GIS软件综合实验.doc

资源与环境 学院实验（实习）报告实验报告实验三 空间数据的采集与组织练习一 某地区地块的拓扑关系建立一、 实验目的通过本例，让读者掌握创建一个要素数据集的拓扑关系的整个流程，并对创建拓扑后的一些工作，如拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作有一个较全面的了解。二、 实验要求在Topology数据集中导入上述两个Shapefile，建立该要素数据集的拓扑关系，使拓扑生效后检测拓扑错误，修改拓扑错误，最后进行拓扑编辑。三、 实验步骤1 创建Geodatabase在ArcCataloglog树中，右键单击Result文件夹，单击New，单击Personal Geodatabase，输入所建的Geodatabase名称：NewGeodatabase。在新建的Geodatabase上右键选择New中的Feature Dataset，创建要素数据集。打开New Festure Dataset对话框，将数据集命名为Topology。如下图所示：然后单击下一步出现如下对话框：在Import中选择导入图像Blocks.shp或Parcels.shp。2 向数据集中导入数据在Arccatalog树中，右键单击Result文件夹中的Topology数据集，单击Import，选择Feature Class(multiple)。打开Feature Class to Geodatabase(multiple)对话框，导入Blocks和Parcels，单击OK。如下图所示：3 在要素类中建立子类型在Blocks要素类上单击右键，选择Properties,打开Feature Class Properties对话框。在Subtypes Filed下拉框中选择一个字段类型：Res，在Subtypes栏中的Code列下输入新的子类型代码及其描述，如下图：重复上述步骤，添加两个子类型：单击OK。以相同的方法在Parcels要素类中建立两个子类型。4 创建拓扑在Arccatalog树中，右键单击Topology要素数据集，单击New，选择Topology。打开New Topology对话框，它是对创建拓扑的简单介绍，在以下对话框中单击Add Rule，打开Add Rule对话框。单击OK。再用同样的方法建立Blocks下的Residential的规则。5 查找拓扑错误双击Topology在Arcmap中打开地图。如下图所示：在Arcmap视图中出现的四个深色方块，即是产生拓扑错误的地方。将Parcels图层设置为可编辑状态。加载Topology工具条，在Topology下拉框中选择要编辑的拓扑图层creating Topology.打开Error Insperctor对话框，单击Search Now按钮，即可检查出拓扑错误。6 修改拓扑错误当Parcels中的非居住区与Blocks中的居住区重叠时，产生拓扑错误。练习二 某市区几何网络的建立一、 实验母的通过本练习，使读者掌握根据已有要素来建立几何网络的详细过程，进而对数据库的创建有更全面的认识。二、 实验有求在City要素数据集中导入上述三个Shapefile，建立该数据集的几何网络，为第七章的网络分析做好准备。三、 实验步骤1 数据准备在Arccatalog树中，右键单击已经建好的NewGeodatabase，单击New，选择Feature Dataset命令。在打开额对话框的Name文本框中输入名称City。在Arccatalog树中，右键单击City数据集，选择Import下的Feature Class（multiple）命令。打开对话框，将net.shp,center.shp和famouspalce.shp导入数据集中。单击OK。如下图所示：2 建立几何网络在Arccatalog树中，右键单击City要素数据集，单击New，选择Geometric Network命令。打开对话框如下图所示：一直单击Next，打开Build Geometric Network Wizard对话框。如下图所示：单击Next选择Yes单选按钮，如下图所示：再单击Next选择Yes单选按钮，如下图所示：单击Next，打开设置连接要素类型对话框，如下左图所示：再单击Next，打开设置网络权重对话框，选择Yes添加新权重，yuzhi、length和minutes，类型为双浮点型。如下右图所示：单击Next打开分配网络权重对话框，如下左图所示：再单击Next打开网络设置总结信息框，如下右图所示：最后单击Finish完成。如下图：实验四 数据更新变换一、 实验目的由于空间数据（包括地形图与DEM）都是分幅存储的，造成某一特定研究区域跨越了不同的图幅。而当我们要获取有特定边界的研究区域时，就要对数据进行裁切、拼接、提取等操作，有时还要进行相应的投影变换。获取具有投影坐标系统的特定边界的DEM数据。二、 实验要求通过两幅给定的DEM数据，提取出白水县县界范围内的DEM数据，并将数据转换成高斯克吕格投影系统。通过练习，掌握数据提取、裁切、拼接及投影变换的方法。三、 实验步骤1 白水县行政范围的提取直接打开地图如下图所示：选择Analysis Tools | Extract | Select工具，打开Select对话框。在InputFeature文本框中选择Vector.shp。在Output Feature Class文本框中输入输出的数据路径。打开Query Builder对话框，设置SQL表达式：“”NMAE”=白水县”，单击OK完成，如下图所示：2 DEM数据拼接加载dem1和dem2两幅DEM图。如下图所示：对DEM数据进行拼接，选择Data Management Tools | Rester | Mosaic To New Rester工具，打开Mosaic To New Rester对话框。