地理信息系统实验大纲实验指导书

江西理工大学 地理信息系统 课程实验指导书主审人： 主撰人：翁和霞前言本实验课是地理信息系统课程的组成部分，增强学生对GIS知识的理解与认识，增强实际动手能力、分析问题解决问题的能力和创新能力。地理信息系统是覆盖领域十分广泛的高新技术，它包括空间数据输入子系统、空间数据存储和检索子系统、数据处理和空间分析子系统、数据和图形输出子系统，具有实践性、操作性强的特点。通过实验课的应用实例，讨论地理信息如何被存贮在计算机中，并可进行更新、查询检索、分析处理和综合应用。这样，不仅为学生利用现代技术手段进行科技研究提供了必要的知识准备，而且更重要的是进一步提高了学生学习和研究地理学的档次。GIS上机实践是地理信息系统课程教学的重要环节，既能培养学生的上机操作能力，又让他们了解GIS的基本知识、原理、应用和发展，并通过实习课巩固和拓展课堂讲授的内容。地理信息系统是覆盖领域十分广泛的高新技术，它包括空间数据输入子系统、空间数据存储和检索子系统、数据处理和空间分析子系统、数据和图形输出子系统，具有实践性、操作性强的特点。要掌握该技术、培养学生的创新精神和实践能力，加强GIS实习是十分必要的， 基本要求就是让同学熟练操作该软件的同时，能运用该软件进行简单的GIS项目设计。采用实例教学法，每一个章节和每部分内容对应一个或几个小实例，使学生更深刻理解基础理论，同时提高动手能力。目录第一部分 绪论3第二部分 基本实验指导3实验项目序号 1 实验项目名称：ARCGIS软件认识与安装3实验1 ARCGIS的安装过程4实验2 熟悉了解ARCGIS DESKTOP 的各个组成部分4实验项目序号2 实验项目名称：空间数据的采集与组织5实验1某地区地块的拓扑关系建立5实验2某市区几何网络的建立15实验项目序号3 实验项目名称：空间数据的转换与处理23实验项目序号4 实验项目名称空间数据的可视化表达28实验项目序号 5 实验项目名称矢量数据的空间分析33实验1市区择房分析33实验2：最短路径问题分析与应用40实验项目序号6 实验项目名称 栅格数据的空间分析47实验1学校选址47实验2寻找最佳路径52实验3 熊猫的分布密度59实验4 GDP区域分布图的生成与对比63实验项目序号 6 实验项目名称：三维分析70实验1地形指标的提取70实验2. 地形特征信息提取75实验3 . 表面创建及景观图制作78参考书目83第一部分 绪论本实验指导书是根据 地理信息系统 课程实验教学大纲编写，适用于资源环境与城乡规划管理 专业。一、 本课程实验的作用与任务通过本课程实习使学生了解GIS软件的特点、掌握基本操作。在实践中加深对GIS概念和技术的理解，为今后的学习和实际应用打好基础。二、 本课程实验的基础知识通过上课了解了地理信息系统的基本组成和主要的功能 三、 本课程实验教学项目及要求序号实验项目名称学时实验类别实验要求实验类型每组人数主要设备名称目的和要求1ARCGIS软件认识与安装201计算机了解软件基本功能与安装过程2空间数据的采集与组织 411计算机掌握数据采集与组织的基本方法3空间数据的转换与处理411计算机掌握数据转换与处理基本方法4空间数据的可视化表达211计算机了解空间数据表示基本方法5矢量数据的空间分析421计算机掌握矢量数据空间分析6栅格数据的空间分析421计算机掌握栅格数据空间分析7三维分析221计算机熟练使用各种分析工具第二部分 基本实验指导实验项目序号 1 实验项目名称：ARCGIS软件认识与安装一、 实验目的认识GIS软件，熟悉其组成和界面；掌握ARCGIS软件的安装二、 实验原理 GIS 基本构成和结构功能三、 主要仪器及耗材：计算机四、 实验内容和步骤实验1 ARCGIS的安装过程1. License Manger Setup 注册管理器的安装a. Create the following directories:创建下面的目录i. C:Program FilesESRILicensearcgis9xb. Copy license.lic to that directory.将注册文件拷贝到上面建立的目录中c. Edit the first line of the license.lic file ：编辑注册文件i. SERVER this_host any 找到注册文件内的this host ii. Change this_host to the name of your computer 将this host 更改为计算机名d. Run LMSetup.exe 运行LMSetup.exe文件i. 选择 C:Program FilesESRILicensearcgis9xlicense.lic when prompted.ii. Do not restart. 