《地理信息系统空间分析实验》教学大纲.doc

地理信息系统空间分析实验教学大纲1 课程描述课程名称：地理信息系统空间分析实验课程性质：实验课教材选用：ArcGIS地理信息系统空间实验教程汤国安 杨昕.2006总 学 时：34学时实验学时：34学时学 分：2学分适用专业：地理科学2 课程性质与任务地理信息系统（Geographical Information System，GIS）集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、管理科学等多学科为一体，属于新兴边缘学科，广泛应用于测绘、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防建设等多个领域。该课程是一门应用性、技术性、实践性很强的专业实验课。一个完整的GIS能够完成的功能：数据采集与编辑、数据存储与管理、制图、空间查询与空间分析、二次开发与编程等。本实验课程使用的GIS软件是ESRI（美国环境系统研究所）推出的ArcGIS10桌面版。ArcGIS是一个地理信息系统平台，由桌面软件（ArcGIS Desktop）、嵌入式GIS（ArcGIS Engine）、服务器GIS（Server GIS）、移动GIS（Mobile GIS）四个基础框架组成。ArcGIS核心是ArcObjects，ESRI使用ArcObjects开发软件和应用。本实验使用的ArcGIS Desktop包括ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox、ArcGlobe、ModelBuilder等组件，其中ArcMap用于显示、查询、编辑和分析地图数据，具有地图制图的所有功能；ArcCatalog是一个空间数据管理资源器，用于定位、浏览、搜素、组织和管理空间数据；Geoprocessing模块包括强大的空间数据处理和分析工具。通过上机实验，使学生加深对地理信息系统的基本概念、基本理论的理解，熟悉地理数据采集、编辑、转换与处理，掌握地理数据空间分析方法，学会GIS软件的基本操作，从而提高学生实践能力和对GIS技术的应用水平。3 实验内容与要求实验一 ArcGIS Desktop入门操作 熟悉ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox的运行环境。 掌握ArcMap对图形和图像的显示、浏览等基本操作。 掌握ArcCatalog中空间数据库的建立过程。 掌握空间数据库（Geodatabase）的概念。 掌握ArcToolbox工具箱的使用方法。实验二 地图配准和投影变换 了解地图坐标转换的基本原理。 熟悉地图投影的种类和投影变换的方法。 掌握栅格数据地图配准和投影变换的方法。 掌握矢量数据地图配准和投影变换的方法。实验三 空间数据编辑与处理 了解常见的数字化错误。 熟悉拓扑错误的主要类型。 掌握ArcGIS中非拓扑编辑的基本方法。 掌握ArcGIS中拓扑编辑的基本方法。实验四 地图制作 了解统计图的表现形式。 了解专题图的含义。 熟悉地图设计的基本方法。 掌握ArcGIS中专题图的制作方法。 掌握ArcGIS中统计图的制作方法。 掌握ArcGIS中地图制作的基本方法。实验五 空间查询与统计 熟悉空间查询的基本原理和方法。 了解ArcGIS中矢量和栅格数据查询的差别。 掌握ArcGIS中属性查询和空间查询的技术与方法。 掌握ArcGIS中空间统计的技术与方法。实验六 缓冲区分析 了解缓冲区分析的基本原理和方法。 掌握ArcGIS中矢量数据（点、线、面）缓冲区分析的方法。 掌握ArcGIS中栅格数据缓冲区分析的方法。实验七 叠置分析 了解叠置分析的基本原理。 掌握ArcGIS中矢量数据叠置分析的基本方法。 掌握ArcGIS中栅格数据叠置分析的基本方法。实验八 空间建模之工厂选址问题 了解空间建模的基本原理。 熟悉ArcGIS ModelBuilder的建模环境。 掌握ArcGIS ModelBuilder中常见空间分析功能的建模方法。实验九 空间建模之土地利用变化。 了解高分辨率遥感影像在GIS中的应用。 熟悉城市土地利用信息采集与变化监测的方法。 掌握GIS技术在城市空间信息分析中的应用。实验十 创建三维场景 了解三维场景（3D Scene）的基本理论知识。 熟悉几种常见的三维模型建立的方法。 掌握ArcScene中进行三维显示的技术。4 学时分配课次章节实验内容学时1实验一在ArcMap中加载并浏览石景山地区的空间数据；在ArcCatalog中建立石景山地区的空间数据库，并通过导入要素类的方法建立一个空间数据集；在ArcToolbox中，熟悉其基本结构框架及功能。32实验二利用控制点坐标配准栅格数据；利用控制点文件配准矢量数据；将地图数据（栅格影像数据）从高斯-克吕格平面坐标转变为地理坐标；将北京石景山区的行政、道路、居民地数据（矢量）从地理坐标转换为高斯-克吕格3分带的坐标。33实验三利用ArcGIS的图形编辑功能修订等高线图中的错误；利用ArcGIS的拓扑查错功能修订等高线图中的错误；利用ArcGIS的拓扑构建功能构建一幅土地利用图。34实验四使用柱状符号，制作一幅华东地区人口统计图；使用分级符号，制作一幅华东地区第三产业所占比重状况专题图；进行版面设计，制作一幅华东六省一市三产比例分布图。35实验五利用华中七省行政区划图，查询江苏省，并查询湖北省境内的交通站点；利用数字高程数据，提取高程小于365米的地域；对刘斌堡乡的土地利用类型进行面积分类汇总与统计。36实验六建立点要素50米间隔的多重缓冲区；建立河流附近1公里的缓冲区；建立面要素50米间隔的多重缓冲区；建立栅格格式数据50米间隔的多重缓冲区。37实验七利用ArcGIS裁剪功能，裁剪出土地利用图中感兴趣的区域；利用ArcGIS相交分析功能，提取给出数据缓冲区的公共区域；利用ArcGIS联合分析功能，提取给出数据缓冲区覆盖的总面积；利用ArcGIS合并分析功能，将两个居民小区进行合并；利用ArcGIS边界融合分析功能，对相同用地类型的相邻地块进行融合；利用ArcGIS按空间位置属性联接分析功能，借助带有行政区名称的面状数据，给不同监测点赋行政区名称；利用ArcGIS图层计算功能，提取给定图层河流两侧缓冲区范围内高侵蚀区的范围。38实验八在城市中找一块建废水处理厂，要求如下：l 靠近河流的底高程地带（距河流1000米内，高程小于365米）；l 远离公园、居住区、洪水灾害区（公园150米以外，居民区150米以外，洪水灾害区以外）；l 靠近公路，在废水处理节点（距公路50米内，距废水节点1000米内，处理厂占地至少150000平方米）。39实验九土地利用变化监测：l 利用2007年的TM影像配准2002年的TM影像，或者利用2007年的SPOT影像配准2005年的SPOT影像；l 借助ArcGIS的转移矩阵工具进行土地利用变化分析。道路扩建模拟分析：l 利用北京市西城区高分辨率影像，采集指定道路两旁的建筑物信息，模拟进行道路扩建分析。310实验十分别建立TIN、DEM的三维场景；建立影像图的三维场景；建立多边形数据的三维场景。311机动4合计345 教学方法与教学手段多媒体教学，老师演示，学生自主操作。鼓励网上交流学习，培养学生自学精神。6 教材与主要参考书名 地理信息系统概论（第三版）黄杏元 马劲松，高等教育出版社，2008年4月 ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程汤国安 杨昕，科学出版社，2006年4月 ArcGIS制图和空间分析基础实验教程王文宇 杜明义，测绘出版社，2011年5月7 ESRI学习资源 ESRI官网： ESRI开发者： ESRI资源中心： ESRI培训中心： ESRI