地理信息系统实验报告.doc

学 生 实 验 报 告院 系： 地球与环境学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2014年 11月13日 安徽理工大学实验报告 2014年 11月8日院系地环学院专业班级姓名成绩实验课程名称地理信息系统实验室教室ArcGis实验室实验一：地形图的配准一、实验目的1、掌握影像配准(Georeferencing)工具进行地形图的地理校准的方法及步骤。二、实验内容1、地形图配准: 利用 Georeferencing 进行地形图配准。三、实验步骤1 数据拷贝在计算机 F 盘建立以姓名命名的文件夹如Taylor gis”将文件夹拷贝到该文件夹中。2 地图配准1、加载待校正地形图（1）打开 ArcMap，点击 AddData 按钮“+”号 如图 1.1 所示：图 1.1Add Data（2）在弹出的 AddData 对话框中点击 按钮，退回到 Catalog 根目录状态， 退回到 Catalog 根目录 （3）双击 F之前创建的文件（4）找到自己命名新建文件夹（如Taylor gis），双击展开到新荣县 J48G024008 1万 文件夹如图1.2 所示：图1.2 Add Data（5）新荣县 J48G024008 文件夹，点击 J48G024008.jpg 文件（6）点击 Add 按钮将待校正影像添加到 ArcMap 中，如图 1.3 所示： 图 1.3待校正影像加载结果2、添加“Georeferencing”工具条 在工具栏空白处右击，在弹出的工具条中选择 Georeferencing， 弹出如图 1.4所示 Georeferencing 工具条。图 1.4 Georeferencing 工具条 3、去除自动校正功能 把自动校正勾掉：在 Georeferencing 的下拉菜单中将 AutoAdjust 的复选框的 勾去掉，具体位如图1.5 所示 ： 图 1.5 自动校正位置4、添加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。 （1）在“Georeferencing”工具栏上，点击“添加控制点”按钮，如图1.6所示：图 1.6添加控制点（2）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，如图1.7所示图 1.7添加控制点（3）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（4）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”，如图1.8所示： 图 1.8检查控制点残差注意：通过 Save 按钮可以保存控制点，通过 Load 按钮可以加载控制点。 5、影像校正 选取好控制点后，点击 GeoreferencingTransformationAdjust 对影像进行校正。如图 1.9所示 图1.9影像校正6、结果输出 点击 Georeferencing 的下拉菜单中 Recify，在弹出的对话框中，在 Resample Type 的下拉菜单中选择 Bilinear Interpolation(for continuous data)、Name 修改为J48G0240081.img，再点击 Save 即可（具体设置如图 1.10）；图 1.10 结果输出设置7、添加投影 （1）在 ArcMap 加载“J48G0240081.img”地形图，打开 ArcToolbox 工具箱，并 选择 DataManagementToolsProjectionsandTransformationsDefine Projection， 如图1.11 所示： 图 1.11 投影工具 （2）双击 Define Projection 工具，在弹出的对话框中 Input Dataset orFeature Class 的下拉框中选择就“J48G0240081.img”，然后点击 CoordianteSystem 后面的按钮， 如图1.12 所示。图 1.12 Define Projection（3）在弹出的 SpatialProperties 对话框中点击 Select，如图 1.13 所示：图 1.13 Select（4）在弹出的 Browser for Coordinate System 中双击 Projected Coordiante Systems.（5）双击后选择 Gauss KrugerxXian 1980Xian 1980 3 Degree GK Zone 34.prj 并点击 Add添加投影信息，如图1.14图1.14 添加投影实验二 数据采集与编辑一、实验目的1、掌握 ArcMap 中进行矢量化方法。二、实验内容1、数据采集与编辑：利用 Editor 编辑器，ArcScan 自动矢量化等方法和工具采集等高线、高程点等要素。三、实验步骤（1）加载校正后地形图：按照加载待校正地形图相同方法将“校正后”地形图加载到 ArcMap 中， 加载后如图 2.1所示： 图 2.1加载校正后地形图2、等高线要素编辑 （1）添加等高线图层用打开的ArcMap点击 Add Data 按钮添加 F: Taylor gis 新荣县 J48G024008 1万Vector等高线到ArcMap中，如图 2.2 所示： 图 2.2等高线（2）修改等高线图例 通过单击 Tableof Content 中图例来调整等高线颜色至舒适状态，如红色。 （3）编辑等高线图层点击如图2.3所示的 按钮打开“Editor”工具条。通过“Editor”工具 条中 Editor 下的 StartEditing 使等高线处于编辑状态。