不要重启机器 iii. 将文件 ARCGIS.exe 拷贝到 C:Program FilesESRILicensearcgis9xiv. 加 ESRIFloat.reg 到该目录e. 重启电脑f. 启动 StartMenu - ArcGIS - License Manager 9x - Run License Manager Tools.g. 选择 tab Service/License File, 并且检查 Configuration using Services, 选择 ArcGIS License Manager.h. 转换至Configure Services, 确认 ArcGIS License Manager 在列表中i. Browse to the correct License file path (C:Program FilesESRILicensearcgis9x) where you copied the license.lic file and choose it as license.j. 选中Check Start Server at Power up.k. 点击 Save Service to save the settings.l. 检测服务器通过选择 Start/Stop/ReRead tab, 先点 Stop server, 然后ReRead license file, 最后Start Server.m. After that move to the tab Server Diagnostics and press the Perform Diagnostics button. If everything is done right, it should list all ok features.2. 解压 ArcGIS Desktop 9.2 DVD.iso3. 安装l ArcGIS Desktop.实验2 熟悉了解ARCGIS DESKTOP 的各个组成部分熟悉了解ARCGIS 的各个组成部分,及功能五、 实验注意事项安装前一定要确认使用的电脑上没有安装ARCGIS六、 思考题通过本次实验，你认为ARCGIS各个组成部分的主要功能是 什么？实验项目序号2 实验项目名称：空间数据的采集与组织一、实验目的本实验项目有两个实验组成 ，通过连个实验使学生了解和熟悉空间数据采集与组织的主要方法和主要内容。二、 实验原理 空间数据的采集方法与空间数据的组织形式。三、主要仪器及耗材：计算机及 ARCGIS软件 四、实验内容和步骤实验1某地区地块的拓扑关系建立1实验目的：拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义，拓扑经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。主要内容：在Topology数据集中导入上述两个Shapefile，建立该要素数据集的拓扑关系，使拓扑生效后检测拓扑错误，修改拓扑错误，最后进行拓扑编辑。掌握创建一个要素数据集的拓扑关系的整个流程，并对创建拓扑后的一些工作，如拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作有一个较全面的了解。2 要求：在Topology数据集中导入上述两个Shapefile，建立该要素数据集的拓扑关系，使拓扑生效后检测拓扑错误，修改拓扑错误，最后进行拓扑编辑。 3 数据：Blocks.shp、Parcels.shp，存放在/ChP3/Ex1中,请将其拷贝到E：/ChP3/Ex1。结果数据存放于/ChP3/Ex1/Result中。 4 操作步骤： （1）创建地理数据库 1） 在ArcCatalog树中，右键单击Result文件夹，单击New，单击Personal Geodatabase，输入所建的地理数据库名称：NewGeodatabase。如图1所示。在新建的地理数据库中创建要素数据集，如图2所示。图1创建地理数据库 图2创建要素数据集2）打开New Feature Dataset对话框，如图3所示，将数据集命名为topology3） 单击Edit按钮，打开Spatial Reference属性对话框，如图4所示。图3 New Feature Dataset对话框 图4 Spatial Reference属性对话框 4） 单击Import按钮，选择要与之具有相同坐标系统的数据集：Blocks.shp或Parcels.shp，如图5所示。 5） 单击Add按钮，返回Spatial Reference属性对话框。这时要素数据集定义了坐标系统。单击确定按钮。 （2）向数据集中导入数据 1） 在ArcCatalog树中，右键单击Result文件夹中的Topology数据集，单击Import，单击Feature Class(multiple)，如图6所示图5 匹配坐标系统 图6向数据集中导入数据2）打开 Feature Class to Geodatabase(multiple)对话框，如图7所示。导入Blocks 和Parcels 两个shapefil ,单击OK按钮图7 Feature Class to Geodatabase(multiple)对话框图8 建立子类型（3）在要素中建立子类型由于原数据Blocks和Parcels两个有子类型，把要素分为了居民区和非居民区，而数据导入到数据集后并没有子类型，所以在导入数据后为每个要素类建立两个子类型：Residential和Non-Residential。1 ） 在Blocks要素类上单击右键，单击Properties对话框，如图8所示。打开Feature Class properties如图9所示。 2)打开Feature Class Properties对话框(Subtypes 选项卡)。在Subtypes Field 下拉框中中选择一个子类型字段：Res，在Default Subtype窗口中出现所选字段的默认的新的子类型名称：New Subtype。 3）在Subtypes栏中的Code列下输入新的子类型代码及其描述，描述将自动更新Default Subtypes窗口中的内容。 4） 重复上述步骤，添加其他子类型。如图10所示，添加了两个子类型：Residential和Non-Residential。单击确定按钮。 图105) 以相同的方法在Parcels要素类中建立两个子类型：Residential 和NonResidential. 图9 Feature Class Properties对话框 图10 添加了两个子类型(4) 创建拓扑1） 在ArcCatalog树中，右键单击Topology要素数据集，单击NEW，选择Topology. 如图11所示。打开New Topology对话框，它是对创建拓扑的简单介绍，如图12所示。 图11创建拓扑 图12 New Topology对话框 2）单击下一步按钮，打开设置名称和聚类容限（Cluster tolerance）对话框，如图13所示。输入所创建拓扑的名称和聚类误差。聚类误差应该依据数据精度而尽量小，它决定着在多大范围内要素内被捕捉到一起。3）单击下一步按钮，打开选择参与创建拓扑的要素类对话框，如图14所示，选择参与创建拓扑的要素类（至少两个）图13确定名称和聚类误差对话框 图14选择参与创建拓扑的对话框4) 单击下一步按钮，打开设置拓扑等级数目对话框，如图15所示。设置拓扑等级的数目及拓扑中每个要素类的等级。这里设置相同等级为1图15设置拓扑等级5）单击下一步按钮，打开设置拓扑规则对话框如图16，6）单击ADD RULE按钮，打开Add rule对话框，如图17。在Features of feature class下拉框中选择Parcels中的Non-residential,在Rules下拉框中选择Must NOT OVERLAP WITH,在Features class 下拉框中选择BLOCK中的Residential。这个拓扑规则表示Parcels中的非居住区不能与BLOCKS中的居住区重叠，即细节规划不能与总体规划冲突。7）单击OK按钮，返回上级对话框，单击下一步按钮，打开参数信息总结框，检查无误后，单击完成按钮，托扑创建成功。如图188）单击Add Rule按钮，创建另一个规则。如图19所示。在Feature下拉框中选择Parcels要素类中的Residential，在Rules下拉框中选择Must Be Covered by，在Feature class下拉框中选择Blocks要素类中的Residential。Must BCovered by表示一个图层中某个要素包括另一个图层中的一定要素。在本例中，Blocks中的居民区包括了Parcels中的居民区。 9）单击OK按钮，返回指定拓扑规则对话框，可以看到两个已经创建好的规则如图20所示图16设置拓扑规则 图17 设置规则对话框图18添加了一个规则 图19添加第二个规则10）单击下一步，打开参数信息总结框11) 单击完成按钮，出现进程条，当进程结束时，拓扑创建完成12）出现一对话框，询问是否立即使拓扑有效。如图22所示。单击是否按钮，在以后的工作流程中再进行拓扑检验，创建的拓扑出现在Catalog树中；单击是按钮，出现进程条，进程结束时，拓扑已经生效，创建的拓扑出现在Catalog树中。图20 添加了两个规则 图21信息总结对话框图22询问拓扑是否生效（5）查找拓扑错误1）双击chp3resulttopology.mxd地图文档，打开如图所示ARCMAP窗口。