在Input Resters文本框中选择dem1 和dem2。在Output Location文本框输入输出路径。设置完如下图所示；最后单击OK完成。3 利用白水县范围对DEM裁切选择Spatial Analyst Tools | Extrction | Extract by Mask工具，打开Extract by Mask对话框。在Input raster 文本框中选择需要裁剪的栅格数据，在Input raster or feature mask data文本框定义进行裁剪数据。在Output raster中输入输出图像路径；单击OK完成。结果如下：4 白水县DEM投影变换为其选择Xian 1980 GK Zone 19投影。选择Date Management tools | Projections and Transformation | Raster | Project Raster 工具，打开Project Raster对话框。选择知道完成，结果如下图所示：实验五 上海市行政区划图制作一 实验目的根据所提供的一些数据，做出关于该数据的Arcgis图像，能够反应它的基本变化规律。二、实验要求让读者了解符号化，注记标注，格网绘制以及地图整饰的意义，掌握符号化中一些方法的应用，掌握自动标注操作以及一些地图的整饰和输出的操作。对数字地图制图有初步的认识。三、实验要求（1）数据的符号化显示：1） 地图中共有 6 个区。将这 6 个区按照 ID 字段来用分类色彩表示。2） 将道路按 Class 字段分类：分为一级道路，二级道路，三级道路和四级道路，分别使用不同的颜色来表示。3） 地铁线符号 Color：深蓝色，Width：1.0。4） 区县界线 Color：橘黄色，Width：1，样式：Dashed6:1。5） 区县政府 Color：红色，Size:10.00，样式：Star 3。6） 市政府符号在区县政府基础上把大小改为 16。（2）注记标注1） 对地图中 6 个区的 Name 字段使用自动标注。标注统一使用 Country 2 样式。2） 手动标注黄浦江（双线河），使用宋体，斜体，16 号字，字体方向为纵向，使用曲线注记放置。3） 地铁线使用自动标注。使用 Country 3 样式。4） 道路中，对道路的 Class 字段为 GL03 的道路进行标注，字体使用宋体，大小 10。5） 区县政府使用自动标注，字体使用宋体，大小 10。6） 市政府使用自动标注，字体使用楷体，大小 14，并将注记放置在符号的上部。（3）绘制格网使用索引参考格网，使用默认设置。（4）添加图幅整饰要素1） 添加图例,包括所有字段。2） 添加指北针，选择 ESRI North 3 样式。3） 添加比例尺，选择 Alternating Scale Bar 1 样式。1第五章 数据的可视化表达 GIS 软件应用实习材料4. 数据（上海矢量地图，来自于互联网）：上海市部分地区图层，其中包含：（1）点图层：QXZF(区县政府)，SZF(市政府)（2）线图层：DTX(地铁线)，QXJX(区县界线)， DL(道路)（3）面图层：QXJM(区县界面)，SXH（双线河）四、 实验结果实验六 矢量数据的空间分析练习一 市区择房分析一、实验目的从这个实验中掌握如何合理利用空间分析中的缓冲区分析和叠置分析解决实际问题。 二、实验要求所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心要近，要和各大名牌高中离的近以便小孩容易上学，离名胜古迹较近环境优雅。三、实验数据城市市区交通网络图（network.shp） 商业中心分布图（Marketplace.shp） 名牌高中分布图（school.shp） 名胜古迹分布图（famous place.shp） 区域边框（frame.shp） 这些文件综合在一起是city.mxd。四、实验步骤首先打开ArcMap，将city.mxd文件加入到窗口中来，这时就将五个文件全部加入其中来了。1、主干道噪音缓冲区的建立。2、商业中心影响范围建立（1）建立大型商业中心的影响范围。首先点击缓冲区按钮 ，在缓冲区对象图层选择商业中心分布图层（network），单击next； （2）确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法，以其属性字段YUZHI为缓冲区半径，单击next； （3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，单击OK，完成商业中心影响范围缓冲区的建立3、名牌高中的影响范围建立（1）点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择名牌高中分布图层（school），单击next；（2） 确定尺寸单位米，选择第一种缓冲区建立方法，指定750米作为半径，设置好后，单击next； （3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，单击OK就完成了。4、名胜古迹的影响范围建立5、进行叠置分析将满足上述四个要求的区域求出6、为了便于购房者的选择有更大的余地，更直观地，综合上述四个因子，对整个市区进行分级。五、实验结果以下分别是各步的结果图以及最终的图形：加载图像，选择出需要做缓冲区的网络路线，如下图：Network缓冲区分析图：Markplace缓冲区分析图School缓冲区分析图Famous place缓冲区分析图：满足三个条件的区域图形擦出结果图（满足四个条件的结果图）六、实验总结这个实例可以满足上述几个条件内购房者对房屋地段的挑选，在现实中，由于考虑到的住房的因素较多，可以在这个实例中的条件上添加其他条件，例如房地产价格，交通便利条件，是否是闹市区，离工作地点远近等等一系列的现实的条件，就此读者可以自己设计阈值和条件，寻找符合自己特定要求的区域。