地理信息系统基础试验指导书

《地理信息系统基础》实验指导书
实验一GIS演示与操作
一、实验目的
通过MapInfo实例的演示与操作，理解GIS的基本概念和普通GIS平台应具备的功能。

二、实验内容
1.地理数据可视化
2.操作电子地图
3.地理查询与分析
三、实验步骤
1.进入MapInfo，打开World.tabo
2.浏览人口数据。

3.显示人口结构分布或老年人口比例专题地图。

4.控制图层在缩放范围内显示。

5.使用不同的投影方法显示地图。

6.使用Info工具查询地理对象的信息。

7.建立统计图窗口，作各国的人口增长率、工业增长率及其它统计图。

8.调入世界河流图层(Rivers.tab),查询几条著名河流(如多瑙河，Danube)流经的国家。

方法：打开SQL对话框，在表文框中键入World,在条件文本框中键入表达式：
obj Intersects (select obj from Rivers where =" )Danube”
9.调入各国首都图层(Worldcap.tab),选择四个城市作半径为1000 km的缓冲区，查询这些缓冲区覆盖的人口。

四、实验报告格式
1.实验名称、时间、地点
1. 实验目的
2. 实验内容
3.操作步骤
4.实验结果
5.实验心得、体会
实验二MapInfo的数据导入
一、实验目的
掌握用MIF(MapInfo Interchange Format)文件将自己的数据导入MapInfo系统的方法。

二、实验内容
1.查看MIF文件格式
2.将例题的图形进行手工矢量化
3.将手工矢量化的结果构造成MIF文件，导入MapInfo
三、MIF和MID文件简介
MapInfo Interchange Format(MIF)是一种能完整描述MapInfo数据库的ASCII文件格式。

从MapInfo 导出数据时，图形数据放在.MIF文件中，表格数据放在.MID (MapInfo Interchange Data)文件中。

(一)MIF文件
1. MIF文件的文件头
MIF文件有一个文件头，头三行是版本信息、字符集、分界符；如果对数据库作了索
引，第四行是索引信息，接下来为坐标投影信息(包括边界)，然后是表格文件(数据库)的字段(列)数、各字段的名字及类型，最后一行以Data结束，表明下面各行为数据。

Version 450
Charset "WindowsSimpChinese”
Delimiter ","
Index 1,3
CoordSys Earth Projection 1, 0
Columns 7
Name Char(10)
No Integer
Code1 Smallint
X Float
Y Decimal(10, 1)
DMY Date
YN Logical
Data
上面的文件头中，第四行表明对表格文件的第1、3字段作了索引。

第五行是地理坐标投影信息：
CoordSys Earth Projection 1, 0
说明采用的是Longitude/Latitude〜Longitude/Latitude投影，如是其它投影，则投影代码及表示形式不同，还可包含边界信息，如：
CoordSys Earth Projection 9, 104, "m", 110, 25, 15, 40, 3800000, 2500000 Bounds (-16525939.2309, -
5282952.71727) (24125939.2309, 35368925.7445)
对于非地理坐标信息，可使用如下的投影信息(包括边界)：
CoordSys NonEarth Units "m" Bounds (0, 0) (500, 500)
第六行说明表格文件有7个字段，随后是每个字段的名字和类型。

MapInfo的字段类型有7种：
Char(n) 字符型，括号中为字符长度，在MID文件中用“”界定。

Integer 长整型
Smallint 短整型
Float 实数型
Decimal（n,m）十进位数型，括号中为字长和小数点后的位数。

Date 日期型，如2003年3月1日，属性表显示和输入形式是2003-03-01,
在MID文件中为20030301。

Logical 逻辑型，T或F。

文件头后即是数据体。

2.点对象（符号）
对于每个点对象，有2行，第1行以Point开始，后为一对坐标数据，随后一行以Symbol
开始，指明点对象（符号）的类型、颜色和大小。

如无Symbol，则采用默认类型、颜色和大小。

Point 3799847.11 4256235.84
Symbol （52,255,9）
Point 2.09009 -0.530879
Symbol （34,16719904,12）
除用MIF文件外，有地理坐标的点数据还可直接用〈表（图表文件）＞菜单中的“创建点
（制造图点）”选项导入；对于没有地理坐标的点数据，可通过地理编码赋予这些点地理坐标，成为点对象。

