空间信息的数字化采集与处理

实习一：空间信息的数字化采集与处理
一、目的
1．掌握地图扫描矢量化的基本原理与方法
2．熟悉GEOSCAN软件的主要绘图和编辑工具
3．了解ARCINFO软件的数据处理方法
二、实验准备
在数字化之前必须设计好数字化所采用的技术路线，它不仅直接关系到地图数字化的效率，而且也关系到数字化成果的质量。

确定数字化的技术路线包括采取何种方式进行数字化，数字化精度要求如何，选取什么样的地图作为数字化底图，对那些要素进行数字化，如何对数字化要素进行分层和分幅，以及代码的设计等等。

1．软件准备：Photoshop, GEOSCAN, ARCINFO, ARCVIEW
2．资料准备：
（1）数字化底图：1：1万地形图的一部分。

地图等高距为10米。

图1 数字化底图
（2）图幅控制点坐标：图幅控制点坐标是用来进行图幅定向的，它能够确定地图的地理位置和比例大小。

本试验的控制点坐标如下：
表1 图幅控制点坐标表
项目北坐标东坐标
左上3857154 544744
右上3857154 545108
右下3856916 545108
左下3856916 544744
（3）确定地图的分层与分幅：GIS是以图层的方式管理地图的，将点、线、面等地力实体按其性质的不同分别归入不同的图层进行分层管理是GIS管理空间数据的基本方式。

本实习的分层及代码见下表：
表2 地理要素分层及代码表
项目层名包括的要素代码
等高线层terlk 计曲线
首曲线
高程点201 202 103
线状水系层
wtlpt 现状表示的河流301
面状水系层wtlnt 面状表示的河流（封闭）
湖泊（封闭）302 303
（4）设计代码：代码的设计非常重要，它是计算机存贮、检索、识别的基础，使之能够满足各种应用分析需求。

（5）在计算机上建立自己的实习目录，例如：E:\GIS\zhxm，将地图影像放入，文件格式为TIF。

三、实验内容及步骤、方法
1．地图预处理
（1）变形纠正：纸质地图常常会有少许变形；扫描过程中由于图形倾斜，造成扫描后的地图产生变形，因此在数字化前，需要对地图进行纠正。

如果存在几何变形，可利用ERDAS 的几何校正模块进行纠正；如果是扫描过程造成的图象倾斜，则可在PHOTOSHOP下进行纠正。

下图为纠正过程。

首先，利用【标尺】沿着图幅边缘画一条横线，如图所示，然后选择【图象】菜单中的【旋转画布】下的【任意角度】，在弹出的对话框中会自动计算要旋转的角度，点击【好】即可。

图2 标尺的运用
图3 画布旋转示意图
图4 二值化处理示意图
（2）二值化：不少数字化软件接受的数据为二值化的数据，因为二值化后的数据量减小很多，在很大程度上提高图形的显示跟踪速度，而GEOSCAN就属于这类软件。

二值化处理也是在PHOTOSHOP下处理。

选择【图像】菜单中的【调整】下的【阈值】，移动小三角直到图像满意为止。

处理完后将图像保存为TIF格式。

2．数字化采集
（1）打开GEOSCAN，调入地图，打开GEOSCAN，在【调图】中选择【调入栅格图像】，在弹出的对话框的【文件类型】中选择TIF，找到存放地图的位置，将图打开。

选择【实用工具】中的【图像反色】。

（2）地图定向在【地图】中选择【图形定向】，在弹出的对话框中选择【齐次方程定
向（至少四点）】，点击【OK 】。

将鼠标移至左上方点在角点上，在弹出的放大图上精确定位，并输入坐标，点击【接受量测】。

其他控制点按顺时针方向以此类推，并回到第一个点，把第一个点再做一遍，之后，选择【结束量测】。

（3）创建图层
在【设置】中选择【图层控制】，在这里分别创建表2所示的图层，并以不同的颜色区分开来，先设置等高线层terlk 为当前图层。

图5 GEOSCAN 中调入栅格图像
图6 图幅定向操作
1
图7 图幅定向操作2
（4）数字化跟踪：下图为GEOSCAN 的数字化工具，其中常用的有曲线跟踪的工具，
它有半自动跟踪功能，选择1表示自动跟踪，选择3表示手动跟踪。