或者打开ARCMAP，加载creating topology parcels 和blocks，如图23所示。图23图24显示拓扑错误的地方2）在ARCMAP视图中出现四个深色的方块，就是产生拓扑错误的地方。如图243）将PARCELS图层设为可编辑状态，加载TOPOLOGY工具条，如图 25，在topology下拉框中选择要编辑的图层creating topology.4)单击topology工具栏中的检测拓扑错误按钮，打开Error Inspector对话框，单击Serch Now 按钮，即可检查出拓扑错误，并在下方的表格中显示拓扑错误的详细信息。如图26所示图25TOPOLOGY工具条图26拓扑错误的详细信息（6）修改拓扑错误1）当Parcels中的非居民区与Blocks中的居住区重叠时，产生了拓扑错误，为了修改拓扑错误，可以把缠上拓扑错误的Parcels中的NonResidential。单击按钮，选中产生拓扑错误的要素，在单击按钮打开属性表，如图27 所示，将Res字段改为Residential。图27属性表2）拓扑修改后需要重新进行拓扑检验，可以通过单击topology工具栏中的按钮，在图面上的指定区域进行拓扑检验、单击按钮，在图面上的指定区域进行拓扑检验、单击Topology工具栏中的按钮，使当前可见图面的拓扑生效，这时可以看到图形窗口中的拓扑错误只剩3个，按照第一步，修改其余三个拓扑错误。（7）拓扑编辑拓扑编辑包括共享结点的移动、共享边线的移动、共享边线变形、共享边线修改和共享多边形生成。在这里主要介绍共享节点的移动和共享边的变形。一个地块的边界需要修改，操作如下：1）将PARCELS设置为可编辑状态，将视图放大到一定的比例，单击TOPOLOGY工具栏中的，选择要进行拓扑编辑的要素，进行移动、修改等操作。如图28所示。选中了一个点并移动这个点。 图28 享节点的移动2）在Task下拉窗口中选择Topology Tasks中的Reshape Edges任务，在Target选择目标图层为Parcels。单击按钮，在视图中选中一条边要素，再单击按钮，画一条草图线与所选边两次相交，共享边就会发生变形，如图29所示。 图29共享边的变形实验2某市区几何网络的建立1 背景：现实世界中，人员的流动、货物的流通、信息的传递、能量的传输等都是通过可确定的网络系统来进行的。如何构建几何网络是网络系统的最基础的问题，也是最核心的问题。 2 目的：通过本练习，使读者掌握根据已有要素来建立几何网络的详细过程，进而对数据库的创建有更全面的认识。 3 要求：在City要素数据集中导入上述三个Shapefile，建立该数据集的几何网络，为第七章的网络分析做好准备。 4 数据：某城市交通网络（net.shp）、商业中心（center.shp）、旅游景点（famousplace.shp），存放于/ChP3/Ex2中，请将其拷贝到E：/ChP3/Ex2。结果数据存放于/ChP3/Ex2/Result中。5.操作步骤（1）基本数据的准备 1） 在ArcCatalog树中，右键单击地理数据库NewGeodatabase，单击New，单击Feature Dataset命令。2）打开NEW Feature Dataset 对话框，在Name文本框中为新建数据集输入名称如CITY3）单击Edit按钮，打开Spatial Reference属性对话框，单击Import按钮，打开Browse for Dataset对话框，为新建要素集匹配坐标系统，选择net.shp（或center.shp、famouspalce.shp） 4)单击ADD按钮，返回Spatial Reference 属性对话框，单击确定按钮，返回NEW Feature Dataset对话框。5）单击OK按钮，数据集建立完毕。6） 在ArcCatalog树中，右键单击City数据集，单击Import，单击Feature Class （multiple）命令。7） 打开Feature Class to Geodatabase(multiple)对话框，将上述三个Shapefile导入到数据集中。如图30所示。单击OK按钮。图30 Feature Class to Geodatabase(multiple)对话框 （2）建立几何网络1） 在ArcCatalog目录树中，右键单击City要素数据集，单击New，单击Geometric Network命令，如图31所示。打开Build Geometric Network Wizard对话框，如图32所示。图31建立几何网络图32建立几何网路向导2）单击Next 按钮，打开选择如何建立几何网络的对话框，如图33所示。