GIS软件和地图数字化实习.doc

GIS软件与地图数字化实习报告1.实习目的.通过本次实习，掌握在AutoCAD下栅格地图数字化和地理信息系统软件ArcGIS的使用，重点掌握专题地理信息系统的空间数据的入库和属性数据的入库及联接，以及根据录入的数据进行地理分析操作。本实习不仅仅是学习GIS软件，更重要的是使学生对专题信息系统的建立具有初步的直接印象，为以后专题信息系统的开发奠定基础。通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：加深对网络分析基本原理，方法的认识； 熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。结合实际，掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。2.实习内容AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS是一个全面的，可伸缩的GIS平台，为用户构建一个完善的GIS系统提供完整的解决方案。ArcGIS的基本体系能够让用户在任何需要的地方部署GIS功能和业务逻辑，无论是在桌面、服务器、网络还是在野外。FME Desktop是一款操作灵活、功能强大的空间ETL（提取、变换和加载）工具，被全世界数以万计的GIS专业人员用于数据的快速转换、变换和集成。FME Desktop作为强大的空间数据ETL工具，提供以下功能：快速的上百种格式的数据相互转换灵活的数据模型变换强大的多类型数据集成将空间数据从一种格式转换成另一种格式不再费时。FME Desktop具有很强的灵活性，能将数据变换成用户需要的数据模型。本次实习的主要内容有：在AutoCAD下地图数字化，用FME软件转化数据格式，在ArcGIS中建库，进行网络分析，制作专题地图。3.实习项目与原理3.1 CAD下地图数字化1）图像定位打开AutoCAD，在【工具】下来菜单中选【光栅图像】选择【插入图像】，找到栅格图像的路径，插入图像。由于实际坐标位置，图像按假定坐标输入（0,0），指定缩放比例尺选择1:52000，将栅格图像导入到CAD中，进行数字化。导入图像如图所示：图3.1-1 插入栅格图像并定位2）图像纠正在【工具】菜单下选【光栅图像】选择【图像纠正】，之后在图像上选取相应的点分别输入它们假定的大地北和大地东坐标（此图选取了四角点的坐标进行的纠正），点击【纠正】，得误差值，保证其在误差精度范围内，关闭窗口完成定位工作。图像纠正如图所示：图3.1-2 图像纠正配准3）确定绘图比例尺在地图数字化时，首先要确定其比例尺，其直接影响后期图形符号化时符号的形状和大小，比例尺的确定选【地物】菜单下的【设置比例尺】，屏幕弹出对话框。输入绘图比例尺1:500.4）点状地物、线状地物、面状地物数字化首先，在栅格图像上先对线状地物进行数字化，如：公路、铁路、街道等，选择相应的图形符号将其画出。图3.1-3 道路中线数字化然后，对面状地物选择对应的图像符号将其画成闭合的面域。接下来对图像中加入注记。由于本图是是以小组形式共同完成，最后要把每个成员数字化的成果图统一合并，一张完整的栅格图数字化完成。成果图如图所示：图3.1-4 CAD数字化后的图3.2 ARCGIS数据库设计在ArcCatalog的目录树中，定位到要建立数据库的文件夹，右键点击这该文件夹（本实验中的“GIS建库”），在出现的菜单中，点击newPersonal Geodatabase，如图所示，这时会创建一个名称为 “new personal Geodatabase.mdb”的数据库文件，将其名字更改为“mydatabase”图3.2-1 ARCGIS数据库建立3.3矢量数据转换与入库（1）矢量数据转换：由于CAD中绘制的点线面是矢量数据，且数据文件时.DWG格式的，如需将CAD中绘制的图形数据在ArcGIS中进行入库、专题图制作以及网络分析等处理，则必须将.dwg文件通过数据转换，转换为ArcGIS可直接处理的文件格式.shp文件，此过程是基于FME数据转换软件完成的，操作步骤如下：1)打开FME Universal Translator;2)单击工具栏中的“Translate data”图标（即图标），出现“set Translation Parameters”对话框，在Reader部分，指定格式为“Autodesk AutoCAD DWG/DXF”，在Dataset文本框中，单击浏览按钮，打开文件浏览，浏览至需要转换的文件；3)在Write部分，指定格式为“ERSI Shape”，在Dataset文本框中单击浏览按钮，打开文件浏览窗口，选择数据转换后的shp文件的存储路径，然后点击“保存”，最后“OK”.