5）属性赋值：赋值按钮
有查询属性和赋值的双向功能。

点击要赋值的对象，
图10 属性录入
图9 GEOSCAN 的工具栏
图8 GEOSCAN 中创建图层
在弹出的对话框中，输入高程值和代码。

（6）成果输出
图11 数据转出
数字化完成之后首先要存盘，选择【调图】中的【保存矢量图形】。

然后将成果输出，选择【调图】中的【输出外部格式】，并选择【输出到AutoCAD】。

在弹出的对话框中，选择默认值。

这时，在文件目录中会多了一个与地图名称一样的dxf文件。

3．数据后处理
数字化完的数据都不可避免的存在着错误或误差，属性数据在输入时，也难免会存在错误，因此对图形数据和属性数据进行检查、编辑和处理，是保证数据正确可用的必要条件。

本次实习的数据处理是在ARCINFO中进行。

下面以等高线层为例，将主要步骤罗列如下，其他层的处理类似。

（注：蓝色为需要输入的操作命令，黑色为软件执行状态说明，绿色为对操作的注解）
（1）数据转入ARCINFO中
首先将dxf文件转入ARCINFO中，形成coverage文件。

打开ARCINFO，首先进
入工作空间，然后进行文件转换。

命令如下：
Arc: w E:\gis\zhm“进入工作空间”
Arc: dxfarc1.dxf terlk“dxf转coverage，1.dxf为dxf文件名，terlk为等高线
的层名”
Enter layer names and options (type END or $REST when done)
Enter the 2nd layer and options : end
Do you wish to use the above layers and options (Y/N)? y
Processing E:\GIS\ZHXM\1.DXF ...
Externalling BND and TIC...
452 Arcs written.
288 Labels written.
0 Annotations written.
0 Annotation levels.
Arc: build terlk line “创建线的拓扑关系”
Building lines...
Arc: build terlk point “创建点的拓扑关系”
Building points...
Arc: joinitem terlk.pat terlk.xcode terlk.pat terlk-id terlk-id “将原始文件中记录点属性的字段与arcinfo中记录点属性的PA T表连接”
Joining terlk.pat and terlk.xcode to create terlk.pat
Arc: joinitem terlk.aat terlk.acode terlk.aat terlk-id terlk-id “将原始文件中记录线属性的字段与arcinfo中记录线属性的AA T表连接”
Joining terlk.aat and terlk.acode to create terlk.aat
Arc: additem terlk.pat terlk.pat elev 8 8 n 2 “给PAT表增加高程字段（elev），并定义字段长度和类型”
Adding elev to terlk.pat to produce terlk.pat.
Arc: additem terlk.pat terlk.pat code 3 3 I “给PAT表增加代码字段（code），并定义字段长度和类型”
Adding code to terlk.pat to produce terlk.pat.
Arc: additem terlk.aat terlk.aat elev 8 8 n 2 “给AAT表增加高程字段（elev），并定义字段长度和类型”
Adding elev to terlk.aat to produce terlk.aat.
Arc: additem terlk.aat terlk.aat code 3 3 I “给AAT表增加代码字段（code），并定义字段长度和类型”
Adding code to terlk.aat to produce terlk.aat.
Arc: tables “进入表模块”
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All rights reserved.
TABLES Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)
Tables: sel terlk.pat “选择terlk层的点表”
288 Records Selected.
Tables: calculate elev = dxf-elevation “将dxf-elevation字段中的高程值赋给elev 字段”
Tables: calculate code = dxf-thickness “将dxf-thickness字段中的代码值赋给code 字段”
Tables: sel terlk.aat “选择terlk层的线表”
452 Records Selected.
Tables: calculate elev = dxf-elevation “同上”
Tables: calculate code = dxf-thickness “同上”
Tables: q “退出表模块”
Leaving TABLES...
Arc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-layer dxf-color dxf-thickness dxf-type “删除terlk 层PAT表中的多余字段，如dxf-layer，dxf-color，dxf-thickness，dxf-type等”Dropping items from terlk.pat to create terlk.pat
Arc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-elevation dxf-handle dxf-angle dxf-size “同上”Dropping items from terlk.pat to create terlk.pat
Arc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-text dxf-attrib dxf-iid “同上”
Dropping items from terlk.pat to create terlk.pat
Arc: dropitem terlk.aat terlk.aat dxf-layer dxf-color dxf-thickness dxf-type “删除terlk层AAT表中的多余字段，如dxf-layer，dxf-color，dxf-thickness，dxf-type等”Dropping items from terlk.aat to create terlk.aat
Arc: dropitem terlk.aat terlk.aat dxf-elevation dxf-handle dxf-curve “同上”Dropping items from terlk.aat to create terlk.aat
Arc: build terlk line
Building lines...
Arc: build terlk point Building points...
此时，可以显示一下terlk 层的点表和线表，看一看表的结构和内容及拓扑关系。

