GIS试验报告正式版.docx

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GIS试验报告正式版

实验报告

2016至2017学年第1学期

课程名称：

地理信息系统院（系）:

地理与城乡规划学院专业：

地理科学

班级：

地理141

学号：

126

学生：

王兴永

2016年12月12日

城市学院实验报告

院系：

地理与城乡规划学院

王兴永学号126

专业、班级

地理141

课程名称

地理信息系统

实验室名称

地理信息系统实验室

实验名称

实验一ArcGIS软件认识

日期、时间

2016年11月7日

一、实验目的和要求

ArcGIS软件的认识及简单的运用；

二、实验容

对地图栅格数据进行转换，并对图层进行要素创建；

三、实验数据及环境

省行政区纸质扫描图、ArcMap软件

四、操作方法与实验步骤

1、新建数据打开ArcCatalog，新建“个人地理数据库.mdb”，在该数据库下新建“要素类”，包括点要素县和市、线要素道路以及多边形要素行政区。

2、添加省行政区纸质扫描图，打开“编辑器”，点击“创建要素”对话框，对行政区进行要素创建，点击编辑器工具条中的“裁剪面工具”按钮，围绕省省界线进行裁剪，双击完成裁剪操作，如图1.

3、打开行政区的属性对话框，在“显示”选项卡中将透明度调整为50%，按上一步的操作，

将省的市级甚至县级行政区裁剪出来，双击完成操作。

4、打开图层县的属性表，新建字段“县”；对图层县进行创建要素，参照纸质扫描图层，每编辑一个点就在属性表的新字段中做出标记，直至编辑完所有的县。

5、仿照上一步，对市进行相同的编辑操作。

6、对图层县、图层市的样式以及系统符号进行适当的调整；打开图层行政区的属性对话框，在“符号系统”中选择“唯一值”，选择任意字段，调整色带，添加所有值，应用关闭。

五、实验成果及分析

实验分析：

通过这次实验的学习，我可以灵活应用一些简单的画线、画图等工具，此外还知道一些窗口中基本的面板的位置和如何打开这些面板。

如何搜素这些面板，在这过程中我不但找到了我熟悉的面板而且更加熟悉了菜单栏中其他命令的位置，这对于以后其他命令的应用具有很大的帮助。

在本次应用ARCMAP软件将地图数据矢量化的过程中学习到如何添加点要素、线要素、面要素，将数据地图中省际矢量化、县际矢量化、国道矢量化、铁路矢量化、市、县进行矢量化。

并在其各自的属性表中添加名称，在属性符号系统中改变值字段并且改变颜色、图标使其更加美观。

总之，ARCGIS是一个及其庞大、功能多样的软件，在今后的学习中我会更加留意，多加思考，争取尽可能多的学习到其中强大的功能，并灵活应用。

图一裁剪操作

图二实验结果

实验名称实验二要素创建与编辑

日期、时间

2016年11月8日

一、实验目的和要求

1、掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。

领会其用途。

2.掌握地图投影变换的基本原理与方法。

3.熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术

4.了解地图投影及其变换在实际中的应用。

二、实验容

1.空间数据的处理

2.地图定义处理

三、实验数据及环境

实验数据：

县界.shp；Clip.shp西双版纳森林覆盖.shp；西双版纳县界.shp

环境：

ArcMap软件

四、操作方法与实验步骤

1、将所需要的数据下载后，解压到地理信息系统，在ArcMap中，添数据县界.shp，添加

数据Clip.shp（Clip中有四个要素），激活Clip图层。

2、在ArcMap中新建地图文档，加载在剪切要素操作中得到的四个图层，点击打开Geoprocessing

3、在拼接图层的基础上继续执行“融合”命令，输入要素：

指定为YNOK，融合字段：

选择

为“所属州”，将根据这个字段的值对要素进行融合，YNOK图层中“所属州”相同的要素将合并成一个要素

4、图形合并加载数据西双版纳森林覆盖.shp和西双版纳县界.shp。

调整图层顺序，将西双版纳县界置于下方。

打开Geoprocessing，在Geoprocessing。

“联合”命令。

在联合对话框中输入要素：

依次添加“西双版纳森林覆盖”、“西双版纳县界”两个图层输出要素类：

设置为Union.shp

5、定义投影

（1）在ArcMap中新建地图文档，添加第4步成生成的图层:

