土地信息系统实习1

实习内容1：空间分析（ArcGIS）实验报告一.实验目的使学生了解并掌握GIS软件的基本分析功能。本次实验的软件采用ArcMap9.3，它是是美国ESRI（环境系统研究所）的ArcGIS产品，是桌面地理信息系统的代表。通过本次实验，应达到以下目的：1）了解ArcGIS软件的基本使用技巧。2）掌握ArcGIS的坐标系基础与投影变换、缓冲区分析、图形叠加分析、空间插值、地表分析，矢栅数据转换、最优路径分析功能。二.实验数据1）坐标系基础与投影变换：（1）坐标系统\googlemap.jpg（2）坐标系统\googlemap.map2）缓冲区分析数据：（1）缓冲区分析\居民点.shp（2）缓冲区分析\铁路.shp（3）缓冲区分析\铁路_old.shp3）空间插值及地表分析数据：（1）空间插值及地表分析\高程点.shp（2）空间插值及地表分析\等高线.shp4）矢栅数据的相互转换数据：1）矢栅数据的相互转换\地区界.shp三.参考资料《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》四.实验内容ArcMap10.0主窗口展示窗口显示工具主菜单数据显示工具工具箱内容显示表版面视图数据视图1）坐标系基础与投影变换（1）两个坐标系统说明分为地理坐标系统和投影坐标系统(图1)图1（2）使用Catalog定义坐标①加载googlemap.jpg。②Catalog右键单击属性编辑坐标系，选择“Projectioncoordinatesystems”→“UTM”→“WGS1984”→“NorthernHemisphere”，该地区为北京市昌平区某一块区域，选择WGS1984UTM39N，单击确认键，完成初步定义。（图2）图2③栅格数据属性表坐标定义完成。（图3）图3（3）使用ArcToolbox定义坐标①加载googlemap.jpg。②右键点击影像选择属性命令，在LayerProperties对话框中单击source查看坐标信息；该影像没有定义坐标信息。（图4）图4③单击“ArcToolbox”→“DataManagementTools”→“ProjectionsandTransformations”→“Raster”→“DefineProjection”，打开DefineProjection对话框，选择googlemap.jpg，定义投影坐标。选择Projectioncoordinatesystems→UTM→WGS1984，选择WGS1984UTM39N，单击确认键，完成初步定义。（图5）图5④查看属性对话框中的坐标信息，此时显示已定义好投影坐标信息。2）缓冲区分析（1）加载数据层点击“AddData”，将居民点和铁路数据加载进来。（图6）图6（2）加载缓冲区工具选择Tools菜单下的customize命令，进入command标签，在categorie，选中Tools，然后在右边选中bufferwizard，并将其拖到工具栏上的空处，将出现缓冲图标。（3）生成居民点的缓冲区（图7）图7①对图层单位进行定义设置方法为在图层管理框中右键单击layers，由属性表进入通用，设置单位为meters。（图8）图8②点击缓冲图标，由居民点.shp产生缓冲半径为1000米的5级缓冲区。（图9）图9③得到缓冲区（图10）图103）矢量数据叠置分析（1）加载居民点数据、铁路数据，对铁路数据作半径为100米的缓冲区分析，结果如下（图11）图11（2）利用叠加分析求距离铁路100m以内的居民点。点击工具栏中的“ArcToolbox”→“AnalysisTools”→“Overlay”→“Intersect”。加入数据“居民点”和上步做好的铁路100米内缓冲区，求出相交部分。（图12）图12（3）右键点击要显示属性的图层，通过属性表使图层标签显示。（图13）图13（4）得到结果如下（图14）图14十里铺公社和雀各庄在100米范围内，需要搬迁。4）空间插值及地表分析首先，我们需要先将3DAnalyst扩展模块加载到工具栏中，在工具栏的空白处单击右键，勾选3DAnalyst和SpatialAnalyst。（1）设置分析环境通过3D空间分析模块中的Option选项的设置，可以指定新的所有分析结果的默认存放位置。（图15）图15（2）由高程点进行spline函数插值生成DEM①加载“高程点”文件（图16）图16②点击“interpolatetoraster”→“spline”方法（样条函数插值），进行参数设置（图17）图17③得到插值后的结果（图18）图18（3）由高程点进行Kriging函数插值生成DEM（图19）图19①加载“高程点”文件②点击“interpolatetoraster”→“Kriging”方法，进行参数设置（图20）图20③得到插值后的结果（图21）图21（4）对上述两种方法插值结果进行比较，Spline函数Z值字段采用的是ELEV，而Kriging采用的是AREA，两者各个颜色所对应的高程值范围有所不同，图斑面积不完全一样。（5）土石方计算第一种方法：①点击“3DAnalyst”→“SuferfaceAnalysis”→“Cut/Fill”（图22）图22②根据选择施工前后的DEM栅格数据，Spline数据作为施工前的，Kriging数据作为施工后的，生成填挖数据层。（图23）图23第二种方法由“3DAnalyst”→“SurfaceAnalysis”→“AreaandVolume”得到结果（图24）图24（6）由点、线数据生成TIN转为栅格DEM①添加并激活高程点和等高线图层，打开3DAnalyst工具条：点击“CreateTINfromfeatures”，在对话框中选中“高程点”、“等高线”，其它参数默认。（图25）图25②点击3DAnalyst菜单下“convertTintoraster”，生成DEM。