遥感实习报告.doc

水文二班曾华斌0801010204指导老师：罗健遥感与地理信息系统实习报告一、 实习时间和地点2010年12月23日 野外实习动员（北教202）2010年12月26日 野外实习（南京栖霞山）2010年12月27日至31日 分组上机实习（水文院机房）二、 实习目的和要求1. 通过现场实际工作，掌握获取信息的方法；1. 了解ERDAS、ArcGIS、MapInfo的基本功能；2. 学会使用ArcGIS进行空间分析，三维数据处理，水文模块虚拟河网、流域生成；3. 学会使用ERDAS对遥感图像进行处理。三、 实习内容1. 遥感图像解译野外调绘；2. 学习遥感数字图像处理软件ERDAS Imagine主要功能；3. 学习地理信息系统软件MapInfo的主要功能并学会使用；4. 学习地理信息系统软件ArcGIS 的主要功能并学会使用四、 实习专题(一) 图像解译野外调绘；(二) ERDAS遥感图像处理；(三) MapInfo地理信息系统软件使用；(四) ArcGIS 的基本功能；(五) ArcGIS 的空间分析功能；(六) ArcGIS 的三维数据使用；(七) ArcGIS 水文模块的数据处理。五、 专题具体内容1、野外实习（1）野外实习时间：2010年12月26日（星期日）（2）实习地点：南京东郊栖霞山（3）野外实习目的：加深对“遥感与GIS”课程内容的理解、深入了解地物光谱特征、假彩色遥感图像和图像解译、为遥感数字图像处理和分类做准备。（4）实习内容：遥感地物反射光谱测试、野外调绘(踏勘)与图像解译。2、ERDAS Imagine 遥感数字图像处理（1）遥感图像资料：闽江口 Landsat-TM 图像（子区）南京东郊 栖霞山 Landsat-TM 图像（子区）(2 ) 练习内容：a) 图象格式转换b) 单波段图象组合成c) 遥感图象几何精校正d) 利用地图坐标进行图幅的裁减e) 直方图线性增强f) 直方图均衡化g) 滤波增强h) 主成分变换（K-L 变换）i) 植被指数计算（Landsat 归一化植被指数）操作：Interpreter/Spectral Enhancement/Indices设置输入、输出选择传感器：Lnadsat TM ； 输出类型：float视窗显示结果。（如需用彩色分级表示可用ArcGIS 作图，或用假彩色方式发开）j) 非监督分类k) 监督分类3、MapInfo 基础功能（1）实习操作数据：小片扫描地形图（竹岐-地形图.jpg）全国地图（政区、水系、铁路、公路、城市坐标点文件）江苏地图（县界、人口数据等）（2）MapInfo 软件基础实习主要内容以中国地图、江苏地图等练习MapInfo 的主要使用基础功能。a) 地图空间信息数字化：对扫描地图进行分图层数字化。b) 图形、属性数据编辑处理：c) 空间数据格式转换：d) 制图、标注：e) 点文本数据导入：f) 改变投影：g) 数据查询、空间分析：h) 数据表连接或数据关联更新：i) 专题地图制作4、GIS 空间数据分析GIS 空间数据分析实习主要内容：A. 以学校选址为例进行GIS相关分析。B. 投影定义：给原始数据指定应有的投影。C. 泰森多边形生成和人口密度计算：用人口调查的点数据构建泰森多边形，计算面积，再计算人口密度，形成人口密度分布图；D. 缓冲区建立：利用现有学校分布的点数据做多级的缓冲区；E. 分析：F. 显示实习操作数据：某开发区（坐标系统：高斯克吕格投影 北京54 坐标系 6 度分带 第20 带）人口数据 Popu.shp学校数据 School.shp土地利用数据LandUse.shp实习操作步骤：(一) 定义投影打开ArcGIS Desktop ，ArcGIS Catalog。操作：在Catalog 中右键属性 “X Y 坐标系统”-定义“select”选择坐标文件 “Beijing 1954 GK Zone 20N.prj”如有已知文件是相同投影和坐标系，可用“Import”，选择哪个文件，就可以把已知文件的投影后去过来。依据上述步骤一次给三个原始数据定义投影。(二) 绘制人口泰森多边形图操作：ArcToolBox/Analysis Tools/Proximity/Create Thiessen Polygon完成对话框，输入原始人口数据图，分析输出人口泰森多边形图，设置环境变量输出的范围Extent ，与已定义好的三个原始数据图保持一致。人口泰森多边形图(三) 修改人口泰森多边形属性表，计算人口密度，并依人口密度分级操作：(一) 在人口泰森多边形图的属性表中添加人口密度和密度级别这两个项。Popu_Thiessen 右键“Open Attribute Table”“options” “add field” 增加两个项“Pden”、“Rpop”(二) 计算面积：右击“Area”项，选“Calculate Geometry”选择计算面积，以及单位，点OK完成对话框。