实习指导书.docx
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实习指导书
地理信息系统
实习指导书
一、实习目的
1、熟悉GIS软件——ArcGIS的体系结构，掌握ArcMap用于地图数据的编辑、显示、查询和分析等功能，了解ArcCatalog对数据的管理，在此基础上进一步理解GIS软件应具备的基本功能。
2、掌握地图扫描矢量化的基本原理、方法和步骤，并通过图像配准，进一步理解坐标变换的原理与方法。
3、掌握利用ArcMap对数据的获取及存储，熟悉ArcMap的空间查询、叠加、缓冲区分析等常用的地图分析功能，能有效解决一些实际问题。
4、掌握地图渲染方法及制图输出。
5、根据野外采集的离散点数据集，建立DEM，并进行三维可视化，了解虚拟现实的构建过程。
二、实习任务
（1）完成给定区域的地图矢量化，建立数据库。
数据共分10层，分别为：
高程点（点:
高程）、电力线（点）、散坟（点）、桥（点）、道路（线:
类别）、陡坎（线）、地类线（多边形:
类别）、地类界（多边形:
线）、村组界（多边形:
村名）、池塘（多边形）、建筑物（多边形:
类别、拆迁指标）等
注：
地类分为：
农用地（耕地、园地、其它）、建设用地（庄台、道路）、未利用土地。
如图上绿色线所示。
地类界指的是不同植被的边界线。
（2）统计图幅内，各类用地面积，各村组内各类用地面积所占的比例。
（3）进行地图编制，制作专题地图并进行渲染输出。
（4）以卫星遥感影像地图为纹理，建立研究区域的三维可视化地图，并以楼层为高度构建虚拟村组。
三、实习内容
1、shp文件的创建
2、图像配准及矢量化
3、空间查询
4、缓冲区分析
5、地图渲染
6、制图输出
7、构建TIN
8、在TIN的基础上，粘贴卫星遥感影像地图，建立三维可视化地图。
四、实习时间
2011.12.26——2012.1.6
编号
时间
内容
1
12.26
动员、熟悉ArcGIS各功能模块
2
12.27
图像配准、建立要素层
3
12.28—12.31
矢量化
4
1.4
查询、叠加、统计分析等
5
1.5
地图渲染、制图输出、三维建模
6
1.6
验收，交实验报告
五、实习地点及时间安排
渭水校区实验楼
六、实习要求
（1）纪律要求
Ø按时参加各项实习工作，请病假要有医生证明，一般不批准请事假的情况。
特殊情况请假者1天以内（含1天）必须实习队批准，2天以内（含2天）必须系主任批准，3天以内（含3天）必须学院批准，缺勤累计超过3天（不含3天）者没有实习成绩。
Ø严禁在实习机房上网，打游戏。
（2）工作量要求
每人各自完成一份。
（3）成果要求
Ø在自己的文件夹（用自己的名字）下完成指定内容、规定要求的实习科目；
Ø提交最终实习成果与实习报告。
七、成绩评定
平时考核30%；
操作考试40%；
成果与实习报告30%。
注意事项：
1、各图层坐标系严格一致，均为Gauss-Kruger，Beijing-1954-3-Degree-GK-CM-108E；
2、拆迁标准：
楼房：
1000元/m2；简易房500元/m2；棚房200元/m2；廊房200元/m2；
3、每加一图层，最好至少矢量化一个要素，否则很难保证在一个视窗范围内显示；
一、ArcGIS体系结构
ArcCatalog是以数据为核心，用于定位、浏览和管理空间数据的模块，是用户规划数据库表，用于定制和利用元数据的环境。
利用ArcCatalog可以组织、发现和使用GIS数据，使用标准化的元数据对数据进行说明，创建和管理用户所有的GIS信息。
ArcMap是ArcGISDesktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，是一个用于编辑、显示、查询和分析地图数据的以地图为核心的模块，包含一个复杂的专业制图和编辑系统。
二、创建shp文件
（1）打开ArcCatalog，选择要保存文件的路径，点击右键New->shapefile，如下图所示，创建
shp文件。
（2）在弹出的对话框中，设置要创建shp文件的名称、类型及坐标系等特征。
（3）为shp文件添加属性字段。
右击要添加属性字段的shp文件，选择Properties中的Fields选项卡，在FieldsName中添加所需字段名，在DataType中选择相应的类型。
三、影像配准及矢量化
第1步加载数据和影像配准工具
（1）打开ArcMap：
…/ArcGIS/ArcMap，在弹出的对话框中选择Anewemptymap，进入ArcMap界面。
（2）添加影像配准工具栏：
在菜单栏选择View->Toolbars->Georeferencing,将影像配准工具栏加入。
（3）把需要进行配准的影像-xxx.tif添加到ArcMap中：
在工具栏上右击AddData，选择影像所在路径添加，此时Georeferencing工具栏中的工具被激活。
第2步输入控制点
在配准中，我们需要知道一些特殊点的坐标，此处选择公里网格的交点。
（1）首先务必Georeferncing工具条中Georeferncing菜单下AutoAdjust处于不选中状态。