3.线对象
线对象包括直线、折线和圆弧。

①直线
用Line标识，后跟直线的起点（x1,y1）和终点（x2,y2）,如：
Line -1.190554 0.301614 -0.791748 -0.00516
Pen （2,7,16776960）
其中Pen指明了线的宽度（代码）、类型和颜色。

如无Pen，则采用默认宽度、类型和颜色：Pen （1,2,0）宽度代码为1（像素为1），类型为2（实线），颜色为黑色。

②折线
包括两种类型的折线，一种为无分叉的折线，用PLINE标识，后该线的点数，随后是每个
点的坐标（每个点1行）；另一种为有分叉的折线，如有支流的河流，这些支流可组合在一起
作为一个线对象。

后一类型以PLINE MULTIPLE为标识，后星艮折线数，如PLINE MULTIPLE 5表示该
线对象有5条折线组成，随后为每条折线的点数和点坐标。

也可用Pen 指明线的宽度（代码）、
类型和颜色。

PLINE 3
124.006782531738 56.4725761413574
123.259559631348 56.6561851501465
123.846519470215 57.5234107971191
PLINE MULTIPLE 4
5
-61.2772979736328 -3.60705971717834
-60.6846580505371 -3.53694128990173
-60.4775352478027 -3.28227639198303
-59.9512214660645 -3.26529860496521
-59.6999473571777 -3.08533358573914
3
-58.5025100708008 -3.27193522453308
-59.4667854309082 -3.006098985672
-59.6999473571777 -3.08533358573914
4
-67.7270431518555 -3.05758810043335
-67.7542037963867 -3.28567099571228
-69.1090316772461 -3.43507599830627
-69.295783996582 -4.03608798980713
2
-64.5731887817383 -3.14008784294128
-63.9511756896973 -3.63880848884583
③圆弧
圆弧用Arc标识，后面的数据依次是圆弧椭圆最右(或最左)点的X坐标，圆弧椭圆最上
(或最下)点的Y坐标，圆弧椭圆最左(或最右)点的X坐标、圆弧椭圆最下(或最上)点的Y坐标，圆弧在其椭圆中的起始角、终止角。

如：
Arc 0.636941 -0.349513 0.864833 0.176383 270 0
Pen (1,2,0)
Pen的意义同上。

4.面对象
包括多边形(区域)、椭圆、矩形、圆角矩形。

①多边形
多边形对象以Region标识，后跟该多边形对象的多边形个数，然后是每个多边形的点数
和各点的坐标。

如：
Version 300
Charset "WindowsSimpChinese”
Delimiter ","
CoordSys Earth Projection 12, 62, "m", 0 Bounds (0,0) (500,500)
Columns 2
Polygon Char(10)
High Decimal(5, 0)
Data
Region 1
5
250 64
360 125
250 233
162 125
250 64
Pen (1,2,0)
Brush (16,65280,16777215)
Center 250 130
Region 2
5
250 99
297 125
250 172
213 125
250 99
5
250 117
265 125
250 140
238 125
250 117
Pen (1,2,0)
Brush (16,65280,16777215)
Center 250 130
每个多边形对象后的Pen指明多边形外框线的特征，意义同上；Center指明该多边形对象中心的X、Y坐标；Brush中的数据依次为填充的图案、前景色、背景色。

如没有Pen、Center、Brush数据，均采用默认值。

②椭圆
椭圆以Ellipse标识，后跟的数据意义同圆弧中头四个数据，Pen、Brush意义同上。

Ellipse -0.657807 0.069767 0.75083 0.707641
Pen (1,2,0)
Brush (2,16777215,16777215)
③矩形
椭圆以Rect标识，后跟两个角点的坐标(X1,Y1,X2,Y2)， Pen、Brush意义同上。