选择Build a geometric network from exiting features单选按钮，用已有要素建立几何网络。 3） 单击Next按钮，打开选择几何网络要素类对话框，如图34所示。选择需要在几何网络中包含的要素类，并为新的几何网络输入名称。4）单击Next按钮，打开是否保留有效值的对话框，如图35所示。一个网络要素是否有效，其状态由Enabled属性字段来维护的，该字段的取值由两个：True和False。选择No单选按钮，所有的网络要素有效；选择Yes单选按钮，保留Enabled字段里现有的属性值。图33选择用已有要素建立几何网络 图34选择几何网络要素类图35设置网络要素是否有效5） 单击Next按钮，打开选择变成复杂边的要素类对话框，如图36所示。如果想让输入的线要素类变成复杂的边，选择Yes单选按钮。并选择想变成复杂边的线要素类，没有被选中的线要素将是简单边。 6） 单击Next按钮，打开网络要素自动捕捉对话框，如图37所示。如果需要让输入要素在网络建立过程中被自动调整并捕捉，选择Yes单选按钮，输入捕捉误差（Snap Tolerance）。选择需要被自动调整并捕捉的要素类。图36选择变成复杂边的要素类图37自动捕捉对话框7） 单击Next按钮，打开设置连接要素类型对话框，如图38所示。如果想让连接要素类中的一些要素能够作为源或汇，选择Yes单选按钮，并选择需要存储源（Source）或汇（Sink）的连接要素。 8） 单击Next按钮，打开设置网络权重对话框，如图39所示。如果想在网络中添加权重，选择Yes单选按钮，单击按钮添加新权重，单击按钮可以删除已经添加的权重。为添加的权重确定名称（Weight Name）和类型（Type）；如果不想在网络中添加权重，选择No单选按钮。这里添加了三个权重：yuzhi、length和minutes，类型都是双浮点型。图38选择需要存储源或汇的连接要素 图39设置权重对话框9） 单击Next按钮，打开分配网络权重对话框，如图40所示。把这些权重分配给每一个要素类的特定字段。 10） 在Available network的下拉框中选择将分配给属性的网络权重。对于想关联权重的要素类，在Associated field列下选择想关联权重的该要素类中的字段。如果选择None，则该要素类不关联权重。在本例中，设置了三个权重，与yuzhi关联的字段是center要素类中的YUZHI字段；与length关联的字段是net要素类中的METERS字段；与minutes关联的字段是net要素类中的MINUTES字段。 11） 单击Next按钮，打开网络设置总结信息框，如图41所示。检查相应的网络设置选项，如果需要改变则按back，返回进行修改。图40分配网络权重对话框图41网络设置总结信息框 图 42在ArcCatalog树中的结果显示12）当所有网络选项设置全部满足时，单击Finish按钮，完成新的几何网络的建立。 13）出现进程条，当进程结束时，可以看到在ArcCatalog树中City要素集中产生两个新的类，一个是City_Net，是指几何网络类；另一个是City_Net_Junctions，是指网络上结点要素类。如图42所示。五、数据处理与分析所有实验数据由实验指导教师提供六、实验注意事项每个同学做完实验后，将结果以自己的姓名保存 ，发送至或直接拷贝给实验指导教师。在实验2中建立几何网路以后，可以向网络中添加边要素和连接要素类，方法与建立简单要素类相似。还可以添加网络规则或连通规则。连通规则有Edge-Edge 边边规则和Edge-Junction边连接规则两种。添加边边规则需要指定边与边之间的默认连接点，当在ARCMAP中编辑这两条边时，会自动在两条边的连通处添加一个默认的连接点；添加边边连接规则定义了边与连接点之间连通的对应关系，可以设置某个连接点可连接多少条边，以及某条边可以连接多少个连接点。添加连通规则可以加快数据编辑或更新时速度，并可以在ARCMAP中验证几何网络中的要素是否为合法连接。实验项目序号3 实验项目名称：空间数据的转换与处理一、实验目的：获取具有投影坐标系统的特定边界的DEM数据。二、实验原理：由于空间数据（包括地形图与DEM）都是分幅存储的，造成某一特定研究区域跨越了不同的图幅。而当我们要获取有特定边界的研究区域时，就要对数据进行裁切、拼接、提取等操作，有时还要进行相应的投影变换。三、主要仪器及耗材 计算机及ARCGIS软件四、实验内容和步骤内容：通过两幅给定的DEM数据，提取出白水县县界范围内的DEM数据，并将数据转换成高斯克吕格投影系统。通过练习，掌握数据提取、裁切、拼接及投影变换的方法。工作流程如图1所示操作步骤： （1）白水县的行政范围的提取1） 打开1：25万矢量数据（图2）。