（2）在Georeferencing工具栏上，点击AddControlPoints
，后在影像上找到精确控制点（即公里网格的交点），用鼠标点击交点处，并点击右键，选择PutXandY，输入该点的实际坐标值。
。
（3）用同样的方法，在影像上添加多个控制点，后在Georeferenceing工具栏上点击ViewLinkTable
，可查看影像坐标及其对应的实际坐标值，数据的最后一列表示残差。
对于残差很大的项，可以选中并删除。
（4）完成后，在Georeferenceing工具栏的下拉菜单中，选择UpdateDisplay，进行更新显示，此时影像坐标与实际坐标值一致。
第3步设定数据框的属性
（1）更新显示后，执行菜单命令View->DataFrameProperties，打开数据框属性对话框。
（2）在General选项卡中，将地图显示坐标Display设置为对应类型，此处设置为Meters。
（3）在CoordinateSyatem选项卡中，将数据框的坐标系统设置为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线）。
第4步矫正并重采样生成新的栅格文件
执行Georeferencing工具栏下拉菜单中的Recify，在弹出的对话框中，对配准的影像根据设定的方式进行重采样，提供有NearestNeighborhood-最近邻域内插法、BilinearInterpolation-双线性内插法和CubicConvolution-三次卷积内插法三种采样方法，并可设定影像文件的保存路径、文件名及文件类型等。
至此，影像配准工作完成。
第5步分层矢量化
（1）在ArcCatalog中创建一个图层。
打开ArcCatalog，在指定目录下，点击右键，选择New->Shapefile，在弹出的对话框中，设置该要素类的名称及类型、坐标系等特征。
例如，首先建立“河流”要素，即Name为“河流”；FeaturesType为Polyline；在Edit中，选择Select->ProjectedCoordinateSystem->GaussKruger->Xian1980->Xian19803DegreeGKCM102E.prj（同于前面设置的数据框的坐标系统）->确定->OK，此时，已建立一个名为“河流”的线要素类的文件。
（2）从已配准的影像中，提取河流要素。
切换至ArcMap，将新建的“河流”加载至已配准的地图数据框中，双击“河流”下的线符号，或者右击“河流”->Properties->Symbology，设置河流的线型及宽度、颜色等。
（3）添加Editor工具栏：
在菜单栏选择View->Toolbars->Editor,将编辑工具栏加入；点击Editor工具栏下拉菜单中的StartEditing，Editor工具栏被激活，此时可以根据影像图提取河流要素。
（4）重复上述步骤，将影像中所需地物全部提取，可自己按照需要进行图层的分类等，便于以后的修改与使用。
第6步为矢量化要素输入属性
方法1、选择要输入属性的图层，右击选择OpenAttributeTable，对其中的对应项进行属性的添加及修改。
方法2、在Editor工具栏上，选择
，然后在图面上点击需要添加或修改属性的要素，在弹出的对话框中选择对应项，进行修改即可。
四、空间查询
利用sql语句进行查询
（1）单击Selection菜单，并单击SelectByAttribute。
（2）单击Layer下拉箭头，点击需要选择的要素所在的图层；单击Method下拉箭头，并单击一种选择方式；双击一个字段，将字段名添加到表达式框中；单击一个运算符，将其添加到表达式中；单击GetUniqueValues来查看选中的字段的值，双击某个值，将其添加到表达式中。
（3）要检查语法是否正确或者输入的条件是否会选中要素，单击Verify按钮；单击Apply。
ArcMap窗口底部的状态栏会显示总共有多少要素被选中。
根据位置信息进行查询
（1）单击Selection菜单，然后单击SelectByLocation。
（2）在“Iwantto”下单击下拉箭头，并选定某一选择要素方式，此处选择selectfeaturesfrom；“thefollowinglayers”,选中需要选择的要素所在的图层；“that”，是选择要素方式（3中给出详细介绍）；“thefeaturesinthislayer”，选择用来搜索的要素所在的图层；选中“Applyabuffertothefeaturesin”<图层>，可以为搜索要素创建缓冲区。
单击Apply。
ArcMap就选中了符合要求的要素。
（3）“that”选择要素的方式，主要有intersect（相交）、arewithinadistanceof（在…距离范围内）、contain（包含）、completelycontain（完全包含）、arewithin（在…内）、arecompletelywithin（完全在…内）、areidenticalto（与…等同）、touchtheboundaryof（与…接触）、sharealinesegmentwith（与…有公共线段）、arecrossedbytheoutlineof（被…跨界）、havetheircentroidin（中心在…里）等。