Rect -1.089701 -0.50038 -0.24832 -0.189369
Pen (1,2,0)
Brush (2,16777215,16777215)
④圆角矩形
圆角矩形以Roundrect标识，头四个数据亦为两个角点的坐标(X1,Y1,X2,Y2)，最后一个数据为圆角半径，Pen、Brush意义同上。

Roundrect -0.870633 -1.37501 0.224989 -0.927999 0.26295
Pen (1,2,0)
Brush (2,16777215,16777215)
5.文本对象
文本对象以Text标识，下跟3-6行内容，第1行是文本内容(用“”界定，如换行，加\n)，第 2行为文本对象未旋转前两个角点的坐标(X1,Y1,X2,Y2)，第3行Font指明了字符集、字体效果(粗体、斜体、加底线等)、样式、字体颜色、文本背景样式与颜色(也可没有该项)。

如文本旋转了角度，则用一行指明Angle；当文本不是左对齐时，用对齐方式Justify说明；还可用Spacing、Label Line指明行距、标注线特征等。

例：
〃Xyz\n内蒙古〃
1.3732 -1.193909 1.954369 -0.761465
Font (〃幼圆〃，289,0,16719904,65535)
Angle 45
Justify Center
Spacing 1.5 Label Line Simple 1.740617 -0.699837
（二）MID文件
MID文件存放表格数据，项目数与类型要与MIF文件中的定义的字段对应。

如上例，在MIF文件中有：
Columns 2
Polygon Char（10）
High Decimal（5, 0）
则MID文件内容可为：
"多边形1”, 450
〃多边形2〃,350
〃多边形34”,250
四、实验步骤
1.进入MapInfo，打开World.tab、Rivers.tab、Prc.tab、Prc_hiwy.tab、Prc_air.tab。

2.将上述文件中的数据分别转出到MIF文件（在图表文件菜单中选择“导出图表文件”）。

3.通过这些MIF文件观测点、线、多边形等对象数据的格式。

4.将下图中的线和多边形在屏幕采样（手工矢量化），另加2个点数据
POINT 285 400 和 POINT 250 125
和Text对象。

5.根据采样数据构造MIF文件。

6.将构造的MIF文件调入MapInfo显示出来。

实验三空间数据和地理编码
一、实验目的
理解GIS空间数据编码和地理编码的原理，掌握建立链状双重独立式数据文件的方法和用MapInfo进行地理编码的方法；掌握将点对象直接导入MapInfo的方法。

二、实验内容
1.对实验二中的多边形数据建立链状双重独立式数据结构中的四个数据文件，即多边
形文件、弧段文件、弧段坐标文件、节点文件。

2.利用实验二中的数据进行地理编码。

3.将深海钻孔数据（allcore.txt）用点对象直接导入法导入MapInfo.
三、地理编码方法简介
1.何谓地理编码
地理编码是向文件或数据库增加地理信息从而使对象可被显示在地图上的过程。