实验七 栅格数据的空间分析练习一 学校选址一、 实验目的通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。二、实验要求1、新学校选址需注意如下几点： 1） 新学校应位于地势较平坦处； 2） 新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑，选择成本不高的区域； 3） 新学校应该与现有娱乐设施相配套，学校距离这些设施愈近愈好； 4） 新学校应避开现有学校，合理分布。2、各数据层权重比为：距离娱乐设施占0.5，距离学校占0.25，土地利用类型和地势位置因素各占0.125。3、实现过程运用ArcGIS的扩展模块（Extension）中的空间分析（Spatial Analyst）部分功能，具体包括：坡度计算、直线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能完成。4、最后必须给出适合新建学校的适宜地区图，并对其简要进行分析。三、 实验数据(1) Landuse（土地利用图） (2) dem（地面高程图） (3) rec_sites（娱乐场所分布图） (4) school（现有学校分布图）。四、实验步骤(1) 运行ArcMap，加载Spatial Analyst模块，如果Spatial Analyst模块未能激活，点击Tools菜单下的Extensions，选择Spatial Analyst，点击Close按钮。(2) 单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框，选择E:Chp8Ex1school.mxd。(3) 设置空间分析环境。点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数(4) 从DEM数据提取坡度数据集。选择DEM数据层，点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，选择Surface Analysis并点击Slope，生成slope数据集。(5) 从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场直线距离数据。选择Rec_sites数据层，点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，选择Distance并点击Straight line，生成dis_recsites数据集。（6）重分类数据集 （7）适宜区分析五、 实验结果图练习二 寻找最佳路径一、 实验目的通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。二、实验要求（1) 新建路径成本较少； (2) 新建路径为较短路径； (3) 新建路径的选择应该避开主干河流，以减少成本； (4) 新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本（Reclass_river）是路径成本中较关键因素，先将坡度数据（reclass_slope）和起伏度数据（reclass_QFD）按照0.6：0.4权重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下： cost = Reclass_river + ( reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4) (5) 寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析（Spatial Analyst）中距离制图中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成。三、实验数据(1) dem(高程数据) (2) startPot (路径源点数据) (3) endPot (路径终点数据) (4) river (小流域数据)。四、实验步骤(1) 运行ArcMap，加载Spatial Analyst模块，如果Spatial Analyst模块未能激活，点击Tools菜单下的Extensions，选择Spatial Analyst，点击Close按钮。(2) 单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框，选择E:Chp8Ex2road.mxd。(3) 设置空间分析环境。点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数： 1) 打开Options对话框中的General选项卡，设置默认工作路径为：“E:Chp8Ex2result”。2) 打开Options对话框中的Extent选项卡，在Analysis Extent下拉框中选择“Same as Layer landuse”。3) 打开Options对话框中的Cell Size 选项卡，在Analyst Cell Size下拉框中选择“Same as Layer landuse”。(4) 创建成本数据集 。(5) 加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据集。(6) 计算成本权重距离函数。（7）求取最短路径。