GIS课程实验报告.docx

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GIS课程实验报告

GIS课程实验报告

学院：

XXXX

班级：

XXXXXXX

姓名：

XXX

学号：

XXXXXXXX

目录

前言：

实习目标

1.ArcGIS数字化与数据编辑……………………………………………………2

1.1、地形图的配准－加载数据和影像配准工具…………………………………2

1.2、输入控制点………………………………………………………………2

1.3、设定数据框的属性…………………………………………………………2

1.4、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件………………………………………3

1.5、分层矢量化－在ArcCatlog中创建一个线要素图层…………………………3

1.6、从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中………………3

2.ArcGIS空间分析练习：

缓冲区分析的应用BufferWizard………………4

2.1、距离制图－创建缓冲区……………………………………………………4

2.2、综合应用实验……………………………………………………………4

3.ArcGIS空间分析练习：

缓冲区分析的应用ArcToolBox……………………6

3.1、距离制图－创建缓冲区……………………………………………………6

3.2、综合应用实验……………………………………………………………6

4.ArcGIS空间分析练习：

缓冲区分析的应用SpatialAnalysisTools………8

4.1、距离制图－创建缓冲区……………………………………………………8

4.2、综合应用实验……………………………………………………………8

5.ArcGIS三维分析：

可视分析…………………………………………………9

5.1、GIS数据三维显示……………………………………………………………9

5.2、三维飞行动画制作…………………………………………………………9

6.ArcMap制图－地图版面设计………………………………………………10

6.1、渲染图层要素－唯一值符号……………………………………………10

6.2、标注图层要素…………………………………………………………10

6.3、渲染图层要素—分类渲染……………………………………………………10

6.4、渲染图层要素—点密度渲染……………………………………………10

6.5、渲染图层要素—图表渲染……………………………………………………10

6.6、创建地图版面……………………………………………………………11

6.7、添加各种元素到地图版面中……………………………………………116.8、打印输出地图……………………………………………………………11

7.ArcGIS实验体会………………………………………………………………12

前言：

实习目标

为了更好地学习地理信息系统，理解并掌握地理信息系统的原理，并且能够掌握ArcGIS软件的基本用法和原理，会处理基本的地图和运用基本操作。

1、熟悉ArcGIS软件，掌握其基本功能并能熟练操作；

2、熟悉GIS数字化与数字编辑的基本操作；

3、练习空间分析中的重要分析——缓冲区分析，了解他在现实生活中的应用；

4、练习叠置分析中的数据处理，定义地图投影，为地图制图打下基础；

5、学习三维可视化的实现，制作简单的三维视频；

6、练习运用ArcGIS软件实现地图版面设计，制作专题地图并了解彩打地图操作。

1ArcGIS数字化与数据编辑

1.1地形图的配准－加载数据和影像配准工具

数据：

地形图1:

10000地形图――实习1-地图.tif

所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。

1）打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。

2）把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，“影像配准”工具栏中的工具被激活。

1.2输入控制点

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”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。

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，如下图所示：

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。

注意：

在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。

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”

1.3设定数据框的属性

1）增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。

执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性

2）在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”

3）在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“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），与扫描地图的坐标系一致

4）更新后，就变成真实的坐标。

1.4矫正并重采样栅格生成新的栅格文件

1）在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。

2）加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。

后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。

通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化。

1.5分层矢量化－在ArcCatlog中创建一个线要素图层

该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带

1）打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人Geodatabase”。

并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test3.mdb）。

2）下面将为该Geodatbase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。

在ArcCatalog中，鼠标右击test3这个个人Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.

3）输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。

再点击下一步。

下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围，存储要素类型。

以及可以在这增加属性字段。

4）点击Shape字段。

在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）.

5）点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。

在（ProjectedCoordinateSystems目录下，选择GaussKruger---Xian1980--Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj）。

点击增加，现在这些坐标系统信息应该如下图所示：

6）再点击“X/Y域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。

该空间范围需要认真考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。

7）为确定这个区域XY（最小值），XY（最大值），可以切换到ArcMap中，点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮，在地图显示区中画一个矩形，使区在更大范围内包含已配准的栅格地图。

右键选中这个矩形框，设置“属性”，将填充色设置为“无”。

8）在矩形框属性的“大小和位置”选项页中，可获取矩形框左下角和右上角的坐标（X,Y）,将这里获取的X,Y值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页“最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”输入框中

通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。

下面我们将为该数据创建新的属性字段。

“高程”，类型设置为“Float”用来存储等高线的高程值。

点击完成这样，我们就创建了一个线状的要素类。

1.6从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中

切换到ArcMap中，将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex3.mxd

打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的“等高线”要素类。

确认编辑器中：

任务为――新建要素，目标为――等高线，设置图层――等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。

将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。

进行一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作

可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。

2空间分析练习：

缓冲区分析的应用ArcToolBox

2.1距离制图－创建缓冲区

2.1.1点要素图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中新建地图文档，加载图层：

StudyArea，point；打开Arctoolbox，执行命令－-<欧几里德距离>，设置各参数；点击“环境设置”按钮，设置“常规选项”中的“输入范围”，使其与StudyArea相同。