Union1.shp；

（2）在TOC中，右键点击图层“Union1”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这图层是什么坐标系；（3）打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令------<输入要素（Union1）>--<坐标（GCS_Beijing_1954）>--<确定>；（4）查看属性。

6、投影变换――地理坐标系－>1954坐标系转换－>80坐标系

（1）在第5步的基础上进行；

（2）打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令；（3）在“投影”对话框中，依次设定输入要素类为――Union1，输出要素类为――Union_PRJ_BJ54.shp,输出坐标系选择为――“BEJING1954GKZONE17N”从预定义的坐标系中选择（坐标系统

\ProjectedCoordinateSystems\GaussKruger\Beijing1954\Beijing1954GKZone17N.prj）；（4）确定后，完成由地理坐标系GCS_BEJING_1954到投影坐标系BEJING_1954_GK_ZONE_17N的变换。

五、实验成果及分析

实验成果：

图二地图融合

图五投影变换

实验分析：

1、通过本次实验，我熟悉了空间分析的基本操作，也在实际的操作中理解了融合、拼接、剪切、交叉、合并这几种空间分析能力的联系与区别。

2、也理解了投影变换的作用和意义，当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据。

3、在实验中，在投影转换时遇到了一点问题未能成功完成，其它的步骤都能很顺利完成。

日期、时间

2016年11月10日

一、实验目的和要求

1.了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。

2.掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、栅格重分类（RasterReclassify）、栅格计算－查询符合条件的栅格（RasterCalculator）、面积制表（TabulateArea）、分区统计（ZonalStatistic）、缓冲区分析（Buffer）、采样数据的空间插（Interpolate）、栅格单元统计（CellStatistic）、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。

3.为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。

二、实验容

使用“空间分析模块”首先在ArcMap中执行菜单命令＜工具＞－＜扩展＞，在扩展模块管理窗口中，将“空间分析”前的检查框打勾。

然后，在ArcMap工具栏的空白区域点右键，在出现的右键菜单中找到“空间分析”项，点击该项，在ArcMap中显示“空间分析”工具栏。

三、实验数据及环境

实验数据：

地理信息系统\ex4,datax

环境：

ArcMap软件

四、操作方法与实验步骤

1.了解栅格数据

在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：

Slope1，在TOC中右键点击图层Slope1，查看属性在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。

打开“空间分析”工具栏，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：

新建ArcMap地图文档：

加载离散栅格数据：

Landuse，在TOC中右键点击Landuse，“打开属性表”查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目

2.用任意多边形剪切栅格数据（矢量数据转换为栅格数据）

在ArcCatalog下新建一个要素类（要素类型为:

多边形），命名为：

polyClip4.shp在ArcMap中，加载栅格数据：

Landuse、和polyClip4.shp打开编辑器工具栏，开始编辑polyClip4，根据要剪切的区域，绘制一个任意形状的多边形。

打开属性表，修改多边形的字段“ID”的值为1，保

存修改，停止编辑。

打开空间分析工具栏，执行命令：

＜要素到栅格＞指定栅格大小：

查询要剪切

的栅格图层Landuse的栅格大小，这里指定为25指定输出栅格的名称为路径。

执行命令:

＜空间分析＞-＜栅格计算器＞构造表达式：

[Landuse]*[polyClip4]，执行栅格图层：

Landuse和用以剪切的栅格polyClip4之间的相乘运算。

得到的结果即是以任意多边形剪切的Landuse数据

3.栅格重分类（RasterReclassify）

在ArcMap中，新建地图文档，加载栅格数据Slope1，打开“空间分析”工具栏，执行菜单

命令“重分类”，将坡度栅格重新分为5类：

0–8、8–15、15–25、25–35、35度以上。

4.栅格计算－查询符合条件的栅格（RasterCalculator）

找出坡度在25度以下的区域在上一步的基础上进行，执行“空间分析”工具栏上的命令：

<

栅格计算器>构造表达式[Slope1]<=25，满足条件的栅格赋值为1，其余的栅格赋值为0

5.面积制表（TabulateArea）

在上一步的基础上进行。

加载Landuse92栅格图层，打开ArcToolbox，在ArcToolbox中，执行-下的“面积制表”工具，指定分区数据和输入栅格数据。

6.分区统计（ZonalStatistic）

在ArcMap中新建地图文档，加载栅格图层r5yield（粮食产区分类图）、栅格Organic（土壤有机质含量分布图）在r5yield中，根据产量不同分为5个粮食产区。

