GIS软件应用实验指导书.doc

GIS 软件应用 实验指导书 杨克诚 编 资环学院地理信息科学系 2006 年 5 月 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang i 目 录 实验一 使用实验一 使用 ARCMAP 浏览地理数据浏览地理数据 1 一 实验目的 1 二 实验准备 1 三 实验步骤及方法 3 第1步 启动 ArcMap 3 第2步 检查要素图层 5 第3步 显示其它图层 6 第4步 查询地理要素 7 第5步 检查其它属性信息 9 第6步 设置并显示地图提示信息 11 第7步 根据要素属性设置图层渲染样式 14 第8步 根据属性选择要素 18 第9步 使用空间关系选择地理要素 20 第10步 退出 ArcMap 22 四 实验报告要求 23 实验二 空间数据库管理及属性编辑实验二 空间数据库管理及属性编辑 24 一 实验目的 24 二 实验准备 24 三 实验内容及步骤 25 第1步 启动ArcCatalog打开一个地理数据库 25 第2步 预览地理数据库中的要素类 26 第3步 创建缩图 并查看元数据 28 第4步 创建个人地理数据库 Personal Geodatabase PGD 29 第5步 拖放数据到ArcMap中 37 第6步 编辑属性数据及进行1 M的空间查询 38 第7步 导入GPS数据 生成图层 40 四 实验报告要求 44 实验三 影像配准及矢量化实验三 影像配准及矢量化 46 一 实验目的 46 二 实验准备 46 三 实验内容及步骤 46 第1步 地形图的配准 加载数据和影像配准工具 46 第2步 输入控制点 47 第3步 设定数据框的属性 49 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang ii 第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 52 第5 步 分层矢量化 在ArcCatalog中创建一个线要素图层 53 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 58 第7步 根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤 59 四 实验报告及要求 65 实验四 空间数据处理实验四 空间数据处理 66 一 实验目的 66 二 实验准备 66 三 实验内容及步骤 68 空间数据处理 68 第1步 裁剪要素 68 第3步 要素融合 71 第4步 图层合并 72 第5步 图层相交 74 定义地图投影 75 第6步 定义投影 75 第7步 投影变换 地理坐标系 北京1954坐标系转换 西安80坐标系 76 四 实验报告要求 77 实验五 空间分析基本操作实验五 空间分析基本操作 79 一 实验目的 79 二 实验准备 79 三 实验内容及步骤 80 空间分析模块 80 1 了解栅格数据 81 2 用任意多边形剪切栅格数据 矢量数据转换为栅格数据 83 3 栅格重分类 Raster Reclassify 86 4 栅格计算 查询符合条件的栅格 Raster Calculator 87 5 面积制表 Tabulate Area 88 6 分区统计 Zonal Statistic 90 7 缓冲区分析 Buffer 92 8 空间关系查询 95 9 采样数据的空间内插 Interpolate 96 10 栅格单元统计 Cell Statistic 100 11 邻域统计 Neighborhood 102 四 实验报告要求 104 实验六 缓冲区分析应用实验六 缓冲区分析应用 综合实验综合实验 105 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang iii 一 实验目的 105 二 实验准备 105 三 实验内容及步骤 105 1 距离制图 创建缓冲区 105 1 1 点要素图层的缓冲区分析 105 1 2 线要素图层的缓冲区分析 107 1 3 多边形图层的缓冲区分析 109 2 综合应用实验 110 2 1 水源污染防治 110 2 2 受污染地区的分等定级 112 2 3 城市化的影响范围 115 四 实验报告要求 118 实验七 地形分析实验七 地形分析 TIN 及及 DEM 的生成及应用的生成及应用 综合实验综合实验 119 一 实验目的 119 二 实验准备 119 三 实验内容及步骤 119 1 TIN 及DEM 生成 119 1 1由高程点 等高线矢量数据生成TIN转为DEM 119 1 2 TIN的显示及应用 122 2 DEM的应用 133 2 1坡度 Slope 133 2 2 坡向 Aspect 136 2 3提取等高线 138 2 4计算地形表面的阴影图 139 2 5可视性分析 142 2 6地形剖面 144 四 实验报告要求 145 实验八 实验八 MODEL BUILDER 土壤侵蚀危险性建模分析土壤侵蚀危险性建模分析 综合实验综合实验 146 一 实验目的 146 二 实验准备 146 三 实验内容及步骤 146 1 认识ModelBuilder操作界面 146 2 确定目标 加载数据 147 3 创建模型 147 4 编辑模型 150 5 执行模型 查看结果 164 四 实验报告要求 165 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang iv 实验九 水文分析实验九 水文分析 DEM 应用应用 169 一 实验目的 169 二 实验准备 169 三 实验内容及步骤 172 1 数据基础 无洼地的DEM 172 2 关键步骤 流向分析 173 3 计算流水累积量 174 4 提取河流网络 175 5 流域分析 178 6 其它应用 降水分析 选做 180 四 实验报告要求 181 实验十 网络分析实验十 网络分析 182 一 实验目的 182 二 实验准备 182 三 实验内容及步骤 183 1 寻找最佳路径 183 2 确定最近设施 187 3 创建服务区域 189 四 实验报告要求 192 实验十一 实验十一 3D 可视分析可视分析 193 一 实验目的 193 二 实验准备 193 三 实验内容及步骤 193 1 GIS数据三维显示 193 2 三维飞行动画制作 199 四 实验报告要求 201 实验十二 实验十二 ARCMAP 制图 地图版面设计制图 地图版面设计 202 一 实验目的 202 二 实验准备 202 三 实验内容及步骤 202 第1步 渲染图层要素 唯一值符号 202 第2步 标注图层要素 207 第3步 渲染图层要素 分类渲染 209 第4步 渲染图层要素 点密度渲染 213 第5步 渲染图层要素 图表渲染 215 第6步 创建地图版面 216 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang v 第7步 添加各种元素到地图版面中 221 第8步 打印输出地图 227 四 实验报告要求 230 实验十三 基于实验十三 基于 GIS 的城镇土地分等定级的城镇土地分等定级 综合实验综合实验 231 一 实验目的 231 二 实验准备 231 三 实验内容及步骤 231 四 实验报告要求 232 参考文献 233 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 1 实验一 使用实验一 使用 ArcMap 浏览地理数据浏览地理数据 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 实验准备 软件准备软件准备 确保你的计算机中已经正确安装了 ArcGIS Desktop 9 x 软件 ArcView ArcEditor 或 ArcInfo 如果不确定 请与你的指导老师协商 实验数据实验数据 Redlands 市土地利用及街区矢量数据 下载地址 http www geo 预备知识 预备知识 理解理解 GIS 的三种角度的三种角度 1 GIS 就是空间数据库 GIS 是一个包含了用于表达通用 GIS 数据模型 要素 栅 格 拓扑 网络等等 的数据集的空间数据库 2 GIS 就是地图 从空间可视化的角度看 GIS 是一套智能地图 同时也是用于显示 地表上的要素和 要素间关系的视图 底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达 而 这些表现方式可以 被构建成 数据库的窗口 来支持查询 分析和信息编辑 3 GIS 是空间数据处理分析工具集 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 这些空间处理功能从已有数据集提取信息 然后 进行分析 最终将结果导入到数据集中 这三种观点在 ESRI ArcGIS Desktop 中分别用 ArcCatalog GIS 是一套地理数据集的 观点 ArcMap GIS 是一幅智能的地图 和 ArcToolbox GIS 是一套空间处理工具 来 表达 这 三部分是组成一个完整 GIS 的关键内容 并被用于所有 GIS 应用中的各个层面 ArcMap 是 ArcGIS Desktop 中一个主要的应用程序 具有基于地图的所有功能 包括 制 图 地图分析和编辑 主要原理 查询数据主要原理 查询数据 两种最基本的查询 根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面 GIS 软件必须提供的功 能 查询 通常是通过语句或表达式来定义的 用以在从地图上及数据库中选择要素 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 2 最普通的 GIS 查询就是确定在指定的位置有什么 在这类查询中 用户知道他感兴趣的 要素的位置 但是想进一步了解与之相关的特征 在 GIS 中 这是很容易实现的 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 在 GIS 中 你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 另一类型的 GIS 查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里 在这种情况下 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 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 3 假定你想查找人口数大于 2000 万的内陆国家 你应该使用这个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 三 