(三) 计算人口密度：右击“Pden”项，选“Field Calculator”，输入计算公式：Pden=POPU/AREA*10000设定用于选校址中人口密度的分级指标级别Rpop：人口密度Pden 指标级别Rpop：Pden Rpop050 050100 1100200 2200300 3 300 4在人口泰森多边形图的属性表中Show 选“selected” ； 再右击 “Options”/”Select By Attribute”。在“Select By Attribute” 分别定义人口密度范围，赋上相应级别值。完成后，形成选校址中的人口因子图。人口密度分级图(四) 根据现有学校 500m、1000m、1500m、2000m 缓冲区图制作缓冲区。操作：ArcToolBox/Analysis Tools/Proximity/Mutil Ring Buffer分级缓冲区图(五) 修改缓冲区 School_Buffer 属性表，并依距离给缓冲区分级增加 field “Rschool”整型，2 字节【方法同3】500m,1000m,1500m,2000m 的缓冲区分别赋级别值为0,1,2,3操作： 打开属性表工具栏“Editor”中“Start Editing”双击要改的级别值，修改。修改完成后， 工具栏“Editor”中保存。，退出编辑。(六) 修改土地利用 LandUse 属性表，并依LUcode（土地利用代码）给其分级“C” 商业用地 为 1 级；“G” 绿地 0 级；“M” 工业用地 0 级；“R1” 一级居住地 2 级；“R2” 二级居住地 2 级；操作：LandUse 表中增加field “Rlanduse” 整型 ，2 字节选择不同的 Lucode 赋相应值到“Rlanduse” 【方法同上】(七) 三因子图层叠置操作：ArcToolBox/Analysis Tools/Overlay/intersect （多边形叠置用交集的方法）土地人口学校三因子叠置图(八) 综合评判模型计算（Overlay 的三因子属性分析）利用Overlay 图层中的三个级别属性因子评判评判模型： Rlanduse * Rpop * Rschool操作：在Overlay 图层属性中新建field “Value”，整型，2 字节计算 Value= Rlanduse * Rpop * Rschool(九) 制作学校选址综合评价图利用Overlay 图层中的“Value”属性，Overlay 图层符号属性选择“Value”项，Uniquevalues 方法，“加所有值” 后，修改颜色，数值越高，用色越深越亮，突出评价值高。此外，还可以对属性表进一步的计算统计，得到相关统计数据。学校选址综合评价图5）三维 GIS 实习3D 实习主要内容：以地形信息处理为主1. 构建TIN：利用离散的高程点、等高线和面状的高程信息，构建TIN（不规则三角网），2. 形成立体表面信息；3. 空间数据内插：利用TIN 数据内插等值线；内插成栅格数据（Raster，DEM）；4. 地形分析：利用内插的dem 计算坡度、坡向等；5. 三维显示：平面显示（在ArcGIS Desktop 中，高程信息分层设色显示，山地阴影等）；6. 立体显示（用ArcScene 中，立体显示方法）实习数据：1. 南京-栖霞山附近高程数据2. 离散点数据 Zspot.shp3. 等高线数据 Zcoontour.shp4. 面状高程数据ZyzRiver.shp (长江水面)5. Landsat 卫星影像 nj-qxs.img （ERDAS Imagine 格式）实习步骤：1 构建 TIN打开ArcGIS Desktop ，右击工具栏，勾选（添加）“3D Analyst”工具。操作：1.1 打开参与生成TIN 的相关高程文件Zspot、ZContour、ZyzRiver1.2 进入 Analyst/Create/Modify TIN/Create TIN From Features分别对Zspot、ZContour、ZYzRiver的属性进行相关设置。1.3 Qtin 符号属性中Edge type选择“add all value ”,可见三角网形状。可视三角网图2 空间数据内插A. 离散点内插格网数据操作：3D Analyst/Interpolate to Raster或用arcToolbox 中3D Analyst/interpolate如：IDW 反距离加权内插IDW30 反距离加权内插图A. 