点击数据表中的[选项]按钮，执行“创建图形⋯”命令根据向导提示，设定参数，生成不同

粮食产区土壤有机质含量（平均值）的统计图表从统计图中可以看出，产量最低区有较低的有机质含量，中产区有机质含量较高，这表明较高的有机质含量会带来较高的产量。

最高产量区有机质含量较低可能是其他因素的影响。

7.缓冲区分析（Buffer）

添加缓冲区向导到菜单中：

在ArcMap中，执行命令：

<工具>-<定制>在出现的对话框中的“命令”选项页。

在左边栏中，目录列表框中，选择“工具”在右边栏中，命令列表框中，选择“缓冲区向导”拖放“缓冲区向导”图标到菜单<工具>中，或者拖放到一个已存在的工具栏上。

关

闭“定制”对话框

创建街道的线状缓冲区：

新建地图文档，加载街道图层AIOStreets和城市地籍图层：

AIOZonecov（地图单位为：

米）执行菜单命令：

<选择>－<通过属性选择>

构造表达式：

[STR_NAME]='CYPRESS'，从图层AIOStrees中，选择街道名称为CYPRESS的街道，执行“工具”菜单中的“缓冲区向导”命令，或点击“缓冲区向导”图标，打开缓冲区向导对话框：

通过缓冲区向导，建立所选择街道的50米缓冲区（一个多边形图层），得到沿街道“CYPRESS”的50米缓冲区

8.空间关系查询

SelectByLocation：

根据位置选择

在上一步的基础上进行，找出与街道“CYPRESS”的50米缓冲区相交的地块。

9.采样数据的空间插（Interpolate）

数据：

气温.shp中有两个字段Y01Y02记录的是16个气象观测站，2001年和2002年的年平均气温，下面要通过空间插的方法将点上的数据扩展到连续的空间上，得到气温空间分布图。

YNBoundary.shp是省的边界新建地图文档，加载图层：

气温.shp、YNBoundary,打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令<空间分析>-<插成栅格>-<样条>在样条函数插对话框中，按图中所示指定参数确定后，得到如下的气温空间分布图（通过修改图例得到相同的效果）2001年平均气温样条函数空间插参考以上操作，生成2002年的平均气温空间分布图：

2002年平均气温样条函数空间插：

执行菜单命令<空间分析>-<选项>，通过设置相关选项和

参数，重新进行空间插值，得到如下的结果（用“距离权重倒数”插方法）

10.栅格单元统计（CellStatistic）在上一步的基础上进行现在我们要根据2001年和2002年的年平均气温得到多年平均气温空间分布图，打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令<空间分析>-<像元统计数据>

五、实验成果及分析

实验成果：

实验分析：

1、通过此次实验，我们充分认识了空间分析的基本步骤即为：

:

a）确定问题并建立分析的目标和要满足的条件

b）针对空间问题选择合适的分析工具

c）准备空间操作中要用到的数据。

d）定制一个分析计划然后执行分析操作。

e）显示并评价分析结果

2、掌握了栅格数据的一些基本操作例如：

用任意多边形剪切栅格数据栅格重分类、栅格计算－查询符合条件的栅格、分区统计、缓冲区分析、空间关系查询

3.了解了邻域统计，邻域统计后的栅格数据比原来的栅格数据要粗略，原来的像元较小，经过

邻域统计后像元较大

实验名称

实验五省降水空间分布（空间插值）

日期、时间

2016年11月14日

一、实验目的和要求

掌握ARCGIS中各种空间差值的方法，并理解各种插值的差异。

二、实验容

利用ARCGIS软件对省降水情况进行空间插值分析，生成省降水空间分布图（三种插值方法）将地图输出（.JPG）。

并在excel中做模拟值与实测值的散点图，比较三种方法的优劣。

三、实验数据及环境

实验数据：

计算机；ARCGIS软件；省降水资料.xls；boundary.Shp环境：

ArcMap软件

四、操作方法与实验步骤

1、在excel中对省降水资料剪切十个地区的相关信息，并将其另存为.Csv格式，然后保存原降水资料为.csv格式。

为了确保实验结果的准确性较高，这十个地区应该在地图上均匀分布。

2、在ARCGIS图层加载另存的数据，在tools中addxydata，x为经度，y为纬度。

3、在图层中右击，选择data--expotdata转换为shape格式。

4、打开spatialanalysis工具，进行空间插值，应用Interpolatetoraster中的三种插

值方法对剔出的十个地方进行插值分析。

5、利用boundary.Shp裁剪插值区域。

6、插值时记录十个剔出点的模拟值。

7、分别输出三种插值方法中十二个月的降水分布图。

8、整理实验数据，在excel中做模拟值与实测值的散点图，计算模拟的数据与真实数据之间的相关行，计算结果R平方的值越接近1说明相关性越大，也就是说实验模拟的数据的精确度越高。

