GIS课程实验报告

GIS课程
实
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1.地理配准与空间建库 (2)
1.1实验要求 (2)
1.2实验思路 (3)
1.3实验步骤 (3)
1.4实验总结 (9)
2.邻近分析 (10)
2.1实验要求 (10)
2.2实验思路 (10)
2.3实验步骤 (11)
2.4实验总结 (21)
3.空间分析练习：叠置分析 (22)
3.1实验要求 (22)
3.2实验思路 (22)
3.3实验步骤 (22)
3.4实验总结 (31)
4.ArcMap制图－地图版面设计 (33)
5.1实验要求 (33)
5.2实验思路 (33)
5.3实验步骤 (33)
5.4实验总结 (51)
1.地理配准与空间建库
1.1实验要求
1、利用影像配准(Georeferencing)工具进行影像数据的地理配准
2、编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。

3、利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型的有关概念。

4、掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。

5、掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。

1.2实验思路
本次实验是将扫描的地形图栅格文件，通过选择控制点，将屏幕坐标转换到地理坐标中，设定数据框的属性，规划单位及坐标系统。

然后对纠正后的地图进行重采样处理。

利用ArcGis 的交互性处理，在Catalog中创建数据库，添加要素类型，之后在ArcMap界面中编辑，进行分层矢量化处理，将地形地物分类存入数据库中。

1.3实验步骤
1.3.1加载数据和影像配准工具
打开ArcMap，添加“地理配准”工具栏，单击右键弹出工具栏，选择“地理配准”。

把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中
1.3.2输入控制点
点击“地理配准”工具栏中“添加控制点”选项，在图中选择控制点。

输入其实际坐标。

2）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。

1.3.3设定数据框的属性
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。

在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系为“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。

1.3.4矫正并重采样栅格生成新的栅格文件
在“影像配准”菜单下，点击“纠正”，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。

1.3.5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“个人地理数据库”
（Personal Geodatabase）。

并修改该地理数据库（Personal Geodatabase）的名称
为test.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test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。

(4)点击下一步。

（5)点击下一步，确定投影坐标系统。

选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。

在
(Projected Coordinate Systems目录下，选择Gauss Kruger--- Xian 1980--
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
(6)点击“下一步”，“容差”设置部分忽略，不需要设置，点击“下一步”，在窗口可以
设计新的属性字段（设置字段类型，字段宽度和精度等）。

此处为了增加等高线字段，设置了“浮点”类型的等高线字段。

1.3.6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
(1)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Ex2.mxd
(2)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”，在创建要素对话框选择前面创建的“等高线”要素类。

在构造工具中选择“线”构造工具。

1.4实验总结
此次地图配准和之前在其他课程中学习的配准基本步骤都一样，基本步骤都是先选定控制点和模型，根据控制点的两套坐标，算出模型的参数。

参数确定了，模型也就定下来了，根据模型，就可以实现配准了。

同时在配准步骤中，要注意控制点的选择要均匀分布，GIS 中要求所采用的投影系统与基本地图投影系统应一致，所以应注意选择与实际地图相符合的地理坐标系统。

实验中我还学会了在Catalog中建立要素图层，将地图进行分层矢量化处理，另外在创建图层要素时，数据属于个人数据库，要注意把文件存入正确的位置，避免文件混乱找不到。

实验指导书，内容很详尽，基本都是按照流程做的，没遇到什么问题，只是在配准后把图像保存时，遇到了一点麻烦，和一般的保存文件的对话框不太一样，当然这只是小问题。

已经解决了。

2.邻近分析
2.1实验要求
缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性和邻近程度的一类重要的空间操作，通过本次实习，我们应达到以下目的：
加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识；
熟练掌握距离制图创建缓冲区技术方法。

掌握利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。

2.2实验思路
本次实验先通过建立点要素，线要素，面状要素的缓冲区的练习，之后将它运用到实际问题当中，对水体污染问题，生态区问题进行实际分析。

2.3实验步骤
2.3.1创建缓冲区
1.1点要素图层的缓冲区分析
t
显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，eucdist_poin（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。

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。

方法：打开Arctoolbox，执行命令<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-<欧几里德距离>；
设置“环境设置”中“常规选项”中的“输出范围”为“Same As Display”
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（如下图）。

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“Same As Display”
2.3.2．综合应用实验
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：
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<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-<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（如下图）。

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。

（如下图）。

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<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-<欧几里德距离>命令，得到新的栅格图层Dist_of_Point；
注意：指定输出范围为“Same As StudyArea”
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：Reclass of计算2。

将图层“计算”与“Reclass of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“Reclass of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)
说明：本例中，第（2）－（4）操作实际可以直接对栅格图层dist_of_point进行重分类得到。

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[<Spatial Analyst Tools>-<Distance>-<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[<Spatial Analyst Tools>-<Distance>-<欧几里德距离>]命令，得到Dist_Res
注意：“环境设置”设置中，常规设置－>的输出范围请选择为：Same As UrbanArea
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“Reclass of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“Reclass of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。