实验步骤及方法 第第 1 步步 启动启动 ArcMap 启动 ArcMap 执行菜单命令 开始 所有程序 ArcGIS ArcMap 当出现 ArcMap 对话框时 点击 一个新的空地图 单选按钮 然后点击 OK 确定 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 4 你现在将可以看到 ArcMap 的操作界面 如果你的 ArcMap 界面与上面的图看起来不一样 也不用在意 这不会对练习的结果产 生影响 当你在 ArcMap 中进行各种操作时 你的操作对象是一个地图文档 一个地图文档可以 包含多个数据框架 根据数据集依次形成数据框架 一个地图文档是存储在扩展名为 mxd 文件中 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 5 第第 2 步步 检查要素图层检查要素图层 执行菜单命令 File Open 浏览到包含有你下载的练习数据的文件夹 比如 D ArcgisEx Ex1 然后点击 Redlands mxd 点击 Open 按钮 打开地图文档 Redlands 后 你会看到加州 Redlands 市的地图 地图显示以图层表示的 几种地理要素 一个图层表示某种专题信息 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 6 在 ArcMap 窗口的左边区域称为图层控制面板 TOC 它显示的是图层列表 窗口的右边区 域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容 例如 所有油炸圈饼店是点要素 以房屋符号表示 且被组合成名为 Donut Shops 图层 名为 Land use 的图层表示 Redlands 市土地利用现状 在这个图层中 根据多边形的地类将其 组合成不同类型的土地利用多边形 第第 3 步步 显示其它图层显示其它图层 在地图中显示其它图层 铁路 街道 及 ESRI 的位置 选中 Railroads 图层旁边的检查框 Redlands 市的铁路就会显示在图中 现在 选中 Streets 旁边的检查框就可以显示 Redlands 市的街道 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 7 注意 图层 ESRI 没有被显示 稍后 你将学习如何显示它 第第 4 步步 查询地理要素查询地理要素 在 ArcMap 中 通过在地图显示区点击某个要素你就可以查询其属性 了解它是什 么东西 首先 你应放大地图 这样你更清楚地查看单个的要素 你可以使用一个先前创建的 书签 这个书签存储着包含 ESRI 和附近街道的地理区域 执行菜单命令 视图 View 书签 Bookmarks ESRI 当前显示区就被调整到书签 ESRI 所定义的区域 注意到 现在所有街道根据其名称显 示了标注信息 你可以很容易找到 ESRI 所处的位置 地图文档的创建已决定了街道及 ESRI 的标注信息只在某个特定的比例尺范围才显示出来 在这个比例尺下它们可以很容易地找到 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 8 在 工具 Tools 工具栏上 点击查询按钮 如果看不到 工具 Tools 工具栏 在菜单 帮助 Help 的右边的菜单栏上点击右键 然后点击 工具 Tools 选项 在表示纽约街道 名为 New York 的线要素上点击 就在街道名左边的红色线段 查询结果窗口打开并显示数据库中名为 New York 的街道的所有属性 你可能需要将查 询结果窗口放大 才能看到所有的属性 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 9 你可以 闪烁显示 被查询的要素以观察它在地图中所处的区域 为方便查看 将查询结果窗口移到不碍眼的位置 这样你可以同时看到这个要素在地图 上的位置 查询结果窗口的左边 点击 New York 街道的名称 这时 可以观察到这个 要素在地图中 闪现 从 图层 下拉列表框中选择 所有图层 然后在在图上再次点击代表 New York 的那条街道 查询结果窗口现在包含了 Land use 图层中与选中的街道相交的地块 在查询结果窗口的左边区域 点 Land use 左边的加号 然后点击第一个要素 可能会 列出不只一个要素 这样 选定地块的所有属性都会显示出来 通过在显示区内点击 可以继续查询其它的要素 点击 查询结果窗口 右上角的 X 结束查询 第第 5 步步 检查其它属性信息检查其它属性信息 在你浏览显示在图层列表 TOC 中某些图层的属性信息之前 你要重置 ArcMap 地图 文档的显示区域为原来的显示区域 地图显示区域可以通过地图书签来定义 地图书签是为 了防止地图显示变得混乱 可以通过书签恢复到原来的显示区域和显示风格 执行菜单命令 视图 书签 Original 地图显示区将显示这些图层 Donut Shops Railroads Streets 及 Land Use GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 10 在图层列表 TOC 中 选中 Railroads 然后点击右键执行 打开属性表 命令 这时会显示与 Railroads 图层相关的属性表窗口 这个表中的每一行是一个记录 每 个记录表示 Railroads 