Arc: list terlk.pat “显示点表（PA T ）的信息”
Arc: list terlk.aat “显示线表（AA T ）的信息”
可以看到线表中有LPOL Y#（左多边形）、RPOL Y#（右多边形）、FNODE#（起始节点）、TNODE#（终节点）等字段，说明已经建立了拓扑关系。

在这里，由于等高线是互不相交的线，所以他们的值都等于0。

（2）消除悬挂
Arc: ae “打开Arcedit 模块”
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ARCEDIT (COGO) Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)
Arcedit: disp 9999 “全屏幕显示” WARNING the Map extent is not defined Arcedit: ec terlk “编辑terlk 图层”
The edit coverage is now E:\GIS\ZHXM\TERLK
Defaulting the map extent to the BND of E:\GIS\ZHXM\TERLK Arcedit: de all “显示图层中的所有要素” Arcedit: draw “显示”
下图为arcinfo 中对等高线层的显示
图11 ARCINFO 中属性表的显示
1 图1
2 ARCINFO 中属性表的显示2
Arcedit: de node dan “设置悬挂显示，红颜色的小方框表示有悬挂的地方。

”Arcedit: nodec dan 2
Arcedit: draw
Arcedit: nodesnap closest * “设置捕捉距离，在屏幕上画一个圆范围”
Define the tolerance circle
Enter the center
Enter the edge
Arcedit: ef arc “设置编辑对象为线状要素”
455 element(s) for edit feature ARC
Coverage has no COGO attributes
0 element(s) now selected
Arcedit: sel;v move “选中需要移动的线，电击产生悬挂的端点，出现小三角后，选择4，再移动到另一端点，选择9退出”
Point to the feature to select
Enter point
图13 ARCINFO中图形的显示
图14 ARCINFO中悬挂的显示
Arc 458 User-ID: 265 with 167 points
1 element(s) now selected
Point at vertex to move <9 to Quit>
Enter point
Vertex 167 Arc 462 (544999.424,3857057.120) selected
1 = Select
2 = Next
3 = Who
4 = Move 9 = Quit
Enter point
Point to where to move it (9 to Stop)
Enter point
Vertex (544999.424,3857057.120) moved to (545004.697,3857068.985) within arc 462 User-ID: 265
Point at vertex to move <9 to Quit>
Enter point
“其他悬挂点同上”
Arcedit: save “存盘”
（3）消除相交
图15 ARCINFO中线相交的显示
Arcedit: de arc intersect“显示相交”
Arcedit: draw
消除方法同上，移动相交的线的节点即可。