图3.3-2 FME数据转换流程图1图3.3-1 FME数据转换流程图2（2）入库在ArcCatalog的目录树中右键点击自己创建的个人数据库“mydatabase”,在出现的菜单条中选择“Export”“Feature class(multiple)”，如图所示3.3.3出现的“Feature Class to Geodatabase(multiple)”对话框，点击Input features后的打开文件按钮，从而打开“Input Features”对话框，选择将要导入的数据，然后“ADD”，最后“OK”。 图3.3-2 入库流程1 图3.3-2 入库流程2图3.3-2 入库流程33.4 专题地图的制作地图的编制是一个非常复杂的过程。地图数据的符号化与注记标注，都是为了地图的编制准备基础的地理数据。然而，要将准备好的地图数据通过一幅完整的地图表达出来，还有很多工作要做，包括版面纸张的设置、制图范围的定义，制图比例尺的确定、图名、图例、坐标网、指北针等。1、数据准备。在 GIS 的几何数据采集中，如果几何数据已存在于其它的 GIS 或专题数据库中，那么只要经过转换装载即可；对于由测量仪器获取的几何数据，只要把测量仪器的数据传输进入数据库即可，测量仪器如何获取数据的方法和过程通常是与GIS 无关的。对于栅格数据的获取，GIS 主要涉及使用扫描仪等设备对图件的扫描数字化，这部分的功能也较简单。因为通过扫描获取的数据是标准格式的图像文件，大多可直接进入 GIS 的地理数据库。从遥感影像上直接提取专题信息，需要使用几何纠正、光谱纠正、影像增强、图像变换、结构信息提取、影像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。在本实验中所需要的数据是在CAD中进行数字化之后在经过FME进行格式转换成*.shp格式。本实验的数据包括三个图层：JMD_text（从CAD中转换过来的注记层）、DLSS_line（道路中心线）、DLSS_polygon（面域层）。图3.4-1 数据准备2、设置页面大小和打印机属性。从CAD转换过来的注记标记层，在ArcMap打开时显示的都是点，没有显示文字，为了做出的道路专题图标有道路名称等，必须得把文字显示出来。 图3.4-2 没显示标注 图3.4-3 显示标注右键标注的图层名（JMD_text），在下拉菜单里选择“Label Feature”这一项，文字注记即可显示出来。在ARcMap里从“Data View”转到“Layout view”视图，在“Layout View”里进行编辑。图3.4-4 进入版面试图右击虚拟页面并单击弹出式菜单上的“页面和打印设置（Page and Print Setup）”。也可以从File菜单或Print对话框中打开页面和打印设置对话框。 图3.4-5 页面和打印设置1 图3.4-5 版面和打印设置2因为没有连接打印机，所以只能选择弹出的对话框下方独立于系统打印机的地图页面设置。单击标准大小，下拉箭头并单击适户地图的页面大小。 作为选择，用户可以在宽度和高度文本框中输入页面大小以定义一个自定义页面大小。本组决定选择A2的图纸输出。图3.4-6 选择输出图纸3、定制数据框。重命名数据框，单击内容表中的，输入新的名字中国大连。 图3.4-7 修改数据框名字 图3.4-8 数据框名字改为“中国大连“给数据框添加边框。右击内容表中的数据框并单击“Properties ”，单击“Frame“选项卡，单击Border下拉箭头并单击3.0point的符号，选择它。单击Color下拉箭头并选择黑色；输入边框偏离数据框的边的XY距离，两者都为0 ；设置背景颜色BackColor，蓝色，点击确定，设置完成。 图3.4-9 版面属性设置1 图3.4-9版面属性设置24、添加指北针。单击主菜单上的Insert菜单并单击North Arrow，在弹出的对于画框选择第四种。并在地图上把指北针放在合适的位置和设置好现实大小。 图3.4-10 添加指北针1 图3.4-10 添加指北针25、添加比例尺。单击Insert，在下拉菜单中选择ScaleBar，选择第一种比例尺条。在地图上布设好比例尺条的位置，双击比例尺图标，进入它的属性框，对其进行属性信息的修改。 图3.4-10 添加比例尺3 图3.4-10添加比例尺46、添加图例。图例包括地图上出现符号及其相关的解释文字标注。当用户使用单个符号表示图层中的要素时，图例中就用图层的名称来标注该图层。单击Insert菜单并单击Legend，进入图例向导。输入图例标题。并修改相关设置。 图3.4-11 添加图例1 图3.4-11 添加图例2 图3.4-11 添加图例3 图3.4-12 修改图例属性图3.4-13 完成的道路专题图3.5 网络分析数据建库与空间分析（1）网络分析数据建库首先，在“mydatabase”中需要进行网路分析的道路中心线层（即DLSS_line）上右键点击，在出现的菜单条中选择Export选项，从中选择“To Shapefile（single）”，如图3.5.1所示，出现“Feature class to Feature class”对话框，在output Location位置点击打开文件对话框按钮，出现output Location对话框，选择文件的输出路径，然后“ADD”，接着在Output Feature Class中输入所输出的要素类的名称，默认文件后缀是“.shp”格式，最后“OK”。