图层中的一个要素 请注意 图层中要素的数目也就是数据表中记录的个数被显示在属性表窗口的底部 在 这个例子中 有 11 个记录 其中有一个记录被选中 稍后 你将了解如何选中记录 向右 拖动滚动条查看其它的属性 完成后 请关闭属性表窗口 同样的方法 查看图层 Donut Shops 的属性表 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 11 关闭属性表 最后 打开图层 Land Use 的属性表 注意到每个要素 记录 有一个属性 字段 LU ABV 它是记录的是地类代码 土地类型的缩写 在地图中 就是根据这个属性字 段的值来确定每个地块的渲染方式的 完成后关闭属性表 第第 6 步步 设置并显示地图提示信息设置并显示地图提示信息 地图提示以文本方式显示某个要素的某一属性 当你保持将鼠标放在某个要素之上时 将会显示地图提示 使用地图提示是获取指定要素属性信息比较简单的一种方式 将鼠标指针停留在代表圈饼点位置的一个符号的中心位置 可以显示圈饼点的名称 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 12 你可以在图层属性对话框中设置 地图提示信息来自于数据表中的哪一个字段 在图层列表中 TOC 右键点击图层 Donut Shops 的名字 然后点击 属性 命令 在出现的属性对话框中 点击 字段 选项页 通过设置主显示字段来设定地图提示信息 的对应字段 你可以指定任一个属性字段作为地图提示字段 默认情况下 ArcGIS 使用字 段 Name 作为地图提示字段 你可以改变为其它的字段 在主显示字段下拉列表框中 选中字段 Address GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 13 点击 OK 按钮关闭图层属性对话框 将鼠标保持在图层 Donut Shops 中的任意一个要 素之上 这个要素的 Address 就为作为地图提示信息显示出来 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 14 第第 7 步步 根据要素属性设置图层渲染样式根据要素属性设置图层渲染样式 现在 图层 Streets 是以单一符号进行渲染 每个要素都是同一种符号 你可以根据 要素的属性来设置不同的渲染方式 首先 在图层列表 TOC 中反选 Land use 边上的检查框 将 去掉 从而关闭图层 Land Use 的显示 然后右键点击图层 Streets 点 属性 菜单命令 在出现的图层属性 对话框中 点击 符号 选项页 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 15 在对话框的左边区域 有地图渲染方式列表 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 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 16 点击按钮 添加全部值 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 17 点击按钮 应用 Apply 先不要击点 确定 移动图层属性对话框到不碍眼的位置 这样你就可以看到地图的显示发生了变化 现在 图层 streets 就以会根据属性字段 CLASS 的取值不同而采用不同的符号表示 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 18 在图层属性对话框中的渲染方式列表中 点 要素 然后点 确定 按钮 恢复原先 的渲染方式和显示风格 第第 8 步步 根据属性选择要素根据属性选择要素 有时 你可能需要显示满足特定条件的哪些要素 在这一步中 你将要选择及定位 第 10 号州际公路 在图层列表 TOC 中 反选图层 Railroads 边上的检查框 关闭这个图层 因为下面 的操作不需要显示这个图层 执行菜单命令 在属性选择对话框中 你可以构造一个查询条件 通过构造表达式 Select From Street WHERE STR NAME I 10 可以从数据库中找出第 10 号州际公路 选中的要素将会 在属性表及地图中高亮显示 具体操作如下 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 然后 点击 按钮 再点击 得到唯一值 按钮 在唯一值列表框中 找到 I 10 后双击 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 19 点击 应用 按钮 将 属性选择 对话框移到不碍眼的益 这样 你将可以方便地看 到地图显示效果 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 20 注意 在地图显示区中属性为 I 10 的第 10 号州际公路被高亮显示 选中的这些线段 是第 10 号州际公路的组成部分 关闭 属性选择对话框 第第 9 步步 使用空间关系选择地理要素使用空间关系选择地理要素 现在你将选择处于距 10 号州际公路 1000 米范围内的所有油炸圈饼店 这样如果 你开 车从帕姆斯普林到洛杉矶 饥肠辘辘时就可以很快找到歇脚的地方 可以美餐一顿 执行菜单命令 选择 通过位置选择 在 位置选择 对话框中 对过选择操作 形成如下的一个表达式 