Arcedit: save “存盘”
Leaving ARCEDIT...
（4）属性检查
Arcedit: ef arc
455 element(s) for edit feature ARC
Coverage has no COGO attributes
Arcedit: sel elev = 0 “选择高程值为0的线”
4 element(s) now selected
Arcedit: ds “在屏幕中显示选中的线（黄色表示）”
图16 ARCINFO中查寻的显示
屏幕中用黄颜色显示的即为选中的线，如图所示
Arcedit: sel;list “选中这根线，并显示其属性”
Point to the feature to select
Enter point
Arc 282 User-ID: 222 with 16 points
1 element(s) now selected
282
FNODE# = 0
TNODE# = 0
LPOL Y# = 0
RPOL Y# = 0
LENGTH = 107.62941
TERLK# = 282
TERLK-ID = 222
ELEV = 0.00
CODE = 202
Arcedit: cal elev = 960“给高程赋值为960”
Arcedit: sel code = 0 “检查代码是否为零，若有的话，赋值方法同上”
Arcedit: ef lab “编辑点状要素”
Arcedit: sel code = 0 “检查代码是否为零”
288 element(s) now selected “以下赋值方法同上”
Arcedit: sel;list
Arcedit: cal code = 103
Arcedit: sel elev = 0
0 element(s) now selected
当所有的错误都改完后，就可以存盘并退出Arcedit模块
Arcedit: save
Arcedit: q
（5）创建拓扑
“由于对点线作过移动、删减与增添，原先建立的拓扑关系遭到破坏，须重新建立拓扑关系”
Arc: build terlk line
Building lines...
Arc: build terlk point
Building points...
补充实习：DEM的建立
经过数字化采集及编辑处理，为数字高程模型的建立做好了准备，以下分别介绍不规则三角网TIN，及栅格形式的数字高程模型GRID。

（1）TIN 的建立：
Arc: w E:\gis\zxm “进入工作空间”
Arc: w “显示当前工作空间，可省略”
Current location: e:\gis\zxm
Arc: createtin tin 5 5 “创建tin，其中tin为名称（可自拟），5 5 为格网大小”
Copyright (C) 1982-2000 Environmental Systems Research Institute, Inc.
All rights reserved.
CREATETIN Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)
Createtin: cover terlk point elev “首先，包括terlk层的高程点point，并选区高程属性所在的字段elev”
Createtin: cover terlk line elev “还包括terlk层的等高线line，并选区高程属性所在的字段elev”
Createtin: end “结束”
Loading points from coverage terlk...
Weed tolerance set to 5.000...
Loading arcs from coverage terlk...
Weed tolerance 5.000, input arc points 102114, remaining 78882...
Proximal tolerance set to 5.000...
Removing points within tolerance...
Within tolerance 14205. Remaining 64965...
Creating TIN...
Writing TIN data structures...
图17 ARCVIEW中TIN的显示
下图为在ARCVIEW中打开tin的显示图
（2）生成Grid
Arc: tinlattice tin dem linear “将tin内插成Grid，tinlattice为内插命令，tin为之
前建好的tin，dem为生成DEM的名称（可自拟），linear为内插方法”
Converting tin tin to linear lattice dem...
TIN boundary
Xmin = 540000.124 Ymin = 3856258.937
Xmax = 545736.621 Ymax = 3860907.189
X-extent = 5736.497 Y-extent = 4648.253
Lattice parameter input
------------------------
Enter lattice origin <xmin> <ymin>: “直接回车，表示取默认值（自身范围）”
Enter lattice upper-right corner <xmax> <ymax>: “同上”
Enter lattice resolution <n_points>: “直接回车，取默认值”
Enter distance between lattice mesh points <d>: 5 “表示DEM的分辨率为5米”
Default lattice origin (x,y) is (540000.124, 3856258.937)...
Default Upper-right corner of lattice (x,y) is (545736.621, 3860907.189)...
Lattice has 1148 points in x, 930 points in y...
Spacing between mesh points (d) is (5.000)...
Computing lattice...
图18 ARCVIEW中DEM的显示
下图为在ARCVIEW中打开dem的显示图
四、实习报告要求
作出书面报告，包括原理、过程和结果。