（图26）图26③右击生成的DEM文件，选择properties，通过Symbology选项卡，进行设置，结果如图（图27）图27（7）坡度分析①点击“spatialanalyst”→“surfaceanalysis”→“slope”，选择上述差值生成的DEM结果栅格数据，结果如下（图28）图28②点击“spatialanalyst“→”Reclassify“，对生成的坡度进行分级显示。（图29）图29重分类结果为（图30）图30（8）专题图制作与出图①图名的设置单击Insert下拉菜单中的Title命令，在EnterMapTitle矩形框中输入“2014年丰各庄村坡度分析专题图”。在单击了图名矩形框之后，通过绘图工具条上的相关工具调整图名的字体、大小等参数。（图31）图31②图例的设置在ArcMap窗口菜单条上，单击Insert下的Legend打开属性表，选择MapLayers列表中的数据层，使用右向箭头将Reclass（坡度级别）添加到LegendItems中；单击下一步至完成，其他属性保持默认。右键单击图例，选择Properties命令，在LengendProperties对话框中修改Columns为5。（图32）图32③比例尺的设置在Insert下拉菜单上单击ScaleBar命令，在比例尺符号类型窗口选择比例尺符号：A1ternatingScaleBar1，在Properties命令中修改DivisionUnits的属性为Millimeters，确定后完成初步比例尺设置（图33）图33④指北针的设置在ArcMap窗口主菜单条上，单击Insert下的NorthArrow命令，打开NorthArrowSelector对话框；选择ESRINorth3，也可以选择其他指北针，单击OK按钮,关闭NorthArrowselector对话框，完成指北针放置。移动指北针到合适的位置，调整指北针大小直到满意为止。（图34）图34⑤图例的设置在ArcMap窗口主菜单条上，单击Insert下的Neatline命令，单击Border选项中右上角属性表，选择DoubleNauticalDash，修改Properties属性表中的图廓线大小。单击OK按钮,关闭Neatline对话框，完成图例的设置。（图35）图35出图时在ArcMap窗口主菜单条上，单击File下的ExportMap命令，修改名称和属性，单击保存即可。最终结果图如下（图36）图36（9）栅格数据选取分析在“spatialanalyst”→“rastercalculator”，从上面坡度分析后生成的数据中选取出坡度大于25度的部分。（图37）图37得到结果如图（图38）图385）矢量栅格数据互相转换（1）矢量数据转换为栅格数据①加载“地区界”后，“ArcToolbox”→“ConversionTools”→“ToRaster”→“FeaturetoRaster”，弹出如下窗体（图39）图39②输入图层选择“地区界”，ValueField选择“XZQDM”，点击OK。（图40）图40（2）栅格数据转换为矢量数据选择待转换的栅格图层：前面重分类的坡度等级图。按照“ConversionTools”→“FromRaster”→“RastertoPolygon”，得到结果如下（图41）图416）面插值（1）加载数据（图42）图42（2）用地区界识别（Identify）坡度等级图图43（3）结果如下（图44）图44（4）在识别结果的属性表里新建字段Area2，字段的类型为双精度（double），计算各图斑面积。（图45）图45（5）新建字段PDDJ计算出各图斑面积占所属地区面积的比值，乘以该图斑坡度等级。（图46）图46（6）点击“ArcToolbox”→“DataManagementTools”→“Generalization”→“dissolve”。用XZQDM字段融合（Dissolve）识别结果，对PDDJ求和，获得三个地区的平均坡度等级。（图47）图47（7）得到结果为（图48）图48五.实验问题1.Identity与Intersect的区别？Union与Update的区别？答：1）Identity：此工具的作用是将identityfeatures的属性追加到inputfeatures与identityfeatures相交部分的属性中。结果文件的属性表根据joinattributes选项的不同而不同。当选项为no_fid时，将inputfeatures的所有属性和identityfeatures属性表中除fid外的所有字段传递到结果的属性表中；当选项为only_fid时，将inputfeatures的所有属性和identityfeatures属性表中的fid传递到结果的属性表中；当选项为all时，将inputfeatures和identityfeatures的属性表中的所有字段传递到结果的属性表中。此工具要求inputfeatures是简单要素类，identityfeatures必须是polygon要素类。结果可能有多部件要素（multipartfeatures），可用multiparttosinglepart工具打散。当选中keep_relationships选项时，结果的属性表中将会增加inputfeatures和identityfeatures空间相关的字段。当inputfeatures是line时，结果的属性表将会增加两个字段left_poly和right_poly，分别存放左边和右边identityfeatures的fid值。2）Intersect：此工具的作用是求多个inputfeatures的公共部分。结果文件的属性表根据joinattributes选项的不同而不同。当选项为no_fid时，将所有inputfeatures的属性表中除fid外的所有字段传递到结果的属性表中；当选项为only_fid时，只将所有inputfeatures属性表中的fid传递到结果的属性表中；当选项为all时，将所有inputfeatures属性表中的所有字段传递到结果的属性表中。此工具要求inputf