GIS课程实验报告

GIS课程实验报告姓名：***********学号：***********学院：***********班级：***********目录1.地理配准与空间建库……………………………………………12.缓冲区分析……………………………………………………143.叠置分析………………………………………………………304.栅格分析………………………………………………………395地形分析………………………………………………………486.地图制图………………………………………………………607.三维分析………………………………………………………73实验一地理配准与空间建库1.1实验要求此次实验主要要求掌握地形图的配准方法以及了解各种影像配准工具，并且掌握对配准后的栅格图像数据进行分层的矢量化方法以及相应的各种操作及方法。1.2实验思路对所给的数据进行配准，关键在于配准时选择的控制点的准确性，这一点关系到配准后图像的精度和图像的质量，然后对已经配准到的栅格数据图像进行分层的矢量话，生成分层矢量影像，更利于体现其拓扑关系。1.3实验步骤1影像的配准---加载数据和影像配准数据打开ArcMap，添加“地理配准”工具栏。把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，会发现“地理配准”工具栏中的工具被激活。2输入控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控制点――公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。在”地理配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示：用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“二次多项式”3设定数据框属性增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线），与扫描地图的坐标系一致更新后得配准后的图像4矫正并重采样栅格并生成栅格文件在“影像配准”菜单下，点击“纠正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化。5分层矢量化－在ArcCatlog中创建一个线要素图层该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带(1)打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人地理数据库”（PersonalGeodatabase）。并修改该地理数据库（PersonalGeodatabase）的名称(2)下面将为该Geodatbase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ArcCatalog中，鼠标右击test这个个人Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.(3)输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。(4)点击下一步。(5)确定所建图层的名称（这里起名为“等高线”），别名根据需要填写，在类型中确定将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）.(6)点击下一步，确定投影坐标系统。选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在(ProjectedCoordinateSystems目录下，选择GaussKruger---Xian1980--Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。点击增加，现在这些坐标系统信息应该如下图所示：(7)点击“下一步”，“容差”设置部分忽略，不需要设置，点击“下一步”，在窗口可以设计新的属性字段（设置字段类型，字段宽度和精度等）。此处为了增加等高线字段，设置了“浮点”类型的等高线字段。6从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中(1)切换到ArcMap中，将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex2.mxd(2)打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，在创建要素对话框选择前面创建的“等高线”要素类。在构造工具中选择“线”构造工具。(1)将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。(2)进行一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作(3)可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。如建立房屋。先见要素类。然后描出房屋地物，并输入相关的信息。同理还可以建立其他的要素类图层。1.4实验总结通过这次的实验我充分的理解了地图配准的原理以及地理配准的具体的操作步骤，对其具体的内在原理又更加深入的理解，同时还熟练的掌握了配准后的数据处理过程，包括栅格重采样，以及建立不同的要素类图层。可以轻松的对栅格数据的图像进行分层矢量化过程。为后面的实验打下了很好的基础。实验二缓冲区分析1.1实验要求在这次实验中，加深对缓冲区分析的基本愿你和方法的认识，并且掌握运用ARCGIS距离制图创建缓冲区的技术法还有利用ARCtoolBox进行分析，提高利用缓冲区分析方法去解决具体问题的能力。1.2实验思路此处运用的均是运用该软件的缓冲区向导所做的缓冲分析，此缓冲分析是基于距离的缓冲分析，可以很方便建立对点状，线状以及面状地物据中心不同距离的影像层次的缓冲区图像，利于此原理，可对具体的点状，线状和面状地物对周围影像范围的缓冲去进行分析，比如后面水井的污染问题等。1.3实验步骤一创建缓冲区（缓冲向导）1．