具体内容如下：
1. 数字化采集及处理的内容
2. 数字化采集及处理的步骤
3.DEM生成的原理及DEM建立的流程
4.成果图件
（1）数字化采集结果图（GEOSCAN中带高程值显示）
（2）数据编辑处理完后的图（ARCINFO中，并要求显示属性表、拓扑关系）
（3）DEM建立结果图（ARCVIEW中，分别显示TIN和GRID）
实习二、栅格窗口分析
一、目的
窗口分析是栅格数据由局部向外延扩展分析的主要途径，本实验的目的在于：
1、加深对栅格窗口分析基本原理、方法的认识；
2、熟练掌握栅格窗口分析的程序设计方法。

3、熟练掌握ARCVIEW栅格窗口分析的技术方法。

4、掌握利用栅格窗口分析方法解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备
1、软件准备：ARCVIEW、VB或VC
2、数据准备：rclss1和info文件夹（Gridpoint），rclss2和info文件夹（Gridpoint1），rclss3
和info文件夹（Gridpoint3），rclss4和info文件夹（Gridpoint2），calc1和info文件夹（有疵点的DEM）
三、实验内容
1、验证实验
(1) 原理验证：
A. 对rclss1层面采用3×3矩形分析窗口分别进行Maximum，Minimum，Mean，Sum，
Standard Dev.，Majority，Minority的窗口分析。

Neighborhood statistics的操作方法如下：
1)从视图目录表中激活点主题(rclss1)。

图1 选择Neighborhood Statistics命令
2)从【Analysis】菜单中选择【Neighborhood statistics】命令(如图1)。

3)出现Neighborhood statistics对话框（如图2），在Field列表中选择邻域分析的字段，在Statistics列表中确定统计类型，在Neighborhood列表中选择邻域形状，在Arcview 中有四种类型：
(a) 圆形Circle (b) 矩形Rectangle (c) 环型Dough Nut (d) 楔型Wedge
设置邻域形状参数：
Circle：半径，Rectangle：宽度、高度，Dough Nut：内半径、外半径，Wedge：
半径、起始角度、结束角度
在Units复选框中选择表示邻域范围大小的单位，有两种类型：
（1）Map：在View Properties中定义的地图单位；
（2）Cell：用栅格数表示邻域分析范围的大小。

单击OK ，即可输出邻域分析新主题。

B. 对rclss1层面采用33及2×2矩形分析窗口分别进行Median ，Variety 和Range 的窗口分析，同样对rclss2、rclss3和rclss4层面也作同样的分析，注意观察比较它们的原理。

（如图3、4、5）
图2 Neighborhood statistics 对话框
图4. 采用Variety 统计类型的窗口分析
图3. 采用Median 统计类型的窗口分析
图5. 采用Range 统计类型的窗口分析
在Arcview 中，2×2的分析窗口是以中心点为起算点，向右下方向开辟的窗口。

Median
统计类型是指a 1，a 2，……a n 这n 个数的中数，若n 为奇数，则Med= )1(21
-n a ；若n
为偶数，则Med=
)(21222++n n a a 。

Variety 统计类型是指，分析窗口范围内统计值的种类。

Range 统计
类型是指，分析窗口范围内统计值的范围。

（2）参数验证：分析窗口的形状与大小
A. 改变分析窗口的大小
对rclss1层面采用矩形分析窗口、平均值Mean 的统计类型进行窗口分析，由3×3、5×5、7×7、25×25分别改变其窗口大小，注意观察窗口大小改变后分析结果有何变化，窗口范围重合时分析结果有何变化。