图2原始矢量数据2） 利用Analysis Tools工具箱，Extract工具集中的Select工具，依据“name”字段，即SQL表达式设置为“NAME = 白水县”，提取出白水县（图3）。 A. 展开Analysis Tools工具箱，打开Extract工具集，双击Select，打开Select对话框。 B. 在Input Features文本框中选择输入“E：/ChP4/Ex1/Vector”矢量数据。 C. 在Output Feature Class文本框键入输出的数据的路径与名称“E：/ChP4/Ex1/vector_Select”。 D. 单击Expression可选文本框旁边的按钮，打开Query Builder对话框，设置SQL表达式“NAME = 白水县”。 E. 单击OK按钮，执行Select操作。 图3白水县矢量数据（2）DEM数据的拼接 1） 打开白水县横跨的两幅DEM数据，DEM1和DEM2（图4）。2） 利用Data Management Tools工具箱，Raster工具集中的Mosaic To New Raster工具进行数据拼接，得到拼接结果DEM（图5）。其中，Cellsize是默认状态，则结果数据与原始数据的栅格大小一致。因为原始数据类型为16_BIT_UNSIGNED，所以在Pixel type窗口选择该类型。 A. 展开Data Management Tools工具箱，打开Raster工具集，双击Mosaic To New Raster，打开Mosaic To New Raster对话框。 B. 在Input Rasters 文本框中选择输入DEM1和DEM2。 C. 在Output Location文本框键入输出数据存储的位置“E：/ChP4/Ex1”。 D. 在Raster dataset name with extension文本框设置输出数据的名称“DEM”。 E. 在Pixel type可选窗口，设置输出数据栅格的类型为16_bit_UNSIGNED。 F. 在Mosaic Mothod可选窗口，确定镶嵌重叠部分的方法，本次拼接方法选择MEAN，表示重叠部分的结果数据取重叠栅格的平均值。 G. 单击OK按钮，执行Mosaic To New Raster操作。 图4原始DEM数据图5DEM 拼接结果（3）白水县DEM的裁切 利用Spatial Analyst Tools工具箱，Extraction工具集中的Extract by Mask工具，以白水县矢量数据裁切拼接的DEM数据，获取白水县DEM（图6）。从图6下面状态栏的坐标可以看出，白水县的DEM是以地理坐标系统显示的，为了便于量算以及与其它数据叠合分析，应该把地理坐标系统转换为投影坐标系统。 1) 展开Spatial Analyst Tools工具箱，打开Extraction工具集，双击Extract by Mask，打开Extract by Mask对话框。 2) 在Input raster文本框中选择输入需要裁切的栅格数据“E：/ChP4/Ex1/DEM”。 3) 在Input raster or feature mask data文本框定义进行裁切数据“E：/ChP4/Ex1/ vector_Select”。 4) 在Output raster文本框键入输出的数据的路径与名称“E：/ChP4/Ex1/extract_dem”。 5) 单击OK按钮，执行Extract by Mask操作。 图6白水县DEM数据（4）白水县DEM的投影变换 利用Data Management Tools工具箱，Projections and Transformations中的Raster工具集，选择其中的Project Raster工具，进行白水县DEM的投影变换。我国大中比例尺地形图规定采用以克拉索夫斯基椭球体元素计算的高斯克吕格投影。因此，投影方式选择Xian 1980 GK Zone 19.prj（图7），即为高斯克吕格投影，西安1980大地基准，中央经线为111。转换结果如图8所示，从下面状态栏的坐标可以看出，白水县的DEM已转换为平面直角坐标显示。图7 投影坐标系统的选择A 展开Data Management Tools工具箱，打开 Projections and Transformations中的Raster工具集，双击Project Raster，打开Project Raster对话框。 B 在Input raster文本框中选择输入进行投影变换的栅格数据“E：/ChP4/Ex1/extract_dem”。 C 在Output raster文本框键入输出的栅格数据的路径与名称E： /ChP4/Ex1/Result/project_dem”。 