五、实验成果及分析

实验成果：

IDW插值：

3月份降水图3月份散点图：

6月份降水图：

6月份散点图：

9月份降水图：

9月份散点图：

散点图：

12月份散点图：

降水图：

散点图：

降水图：

散点图：

降水图：

散点图：

图水降

散点图：

Kriging插值：

降水图：

散点图：

降水图：

散点图：

降水图：

散点图：

降水图：

散点图：

实验分析：

IDW方

通过实验结果分析，使用Kriging插值方法的相关性比较高，相关性最低的是

法插值。

实验名称

实验六

（一）省交通图及省政区图制作

日期、时间

2016年12月10日

、实验目的和要求

1、学会利用ARCGIS软件制作地图并将地图输出；

2、掌握ARCGIS中对地图中各种地图元素的设计。

二、实验容

利用ARCGIS软件对省地图进行处理，生成省行政区划图，省交通图，并将地图输出（.JPG）。

三、实验数据及环境

环境：

计算机ARCGIS软件实验数据：

省纸制扫描地图

四、操作方法与实验步骤

1、将省纸制扫描地图添加到ARCGIS中，建立相应的点、线、面，对地图进行矢量化。

2、矢量化过程中先将省界矢量化，然后在省界矢量化的面上进行县级分割，并在属性表中输入每个县级的名称。

3、接着对全省地级市进行点的矢量化，同样输入市名称。

4、对县级市及县政府所在地进行县名矢量化，用点文件，同样输入县级地址名称。

5、矢量化完成后进行名称显示：

在省界上打开propertros→laberfeaturesinthislayers前

的对话框打“√”，然后选择字体颜色和大小，完成后点击应用。

6、设置地图符号－—渲染方式。

7、使用ArcMapLayout（布局）界面制作专题地图。

执行菜单命令：

[File]>>[pageandprintsetup]，在对话框中设置纸大小和方向，这里请

将纸方向设置为横向。

通过当前数据框中的[大小和位置]选项页可以精确设置[数据框]在地图版面中的位置或大小。

8、将各种地图元素添加到地图版面中。

制图元素——插入文字、图片或照片、比例尺、图例、指北针等。

9、打印输出地图：

打开file菜单下的pageandprintsuteps对图纸进行设计，在INSERT菜单下选择地图要素加入地图中，如指北针、图例、图名、比例尺，并将他们调整到一定的位置。

打开file菜单下的exportmap输出地图，选择所要保存的位置和所要输出的图片的格式，保存。

五、实验成果及分析

实验成果：

实验名称

实验六

（二）省人口密度空间分布图制作

日期、时间

2016年12月10日

、实验目的和要求

掌握ARCGIS中对地图点密度渲染的方法，及省人口密度空间分布的特征。

、实验容

利用ARCGIS软件对省地图进行处理，生成省人口密度空间分布图，并将地图输出（.JPG）。

三、实验数据及环境

环境：

计算机ARCGIS软件；

实验数据：

shengjie.Shp省各县级面积数据省各县级人口数据。

四、操作方法与实验步骤

1、在ArcMap中，加载图层shengjie.Shp，进行编辑。

2、打开属性表，添加面域和人口数量，进行输入各县级的数据。

3、通过右击人口密度列表，应用filedcalculator计算出人口密度。

4、打开图层属性对话框，在symbology下选择quantitites，value值为人口密度。

分为十类，确定。

5、切换之layoutview进行版面设计，添加地图要素：

比例尺，图例，指北针，图名等。

6、输出省人口密度空间分布图。

五、实验成果及分析

实验成果：

实验分析：

人口密度分布的差异主要受自然地理环境、经济社会发展水平、经济社会政策和政府行为因素影响。

从图中可以看出经济社会发展水平较高的地区，如市，市，庆阳市，市，市等地区人口密度大；受自然地理环境的影响，民勤，肃北，玛曲等地的人口密度较小；受自然地理环境、经济社会发展水平、经济社会政策和政府行为因素的综合影响，省级行政中心，外来打工人口多，高等院校多，人口密度最大。

教师意见

成绩

批改日期

教师

烨