仔细思考以上操作步骤，对得到的结果进行解释
2.4实验总结
缓冲区分析是GIS中重要和基本的空间分析功能之一，在现实生活中有这十分广泛的用途，缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，本次实验学会了使用分析工具建立缓冲区，建立点状要素，线状要素以及多边形要素的缓冲区，并对缓冲进行实际分析，通过实际案例，对GIS的空间分析功能有了了解与认识，课下还需多加练习才会熟练操作。

3.空间分析练习：叠置分析
3.1实验要求
对空间数据进行处理，内容包括裁剪要素、拼接图层、要素融合、图层合并、图层相交，并对地图定义投影、投影转换。

3.2实验思路
对空间数据的裁剪要素，拼接图层、要素融合、图层合并、图层相交等处理是叠加分析的基础，通过这些操作，我们可以选择我们需要的区域，将其进行叠加计算，由于叠加分析是指在同一的空间参照系统的条件下，因此不同地图定义的投影需进行转换将其统一。

3.3实验步骤
3.3.1空间数据处理
1.1裁剪要素
打开ArcMap，然后用添加工具添加“江苏县级行政区.shp”以及“Clip.shp”。

使用选择工具选中矩形要素，点击ArcToolbox，选择“ArcToolbox—>分析工具 提取—>裁剪”工具。

使用ArcToolbox中的“裁剪”功能，将“江苏县级行政区”剪切开，指定输入要素：江苏县级行政区；指定裁剪要素：Clip。

输出要素类为JSClip1.shp。

依次选中Clip图层中的其它三个要素，重复以上的操作步骤，完成操作后将得到共四个图层（“JSClip1”,“JSClip2”，
“JSClip3”，“JSClip4”）。

1.2拼接图层
在ArcMap中新建地图文档，加载前面剪切要素操作中所得到的四个图层JSClip1、
JSClip2、JSClip3、JSClip4，使用ArcToolbox中的“数据管理工具->常规->追加”工具，
输出要素：Clip1，输入要素：依次添加其它三个图层。

（2）右键点击图层“JSClip1”，在出现的右键菜单中执行[数据]-[导出数据]命令。

指定导
出数据的路径和名称:JS.shp。

新建一个地图文档，加载数据JS.shp，如图。

1.3要素融合
在拼接图层的基础上继续，选择ArcToolBox下的“数据管理工具->制图综合->融合”工具，执行“融合”命令。

输入要素：指定为JS.shp，融合字段：选择为“SuoShuShi”（所属市），将根据这个字段的值对要素进行融合，JS.shp图层中“SuoShuShi”（所属市）相同的要
素将合并成一个要素。

要素融合的结果见下图。

1.4图层合并
（1）在ArcMap 中新建一个地图文档，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。

（2）打开ArcToolbox ，在ArcToolbox 执行“分析工具->叠加分析->联合”工具，执行“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：西双版纳森林覆盖_Union.shp 。

（3）查看输出要素类：西双版纳森林覆盖_Union.shp的属性表，并检查属性“Type”，其中为“Y”的表示有植被覆盖的区域，右键点击图层西双版纳森林覆盖_Union,修改属性－>
符号（设置为唯一值图例，字段设置为TYPE）。

1.5图层相交
（1）在图层合并练习的基础继续，在ArcToolbox中，执行“相交”命令。

在“相交对话框”
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Intersect.shp。

（1）在
3.3.2定义地图投影
2.1定义投影
ArcMap中新建地图文档，添加第4步成生成的图层:西双版纳森林覆盖_Union.shp。

（2）在TOC中，右键点击图层“西双版纳森林覆盖_Union”，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。

打开ArcToolbox，执行“数据管理工具->投影与变换->定义投影”命令。

在定义投影对话框中，选择要素类：Union，点击坐标系输入框右边的按钮。

在出现的“空间参考属性”对话框中，选择一个地理坐标系，GCS_BEJING_1954。

（5）点击“选择按钮”，从预定义的坐标系中选择（坐标系统\Geographic Coordinate
Systems\Asia\Beijing 1954.prj）。

（6）在TOC中，右键点击图层“西双版纳森林覆盖_Union”，查看属性。

在属性对话框中，点击“源-Source”选项页，查看这个图层的坐标系是否已经被指定为“北京1954地理坐标系”。

2.2投影变换
（1）在第6步的基础上进行。

打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令。

在“投影”对话框中，依次设定输入要素类为――Union，输出要素类为――Union_PRJ_BJ54.shp,输出坐标系选择为――“BEJING_1954_GK_ZONE_17N”。

从预定义的坐标系中选择（坐标系统
\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954\Beijing 1954 GK Zone 17N.prj）。

（2）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。

3.4实验总结
本次实验，我学习了对空间数据的裁剪要素，拼接图层、要素融合、图层合并、图层相交等处理，然我们学会对地图进行不同图层以及相同图层不同区域的叠加操作，以及将不同地图定义的投影进行转换。