1点要素图层的缓冲区分析1）在ArcMap中新建地图文档，加载图层：StudyArea.shp，point.shp。点击工具栏中的“缓冲区向导（BufferWizard）”工具。如若没有，则可以在工具自定义中勾出。2）选择“缓冲区向导”工具后，出现缓冲区向导界面，选择要进行缓冲的要素层为Point图层。点击“下一步”。3）确定建立缓冲区的相关参数设置（缓冲距离的获取；缓冲距离的单位等），此处选择生成多缓冲圈，数量为10个，缓冲距离为5千米。如下图所示，点击“下一步”。4）确定建立缓冲区输出类型，此处选择是，即融合缓冲区障碍。如下图所示5）点击完成，显示由向导产生的缓冲圈图层，如下图所示。在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。1.2线要素的缓冲区分析1）在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层。2）选中图层line中的某一条线或者全选，进行缓冲区分析，注意比较线的缓冲区分析与点的缓冲区分析有何不同。缓冲距离设置为1km，缓冲环为10个。（此处可根据实际情况自己定义）。3）之后操作仍采用缓冲向导做，在选择图层时注意自己所要分析的图层与缓冲分析图层相对应。结果如下图单条线的分析1.3多边形要素的缓冲分析1）在ArcMap中新建地图文档，添加图层：polygon，进行缓冲区分析，观察面的缓冲区分析与点、线的缓冲区分析有何区别。2）同理，选择需要分析的多边形利用缓冲向导做缓冲区分析，设置好相应的缓冲距离和个数，结果如下图所示二综合应用2.1水污染的防治Point图层面表示了水源（如：水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染。（1）在ArcMap中，新建地图文档，添加表示水源分布的点图层数据point.shp；（2）点击[缓冲向导…]工具，按照向导提示设置各参数（设置缓冲环之间距离为5km，环个数为10个）；（3）右键点击缓冲图层缓冲_Point，在右键菜单中执行“属性”命令，选择“符号系统”，调整分类和设置图例显示方式。新的缓冲图层显示了区域内各处到最近的水井的距离，其中红色的部分距各个井的距离最近，对水源的影响最大；蓝色的部分距各个井的距离最远，影响最小。如下图所示；（4）在本例中认为距各个水井10km以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，选择[缓冲向导…]工具，按照向导提示设置各参数输入参数为把符合条件的区域提取出来，作为缓冲区进行专项的污染防治。上图为10km污染圈。二缓冲分析（ArcToolBox操作完成）1.距离制图－创建缓冲区1.1点要素图层的缓冲区分析1）在ArcMap中新建地图文档，加载图层：StudyArea，point2）打开Arctoolbox，执行命令SpatialAnalyst工具－距离分析-欧氏距离，按下图所示设置各参数。输入要素：point；输出文件：eucdist_shp2；（其它默认）3）点击“环境…”按钮，进行处理参数设置；处理范围：与图层StudyArea相同确认后，结果如图所示注意：在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。1.2线要素的缓冲分析1）在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层。2）分别选中图层line中的两条线，进行缓冲区分析。具体步骤：打开Arctoolbox，执行命令SpatialAnalyst工具－距离分析-欧氏距离；设置“环境…”中“处理范围”为“与显示相同”，确认即可。如图为选中一条直线。3）取消选定，对整个line层面进行缓冲区分析，观察与前两个分析结果的区别。此图为对线图层内的所有线进行分析。1.3多边形的缓冲区分析在ArcMap中新建地图文档，添加图层：polygon，进行缓冲区分析，观察面的缓冲区分析与点、线的缓冲区分析有何区别。与创建线的缓冲区相同，先将地图适当缩小，将“环境…”中的“处理范围”设置为“与显示相同2综合运用实验2.1水污染防治Point图层面表示了水源（如：水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染防治的重点区域。步骤：(1)在ArcMap中，新建地图文档，添加表示水源分布的点图层数据point.shp。(2)打开ArcToolbox，执行SpatialAnalyst工具－距离分析-欧氏距离命令。(3)利用point.shp图层产生新栅格图层。(4)在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开“空间分析”工具栏，执行SpatialAnalyst工具－地图代数-栅格计算器命令。将距离≤0.1以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治。确认后可得污染范围图。如下图；2.2受污染地区的分等定级point图层表示的是几个点状污染源，距污染源的远近不同，受污染的状况也不同，距污染源越近，受污染越严重，据此对污染源附近地区进行分等定级。(1)在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：point.、StudyArea。打开ArcToolbox，执行SpatialAnalyst分析工具－距离分析-欧氏距离命令，得到新的栅格图层Dist_of_Point；利用“环境”按钮，指定“处理范围”为“与StudyArea图层相同”。(2)打开“空间分析”工具栏，执行命令：地图代数－栅格计算器，基于栅格图层Dist_of_point进行栅格计算，分别提取(”Dist_of_point”≤0.1）区域和（“dist_of_point”=0.1）&(“dist_of_point”)=0.15）的区域，分别得到两个raster栅格图层上图为小于0.1的图层下图为大于0.1小于0.15的图层。(3)对栅格图层：大于0.1小于0.15的raster图层进行重分类运算（执行命令“SpatialAnalyst工具－重分类-重分类”