線在另一個(gè)多邊形要素類的邊界線上）4.任何點(diǎn)要素都不能在河流線要素之上5.等高線，河流等線要素都不能穿過(guò)居民地6.河流，等高線等線要素不能有偽節(jié)點(diǎn)（用到的拓?fù)湟?guī)則：a.不允許線要素有偽節(jié)點(diǎn)） 四、地圖配準(zhǔn)與糾正地圖配準(zhǔn)與地圖糾正需要設(shè)置

9、配準(zhǔn)控制點(diǎn)，這里選擇放個(gè)網(wǎng)的角點(diǎn)，因?yàn)榻屈c(diǎn)坐標(biāo)已知，所以選擇坐標(biāo)而不是經(jīng)緯度進(jìn)行配準(zhǔn)。具體過(guò)程是：在arcmap中利用georeferencing工具條對(duì)柵格地圖進(jìn)行校正， 打開(kāi)view link table，取消Auto Adjust，選擇add control points選點(diǎn)，并點(diǎn)右鍵input x,y，在view link table中檢查殘差，檢驗(yàn)控制點(diǎn)的精度，Rectify進(jìn)行校正。配準(zhǔn)過(guò)程應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型是仿射變換，配準(zhǔn)的精度是0.22410m五、矢量化1、Snap環(huán)境設(shè)置矢量化過(guò)程中的Snap環(huán)境設(shè)置主要有兩種：1) Snap環(huán)境預(yù)設(shè)Editor工具的snapping工具，勾選需

10、要預(yù)設(shè)的捕捉圖層。2) 臨時(shí)捕捉矢量化過(guò)程中右鍵選擇的捕捉方法，選擇snap to feature，進(jìn)而選擇捕捉到的位置。2、矢量化過(guò)程逐個(gè)圖層導(dǎo)入進(jìn)行矢量化，包括點(diǎn)要素、線要素、面要素。矢量化主要采用Editor工具， 矢量化工作量比較大的是等高線的矢量化，起初是采用的手動(dòng)跟蹤矢量化，但后來(lái)在老師的指導(dǎo)下。我們開(kāi)始用ArcScan工具捕捉柵格圖中的等高線，速度和效率大為提升。使用ArcScan工具的過(guò)程中需要注意，要將矢量圖設(shè)置成只有黑白兩色，以使軟件能識(shí)別捕捉，設(shè)置前景色為黑，后景色為白，進(jìn)行追蹤。3、拓?fù)潢P(guān)系檢查與更正、編輯本組定義了兩個(gè)拓?fù)湟?guī)則文件，一個(gè)約束等高線，一個(gè)約束面圖層，在進(jìn)

11、行拓?fù)錂z查時(shí)，先把拓?fù)湟?guī)則文件添加到工程中，如果添加的是等高線拓?fù)浼s束，會(huì)出現(xiàn)紅色小方塊顯示拓?fù)溴e(cuò)誤（這里顯示的都是等高線自相交的拓?fù)溴e(cuò)誤），通過(guò)逐個(gè)手動(dòng)修改，紅色小方塊消失，如果添加的是面要素約束條件，右鍵點(diǎn)擊拓?fù)潢P(guān)系，選擇symbology ，勾選dirty area 圖上會(huì)顯示問(wèn)題區(qū)，更改直到問(wèn)題區(qū)消失，在topology工具條中選擇工具 validate topology in specified area驗(yàn)證拓?fù)溴e(cuò)誤還是否存在。六、圖幅拼接1、邊界匹配將兩人的等高線圖層添加并進(jìn)行邊界匹配，使等高線實(shí)現(xiàn)接邊。選擇spacial adjustment 工具，選擇set adjust Da

12、ta，勾選“等高線”，將Adjustment method設(shè)置為edge snap，選擇Options設(shè)置校正特性，選擇校正圖層和目標(biāo)圖層。點(diǎn)擊edge match 按鈕，在接邊區(qū)域內(nèi)拉出選擇框，點(diǎn)擊preview window預(yù)覽接邊結(jié)果，如果接邊無(wú)誤，選擇adjust進(jìn)行接邊。2、圖幅合并圖幅合并存在兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是把兩個(gè)圖層合并為一個(gè)圖層，一個(gè)是合并完成后要進(jìn)行相鄰或相接要素的歸并（比如同一條等高線在接邊處斷開(kāi)）。圖層合并用到的工具是ArcToolbox中的merge工具，選擇需要合并的圖層及圖層屬性，將兩圖層歸并為一個(gè)。但有些要素類的圖幅合并并不是多圖層間簡(jiǎn)單的合并，在相交處還要進(jìn)行要

13、素間的歸并，用到的是ArcToolbox中的dissolve工具，選擇要?dú)w并的圖層，選擇進(jìn)行連接的屬性（高程），以及屬性歸并的方式（sum，first等），會(huì)看到，在接邊處斷開(kāi)的兩相接等高線歸并為一條等高線，而且各項(xiàng)屬性均保留。七、制圖1、要素類符號(hào)化因?yàn)檫@是一幅國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地形圖，所以要素類的符號(hào)化需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)地圖判讀階段得到的要素類，參照國(guó)家1-5000,1-10000地形圖圖示對(duì)要素類進(jìn)行符號(hào)設(shè)計(jì)，具體在ArcMap中的設(shè)計(jì)步驟如下：首先，新建符號(hào)庫(kù)，將自行設(shè)計(jì)的符號(hào).bmp文件放在符號(hào)庫(kù)文件夾下，選擇工具ToolsStylesStyles managerstyleNew，新建符號(hào)庫(kù)，