图2.3编辑器按钮（4）打开并激活“ArcScan”工具条 通过在工具条空白处右击，选择 ArcScan 工具条，打在 ArcMap 工具条中选择 Customize 下的 Extensions 如图 2.4所示： 图 2.4 拓展模块 在弹出的 Extensions 对话框中将 ArcScan 选中激活模块（5）二值化校正后地形图 在 ArcMap 工具条空白处右击，打开 Spatial Analyst 工具条，点击选择 Customize ，出现对话框选择 Reclassify 如图 2.5 所示，将其拖曳 至 SpatialAnalyst 工具条中，然后点击工具如图 2.6 所示: 图 2.5 找到 Reclassify选择 Reclassify 在弹出的对话框中选择 Unique，在 Outputraster 中选择存储路径，点击 Ok,如图 2.7所示图 2.7 唯一值化在 TableofContent 中右击 reclassifyProperties，在弹出的对话框中将 ColorRamp 换成灰度色系，并点击 Classify，如图2.8所示图 2.8 Classify在弹出的对话框输入 210 作为二值化阈值。输入二值化阈值 通过上述步骤完成地形图二值化。 （6）编辑等高线要素 点击 ArcScan 中的如图 2.9 所示的自动跟踪工具条。图2.9自动跟踪工具条将等高线放大到一定比例尺后，通过左键的方式打点进行等高线自动追踪， 如图 2.10 所示。图2.10 自动追踪注意： 如果不能跟踪时按键盘“S”键不动，切换到自动打点状态； 按“Ctrl+Z”回退；双击鼠标左键，停止画线； 点击 EditorSaveEdits 保存编辑结果，点击 EditorStopEditing 停止编辑；3、高程点要素编辑 （1）添加高程点图层用打开的 ArcMap，点击 Add Data 按钮添加F: Taylor gis 新荣县 J48G024008 1万Vector高程点到 ArcMap 中，如图 2.11 所示 图2.11 高程点（2）修改高程点图例 通过单击 Table of Content 中图例来调整高程点颜色至舒适状态。如图 2.13所示图 2.13 修改高程点颜色（3）编辑等高点图层点击按钮打开“Editor”工具条。通过“Editor”工具 条中 Editor 下的 Start Editing 高程点处于编辑状态。（4）编辑高程点要素在选择 CreateFeatures 工具条中的 按钮，选择绘图工具 用放大、缩小、平移等工具放大高程点，用绘图工具点击高程点完成高程点采集如图2.14图2.14高程点要素实验三：基于地形图数据建立 DEM一、实验目的1、了解数字高程模型（DEM）的基本概念。 2、掌握基于地形图数据建立 DEM 的基本步骤。 3、了解 DEM 数字地形分析基本内容与方法。二、数字高程模型（DEM）的基本概念数字高程模型（Digital Elevation Model，简称 DEM）是地形曲面的数字化 表达，也就是说，DEM 是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。三、实验步骤1、数字高程模型（DEM ）的基本概念数字高程模型（Digital Elevation Model，简称 DEM）是地形曲面的数字化表达，也就是说，DEM 是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。DEM 的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形重建,在实际应用中，通常采用等高线模型、不规则三角网模型、规则格网模型组织 DEM 数据。由于规则格网 DEM 结构简单，运算高效，同时与遥感影像数据具有很好的相合性，规则格网 DEM 得到极其广泛应用，使得当前的 DEM 已逐步成为规则格网 DEM 的专用词。2、基于地形图数据建立 DEM 的基本步骤1、创建过程文件存放目录。2、在 ArcMap 中加载 Boundary.shp；elev_Clip.shp；elevpt_Clip.shp；ErHai.shp 数据，如图3.1所示图 3.1加载数据 3、打开 3DAnalyst 工具，如果 3DAnalyst 工具的功能菜单呈现上图灰色， 说明该工具没有激活，选择“CustomizeExtension”菜单激活该工具4、选择“3DAnalyst 最右边下拉”菜单，点击 Cutomize-Commands-3D Analyst-按住 CreatTinFrom Feature 将其拖到工具栏中。其余工具方法类似，如 图 3.2 所示。图3.3查找工具5、单击 CreatTinFrom Feature，在对话框CreateTinFrom Features中定义每 个图层的数据使用方式；在CreateTinFrom Features对话框中，在需要参与构造 TIN 的图层名称前的检查框上打上勾，指定每个图层中的一个字段作为高度源 （Height Source），设定三角网特征输入（Input as）方式。可以选定某一个值的 字段作为属性信息（可以为 None）。在这里指定图层Erhai 的参数：Triangulate as：指定为hardreplace ，其它图层参数使用默认值即可，如图3.4所示图 3.4 单击工具6、点击确定，创建初识 TIN，检查是否存在粗差。如果存在，须修正，然后重复上述过程，重建TIN,如图3.5所示图3.5 创建 Tin7、执行工具栏3DAnalyst中命令TINToRaster，指定相关参数：Attribute： Elevtion，cell size:50，输出栅格的位置和名称:DEM,如图3.6所示。 图3.6 参数设置 8、点击确定按钮，获得格网 DEM 数据，如图 3.7 所示。图 3.7 DEM 数据 9、打开 SpatialAnalyst 工具。如没有激活，须选择“CustomizeExtension” 菜单激活该工具10、选择“SpatialAnalystToolSurfaceHillshade”工具，生成 DEM 光 照晕渲图；如图 3.8 所示. 图3.8光照晕渲图同时选择“SpatialAnalystToolSurfaceContour”工具，生成 1/2 等高距的等高线（简称半距等高线），通过等高线套合法检查 DEM 质量。检查标准为：原始等高线与半距等高线基本重合；未重合的半距等高线一般应位于两根原始等高线的中轴线位置，如图所示图3.9 等高线套合局部示意图四、实验小结通过本次ArcGis实验，通过对地图的配准，配准后的地形图可用于相关数据的采集与编辑；掌握了对等高线的提取，追击以及高程点的提取，以此类推，可总结出居民区，道路网络的矢量化编辑方法；而建立DEM模型分析实验，可直观的对某区域地形地貌，水文植被