该文件必须包含具有地理性质的文本数据（如州、县、邮政编码或街道地址）。

在地理编码中，MapInfo 取得这些文本数据并将它们与（已地图化的表的）地理信息关联，从而使文件中的对象可被显
示在地图上。

2.对表地理编码
(1)至少打开一张已地图化的表。

该表在地理编码操作中用作地理信息源表(如用地址作索引的街道地图)。

(2)将源表中要用于地理编码的字段作索引。

有关索引，详见帮助主题“创建表或修改表”。

在“文件”>“新建表”和“表” > “维护”>“表结构”中都有选项对表建索引和使其可地图化。

(3)打开要地理编码的表。

该表必须与源表不同。

(4)选择“表” > “地理编码”，出现“地理编码”对话框。

(5)指定合适的地理编码选项。

3.关于表
MapInfo数据库是以表来组织的。

表由行和列组成。

每行包含关于特定地理特征、事件等的信息。

每列包含关于表中的数据项的特定类型的信息。

MapInfo表可以包含表示地理对象的图形对象。

这样的表可被显示为地图。

参见“源表”和“查询表”。

四、实验步骤
1.设在实验二中利用MIF文件已经将数据导入MapInfo,建立了testl.tab等文件，先将testl.mid文件完善。

如
〃多边形1〃,450
〃多边形2〃,350
〃多边形3-4”,250
〃线 1〃，1
〃线 2〃,2
〃线 3〃,3
〃线 4〃,4
〃线 5〃,5
〃线 6〃,6
〃线 7〃,7
〃线 8〃,8
〃线 9〃,9
〃线 10〃,10
〃线 11〃，11
〃线 12〃，12
〃线 13〃，13
〃线 14〃,14
〃线 15〃，15
〃线 16〃，16
〃线 17〃，17
〃点 1〃，1
〃点 2〃,2
2.另建立一个文本文件(如test11.txt),用于地理编码，如：
〃对象〃，〃编号〃
〃多边形1〃，〃450〃
〃多边形2〃，〃350〃
〃多边形 3-4〃，〃250-150〃
〃线 1〃，〃L1〃
〃线 2〃，〃L2〃
〃线 3〃，〃L3〃
〃线 4〃,〃L4〃
〃线 5〃，〃L5〃
〃线 6〃，〃L6〃
〃线 7〃,〃L7〃
〃线 8〃，〃L8〃
〃线 9〃,〃L9〃
〃线 10〃,〃L10〃
〃线 11〃,〃L11〃
〃线 12〃，〃L12〃
〃线 13〃，〃L13〃
〃线 14〃,〃L14〃
〃线 15〃,〃L15〃
〃线 16〃，〃L16〃
〃线 17〃,〃L17〃
〃点 1〃，〃1001〃
〃点 2〃，〃1002〃
3.进入MapInfo系统，打开testl.tab,对该表的第1列作索引,即以该表作为源表。

4.打开test11.txt（从数据库中调入），对该表作地理编码（在“图表文件”菜单电。

地理编码完成后，就生成testll.tab o
5.在图层控制中调入testll.tab,将该表的第2列作为标注显示在图上。

6.打开world.tab、gridl5.tab,选择mollweide（equal-area）投影。

7.调入allcore.txt文件，在“图表文件”菜单中用“制造图点”项生成allcore.tab,保存工作区文件（worldcore.wor）。

8.比较、总结三种将点对象导入MapInfo方法（通过MIF文件、通过地理编码、直接导入法）的特点。

实验四利用MapInfo进行栅格图像配准和建立GIS数据库
、实验目的
1.掌握栅格图像配准方法
2.掌握利用MapInfo建立GIS数据库的基本方法
3,熟悉MapInfo的空间SQL查询方法
、实验内容
1.将图像文件SG1.JPG在MapInfo下配准
2.对SG1.JPG中的高速公路层踉踪矢量化
3.对高速公路层建立属性库，具体属性项如下
道路编码（ID）、道路名称、道路类型、道路长度
4.利用SQL对话框进行SQL查询
三、图像配准简介
栅格图象是由多行微小的点（象素）组成的一种计算机化的图象。