体会到了空间叠加分析的作用，更加直观的判断目标之间的空间关系。

通过叠加获取新的类型，是解决实际问题非常好的一个应用方法。

4.空间数据处理
4.1实验要求
1、掌握ArcMap下各种渲染方式的使用方法，通过渲染方式的应用将地图属性信息以直观的方式表现为专题地图。

2、使用ArcMap Layout（布局）界面制作专题地图的基本操作。

3、了解如何将各种地图元素添加到地图版面中生成美观的地图设计。

提示：在以下练习步骤中，请时常注意保存地图文档
4.2实验思路
本次实验首先学习了地图符号的各种渲染方式，渲染图层要素唯一值符号，标注要素图层，分类渲染，点密度渲染，图表渲染，在以上知识的基础上对地图进行版面设计，添加各种元素如比例尺，北方向，插图等操作，最后将做好的地图打印输出。

4.3实验步骤
1.渲染图层要素－唯一值符号
在ArcMap中新建地图文档，加载[空间分析]扩展模块及[空间分析工具栏]
加载图层：[省会城市、地级市驻地、主要公路、国界线、省级行政区、Hillshade_10k]，将地图文档保存到Ex8下，名称为：ChinaMap
在[图层列表面板]（TOC）中右键点击图层：[省级行政区]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话框中，点击[符号系统]选项页，如下图所示，渲染参数设置为：[类别－>唯一值，字段值设置为：DZM]。

点击[添加全部值]按钮，将<所有其它值>前检查框的勾去掉。

点击[符号]列，然后选择[全部符号属性]命令。

点击[显示]选项页，将图层透明度设置为：[50%]:
政区]和[Hillshade_10k]之外的其它所有图层）
关闭并移除图层：[Hillshade_10k]
显示图层：[国界线]，在[TOC]中右键点击图层：[国界线]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话
框中将渲染方式设置为[单一符号]，点击[符号设置]按钮
在[符号选择器]对话框中选择一种线状符号（如下图所示）
显示图层:[地级城市驻地],并参考以上操作及下图所示,设置图层渲染方式::
2.标注图层要素
在TOC中，右键点击图层：[省级行政区]，执行[属性]命令，在出现的[图层属性]对话框
中，点击[标注]选项页，确认标注字段为：[Name],点击[符号]按钮
在[符号选择器]对话框中，将标注字体大小设置为:[12],
点击[编辑符号]按钮，在[编辑器]对话框中,点击[掩模]选项页,并将大小设置为:[2]:
地级城市按如上方法标注 3渲染图层要素—分类渲染
在TOC 中,右键点击图层[省级行政区],执行[属性]命令,然后在[图层属性]对话框中点击[符号系统]选项页,将渲染方式设置为:[分级颜色,字段:Area,分类:5,自然间隔分类法]
自然间隔分类:
等间隔分类：
分位数分类渲染：
标准差分类：
参照前面的步骤，对图层：[省级行政区]进行点密度渲染，如下图所示：
根据人口字段：POPU计算点密度
参照前面的步骤，对图层：[省级行政区]进行点密度渲染，如下图所示：
根据1998GDP、1999GDP、2000GDP属性生成柱状图渲染方式
创建地图版面
在上一步的基础上进行，将图层[省级行政区]的渲染方式恢复为[唯一值渲染，基于NAME 字段]，如下图所示：
执行菜单命令：[文件]>>[页面打印设置],在对话框中设置纸张大小和方向，这里将纸张设置为横向。

设置完成后，可以看到在布局视图界面下，地图版面已变成为横向，且当前数据框已经添加到地图版面中。

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。

（在版面视图界面下，右键点击[数据框]，然后执行[属性]命令，打开如下的窗口）
通过[框架]选项页可以在当前数据框周围添加图框，及设置图框的式样：
范围。

添加元素到地图版面
1制图元素--图表：
在地图版面中可以插入统计图表，可以根据属性数据生成统计图表（类似Excel电子表
格软件的操作）然后插入到地图版面中。

2文字
执行菜单命令：[插入]>>[标题]，修改地图标题的属性，设置合适的字号、字体
3制图元素--图片或照片
执行菜单命令[插入]>>[图像]，浏览到Ex8文件夹，将cumt.jpg插入到当前地图版面中来，调整大小及位置
4制图元素—比例尺
执行菜单命令[插入]>>[比例尺]，可以选择比例尺样式，及设定比例尺参数，如下图所示：
5制图元素――图例
通过执行菜单命令：[插入]>>[图例]，向地图版面中加入图例，使用[图例向导]设置图例各种参数
6制图元素――指北针
通过执行菜单命令：[插入]>>[指北针]，向地图版面中加入指北针
7制图元素――数据表
数据表如果要添加到地图版面中，可以先将数据表打开，然后在数据表浏览窗口中点[表选项]下拉菜单，在出现的菜单中执行[把表加到布局中]命令。

可以通过[图层属性]或[属性表属性]对话框设置可见字段或别名：如下
打印输出地图文件→导出地图
制作地图如下：。