算法实验报告13gis专升本.doc

南阳师范学院本科学生实验报告姓名 院（系） 环旅学院 专业 班级 实验课程名称 地理信息系统算法基础 指导教师及职称 范红艳 讲师 开课时间 2013 至 2014 学年 二 学期南阳师范学院教务处编 印实验名称目录实验一：距离量算算法实验二：坡度坡向的提取算法 实验三：ArcGIS曲率提取实验四：实验五：实验六：实验七：实验八：实验九：实验十：学生姓名： 专业： 班级 ： 课程名称：地理信息系统算法基础实验名称：距离量算算法实验编号：01指导教师：范红艳实验地点：六楼机房实验时间：6.5小组合作：是（ ）否（ ）小组成员：实验目的：通过欧式距离、曼哈顿距离的量算，理解距离量算算法，熟悉ArcGIS中距离的量算。实验设备：1.包含中国东北地区203个县（或县级行政单元）的多边形cntyne.e002.本区四大中心城市的点文件city4.e00。3. ArcGIS。实验内容及步骤：1生成县域质心在ArcToolbox中依次选择Data Management Too1sFeaturesFeature To Point，选择cntyne作为输人要素，并将输出要素(县域质心)命名为CntyNEpt，选中选项“Inside”(既质心在县城范围内)。2计算欧式距离在ArcToo1box中，依次选择Analysis Too1sProximityPointDistance，选择CntyNEpt作为输入要素(1nput Features)，选择city4(point)作为近邻要素(Near Features)，并将结果命名为Dist.dbf。这里不需要限定搜索半径，因为我们需要计算所有的距离。所得表中一共有203(县)4(市)812条距离记录。在距离表中加入一列airdist，根据公式airdistdistance1000计算，得到欧式距离的公里数(原来距离单位是米)。3添加县域质心及城市质心的XY坐标在ArcToolbox中，依次选择Data Management Too1sFeaturesAdd XY Coordinates，选择CntyNEpt作为输入要素。在CntyNEpt的属性表中，所得结果保存在Point-x和point-y两列中。此外，在ArcToo1box中，依次选择Coverage Too1sData ManagementTablesAdd XY Coordinates，选择city4作为输入文件。在属性表city4中，所得结果保存在x-coord和y-coord两列中。4将坐标连接到县市间的距离表中在ArcMap中，右键点击表Dist.dbf，依次选择Joins and RelatesJoin，用CntyNEpt属性表(源数据表)中的FID和Dist.dbf(目标表)中的INPUT_FID作为连接关键词将二表连接在一起。类似地，用City4属性表(源数据表)中的FID和新D以dbf(目标表)中的NEAR_FID作为连接关键词将二表连接在一起。5计算曼哈顿距离打开新表Dist.dbf，添加一列Manhdist，按照公式Manhdistabs(x-coordpoint-X)1000十abs(x-coordpoint-y)1000计算。所得曼哈顿距离的单位为公里，比欧式距离大。实验小结：通过实验，从算法层面理解了距离的量算，更深入地认识了软件所得数据的含义。指导教师评语及成绩：学生姓名： 专业： 班级 ： 课程名称：地理信息系统算法基础实验名称：坡度坡向的提取算法实验编号：02指导教师：范红艳实验地点：六楼机房实验时间：6.12小组合作：是（ ）否（ ）小组成员：实验目的：通过实验，了解ArcGIS、Erdas中坡度坡向的提取方法，理解其提取算法，有效利用实验数据。实验设备：1.ArcTutorSpatial文件夹中的elevation2.ArcGIS；3.Erdas。实验内容及步骤：ArcGIS中坡度坡向提取1.加载ArcTutorSpatial文件夹中的elevation；2.利用Spatial AnalystSurface AnalysisSlope计算elevation数据的坡度，为避免求反正切函数，可选择Percent；3.利用Spatial AnalystSurface AnalysisAspect计算elevation数据的坡向；4.利用绘图工具在数据视图中画一包含3*3个像元的窗口，将其高程数据依次输入Excel中；5.按照坡度坡向的求取公式求坡度坡向；6.验证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.将GRID数据转换为elevation1.img；2.利用InterpreterTopographic AnalysisSlope计算elevation1数据的坡度，为避免求反正切函数，可选择Percent；3.利用InterpreterTopographic AnalysisAspect计算elevation数据的坡向；4.利用绘图工具在数据视图中画一包含3*3个像元的窗口，将其高程数据依次输入Excel中；5.按照坡度坡向的求取公式求坡度坡向；6.验证Erdas的坡度坡向求取算法。实验小结：通过本实验，认识到算法的重要含义，不同软件计算的同一指标会因算法不同而有很大差别。指导教师评语及成绩：学生姓名： 专业： 班级 ： 课程名称：地理信息系统算法基础实验名称： ArcGIS曲率提取实验编号：03指导教师：范红艳实验地点：六楼机房实验时间：6.12小组合作：是（ ）否（ ）小组成员：实验目的：通过实验，了解ArcGIS曲率的提取方法，理解其提取算法，有效利用实验数据。实验设备：1.ArcTutorSpatial文件夹中的elevation2.ArcGIS。实验内容及步骤：Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Zeverbergen和Thorne（1987）提出了一种计算算法，即构造一个含有9个参数的四次方程（x、y的最高次数为2），见公式（7）。函数的所有参数由33窗口（如图2，Z1Z9分别代表各个栅格的高程值）内的单元值唯一确定，函数经过每个数据点，包括中心单元。系数A、B、C、I在计算曲率时未用到，可以忽略，DH由公式（8）（12）计算，则中心格网的剖面曲率和正切曲率的表达式变为表面函数系数组成的式子，见以下公式。Z= Axy + Bxy + Cxy + Dx + Ey + 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中通过简单的3D Analyst ToolsRa