D 单击Output coordinate system文本框旁边的图标，打开Spatial Reference属性对话框，单击Select 按钮，打开Browe for Coordinate System对话框，选择Xian 1980 GK Zone 19.prj投影。 E Resampling technique是选择栅格数据在新的投影类型下的重采样方式，选择NEAREST。 F 单击OK按钮，执行投影变换。 五、数据处理与分析数据：1幅1：25万矢量数据，为地理坐标系统，其中大地基准是D_North_American_1927,参考椭球体是Clarke 1866，这是Arcgis为Shapefile类型的数据假设的地理坐标系统（实验数据在Chapter4/Exercise1中）。2幅1：25万DEM数据，为地理坐标系统，大地基准是D_Krasovsky_1940,参考椭球体是Krasovsky_1940本次实验所需数据由实验指导教师提供。六、实验注意事项每个同学做完实验后，将结果以自己的姓名保存 ，发送至或直接拷贝给实验指导教师。实验项目序号4 实验项目名称空间数据的可视化表达一、 实验目的让学生了解符号化，注记标注，格网绘制以及地图整饰的意义，掌握符号化中一些方法的应用，掌握自动标注操作以及一些地图的整饰和输出的操作。对数字地图制图有初步的认识。二、实验原理专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。按照内容来分，某一地区的行政区划图属于社会经济地图，表示各种社会经济现象的特征、地理分布及其相互关系。 当确定了一幅地图所包含的数据之后，下一步就是确定地图要素的表示方法，即符号化方法，它是根据数据的属性特征，地图用途和制图比例尺来确定地图要素的表示方法的。符号化决定了地图将传递怎样的内容。矢量数据中，无论是点状，线状还是面状要素，都可以依据要素的属性特征采取不同的符号化方法来实现数据的符号化。地图注记是一幅完整地图的有机组成部分，用来说明图形符号无法表达的定量或定性特征，如道路名称、城镇名称等。坐标格网是地图重要的要素组成，它反映了地图的坐标系统或者地图投影信息。一幅完整的地图除了上述要素以外，还需要包含与地理数据相关的一系列辅助要素，如图名，图例，比例尺，指北针等。 三、主要仪器及耗材 计算机 ARCGIS软件四、实验内容和步骤（一）实验内容 （1） 数据的符号化显示： 1） 地图中共有6个区。将这6个区按照ID字段来用分类色彩表示。 2） 将道路按Class字段分类：分为一级道路，二级道路，三级道路和四级道路，分别使用不同的颜色来表示。 3） 地铁线符号Color：深蓝色，Width：1.0。 4） 区县界线Color：橘黄色，Width：1，样式：Dashed6:1。 5） 区县政府Color：红色，Size:10.00，样式：Star 3。 6） 市政府符号在区县政府基础上把大小改为16。 （2） 注记标注 1） 对地图中6个区的Name字段使用自动标注。标注统一使用Country 2样式。 2） 手动标注黄浦江（双线河），使用宋体，斜体，16号字，字体方向为纵向，使用曲线注记放置。 3） 地铁线使用自动标注。使用Country 3样式。 4） 道路中，对道路的Class字段为GL03的道路进行标注，字体使用宋体，大小10。 5） 区县政府使用自动标注，字体使用宋体，大小10。 6） 市政府使用自动标注，字体使用楷体，大小14，并将注记放置在符号的上部。 （3） 绘制格网 使用索引参考格网，使用默认设置。 （4） 添加图幅整饰要素 1） 添加图例,包括所有字段。 2） 添加指北针，选择ESRI North 3样式。 3） 添加比例尺，选择Alternating Scale Bar 1样式。 4. 数据（上海矢量地图，来自于互联网）： 上海市部分地区图层，其中包含： （1） 点图层：QXZF(区县政府)，SZF(市政府) （2） 线图层：DTX(地铁线)，QXJX(区县界线)， DL(道路) （3） 面图层：QXJM(区县界面)，SXH（双线河）（二） 实验步骤 （1） 数据符号化： 1） 创建一个空白地图，把所有shp文件都添加进地图。或双击地图文档shanghai.mxd 2） 根据排序规则将图层排序。 3） 在区县界面图层上右键打开Layer Properties对话框(图1)： A 在Value Field中选择字段：NAME。 B 单击Add All V按钮，将6个区的名称都添加进来。 C选择一个合适的配色方案。D 单击确定按钮完成符号化设置。 图1 Layer Properties对话框5） 在地铁线图层的符号上单击左键，打开Symbol Selector对话框如图2，将地铁线符号号改为与要求一致的形式：Color：深蓝色，Width：1.5。