五、缓冲区分析
在ArcMap中加载要建立缓冲区的数据，可以是点、线或者面。
（1）加载缓冲区工具：
打开Tools菜单下的Customize命令，选择Command标签，在弹出的对话框中，在左边的Catagorie框中选择Tools，在右边的Commands框中选择BufferWizard，将其拖动到工具栏的空白处，显示为
。
（2）利用选择工具
，选择要建立缓冲区的要素；然后点击BufferWizard
图标，弹出建立缓冲区的对话框，选择要进行缓冲区分析的文件，有选择要素和未选择要素时，在Useonlytheselectedfeature复选框前打勾，单击“下一步”。
（3）之后打开的是缓冲区分析形式对话框，其中有三种方式来进行缓冲区的创建：
Ataspecifieddistance，以一个给定的距离建立缓冲区（普通缓冲区）；Basedonadistancefromanattribute，以分析对象的属性值作为权值建立缓冲区（属性权值缓冲区）；Anmultiplebufferrings，建立一个给定环个数和间距的分级缓冲区（分级缓冲区）。
选择一种缓冲区建立方式，如选择普通缓冲区，给定缓冲范围，在对话框下面选择合适的单位，单击“下一步”。
（4）在之后的对话框中，Dissolvebarriersbetween中，选择是否将相交的缓冲区融合在一起；Createbufferssotheyare中，选择对多边形进行内缓冲或者外缓冲（此项仅限于面文件）；Whenyouwantthebufferstobesaved，生成文件的选择，生成图形文件、在原文件上进行添加或者生成新的文件，选择最后一个需要给定其存放路径和文件名。
（5）单击完成，完成缓冲区的建立。
六、图层渲染（专题图的制作）
1、用单一值绘制图层
用单一值绘制图层，是通过某一属性值对要素进行分类，该属性值相同的要素用同一种符号样式来表示。
例如，某一地块有不同的土地利用类型（如住宅区、商业区、公共用地等），可以用不同的颜色符号来表达每一种土地利用类型。
（1）在ArcMap图层列表，选择要进行单一值表示的图层，右键选择Properties->Symbology。
（2）在左边show中，选择Categories->UniqueValue（单一值）；在ValueField中选择分类的属性字段；AddAllValues，并且点掉；ColorRamp可以选择颜色条；如果想修改某一类别的符号样式或标注，直接双击该类的Symbol或Label即可。
（3）单击确定，完成单一值的渲染。
2、分级渲染图层
分级渲染图层，是根据某一属性的数值进行分级，可以选择使用颜色、符号大小等来表示不同等级。
（1）在ArcMap图层列表，选择要进行渲染的图层，右键选择Properties->Symbology。
（2）在左边show中，可以选择Quantities下的Graduatedcolors（渐变色）、Graduatedsymbols（渐变符号）、Proportionalsymbols（按比例符号）、Dotdensity（点密度）等项，此处以渐变色为例，说明该用法。
（3）Fields->Values下选择所要分类的属性字段，Normalization（正规化）下选none；Classification下，Classes可以选择分类数，点击Classify，可以选择分类方式（4中给出详细介绍）；同样可以直接点击Symbol、Range或Label来修改相应项。
（4）Manual（手工）、EqualInterval（等间隔）、DefinedInterval（定义分类间隔）、Quantile（分位数）、NaturalBreaks（自然间断）、GeometricalInterval（几何分类间隔）、StandardDeviation（标准差）；自然间断是基于数值的自然分组分类。
ArcMap通过寻找数据中内在的分组和分类，确认间断点。
要素被分为不同的类型，其边界在数值相对大的地方跳跃。
分位数分类，每种类型中包含相同数目的要素，相近的数据可能会被分在两个相邻的类型内，而差别大的数据也有可能被置于统一类型中，这可以通过增加类型的数目来减小误差。
等间距分类，这种方法按照相等范围大小来划分数据。
自定义间距分类，对属性值的范围按用户定义特定的间距值分类。
标准差分类，根据数据的平均值大小来划分类型，通过平均值中添加或减去标准差来产生类型间距。
（5）
3、图表地图
图表地图可以在一幅地图上表现多个属性以及不同属性间的关系，用直方图和饼图来表示要素的结构。
饼图表示了部分与整体的关系，适合表现比率和比例关系；直方图用以比较相关值间的数量，比较适合显示趋势变化；堆栈直方图可以显示数据间的相关关系并可以进行绝对比较。
（1）在ArcMap图层列表，选择要进行渲染的图层，右键选择Properties->Symbology。