2）显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，eucdist_poin在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。

2.1.2线要素图层的缓冲区分析

在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层，点击常用工具栏中的将地图适当缩小。

分别选中图层line中的两条线，进行缓冲区分析，注意比较线的缓冲区分析与点的缓冲区分析有何不同。

打开Arctoolbox，执行命令－-<欧几里德距离>；设置“环境设置”中“常规选项”中的“输出范围”为“SameAsDisplay”；取消选定，对整个line层面进行缓冲区分析，比较与前两个分析结果的区别。

2.1.3多边形图层的缓冲区分析

在ArcMap中新建地图文档，添加图层：

polygon，进行缓冲区分析，观察面的缓冲区分析与点、线的缓冲区分析有何区别。

与创建线的缓冲区相同，先将地图适当缩小，将“环境设置”中“常规选项”中的“输出范围”为“SameAsDisplay”。

右键点击栅格图层eucdist_poi1，在右键菜单中执行“属性”命令，设置图层显示符号，可调整分类和设置图例显示方式。

新的栅格图层显示了区域内每个栅格距最近的水井的距离，其中红色的栅格距各个井的距离最近，对水源的影响最大；蓝色的栅格距各个井的距离最远，影响最小。

在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开“空间分析”工具栏（首先要确保“空间分析”扩展模块已经加载），执行菜单命令<空间分析>-<栅格计算器>，将距离≤0.1以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治。

2.2综合应用实验

2.2.1水源污染防治

Point图层面表示了水源（如：

水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染防治的重点区域。

在ArcMap中，新建地图文档，添加表示水源分布的点图层数据point.shp。

打开ArcToolbox，执行－-<欧几里德距离>命令。

显示并激活由point.shp产生的新栅格图层eucdist_poi1。

右键点击栅格图层eucdist_poi1，在右键菜单中执行“属性”命令，设置图层显示符号，可调整分类和设置图例显示方式。

新的栅格图层显示了区域内每个栅格距最近的水井的距离，其中红色的栅格距各个井的距离最近，对水源的影响最大；蓝色的栅格距各个井的距离最远，影响最小。

在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开“空间分析”工具栏（首先要确保“空间分析”扩展模块已经加载），执行菜单命令<空间分析>-<栅格计算器>，将距离≤0.1以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治。

2.2.2受污染地区的分等定级

假定：

point图层表示的是几个点状污染源，距污染源的远近不同，受污染的状况也不同，距污染源越近，受污染越严重，据此对污染源附近地区进行分等定级。

在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

point.、StudyArea。

打开ArcToolbox，执行－-<欧几里德距离>命令，得到新的栅格图层Dist_of_Point；指定输出范围为“SameAsStudyArea”。

打开“空间分析”工具栏，执行命令：

<空间分析>－<栅格计算器>，基于栅格图层Dist_of_point进行栅格计算，分别提取（[Dist_of_point]≤0.1）和区域、及（[dist_of_point]>=0.1&[dist_of_point]<=0.15）的区域，分别得到栅格图层：

“计算”和“计算2”；对栅格图层：

“计算2”进行重分类运算（执行命令<空间分析>－<重分类>命令），使得原来的True

（1）值为0，False（0）值为1，得到新的栅格图层：

Reclassof计算2。

将图层“计算”与“Reclassof计算2”相加（执行命令：

<空间分析>－<栅格计算器>），得到中间结果：

计算3：

执行命令<空间分析>－<重分类>对栅格图层“计算3”按分等定级的要求进行分类得到结果栅格图层“Reclassof计算3”。

（<=0.1的区域污染级别定为1，）=0.1且<=0.15的区域级别定为2,>0.15的区域级别定为3）。

2.2.3城市化的影响范围

假定：

urban图层表示的是城市化进程中的一些工业小城镇，还包括一个自然生态保护区。

这些小城镇的城市化会对周边地区产生一些扩张影响，但自然生态保护区周围0.05的范围内不能有污染性的工业，因此其城市化的范围就受到限制。

在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

urban.shp、UrbanArea，对urban图层中的自然保护区图斑（属性Type=”保护区”）执行[--<欧几里德距离>]命令，得到Dist_Nature）；对urban图层中的除了自然保护区的所有图斑执行[--<欧几里德距离>]命令，得到Dist_Res“环境设置”设置中，常规设置－>的输出范围请选择为：

SameAsUrbanArea。

对图层Dist_Nature执行栅格计算（使用空间分析工具中的栅格计算器），提取<=0.05的区域，并进行重分类，使得原来的True

（1）值为0，False（0）值为1，得到“Reclassof计算”。

对图层Dist_Res进行栅格计算提取<=0.06的区域，得到“计算2”；将图层“Reclassof计算”与“计算2”相乘的栅格计算（使用空间分析工具栏中的栅格计算器），得到城市化范围“计算3”图层。