其他如区县界线，区县政府，市政府，铁站的符号修改也是一样。 道路的符号化方法与区县界面的类似，只需要用不同大小和颜色的符号。 6）道路的符号化方法与区县界面的类似，只需要选择CLASS字段，并对各个级别使用用不同大小和颜色的符号。图2 Symbol Selector对话框（）地图标注）区县界面突层上右键选择命令，打开对话框，进入选项卡，如图图3选项卡A. 选中Label feature in this layer复选框。B. 在Label下拉列表框中选择NAME字段C. 单击Label Styles按钮，打开Label Styles SeD. 选择Country 2式样，单击OK返回。 E. 单击确定按钮应用该设置。 ）手动标注双线河单击主菜单下的，选中，窗口出现工具条单击注记工具中的曲线注记设置按钮，沿黄浦江画一条弧线，双击结束操作在文本框中输入“黄浦江可以在字与字之间使用一定的空格作为间隔。设置字体、字号、斜体等属性。单击按钮，打开symbol selector对话框，选中character orientation单击确定完成标注设置）由于只需要标注CLASS为“GL0“的道路名称，在layer properties对话框 的标注方法下选择define classes of features and label each class differently,单击 SQL 按钮输入条件表达式即可。）其余标注设置比较简单，可使用地图标注部分完成（）设置格网）打开版面视图如果版面不符合需要可以通过页面设置来改变图面尺寸和方向，或者通过单击工具栏上的change layout 按纽对版面进行变换，应用已有的模板进行设置。2）在数据组上右键单击命令，打开对话框，进入选项卡。）单击按钮，打开对话框，选择选项，建立索引参考格网，下面的操作步骤详版面设计中的绘制坐标格网。（）添加图幅整饰要素）单击insert下的legend命令，打开legend wizard对话框，选择需要放在图例中的字段，由于要素较多，可以使用两列排列图例。单击下一步选择图例的标题称、标题字体等；单击下一步设置图例框的属性；单击下一步改变图例样式；单击完成。将图例框拖放到合适的大小和位置。）单击insert下的north arrow 命令，打开对话框，选择符合要求的指北针。）单击insert 下的scale bar命令，打开对话框，虚则符合要求的比例尺。）完成整饰要素的添加后，对其位置和大小进行整体调整，以便图面美观简洁）将设置好的地图文档保存五、数据处理与分析实验数据从教师电脑上拷贝。六、实验注意事项要求将建立好的地图文档 以个人的姓名保存发送至或直接拷贝给实验指导教师。实验项目序号 5 实验项目名称矢量数据的空间分析一、 实验目的从实验中让学生掌握如何合理利用空间分析解决实际问题。 二、实验原理矢量数据的空间分析的方法，包含分析、缓冲区分析、叠置分析、网络分析三、主要仪器及耗材 计算机 ARCGIS软件四、实验内容和步骤本实验项目包括两个实验实验1市区择房分析1实验目的：随着商品房的发展，由于房屋的可选择余地越来越大，而且综合考虑小孩成长的缘故，所以越来越多的购房者对房屋的地段、环境，上学是否便捷，是否靠近名校等方面都提出了要求，所以综合考虑上述的因素，购房者就需要从总体上对商品房的信息进行研究分析，从而选择最适宜的购房地段。从这个实验中让学生掌握如何合理利用空间分析中的缓冲区分析和叠置分析解决实际问题。2要求： 所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心要近，要和各大名牌高中离的近以便小孩容易上学，离名胜古迹较近环境优雅。综合上述条件，给定一个定量的限定如下：(1)离主要市区交通要道200米之外，交通要道的车流量大，噪音产生的主要源于此；（ST为道路类型中的主要市区交通要道）(2)距大型商业中心的影响，以商业中心的大小来确定影响区域，具体是以其属性字段YUZHI； (3)距名牌高中在750米之内，以便小孩上学便捷； (4)距名胜古迹500米之内。 最后分别将满足上述条件的其中一个条件的取值为1，不满足的取值为0，即如果满足距主要市区交通要道200米之类，取值为1，反之为0；其他亦是如此，最后将其累加得到分级。即满足三个条件的累加得到3，满足2个条件的得到2，最后将全部分成4级。3操作步骤： 首先打开ArcMap，打开E:Chp7Ex1city.mxd文件将文件加入到窗口中来，这时就将五个文件全部加入其中来了；（1）主干道噪音缓冲区的建立 1）选择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表，在右下角的打开option选项中，在