我想要从图层 Donut Shops 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 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 21 点 应用 按钮 点 关闭 按钮 这时 在地图显示区中 处于沿 10 号州际公路 1000 米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会 被高亮显示 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 22 在图层列表 TOC 中 右键点击图层 Donut Shops 然后点 打开属性表 命令 图层 donut shops 中被显中的哪些要素就被高亮显示出来 关闭属性表 上面的操作是通过空间分析实现的 在以后的课程中 你将会学会更多的更深入的空间 分析功能的使用 第第 10 步步 退出退出 ArcMap 执行菜单命令 File Exit 关闭 ArcMap 点击 No 如果系统提示保存修改 save GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 23 changes 四 实验报告要求 做出书面报告 包括原理 过程和结果 具体内容如下 1 学习本实验预备知识相关材料 结合 GIS 原理总结 ArcGIS Desktop 主要特点 2 GIS 中两种基本查询的原理是什么 3 回答如下问题 a 在 ArcMap 中 打开 Redlands mxd 街道名称为 NEW YORK 的是什么类型 的道路 Local street 本地街道 Minor street 次要街道 Interstate 州际道路 Major street 主要街道 b 在 ArcMap 中 打开 Redlands mxd 在 Railroads 图层中有多少条铁路线 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 24 实验二 空间数据库管理及属性编辑实验二 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 Personal Geodatabse 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 掌握根据 GPS 数据文件生成矢量图层的方法和过程 4 理解图层属性表间的连接 Join 或关联 Link 关系 二 实验准备 预备知识 预备知识 ArcCatalog 用于组织和管理所有 GIS 数据 它包含一组工具用于浏览和查找 地理数据 记录和浏览元数据 快速显示数据集及为地理数据定义数据结构 ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的 GIS 信息 比如地图 数据集 模型 元数据 服务等 它包括了下面的工具 浏览和查找地理信息 记录 查看和管理元数据 创建 编辑图层和数据库 导入和导出 geodatabase 结构和设计 在局域网和广域网上搜索和查找的 GIS 数据 管理 ArcGIS Server ArcGIS 具有表达要素 栅格等空间信息的高级地理数据模型 ArcGIS 支持基于文件 和 DBMS 数据库管理系统 的两种数据模型 基于文件的数据模型包括 Coverage Shape 文 件 Grids 影像 不规则三角网 TIN 等 GIS 数据集 Geodatabase 数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储 有两种格式 一种是基 于 Access 文件的格式 称为 Personal Geodatabase 另一种是基于 Oracle 或 SQL Server 等 RDBMS 关系数据库管理系统的数据模型 GeoDatabase 是 geographic database 的简写 Geodatabase 是一种采用标准关系数据 库技术来表现地理信息的数据模型 Geodatabase 是 ArcGIS 软件中最主要的数据库模型 Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统 DBMS 表中存储和管理地理信息 在 Geodatabase 数据库模型中 可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中 每一个图层对应这样一个数据表 Geodatabase 可以表达复杂的地理要素 如 河流网络 电线杆等 比如 水系可以同 时表示线状和面状的水系 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 25 基本概念 要素数据集 要素类基本概念 要素数据集 要素类 数据准备 数据准备 数据文件 National mdb GPS txt GPS 野外采集数据 请从课程相关网站下载 软件准备 软件准备 ArcGIS Desktop 9 x ArcCatalog 三 实验内容及步骤 第第 1 步步 启动启动 ArcCatalog 打开一个地理数据库打开一个地理数据库 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 26 当 ArcCatalog 打开后 点击 按钮 