图3.5.1 转换类型其次，基于Shp文件创建网络数据集。在转换后的shp文件（本实验中是DLSS_line_shp）上右键点击，在出现的菜单选项中选择new_network_dataset选项，出现new_network_dataset对话框，如图3.5.3所示，点击“下一步”， 如图3.5.4所示在出现的对话框中选中Connectivity, 在出现的对话框中打开connectivity的下拉列表，选择Any Vertex选项，然后“OK”，回到3.5.4所示的对话框，点击“下一步”，再“下一步”，在出现的对话框中选择“No”，点击“下一步”，直到出现一个信息框如图3.5.8，选择“有”，点击“下一步”，最后“finish”。 图3.5.2 shp文件创建网络数据集的流程图1 图3.5.3 shp文件创建网络数据集的流程图2 图3.5.4 shp文件创建网络数据集的流程图3 图3.5.5 shp文件创建网络数据集的流程图4 图3.5.6 shp文件创建网络数据集的流程图5 图3.5.7 shp文件创建网络数据集的流程图6 图3.5.8 shp文件创建网络数据集的流程图7 图3.5.9 shp文件创建网络数据集的流程图8图3.5.10 shp文件创建网络数据集的流程图9（2）道路最短路径分析首先在ArcMap中加载启用NetWork Analyst网络分析模块： 执行菜单命令ToolsExtensions， 在Extensions对话框中点击 Network Analyst 启用网络分析模块，即装入Network Analyst空间分析扩展模块。如图3.5.11所示图3.5.11启用网络分析模块其次是道路最短路径分析，即根据给定的停靠点，查找最佳路径（最省时的线路），具体步骤如下：1）将需要进行网络分析的网络数据集加载到ArcMap中，在ArcMap中点击图标添加“DLSS_line_shp_ND”数据，在出现的提示框中选中“否”，即可将道路中心线层加载进入ArcMap；2）创建路径分析图层：在网络分析工具栏 Network Analyst上点击下拉菜单Network Analyst，然后点击New Route菜单项。 此时在网络分析窗口 Network Analyst Window中包含一个空的列表，显示停靠点(Stops)，路径(Routes)，路障(Barriers)的相关信息。同时，在TOC(图层列表)面板上添加了新建的一个路径分析图层Route组合。3）添加停靠点：a:在在网络分析窗口Network Analyst Window中点选Stops(0)。 b: 在网络分析工具栏Network Analyst上点击新建网络位置Create Network Location工具。c: 在地图的网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。 程序将在网络上自动的计算并得到一个距离给定位置最近的停靠点，已定义的停靠点会以特别的符号进行显示。停靠点会保持被选中的状态，除非它被明确地反选(Unselected)或者又新增了一个另外的停靠点。停靠点的所在的位置会同时显示一个数字1，数字表示经停的顺序。d: 再添加4 个停靠点。 新增加的停靠点的编号为2，3，4，5。经停的顺序可以在网络分析窗口Network Analyst Window中更改。第一个停靠点被认定为出发点，最后一个停靠点被认定为是目的地。 如果一个停靠点无法定位于道路网络上，则会显示一个未定位的符号。 未定位的停靠点可以通过移动操作将其定位到道路网络上，在网络分析Network Analyst工具栏上点选选择/移动网络位置 Select/Move Network Location按钮，使用此工具将未定位的停靠点拖放到附近的道路网络上。e：运行最佳路径分析得到分析结果在网络分析工具栏Network Analyst上点击求解Solve按钮。4）设置故障： 通过在行驶路径步增加障碍，表示真实情况下，道路上无法通行的路障。在进行最佳路径分析将会绕开这些路径查找替代路线 a:在网络分析窗口Network Analyst Window中单击路障Barrier (0)。 b:在网络分析工具栏Network Analyst上点击新建网络位置Create Network Location工具按钮。 c:在窗口中最佳路径上的某个位置放置一个路障。d:在网络分析工具栏Network Analyst上点击求解Solve 按钮，得到新的最佳路径，从而避开路障,如图3.5.14所示5）保存分析结果a: 在网络分析窗口Network Analyst Window中右键点击路径Routes (1) ，在出现的右键菜单中点击导出数据Export Data菜单命令。b:在导出数据Export Data对话框中指定导出的文件名c:点击OK按钮，最佳路径就会保存为指