用TIN 内插生成Raster （DEM）30m 数据操作：arctoolbox/3D Analyst/Conversion/From TIN/TIN to RasterTIN 内插生成Raster （DEM）30m3 地形分析计算3.1 生成等高线（可以采用TIN 生成等值线、或用DEM 生成等值线）3.1.1 TIN 生成等值线操作：3D Analyst/Surface Analyst/ContourTIN 生成等值线图3.1.2 （IDW 内插的）DEM 生成等高线操作： ArcToolBox/3D Ananlyst/Raster Surface/Contour（IDW 内插的）DEM 50m等高线图3.1.3 山地阴影 (HillShade)操作：Surface Analyst/Hillshade山地阴影3.1.4 D)计算坡度、坡向操作：Surface Analyst/ Slope操作：Surface Analyst/ Aspect等高线和坡度坡向图4 利用ArcGIS 处理遥感图像nj-qxs.img形成植被指数NDVI图像4.1 转换多波段图像成单个grid4.1.1 TOC 中选中遥感图像nj-qxs.img ，右键 “Data/Export Data”完成对话框。4.1.2 转换后生成 1 个7 波段合成grid 文件和7 个单波段的grid 文件 njimgc1njimgc74.2 栅格数据的算术运算，计算植被指数NDVI4.2.1 打开 njimgc3 和njimgc44.2.2 操作：工具栏加上“Spatial Analyst ”工具，进入Spatial Analyst/raster Calculation输入函数关系： DVI = float(float(njimgc4 - njimgc3) / float(njimgc4 + njimgc3)得到植被指数数据。其结果可以用右键 “Data/Export Data”保存起来。利用符号属性功能，做成彩色分级的植被指数图。植被指数NDVI彩色分级植被指数图5 三维显示5.1 ArcGIS Desktop 平面显示，用属性显示三维信息5.1.1 如：分层设色显示3D 的栅格数据 TINdem30m5.1.2 符号属性中采用 classified 或stretched5.1.3 又如：等高线数据，利用高程值辅以不同的色彩5.1.4 在符号属性中设置5.2 ArcScene 立体显示5.2.1 打开 ArcScene，加载DEM 数据5.2.2 在属性“Base Heights”设置3D立体显示图（增大高度比例图）彩色分级植被指数立体显示图6）ArcHydro 模块实习ArcHydro 模块实习目的：熟悉ArcHydro 模块的功能并学会使用：1. 水流方向提取（Flow Direction）2. 洼地计算（Sink）3. 填洼计算（Fill）4. 汇流累积分析（Flow Accumulation）5. 栅格图层代数运算（Map Algebra）6. 自然流域生成（Basin）7. 出水口获取（Snap pour point）8. 集水区（指定流域）生成（Watershed）9. 转成矢量河流数据（Stream To Feature）ArcHydro 模块实习内容：1. 数据准备数字高程模型（DEM），空间分辨率为30（近似1km）。首先利用ArcGIS 的ArcToolBox中Data Management Tools/Raster/CLIP 工具，载出所需流域DEM 数据。水文流域DEM数据图2. 流向计算利用原始DEM 数据， 采用Flow Direction 工具计算， 得到每个格网的流向。填洼前的流向计算图3. 洼地计算基于原始DEM 的坡向，计算洼地。经过求洼后的洼地分布图4. 填洼计算根据Sink 扫描找出洼地，用Fill 工具将洼地点的高程值设为与其相邻点的最小高程值，这样迭代直到填平所有的洼地。填洼后形成了新的经过修正无凹陷DEM。填洼后无凹陷DEM图5. 重新计算流向数据 利用 FILL 后的新的DEM 重新计算Flow Direction填洼后的流向计算6. 汇流累积量计算6.1. 利用无凹陷的 DEM 求坡向，得到坡向分布数据6.2. 利用Flow Accumulation 命令计算出每个格网上游累积汇流数，越是上游的格网累积量越小；越处于下游累积数越大汇流累积量计算7. 数字水系生成假定 50 个格网的坡面流可以形成河道形态，采用ArcGIS 栅格地图代数运算方法，计算属于河道的格网。操作步骤：Arctool Box 中： Spatial Analyst Tools/Conditional/Con河道栅格图8. 子流域生成8.1. 利用 Basin 命令提取自然流域，依然利用的坡向数据。河流的出口均在图幅的边缘获得子流域图8.2. Con 计算查询一下伊洛河流域格网值是（69）8.3. 根据伊洛河范围图，以及水系的Value=1得到伊洛河河道图伊洛河河道图9. 集水区（指定流域）生成（Watershed）Watershed 命令是指定集水区的提取。如利用水文站的站点数据获取水文站上游流域范围。该命令需要水文站位置是否准确地落在河网位置，如果站点位置有微些偏差，可以采用Snap pour point 命令，根据指定的水文站来捕获一定距离范围内最低的出水口点。过程如图所示： 注意： 设置环境变量输出的范围Extent ，与汇流累积量计算图保持一致伊洛河（集水区）子流域图10. 栅格数据转成矢量数据把 DEM 生成的栅格形式的河网数据、流域范围转换成矢量shp 数据形式，便于利用GIS工具进行进一步