（如图6）
B. 改变分析窗口的形状
对rclss1层面采用3×3分析窗口、平均值Mean 的统计类型进行窗口分析，分别改变窗口形状：圆形Circle 、矩形Rectangle 、环型Dough Nut 、 楔型Wedge ，观察其变化，考虑它们在实际中的应用。

对于楔形Wedge 分析窗口，采用13×13的分析窗口，注意观察、判别起始角度与终止角度的位置。

（如图7、图8）
图6. 改变分析窗口的大小
图7. 分析窗口为楔形时的分析结果
图8. 分析窗口为环形时的分析结果
图7中楔形的起始角度为45度，终止角度为120度。

图8中的环形内半径为3个格网，外半径为5个格网。

2、应用实验
由calc和info文件夹给出的栅格层面是一个有疵点的DEM，运用窗口分析的方法找出疵点，想办法恢复DEM的正确状态。

解法：
（1）由calc1层面进行3×3矩形窗口取Mean值的窗口分析，得到的结果与calc1层面相减，可判断出疵点所在的大概位置以及疵点的性质（突出或凹×陷）；对结果进行Map Query的运算，将远远大于或小于周围值的点提取出来，既是疵点所在位置（Map Query1）。

（2）由calc1层面进行3×3矩形窗口取Maximum值的窗口分析，得到的结果与Map Query1相乘，得到疵点所在位置的高程值（Map Calculation3）。

（3）将原始有疵点的层面calc1与Map Calculation3相减，得到疵点处高程值为0的结果Map Calculation4。

（4）将这一结果进行3×3矩形窗口取Mean值的窗口分析，得到的结果与Map Query1层面相乘，并加以系数8/9，得出疵点处的理论高程值Map Calculation5。

（5）将这一结果与疵点处高程为0的Map Calculation4层面相加，就得到了恢复后的正确的DEM（Map Calculation6），与我们已知的正确DEM（DEM）相减，可看到最大误差为0.033325，均值为0.000002，误差标准差为0.000251。

3、创新实验
将窗口分析与遥感中的卷积运算联系起来，思索它们的异同，并根据卷积运算的算法，考虑编程实现3×3矩形窗口取Mean值的窗口分析算法。

四、实习报告要求
将所做工作以幻灯片形式做以汇报，内容包括原理、过程、结果。

实习三、缓冲区分析
一、目的
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：
1、加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识；
2、熟练掌握ARCVIEW缓冲区分析的技术方法。

3、掌握利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备
1、软件准备：Arcview
2、数据准备：文件point.dbf，point.shp，point.shx（点文件），文件line.dbf，line.shp，
line.shx（线文件），文件polygon.dbf，polygon.shp，polygon.shx（面文件），
三、实验内容
1、原理验证实验
(1) 点数据的缓冲区分析
1)在视图中添加point层面并激活；
图1. point层面的缓冲区分析
2)在【Analysis】菜单中选择【Find mapping】命令；
3)显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，Distance to point.shp（如图1）。

在进行分析时，若选中了point层面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，对整个层面的所有要素进行。

(2)线数据的缓冲区分析
1)在视图中添加line层面并激活；
2)分别选中line层面中的两条线，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。

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（如
图2）。

(3)面数据的缓冲区分析
添加polygon层面，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。

（如图3）
2、 应用实验
(1) 水源污染防治
point 层面表示了水源（如：水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析提出水源污染防治的方案。

方法：
I 、添加水源(例如：水井)分布的点主题point.shp 。

II 、 在【Analysis 】菜单中选择【Find distance 】命令。

III 、显示并激活由point.shp 产生的新栅格主题，Distance to point.shp （如图4）。

IV 、 双击左边的图例，在弹出的Legend Editor 对话框中可重新调整分级。

图2. 对整个line 层面所做的缓冲区分析
图3. polygon 层面的缓冲区分析
图4. 水源距离制图
图5. 水源污染防治的缓冲区
新的栅格主题显示了区域内每个栅格距最近的水井的距离，其中蓝色的栅格距各个井的距离最近，对水源的影响最大；红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，在【Analysis】菜单中选择【Map Query】工具，可将Distance to point≤0.1以内的区域提出作为缓冲区进行专项的污染防治。

