算法實驗報告13gis專升

1、南陽師范學(xué)院本科學(xué)生實驗報告姓名 院（系） 環(huán)旅學(xué)院 專業(yè) 班級 實驗課程名稱 地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ) 指導(dǎo)教師及職稱 范紅艷 講師 開課時間 2013 至 2014 學(xué)年 二 學(xué)期南陽師范學(xué)院教務(wù)處編 印實驗名稱目錄實驗一：距離量算算法實驗二：坡度坡向的提取算法 實驗三：ArcGIS曲率提取實驗四：實驗五：實驗六：實驗七：實驗八：實驗九：實驗十：學(xué)生姓名： 專業(yè)： 班級 ： 課程名稱：地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)實驗名稱：距離量算算法實驗編號：01指導(dǎo)教師：范紅艷實驗地點：六樓機(jī)房實驗時間：6.5小組合作：是（ ）否（ ）小組成員：實驗?zāi)康模和ㄟ^歐式距離、曼哈頓距離的量算，理解距離量算算法，熟悉Arc

2、GIS中距離的量算。實驗設(shè)備：1.包含中國東北地區(qū)203個縣（或縣級行政單元）的多邊形cntyne.e002.本區(qū)四大中心城市的點文件city4.e00。3. ArcGIS。實驗內(nèi)容及步驟：1生成縣域質(zhì)心在ArcToolbox中依次選擇Data Management Too1sFeaturesFeature To Point，選擇cntyne作為輸人要素，并將輸出要素(縣域質(zhì)心)命名為CntyNEpt，選中選項“Inside”(既質(zhì)心在縣城范圍內(nèi))。2計算歐式距離在ArcToo1box中，依次選擇Analysis Too1sProximityPointDistance，選擇CntyNEpt作為

3、輸入要素(1nput Features)，選擇city4(point)作為近鄰要素(Near Features)，并將結(jié)果命名為Dist.dbf。這里不需要限定搜索半徑，因為我們需要計算所有的距離。所得表中一共有203(縣)×4(市)812條距離記錄。在距離表中加入一列airdist，根據(jù)公式airdistdistance1000計算，得到歐式距離的公里數(shù)(原來距離單位是米)。3添加縣域質(zhì)心及城市質(zhì)心的XY坐標(biāo)在ArcToolbox中，依次選擇Data Management Too1sFeaturesAdd XY Coordinates，選擇CntyNEpt作為輸入要素。在CntyN

4、Ept的屬性表中，所得結(jié)果保存在Point-x和point-y兩列中。此外，在ArcToo1box中，依次選擇Coverage Too1sData ManagementTablesAdd XY Coordinates，選擇city4作為輸入文件。在屬性表city4中，所得結(jié)果保存在x-coord和y-coord兩列中。4將坐標(biāo)連接到縣市間的距離表中在ArcMap中，右鍵點擊表Dist.dbf，依次選擇Joins and RelatesJoin，用CntyNEpt屬性表(源數(shù)據(jù)表)中的FID和Dist.dbf(目標(biāo)表)中的INPUT_FID作為連接關(guān)鍵詞將二表連接在一起。類似地，用City4屬性

5、表(源數(shù)據(jù)表)中的FID和新D以dbf(目標(biāo)表)中的NEAR_FID作為連接關(guān)鍵詞將二表連接在一起。5計算曼哈頓距離打開新表Dist.dbf，添加一列Manhdist，按照公式Manhdistabs(x-coordpoint-X)1000十a(chǎn)bs(x-coordpoint-y)1000計算。所得曼哈頓距離的單位為公里，比歐式距離大。實驗小結(jié)：通過實驗，從算法層面理解了距離的量算，更深入地認(rèn)識了軟件所得數(shù)據(jù)的含義。指導(dǎo)教師評語及成績：學(xué)生姓名： 專業(yè)： 班級 ： 課程名稱：地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)實驗名稱：坡度坡向的提取算法實驗編號：02指導(dǎo)教師：范紅艷實驗地點：六樓機(jī)房實驗時間：6.12小組合作：