连接到文件夹 建立到包含练习数据的连接 比如 E ARCGIS EXEC2 在 ArcCatalog 窗口左边的目录树中 点击上面创建的文件夹的连接图标旁的 号 双 击个人空间数据库 National mdb 打开它 在 National mdb 中包含有 2 个要素数据集 1 个关系类和 1 个属性表 第第 2 步步 预览地理数据库中的要素类预览地理数据库中的要素类 在 ArcCatalog 窗口右边的数据显示区内 点击 预览 选项页切换到 预览 视图界面 在 目录树中 双击数据集要素集 WorldContainer 点击要素类 Countries94 激活它 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 27 在此窗口的下方 预览 下拉列表中 选择 表格 现在 你可以看到 Countries94 的属 性表 查看它的属性字段信息 花几分钟 以同样的方法查看一下 National mdb 地理数据库中的其它数据 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 28 第第 3 步步 创建缩图 并查看元数据创建缩图 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 点击工具栏上的放大按钮 将图层放大到一定区域 然后再点 生成并更新缩略图 这时 切换到 内容 视图界面下 并在目录树中选择要素集 WorldContainer 数据查看方式更改为 缩略图方式 注意 此时 要素类 Countries94 的缩图图是不是发生了改变 点击 元数据 选项页 查看当前要素类的元数据 了解当前要素类是采用什么坐标系 都有哪些属性字段 字段的类型等信息 在元数据工具栏中 从样式表中选择不同的样式 可以看到 元数据显示的格式发生了变化 点击元数据导出按钮 可以将元数据导出为多种格式 这里我们选择为 HTML 格 式 确定后 元数据将被保存在指定路径下的 htm 文件中 从资源管理器中 打开这个 htm 文件 查看导出后的元数据信息 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 29 第第 4 步步 创建个人地理数据库创建个人地理数据库 Personal Geodatabase PGD 在 PGD 数据库中创建属性表然后录入数据 在创建的地理数据库之间要完成数据库的概念设计 每一个图层对应一个数据表 在 ArcCatalog 中 要素类 Feature Class 的概念与之对应 可以将多个要素类组织 成为一个 要素集 Feature DataSet 在同一个要素集中的要素类都具有相同的地 理参考 坐标系相同 在 ArcCatalog 的目录树中 定位到 E 盘 右键点击这 E 盘 在出现的菜单中 选 择 新建 文件夹 文件夹名称改为 myGeoDB 右键选中这个文件夹 在出现 的菜单中 点击 新建 个人 Geodatabase 这时会创建一个名称为 新建个人 Geodatabase mdb 的数据库文件 将之改名为 Yunnan 右键点击数据库文件 Yunan mdb 在出现的菜单中 选择 导入 要素类 multiple 在 出现的对话框中 打开要导入要素 云南县界 prj shp 云南县城 prj shp 云南道路 prj shp 这些文件在 Exece2 文件夹下 按住 Shift 键并点击鼠标可同时选择多个 Shape 文件 确定后可以看到这三个图层已经被导入到数据库 Yunan mdb 中 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 30 右键点击数据库文件 Yunan mdb 在出现的菜单中 选择 新建 要素集 在出现的对话框中输入要素集的名称 点击按钮 编辑 为其指定一个坐标系 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 31 在这里 我们设定坐标系为 GCS WGS 1984 即 Geographic Coordinate System World WGS 1984 prj 这是一种被 GPS 采用的地理坐标系 右键点击新建的要素集 Kunming 在出现的菜单中选择 新建 要素类 在出现 的对话框中输入要素类的名称 公交站点 点击 再次点击按钮 在出现的对框中选择 Shape 字段 修改字段的几何类型为 点 表示此要素类中将 要存储的要素类型是点要素 我们准备用来存储公交站点 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 32 注意 注意 要素类的空间参考也被默认地设置为 GCS WGS 1984 与要素集中指定 的坐标系相同 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 33 在出当前的对话框中 我们新加两个字段 站点名称 公交站点编号 数据类型都 设置为 Text 点击 完成 按钮 这样我们就完成了要素类的定义 可以将这个要素类 图层 加入的 ArcMap 中 进行数字化的工作 从背景地图中提取公交站点的位置 新建数据表 右键点击地理数据库 Yunnan mdb 在出现的菜单中 选择 新建 表 输入表名称 公交线路 点 再次点 在对话框中 新添 加两个字段 公交站点编号 公交线路 数据类型都设为 Text 点击 完成 