如果手头有扫描仪及扫描软件，可以通过扫描一幅纸张地图来创建栅格图象。

完成地图扫描并将其保存于文件中后，即可在MapInfo中显示该文件。

有多种不同的栅格图象文件格式。

MapInfo能够处理以下
格式的栅格图象文件：JPEG、GIF、TIFF、PCX、BMP、TGA（Targa）和BIL（SPOT 卫星图片）。

配准一幅栅格图象时，要输入地图坐标（如经度/纬度），并指定栅格图象上与该坐标
对应的点（至少3个点）。

要在MapInfo中显示栅格图象前必须进行配准，以使MapInfo在显示图象时能够完成地理计算，如计算距离和面积等。

在MapInfo中首次打开一幅栅格图象时，MapInfo显示“配准栅格图象”对话框。

填写该
对话框以告知MapInfo如何配准图象。

MapInfo将栅格图象配准信息保存在表文件中以供以后
使用。

下一次打开该栅格图象表时就不必再进行配准了。

这样，只须对栅格图象进行一次配准。

四、实验步骤
1.打开Prc.tab、Prc_ctya.tab、Prc_ctyb.tab、Prc_hiwy.tab。

（采用Longitude/Latitude 投影）
2.调入SG1.JPG进行配准，参考配准点坐标：
北京116.90。

,39.90。

天津117.19。

,39.13。

唐山118.18。

,39.62。

沧州116.85。

,38.30。

廊坊116.67。

,39.51。

任丘116.08。

,38.70。

3.新建道路表，对高速公路层进行屏幕矢量化（构造MIF文件）
4.完善道路表的属性数据库（构造MID文件）
5.进行SQL查询
实验五空间分析综合应用实例
一、实验目的
了解并初步掌握GIS空间分析原理，学会运用MapInfo软件进行空间分析操作并解决综合性的实际问题。

二、实验内容
利用MapInfo和Access数据库软件进行空间分析、导出必要的数据、计算分析问题所需的证据，然后分析计算结果，得出自己的结论或认识。

三、问题及分析
1.问题
Atlanta市的公园分布与居民收入的关系(是否偏向富人居住区?)。

2.资料分析
现有主要资料：Atlanta市的普查地段(Tract)图、公园分布图。

普查地段图表示Y Atlanta 市482个普查地段的位置与范围，共有47个属性项，其中与本问题有关的主要属性有：No_tract Decimal⑸0); 一普查地段编号，为普查地段唯一标识符
POP_93 Decimal (6, 0) ; 一93年人口数
POP_98 Decimal (6, 0) ; 一98年人口数
AVG_INC Decimal (10, 4) ; 一93年普查地段户均收入
MED_INC Decimal (10, 4) ; 一93年普查地段户收入中值
PER_CAPINC Decimal (10, 4) ; 一93年普查地段人均收入
根据这些属性可以得到全市93年人均收入，据此确定每个小区的相对贫富位置。

公园分布图表示了人1匕成2市内及周边47个公园的位置与范围，主要属性是：
No_park Decimal⑸0);—公园编号，为公园唯一标识符
缺少资料：每个地段的几何中心，每个公园的几何中心。

可以用它们代表普查地段和公园的位置及计算地段与公园的距离，并据此将地段分为离公园远的和近的。

这些资料可通过MapInfo导出得到。

3.解答方案
根据现有资料，采用1993年的人口及收入数据。

先将各地段根据人均收入分为收入高
(>4/3全市人均收入)的和中低的(<4/3全市人均收入)两类，它们的总数分别用T H和T ML标识，再根据各地段离各公园的平均距离或中值距离分为远和近的两类，其总数分别用T F和T N 标识。

需计算的证据数据为：
①收入中低且离公园远的地段占收入中低地段总数的百分比曲儿/£)),收入高且离公
园远的地段占收入高地段总数的百分比(P(T H C T F))；
②收入中低且离公园远的人口占收入中低人口总数的百分比(P(POP ML c POP F)),收入高且离
公园远的人口占收入高人口总数的百分比(P(POP H C POP F))(注：由于缺乏详细的人口收入数据，这里的收入高低人口并不是真正意义上的各类收入人口统计数，而是根据地段类型将各地段的所有人口都划归某一收入类型)；
③离公园远和近的居民的人均收入(I F和I N)。

4.结果分析
参考P154的思路分析计算结果，得出自己的结论或认识。

四、实验步骤
(一)导入Atlanta市的基础图件
1.通过At_tracts.mif和At_tracts.mid生成Atlanta市的普查地段(小区)图，查看其属性数据，记录数据缺失点。

2.导入其它图件At_parks、At_streets、At_high。

(二)导出Atlanta市的普查地段和公园的几何中心数据
1.导出Atlanta市的普查地段几何中心数据和其它相关字段(用下面的SQL查询语句) Fields {No_tract , Val ( Format$ ( CentroidX ( obj ) , "###.######"))"经度”，Val (Format$ ( CentroidY ( obj ) ,"###.######"))"纬度"，area ( obj , "sq km")"面积"，Perimeter (obj , "km")"周长"，POP_93,POP_98, AVG_INC, MED_INC,PER_CAPINC} Tables {At_tracts } Where {} Group {} Order {}
Into {selection}
Browse
生成查询文件后导出到Access数据库(表名At_tracts2)。