6、是（ ）否（ ）小組成員：實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗，了解ArcGIS、Erdas中坡度坡向的提取方法，理解其提取算法，有效利用實驗數(shù)據(jù)。實驗設(shè)備：1.ArcTutor>Spatial文件夾中的elevation2.ArcGIS；3.Erdas。實驗內(nèi)容及步驟：ArcGIS中坡度坡向提取1.加載ArcTutor>Spatial文件夾中的elevation；2.利用Spatial Analyst>Surface Analysis>Slope計算elevation數(shù)據(jù)的坡度，為避免求反正切函數(shù)，可選擇Percent；3.利用Spatial Analyst>Surface An

7、alysis>Aspect計算elevation數(shù)據(jù)的坡向；4.利用繪圖工具在數(shù)據(jù)視圖中畫一包含3*3個像元的窗口，將其高程數(shù)據(jù)依次輸入Excel中；5.按照坡度坡向的求取公式求坡度坡向；6.驗證ArcGIS的坡度坡向求取算法。坡度（Percent）=rise_run*100；aspect = 57.29578 * atan2 (-dz/dx,dz/dy)Erdas中坡度坡向的提取1.將GRID數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為elevation1.img；2.利用Interpreter>Topographic Analysis>Slope計算elevation1數(shù)據(jù)的坡度，為避免求反正切函數(shù)，可選

8、擇Percent；3.利用Interpreter>Topographic Analysis>Aspect計算elevation數(shù)據(jù)的坡向；4.利用繪圖工具在數(shù)據(jù)視圖中畫一包含3*3個像元的窗口，將其高程數(shù)據(jù)依次輸入Excel中；5.按照坡度坡向的求取公式求坡度坡向；6.驗證Erdas的坡度坡向求取算法。實驗小結(jié)：通過本實驗，認(rèn)識到算法的重要含義，不同軟件計算的同一指標(biāo)會因算法不同而有很大差別。指導(dǎo)教師評語及成績：學(xué)生姓名： 專業(yè)： 班級 ： 課程名稱：地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)實驗名稱： ArcGIS曲率提取實驗編號：03指導(dǎo)教師：范紅艷實驗地點：六樓機(jī)房實驗時間：6.12小組合作：是（

9、 ）否（ ）小組成員：實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗，了解ArcGIS曲率的提取方法，理解其提取算法，有效利用實驗數(shù)據(jù)。實驗設(shè)備：1.ArcTutor>Spatial文件夾中的elevation2.ArcGIS。實驗內(nèi)容及步驟：Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Zeverbergen和Thorne（1987）提出了一種計算算法，即構(gòu)造一個含有9個參數(shù)的四次方程（x、y的最高次數(shù)為2），見公式（7）。函數(shù)的所有參數(shù)由3×3窗口（如圖2，Z1Z9分別代表各個柵格的高程值）內(nèi)的單元值唯一確定，函數(shù)經(jīng)過每個數(shù)據(jù)點，包括中心單元。系數(shù)A、B、C、I在計算曲率時未用到，可以忽略，DH由公式（8）（1

10、2）計算，則中心格網(wǎng)的剖面曲率和正切曲率的表達(dá)式變?yōu)楸砻婧瘮?shù)系數(shù)組成的式子，見以下公式。Z= Ax²y² + Bx²y + Cxy² + Dx² + Ey² + Fxy + Gx + Hy + I D = (Z4 + Z6) /2 - Z5 / L2 E = (Z2 + Z8) /2 - Z5 / L2 F = ( - Z1 + Z3 + Z7 - Z9) / 4L2 G = ( - Z4 + Z6) / 2L H = (Z2 - Z8) / 2L 剖面曲率Kv= - 2（DG2 + EH2 + FGH）/（G2 + H2） 正切曲率Kh=2（DH2 + EG2 - FGH）/（G2 + H2） 在ArcGIS中通過簡單的3D Analyst ToolsRaster Surf