五、 实验结果 练习三 熊猫分布密度制图一、实验目的通过练习，熟悉ArcGIS密度制图函数的原理及其差异性，掌握如何根据实际采样数据特点结合ArcGIS提供的密度制图功能和部分空间分析，灵活变通，制作符合需要的密度图。二、 实验要求(1)熊猫活动具有一定的区域范围(2) 虽然一个采样点代表一个熊猫，但由于熊猫的生存具有确定槽域特征，不同的采样点具有不同的空间控制面积。(3) 在野外实采的熊猫活动足迹数据的基础上，以每个熊猫槽域范围为权重，运用ArcGIS中的区域分配功能和密度制图功能制作该地区熊猫分布密度图。三、实验数据野外实采的熊猫活动足迹数据，一个足迹代表一个熊猫曾在此处活动过，相同足迹只记载一次。四、实验步骤(1) 运行ArcMap，加载Spatial Analyst模块；(2) 单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框(3) 熊猫的生存必须满足一定的槽域范围。选择熊猫活动足迹数据图层，点击Spatial Analyst模块的下选择Distance并点击Allocation，设置参数。(4) 选择FP数据层，点击鼠标右键并选择Open Attribute Table命令，打开FB属性表。点击FB属性表右下角Option按钮的下拉箭头，选择Export命令（图24），导出FB属性表。(5) 选择熊猫活动足迹数据图层（XMPoint），点击鼠标右键并选择Open Attribute Tabl命令，打开XMPoint属性表；点击属性表中的XMPoint.CaoYuArea字段名，点击鼠标右键，选择。(6) 上述密度以平方米为面积单位，数据值太小，点击空间分析下拉箭头，选择Raster Caculate，输入计算公式：XMDensity10 = XMDensity * 10000000，将面积单位换算为10平方公里。五、实验结果练习四 GDP区域分布图的生成与对比一、实验目的ArcGIS中提供了三种空间插值方法，每种插值方法在原理上和应用上都各不相同，在此通过具体实例练习如何利用IDW内插方法和Spline内插方法进行GDP空间分布特征的分析，以此来引导读者对空间插值有一个更深刻的认识。二、实验要求（1）经济的发展具有一定的连带作用和辐射效应，从该地区各区域年GDP数据为依据，采用IDW和Spline内插方法创建该地区GDP空间分异栅格图；（2）分析每种插值方法中主要参数的变化对内插结果的影响； （3）分析两种内插方法生成的GDP空间分析图的差异性，简单说明形成差异的主要原因。（4）通过该练习，掌握两种插值方法的实用性各有什么不同。三、 实验步骤（1）IDW插值法 A、运行Arcmap，加载空间分析模块； B、单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档； C、在Spatial Analyst下拉菜单中选择options选项卡，设置默认路径； D、在Spatial Analyst下拉菜单中选择Interpolate to Raster, 在弹出的下一级菜单中点击Inverse Distance Weighted； E. 设置Z value field为GDP；设置Power为2；设置Output cell size为500；其他参数不变，点击OK，进行计算。F. 将Power值改为5，重复上述步骤。G. 在Spatial Analyst下拉菜单中选择Raster Calculator，求Abs（Power=2）（Power=5）（2）Spline内插法 A. 在Spatial Analyst下拉菜单中选择Interpolate to Raster, 在弹出的下一级菜单中点击Spline； B. 设置Z value field为GDP；设置Spline type为Regularized；设置Weight值为0；设置Output cell size为500；其他参数不变，点击OK，进行计算； C. 将Weight值改为0.01，重复上述步骤； D. 设置Spline type为Tension,并分别取Weight值为0和5进行计算；E. 在Spatial Analyst下拉菜单中选择Raster Calculator，并求Regularized中Abs（Weight=0）-（Weight=0.01）和Tension中Abs（Weight=0）（Weight=0.01）四、 实验结果图练习五 提取山顶点、凹陷点一、实验目的通过等高线、山顶点、凹陷点的提取和配置、引导读者熟练掌握利用ArcGIS栅格数据空间分析中等高线的提取、栅格数据邻域分析和窗口计算功能，完成栅格数据表面分析。二、实验要求(1) 应用栅格数据空间分析模块中的等高线提取功能，分别提取等高距为15米和75米的等高线图，并按标准地形图绘制等高线方法绘制等高线,作为山顶点、凹陷点空间分布的背景图； (2) 通过邻域分析和栅格计算器提取山顶点、凹陷点。四、实验步骤（1）运行ArcMap，加载Spatial Analyst模块，在Options中的General页面中在设置默认工作路径。（2）单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框。（3）点击Spatial Analysis下拉箭头，选择Sueface Analysis子菜单并点击Contour，设置相关参数。（4）修改Contour interval为75米，提取等高距为75米。（5）单击Contour15数据层图例，选择显示颜色为灰度60%，点击OK按钮。（6）点击Spatial Analysis下拉箭头，选择Sueface Analysis子菜单并点击Hillshade，设置输出文件名为Hillshade，其它参数取默认值，提取该地区光