地理信息系统实习报告

地理信息系统实习报告1课程编号:1300175课程性质:必修地理信息系统实习报告学院:测绘学院专业:测绘工程地点:三校区院一楼机房班级:测绘工程组号:姓名:学号:教师:地理信息系统实习报告2目录实验一、使用ArcMap浏览地理数据.................................................................3实验二、空间数据库管理及属性编辑................................................................8实验三、影像配准及矢量化...............................................................................12实验四、空间数据处理.......................................................................................17实验五、空间分析基本操作...............................................................................21实验六、缓冲区分析应用...................................................................................25实验七、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用............................................29实验八、ModelBuilder土壤侵蚀危险性建模分析............................................37实验十、网络分析（道路网络分析）................................................................47实验十一、3D可视分析.....................................................................................53实验十二、ArcMap制图－地图版面设计..........................................................57附录1、实习过程遇到的问题及办法.................................................................62附录2、实习心得...............................................................................................63封底....................................................................................................................65地理信息系统实习报告3实验一、使用ArcMap浏览地理数据一、实验目的1、了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。2.、认识ArcMap图形用户界面。3.、通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行连接的。4、掌握GIS两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。5、初步了解设置图层显示方式－图例的使用。二、实验过程1、根据属性选择要素关闭图层Railroads，在图层下拉列表中，选择Streets。在方法下拉列表中，确定“创建一个新的选择集”被选中。在字段列表中，调整滚动条，双击“STR_NAME”。设置“STR_NAME”=“I10”，点击“应用”按钮。效果如下：地理信息系统实习报告42、使用空间关系选择地理要素执行“通过位置选择”命令。设置“我想要从图层――DonutShops中选择要素，这些要素位于距图层Street中被选中的要素1000米的区域内”。选中检查框“对要素进行缓冲区操作”，缓冲距离设为1000米。.效果如下：查看属性列表如图：地理信息系统实习报告53、根据要素属性设置图层渲染样式右键点击图层－Streets，点“属性”菜单命令。在出现的图层属性对话框，点击“符号”选项页，点击“类别”，依次点击“唯一值”。在“值字段”下的下拉列表中，选择字段“CLASS”。点击按钮“添加全部值”。效果如下：地理信息系统实习报告6三、学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ArcGISDesktop主要特点。GIS不仅是一个空间数据库，而且从空间可视化的角度看，GIS是一套智能地图，从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。ArcGISDesktop不仅功能强大，可伸缩性，而且具有标准、开放和互操作性，技术成熟、安全稳定，同时也操作简便、易于开发。四、GIS中两种基本查询的原理是什么？GIS软件中两种基本查询原理是根据位置查询要素属性和通过属性来查询要素。1、确定在指定的位置有什么。用户知道感兴趣的要素的位置，想进一步了解与之相关的特征。因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是(描述性的特征)相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。所以可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。2、确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。用户知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。可以使用限定条件创建一个查询表达式。一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。五、回答如下问题：1、在ArcMap中,打开Redlands.mxd。街道名称为“NEWYORK”的是什么类型的道路？“NEWYORK”的道路类型为“Localstreet（本地街道）”。地理信息系统实习报告72、在ArcMap中,打开Redlands.mx。在Railroads图层中有多少条铁路线？答：Railroads图层中有11条铁路线，如下图：地理信息系统实习报告8实验二、空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1、利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解PersonalGeodatabse空间数据库模型的有关概念。2、掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。3、理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。二、实验步骤1、创建缩图，并查看元数据在目录树中，选择地理数据库National中的要素类－Countries94，切换到“预览视图”，点击放大按钮，然后生成并更新缩略图。2、创建个人地理数据库(PersonalGeodatabase-PGD)在ArcCatalog的目录树中，“新建个人Geodatabase.mdb”的数据库文件，命名为：“Yunnan”。导入要素：云南县界prj.shp/云南县城prj.shp/云南道路prj.shp，结果如下图：地理信息系统实习报告9新建要素集Kunming，建立公交站点与公交线路一对多关系，3、拖放数据到ArcMap中通过拖放的方式添加将上面所创建的数据到ArcMap中，编辑属性数据及进行1：M的空间查询，通过编辑器进行编辑。点击属性查询按钮，查询地图显示区中任意公交站点的属性，如图：地理信息系统实习报告10三、阐述基本原理和概念(要素类、要素数据集)答：要素类（featureclass）：在ArcGIS中是指具有相同的几何特征的要素集合，比如点的集合，表现为shapefile或者是Geodatabase中的featureclass。要素数据集（featuredataset）：在ArcGIS中表现为geodatabase中的featuredataset，在一个数据集中所有的featureclass都具有相同的坐标系统，一般也是在相同的区域。四、Geodatabse空间数据库模型的特点。答：1、空间参考。Geodatabse在要素类和数据集中对空间参考信息进行了完整的定义。2、表定义。Geodatabse空间几何数据与属性数据保存在同一个表（要素类）中。3、拓扑规则。Geodatabse的拓扑关系管理机制在以下几个方面有明显的优势：①用户可以自行定义哪些要素类将手拓扑关系规则约束。②多个点、线、面要素类（层）可以同时受同一组拓扑关系规则约束。③提供了大量的拓扑关系规则。④用户为自己的数据可以自行指定必要的拓扑关系约束规则。⑤拓扑关系及规则是在符合工业标准的DMBS（数据管理系统）中进行的，可以多用户并发处理。⑥用户可以局部建立或检查拓扑关系，以提高生产率。4、可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。五、1:M空间查询的实现原理及应用实例。答：1、选择已经建立的地理数据库－Yunnan.mdb，点击右键，在出现的菜单中选择新建-关系类，输入指定名称，选择公交站点和公交路线，点击下一步，选择1—M，即一对多，如图（下页）。2、再点击下一步，在出现的对话框中两处选择公交站点编号，点击“完成”,则完成公交站点到公交路线1—M的关系。地理信息系统实习报告11六、比较连接(Join)和关联(Link)关系的区别和应用。答：区别：连接可以添加额外的属性数据到当前图层，也可以使用这些额外的属性数据进行标注。关联可以使数据关联到当前图层关联的数据并不像连接那样添加到图层的属性表中，而是在处理图层的属性数据的时候可以获取关联的数据。应用：连接，生成虚拟连接（并不修改数据源）虚拟表，适用一对多，多对一。关联，在表A中选择一个记录，可以关联并同时选择表中多条记录，适用一对多。地理信息系统实习报告12实验三影像配准及矢量化一、实验目的1.、利用影像配准(Georeferencing)工具进行影像数据的地理配准2、编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。二、实验过程1、地形图的配准加载数据和影像配准工具在加载的影像中均匀的取几个点，鼠标右击输入该点实际的坐标位置，查看连接表，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”，如图：2、设定数据框的属性在“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，更新后如图：地理信息系统实习报告133、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，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，并加载新的栅格文件，进行分层矢量化。分层矢量化结果见习题解答(4)。三、习题解答1、总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。答：第1步、地形图的配准－加载数据和影像配准工具。必要性：所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。第2步、输入控制点。必要性：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件点――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。利用它们同名性质列方程，求待定系数来获取其在规定坐标系下的坐标。第3步、设定数据框的属性。必要性：统一标准，单位m，参考坐标系统80西安坐标系（Xian1980DegreeGKCM102E），可以求得真实坐标。第4步、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件。必要性：矫正，和配准。使地理信息系统实习报告14用这些配准后的影像进行分层矢量化。第5步、分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层第6步、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。2、分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。（一）、误差来源：1、数据采集：实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据分