2.导出Atlanta市公园的几何中心数据(用下面的SQL查询语句)
Fields {No_park , Val ( Format$ ( CentroidX ( obj ) , "###.######"))"经度”，Val
(Format$ ( CentroidY ( obj ) , "###.######"))"纬度"，area ( obj , "sq km")"面积"，Perimeter
(obj , "km")"周长"}
Tables {At_parks }
Where {}
Group {}
Order {}
Into {selection}
Browse
生成查询文件后导出到Access数据库(表名At_parks2)。

(三)在Access中整理数据并导出txt文件并在MapInfo导入之
1.删除At_tracts2中多余的点，导出文本文件At_tracts
2.txt。

2.导出文本文件At_park2.txt。

3.在MapInfo中将该两文件导入(用制造图点法)
(四)将几何中心数据用长度单位(m)表示并导出到Access
由于原几何中心是用经纬度表示的，不利于计算距离，故要将At_tracts2、At_park2
用 Non_Earth/Non_Earth(meters)投影，再用 SQL 语句
Fields {No_tract , Val ( Format$ ( CentroidX ( obj ) , "###.######" ) ) "X" , Val
(Format$ ( CentroidY ( obj ) , "###.######" ) ) "Y",面积，周长}
Tables {At_traks2 }
Where {}
Group {}
Order {}
Into {selection}
Browse
和
Fields {No_park , Val ( Format$ ( CentroidX ( obj ) ,"###.######" ) ) "X" , Val
( Format$ ( CentroidY (obj ) , "###.######" ) ) "Y",面积，周长}
Tables {At_parks2 }
Where {}
Group {}
Order {}
Into {selection}
Browse
生成查询文件，再向Access导出At_traks3和At_parks3表。

(五)计算各普查地段到全市公园的平均距离
在Access中用VBA完成计算各普查地段到全市公园的平均距离，生成新表
AVG_DIS_T_P，再将 AVG_DIS_T_P 导入到 MapInfo 中。

(六)计算各种证据数据(在MapInfo中进行)
先计算1993年Atlanta市人均年收入，再计算全市普查地段到公园的平均距离，据此就可完成地段分类，计算出各种证据数据。

(七)分析并形成实验报告
分析结果，得出结论或认识，写出实验报告。

实验六数字地形模型(DTM)综合实验
一、实验目的
1.理解建立DEM、DTM的原理
2.掌握利用Surfer将离散数据格网化的方法
3. 了解DTM的应用
二、实验内容
1.将离散数据文件YMM4.DAT形成格网化数据
2.绘制坡度、坡向度
3.建立地貌晕渲图
4.绘制地形剖面线
三、实验步骤
1.在Surfer下查看离散数据文件YMM4.DAT。

2.在Surfer 的GRID 菜单下，用Kriging 法或Minimum Curvature 法生成GRD 文件，察看GRD文件的数据结构。

3.在MAP菜单下绘制等值线图和立体图，并将钻孔点标注在图上。

4.在GRID菜单CALCULUS选项下，调入GRID文件，选择Terrain Modeling分析，生成用于作坡度图(Terrain Slope)和坡向图(Terrain Aspect)的两个GRD文件，再在MAP菜单的IMAGE 选项下作坡度图和坡向图。

5.在MAP菜单下选择Shaded Relief绘制地貌晕渲图。

6.建立BLN文件，格式如：
2 0
750 1050
1250 550
在GRID菜单Slice选项下，调入GRD和BLN文件，生成地形剖面线数据文件(DAT), 再在GRAPHER或其它绘图软件中显示地形剖面。

7.在SURFER的FILR菜单下将等值线图以JPG格式输出，再在MAPINFO中调入、配准。