14、選擇Add，添加新建的符號(hào)庫(kù)，然后選擇需要更改的符號(hào)在符號(hào)庫(kù)中就可以選擇自己設(shè)計(jì)的符號(hào)庫(kù)中的符號(hào)了。2、注記編輯在這幅地圖上的注記主要有：高程點(diǎn)高程注記、計(jì)曲線高程注記、圖上的名稱注記等，高程點(diǎn)注記采用軟件的自動(dòng)標(biāo)注，選擇layer properties label，label field選擇高程，但等高線如果按這種方法進(jìn)行，會(huì)出現(xiàn)首、計(jì)曲線均標(biāo)注的現(xiàn)象，所以在label選項(xiàng)卡中，要設(shè)置標(biāo)注與否要依據(jù)字段值進(jìn)行分類注記，即method下拉選擇Define 然后在計(jì)曲線后面勾選label feature in this layer而首曲線后不予選擇。圖上的名稱注記采用簡(jiǎn)單注記的方式，如下圖：3、

15、圖幅整飾圖幅整飾包含添加邊框、圖名、坐標(biāo)系統(tǒng)、比例尺標(biāo)、圖例、網(wǎng)格、制圖者信息等，圖名和坐標(biāo)系統(tǒng)可以從原圖上判讀出來(lái)，在軟件中通過(guò)insert工具添加圖例、比例尺及標(biāo)注制圖者信息。最后要在Data frame properties中新建Grid以添加網(wǎng)格。八、原始地圖與自制地圖的比較自制地圖是以原始地圖為背景圖進(jìn)行矢量化得到，盡管在很多要素類上我們都采用捕捉，但難免會(huì)出現(xiàn)與原始圖之間的錯(cuò)位。在進(jìn)行圖幅拼接的時(shí)候，接邊過(guò)程中的“adjust”處理時(shí)，軟件會(huì)自動(dòng)進(jìn)行連接，可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)整后，有些等高線會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，這也會(huì)產(chǎn)生原始地圖與自制地圖間的差異。自行設(shè)計(jì)的符號(hào)庫(kù)，有可能與圖上的符號(hào)之間存在較大差

16、異，如果想減少差異，就得盡量按標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行符號(hào)庫(kù)設(shè)計(jì)。自制地圖圖幅整飾完成后顯得較為完整，而原圖由于是部分圖，顯得不是那么完整。而且自制的是電子地圖，有色彩變化，對(duì)地物的表達(dá)較為自然，易于理解辨別。由于原圖的地類界不明顯，所以在矢量化時(shí)，便捷不能完全與原圖相同，而且有很多都是靠制圖者臆測(cè)其位置，不具備原圖的精確性。要想降低這種差異就要盡量尊重圖上的地類界限，實(shí)在判斷不出其走向時(shí)，可主觀判斷。九、實(shí)習(xí)中發(fā)生、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況1、 在地圖判讀階段，由于地圖上的地類界很不清楚，所以在某些地物究竟是應(yīng)該作為線要素還是面要素，兩人的爭(zhēng)議很大，但由于圖上此種地物分布較為均勻，我們達(dá)成共識(shí)，可認(rèn)為面要素（

17、如成林）。2、 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段，我們?cè)臼前凑盏乩硪卦O(shè)計(jì)圖層，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些不合理，所以，我們把有些要素類放在一個(gè)圖層中，例如，剛開(kāi)始，等高線中的首曲線和計(jì)曲線是分在兩個(gè)圖層中的，后來(lái)我們將其設(shè)計(jì)在一個(gè)圖層中，并以屬性“首o(hù)r計(jì)”的值進(jìn)行區(qū)分，很合理。還有一些比較稀少的點(diǎn)要素，例如變電室、竹叢等，我們把他們?cè)O(shè)計(jì)在一個(gè)名為“獨(dú)立地物”的圖層中，以名稱進(jìn)行區(qū)分，等等。3、 在矢量化階段，矢量化等高線的工作十分繁瑣，因?yàn)閳D上等高線很多，十分考驗(yàn)?zāi)托?，我們起初使用的是手?dòng)數(shù)字化，但后來(lái)在老師的指導(dǎo)下，我們學(xué)會(huì)了自動(dòng)追蹤柵格圖中的等高線，這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)大大提高了矢量化的效率，節(jié)省了時(shí)間。4、 圖幅拼接

18、階段，發(fā)現(xiàn)很多等高線錯(cuò)位了，不該搭的等高線搭到了一起，一開(kāi)始是懷疑等高線矢量化不好，于是重新矢量化了一部分等高線，但是還是出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，于是想到可能是“容差”的問(wèn)題，后來(lái)對(duì)容差進(jìn)行設(shè)置后，果然接邊更加精準(zhǔn)，提高了效率。5、 符號(hào)設(shè)計(jì)、注記和圖幅整飾階段，又出現(xiàn)新的問(wèn)題，我的符號(hào)庫(kù)中有很多自己設(shè)計(jì)的符號(hào)，在調(diào)用使用時(shí)沒(méi)出現(xiàn)狀況，但在圖幅整飾中添加圖例后，會(huì)出現(xiàn)圖例中的預(yù)覽圖中不能完全顯示的狀況，如下圖：后來(lái)在學(xué)姐的指導(dǎo)下基本解決了這個(gè)問(wèn)題：可以在產(chǎn)生圖例的過(guò)程中，將草地的符號(hào)顯示區(qū)域適當(dāng)放大，這樣在這個(gè)區(qū)域內(nèi)就可以看到清楚地符號(hào)了，如下圖：十、實(shí)習(xí)收獲、體會(huì)及建議通過(guò)此次實(shí)習(xí)，不僅綜合了以前實(shí)習(xí)中的很多問(wèn)題，復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)和操作，