3空间分析练习：

缓冲区分析的应用SpatialAnalysisTools

3.1距离制图－创建缓冲区

数据准备：

图层文件point.shp，lline.shp，polygon.shp

3.1.1点要素图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中新建地图文档，加载图层：

StudyArea，point；

2）检查SpatialAnalystTools模块是否安装和授予许可；

3）打开－-，按上图所示

4）设置各参数

注：

在ArcViewGIS3.x中FindDistance功能与－-功能相同。

点击“Options”按钮

设置“Options”中的“Extent”，使其与StudyArea相同

5）显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，Distancetopoint（如上图）。

在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。

3.1.2线要素图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层，点击常用工具栏中的

将地图适当缩小。

2）分别选中图层line中的两条线，进行缓冲区分析，注意比较线的缓冲区分析与点的缓冲区分析有何不同。

方法：

打开SpatialAnalystTools>－-；

设置“Options”中的“AnalysisExtent”为“SameAsDisplay”

3）取消选定，对整个line层面进行缓冲区分析，观察与前两个分析结果的区别

3.1.3多边形图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中新建地图文档，添加图层：

polygon，进行缓冲区分析，观察面的缓冲区分析与点、线的缓冲区分析有何区别。

2）与创建线的缓冲区相同，先将地图适当缩小，设置“Options”中的“AnalysisExtent”为“SameAsDisplay”。

3.2综合应用实验

3.2.1水源污染防治

Point图层面表示了水源（如：

水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染防治的重点区域。

步骤：

（1）在ArcMap中，新建地图文档，添加表示水源分布的点图层数据point.shp。

打开SpatialAnalystTools>－-；

（2）设置“Options”中的“AnalysisExtent”为“SameAsDisplay”

（3）显示并激活由point.shp产生的新栅格图层

（4）右键点击栅格图层，在右键菜单中执行“属性”命令，设置图层显示符号，可调整分类和设置图例显示方式。

注：

新的栅格图层显示了区域内每个栅格距最近的水井的距离，其中红色的栅格距各个井的距离最近，对水源的影响最大；蓝色的栅格距各个井的距离最远，影响最小。

（5）在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开SpatialAnalystTools（首先要确保SpatialAnalystTools扩展模块已经加载），执行菜单命令-，将距离≤0.1以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治。

3.2.2受污染地区的分等定级

假定：

point图层表示的是几个点状污染源，距污染源的远近不同，受污染的状况也不同，距污染源越近，受污染越严重，据此对污染源附近地区进行分等定级。

1）在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

point.、StudyArea。

atialAnalystTools>－-；

2）得到新的栅格图层Dist_of_Point；

注意：

“Options”中的“AnalysisExtent”为“SameAsStudyArea”

3）打开“SpatialAnalystTools”工具栏，执行命令：

－，基于栅格图Distance_of_point进行栅格计算，分别提取（[Distance_of_point]≤0.1）的区域、及（[Distance_of_point]>=0.1&[distance_of_point]<=0.15）的区域，分别得到栅格图层：

“calculation”和“calculation2”；

4）对栅格图层：

“calculation2”进行重分类运算（－命令），使得原来的True

（1）值为0，False（0）值为1，得到新的栅格图层：

Reclassof计算2。

5）将图层“计算”与“ReclassifyofCaculation2”相加（执行命令：

<空间分析>－），得到中间结果：

计算3：

执行命令<空间分析>－<重分类>对栅格图层“Caculation3”按分等定级的要求进行分类得到结果栅格图层“ReclassifyofCaculation3”。

（<=0.1的区域污染级别定为1，）=0.1且<=0.15的区域级别定为2,>0.15的区域级别定为3）

3.3城市化的影响范围

假定：

urban图层表示的是城市化进程中的一些工业小城镇，还包括一个自然生态保护区。

这些小城镇的城市化会对周边地区产生一些扩张影响，但自然生态保护区周围0.05的范围内不能有污染性的工业，因此其城市化的范围就受到限制。

（1）在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

urban.shp、UrbanArea，对urban图层中的自然保护区图斑（属性Type=”保护区”）执行[--]命令，得到Dist_Nature）；对urban图层中的除了自然保护区的所有图斑执行[--]命令，得到Dist_Res

注意：

“Options”设置中，的”AnalysisExtent”请选择为：

SameAsUrbanArea

（2）对图层Dist_Nature执行RasterCaculator，提取<=0.05的区域，并进行重分类，使得原来的True

（1）值为0，False（0）值为1，得到“ReclassofCaculation”。

（3）对图层Dist_Res进行栅格计算提取<=0.06的区域，得到“Caculation2”；

（4）将图层“ReclassofCaculation”与“Caculation2”相乘的栅格计算（使用工具栏中的），得到城市化范围“Caculation3”图层。

（5）仔细思考以上操作过程，对得到的结果进行解释

4空间分析练习：

缓冲区分析的应用BufferWizard

4.1距离制图－创建缓冲区

4.1.1点要素图层的缓冲区分析

在ArcMap中新建地图文档，加载图层：

StudyArea，point，打开菜单Tools，选择BufferWizard，设置各参数，选择要进行缓冲的要素层为Point图层，选择生成多缓冲圈，数量为10个，缓冲距离为5km，显示由向导产生的缓冲圈图层。

在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。

4.1.2线要素图层的缓冲区分析

在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层，点击常用工具栏中的将地图适当缩小。

分别