结束属性表的定义 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 34 创建公交站点到公交线路一对多的关系 1 M 右键选择地理数据库 Yunnan mdb 在出现的菜单中选择 对以下内容进行设定 其它设置接受默认选项 即可 指定源表和目标表 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 35 选择关系类型为一对多关系 这样可以建立公交站点到公交线路一对多的关系 因为经 过一个公交站点的公交线路有多条 这样 在我们从公交站点分布图是查询某个公交站点时 就可以查询经过这个站点的所有公交线 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 36 设定主键和外键 点击下一步 直到完成关系类的定义 以上步骤完成后 ArcCatalog 中就可以看到 在地理数据库 Yunana mdb 中 有一个要 素集 Kunming 其中包含一个要素类 公交站点 一个数据表 公交线路 一个关系 类 公交站及公交线 1 M GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 37 第第 5 步步 拖放数据到拖放数据到 ArcMap 中中 启动 ArcMap 新建一个空的地图文档 通过拖放的方式添加上面所创建的数据到 ArcMap 中 在 ArcCatalog 中 点击 内容 选项页 在目录树中 点击地理数据库 Yunnan mdb 将 要素类 公交站点 及属性数据表 公交线路 拖放到 ArcMap 中 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 38 关闭 ArcCatalog 激活 ArcMap 窗口 第第 6 步步 编辑属性数据及进行编辑属性数据及进行 1 M 的空间查询的空间查询 为了让大家了解属性编辑的过程 我们需要在要素类公交站点中添加 3 个公交站点 这只作演示使用 实际的数字化过程还需要加载经过配准后的扫描地图作为背景 首先 在工具栏显示区的空白处点击右键 在出现的菜单在选中 编辑器 从而打开编 辑器工具栏 在编辑器工具栏中 点击 编辑器 下拉菜单 选择 开始编辑 命令 按下按钮 在地图显区内随意地添加 3 个公交站点 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 39 在图层列表控制面板 TOC 中 右键选择图层 公交站点 在出现的菜单中 选择 打开属性表 命令 将显示公交站点的属性编辑窗口 在其中输入站点名称和公交站点编号 字段 OBJECTID 是关键字段 是自动生成的不需要输入 在图层列表控件面板 TOC 中 点击 数据源 选项页 切换到数据源视图下 右键选 择属性表 公交线路 在出现的菜单中 选择 打开 命令 将会显示 公交线路 的属性编 辑窗口 按下图所示输入几条公交线路 公交站点编号 公交线路 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 40 点击 编辑器 工具栏中的 编辑器 下拉菜单 选择 停止编辑 命令 将以上所作的编辑 结果保存 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 可以看到经过公交站 云南大学 的公交线路有 3 条 可进一步查询每条公交线路的详细数据 第第 7 步步 导入导入 GPS 数据 生成图层数据 生成图层 各类手持 GPS 接收机采集到的数据可以通过相关软件 比如 MapSource 等 导入到 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 41 ArcMap 中 GPS 数据文件 启动 ArcMap 切换到数据源视图 点击按钮添加 GPS 数据 选择对应的 GPS 数据 文件 可以是 txt 格式 dBase 等格式 这里这里 GPSGPS 数据文件为 澜沧江数据文件为 澜沧江 GPS txtGPS txt GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 42 选中要添加的 GPS 数据文件 根据 GPS 数据生成图层 执行菜单命令 工具 添加 XY 数据 在 添加 XY 数据 窗口中 选择已添加的 XY 数据表 指定 X 坐标字段 东经 和 Y 坐标字段 北纬 按 编辑 按钮 选择坐标 系统 一般 GPS 系统采用的坐标系统为 WGS 1984 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 43 确定后 在地图显示区域中 就会根据 GPS 数据文件中采集的坐标信息创建点状的事件 图层 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 44 在图层控制面板 TOC 中 右键选中根据 GPS 数据文件生成的事件图层 在出现的菜 单中 执行 数据 导出数据 命令 在导出数据对话框中 指定要导出的文件名称及存储位置 这样就完成了由 GPS 数据文 件生成图层的过程 四 实验报告要求 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 45 实验报告应包括以下内容 1 阐述基本原理和概念 要素类 要素数据集 2 