（2）在左边show中，可以选择Charts下的Pie（饼图）、Bar/Column（柱状图）、Stacked（堆栈）等项，此处以直方图为例，说明该用法。
（3）在FieldSelection下选择要相应字段，选择颜色条或者自己定义颜色；点击Size出现对话框，可以调整直方图的大小及其他属性，以使图面显示更加协调美观。
七、添加制图元素及输出
切换视图到版面制图，即LayoutView，可以在菜单栏View下选择LayoutView，也可以点击图形窗口左下角处的
按钮。
（1）插入标题。
执行菜单命令：
Insert>>Title，输入图名；在图名上点右键Properties，可以设置合适的字号、字体、图名位置等属性。
（2）插入图例。
执行菜单命令：
Insert>>Legend，使用图例向导，设置图例各参数。
这样生成的图例是一个整体，如果想对其中一部分进行修改，则在图例上点右键UnGroup。
（3）插入比例尺。
比例尺有两种：
图示比例尺和文字比例尺。
执行菜单命令：
Insert>>ScaleBar/ScaleText，选择合适的比例尺类型。
（4）插入指北针。
执行菜单命令：
Insert>>NorthArrow，选择合适的样式并设定其大小。
（5）此外，还可以向版面中插入图片、数据表、图表等。
（6）在图面内容完成后，在图面空白处右键Properties>>Frame，对数据框架进行设置，可以添加地图边界线、背景。
阴影等效果。
（7）制作好的地图可以导出为多种文件格式：
比如JPG，PDF等。
执行菜单命令：
File>>ExportMap…
八、长度和面积的计算
1、线目标长度的计算
用鼠标右键打开待计算图层的属性表，如道路（点击快捷菜单中的OpenAttributeTable选项），在“Attributeof道路”属性表窗口的右下侧选用按钮Options/AddField…，在随后的Field
definition对话框中定义所增加的字段：
Name:
Length（字段名）
Type:
Double（双精度浮点类型）
Precision:
8（字段宽度）
Scale：
1（保留小数点位数）
按OK键返回。
属性表增加了以Length命名的字段，用鼠标右键点击字段名Length，在快
捷菜单中选择CalculateGeometry，系统提示：
Youareabouttodoacalculateoutsideofaneditsession.thismethodisfasterthancalculating
inaneditsession,butthereisnowaytoundoyourresultsoncethecalculationbegins.Doyouwish
tocontinue?
选择“是（Y）”应答，出现对话框
在Property：
下拉式对话框中选Length，点击ok，可以观察到属性表中字段Length的取值为每条路段的长度，关闭属性表窗口。
2、面要素周长与面积的计算
用鼠标右键打开待计算图层的属性表，如地类界（点击快捷菜单中的OpenAttributeTable选项），在“Attributeof地类界”属性表窗口的右下侧选用按钮Options/AddField…，在随后的Fielddefinition分别增加周长和面积的字段，方式与增加线的长度字段一致。
按OK键返回。
属性表增加了以周长和面积命名的字段，用鼠标右键点击字段名周长，在快捷菜单中选择CalculateGeometry，系统提示：
Youareabouttodoacalculateoutsideofaneditsession.thismethodisfasterthancalculating
inaneditsession,butthereisnowaytoundoyourresultsoncethecalculationbegins.Doyouwish
tocontinue?
选择“是（Y）”应答，出现对话框
在Property：
下拉式对话框中选Perimeter，点击ok，可以观察到属性表中字段周长的取值为每条路段的长度，关闭属性表窗口。
若计算面积，在下拉式对话框中选Area，其余操作类似。
九、按村组界统计不同土地利用类型
1、将村组界与地类线叠加
点击ArcToolbox\AnalysisTools\Overlay\Union，打开叠加窗口，
点击
，添加需要叠加的两图层，并录入叠加后的图层名与路径，点击ok。
2、增加面积字段
右键点击新生成的图层，打开其属性表，单击options，弹出相应菜单，点击AddField，添加面积字段，并进行面积计算。
3、归类统计不同村组的不同土地利用类型的面积（ArcToolbox\DataManagementTools\Generalization\Dissolve）
3、村组界表加建设用地、农用地等字段，并将归类合成表中的值录入到村组界表中，按饼图输出方式即可
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