Geodatabse 空间数据库模型的特点 3 1 M 空间查询的实现原理及应用实例 4 比较连接 Join 和关联 Link 关系的区别和应用 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 46 实验三 影像配准及矢量化实验三 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 3 熟悉 GRAMIN GPS 手持机的基本使用方法 注意 在基于 ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档 二 实验准备 数据 昆明市西山区 普吉 地形图 1 10000 地形图 70011 1 Tif 昆明市旅游休闲图 jpg 扫描图 请从课程网站下载 在开始本实验之前 将同学分成 3 5 个小组 每个小组从实验室借出一部 GARMIN GPS 手持机 利用课外时间在昆明市范围内采集 20 个 GPS 点 并在自行购买和昆明市旅游休闲 图上做好标记 数据采集回来后用 MapSource 软件通过数据线将数据从 GPS 手持机中导入 到计算机并存储为 GPS txt 文件以备使用 在借到 GPS 手持机后 请在老师指导下认真阅读 GPS 手持机的说明书 掌握基本操作方 法 使用完毕后请归还实验室 外出采集数据时请遵守指导老师宣布的安全注意事项 软件准备 软件准备 MapSource GRAMIN GPS 手持机数据导入软件 ArcGIS Desktop ArcMap 三 实验内容及步骤 第第 1 步步 地形图的配准 加载数据和影像配准工具地形图的配准 加载数据和影像配准工具 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 打开 ArcMap 添加 影像配准 工具栏 把需要进行配准的影像 70011 1 TIF 增加到 ArcMap 中 会发现 影像配 准 工具栏中的工具被激活 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 47 第第 2 步步 输入控制点输入控制点 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 在 影像配准 工具栏上 点击 添加控制点 按钮 使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击 然后鼠标右击输入该点 实际的坐标位置 如下图所示 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 48 用相同的方法 在影像上增加多个控制点 大于 7 个 输入它们的实际 坐标 点击 影像配准 工具栏上的 查看链接表 按钮 注意 在连接表对话框中点击 保存 按钮 可以将当前的控制点保存为磁盘上的 文件 以备使用 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 49 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 第第 3 步步 设定数据框的属性设定数据框的属性 增加所有控制点 并检查均方差 RMS 后 在 影像配准 菜单下 点 击 更新显示 执行菜单命令 视图 数据框属性 设定数据框属性 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 50 在 常规 选项页中 将地图显示单位设置为 米 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 51 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 就变成真实的坐标 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 52 第第 4 步步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件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 加载重新采样后得到的栅格文件 并将原始的栅格文件从数据框中删除 后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的 通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作 下面我们将使用这些配准后的影 像进行分层矢量化 GIS 软件应用 ArcGIS GSNIAC http www geo kecheng yang 53 第第 5 步步 分层矢量化 在分层矢量化 在 ArcCatalog 中创建一个线要素图层中创建一个线要素图层 该数据采用的是西安 80 坐标系统 3 度分带 1 打开 ArcCatalog 在指定目录下 鼠标右击 在 新建 中 选择 个人 Geodatabase 并修改该 Geodatabase 数据库的名称 例如 test3 mdb 2 下面将为该 Geodatabase 创建新的要素类 首先创建一个 等高线 要素 类来存储等高线要素 在 ArcCatalog 中 鼠标右击 test3 这个个人 Geodatabase 在 新建 中选择 要素类 3 输入创建的要素类的名称 等