（如图5）。

(2) 受污染地区的分等定级
point层面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。

I、对point层面执行【Find distance】命令；
II、对得到的新层面Distance to point进行Map Query运算，分别提取Distance to point ≤0.1和Distance to point≤0.15 and Distance to point≥0.1的区域，分别得到Map Query1层
图6. 受污染地区的分等定级
面和Map Query2层面；
III、对Map Query2层面进行重分类运算（【Analysis】菜单中的【Reclassify】命令），使得原来的True（1）值为0，False（0）值为1，得到Reclass of Map Query2层面。

IV、将Map Query 1层面与Reclass of Map Query 2层面相加（【Analysis】菜单中的【Map Calculator】命令），得到分等定级的结果层面Map Calculation1（如图6）。

(3) 城市化的影响范围
urban 层面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。

I 、对urban 层面中的自然保护区图斑执行【Find distance 】命令，得到Distance to Lake of urban 层面；对urban 层面中的除了自然保护区的所有图斑执行【Find distance 】命令，
得到except Lake Distance to urban 层面；
II 、对Distance to Lake of urban 层面进行Map Query 运算，提取Distance to Lake of urban ≤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 Map Query3层面（如图7）；
III 、对except Lake Distance to urban 层面进行Map Query 运算，提取except Lake Distance to Lake of urban ≤0.06的区域，得到Map Query4层面（如图8）；
IV 、将Map Query4层面与Reclass of Map Query3层面相乘，得到城市化范围Map Calculation2层面（如图9）。

图7. 对自然生态保护区的保护范围
图8. 不考虑自然保护区的城市化范围
图9. 自然保护区周围的城市化范围
四、实习报告要求
将所做工作以幻灯片形式做以汇报，内容包括原理、过程、结果。

实习四、多层面叠合分析
一、目的
多层面叠合分析是空间数据分析的基本方法，包括栅格数据的信息复合分析与矢量数据的叠置分析，本实验的目的在于：
1、加深对多层面叠合分析基本原理、方法的认识；
2、熟练掌握ARCVIEW多层面叠合分析的技术方法。

3、结合实际、掌握利用多层面叠合分析方法解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备
1、软件准备：Arcview
2、数据准备：
矢量文件：文件point.dbf，point.shp，point.shx，文件river.dbf，river.shp，river.shx，polygon.dbf，文件polygon..shp，polygon.shx，文件polygon1.dbf，polygon1.shp，polygon1.shx，
文件polygon2.dbf，polygon2.shp，polygon2.shx，文件overlay.dbf，overlay.shp，
overlay.shx，文件roads.dbf，roads.shp，roads.shx，文件roads1.dbf，roads1.shp，
roads1.shx。

栅格文件：文件夹gridline1和info，文件夹gridline2和info，文件夹query6和info，文件夹query5和info。

三、实验内容
1、基于栅格数据的复合分析
(1)原理验证
1)添加gridline1层面和gridline2层面，并利用【Analysis】菜单中的【Map
Calculator】命令进行栅格层面的叠加，观察其结果；
2)应用【Analysis】菜单中的【Reclassify】命令，分别将gridline1和gridline2层面
进行重分类，使得原有的No data数据为0，再进行叠加运算，观察其结果与上一
步的结果有何不同，考虑其原因。

(2)应用分析
query5层面和query6层面分别表示的是一些小工业镇区的城市化范围及其附近一
个自然保护区的保护范围，要求利用栅格数据的复合分析，计算出这些小工业镇区
的城市化范围。

方法：添加query5层面和query6层面，从【Analysis】菜单中选择【Map Query】命令，执行not(query6)andquery5运算，得出所求的范围。

2、基于矢量数据的叠置分析
Arcview中矢量数据的叠置分析是在Geoprocessing模块的支持下进行的，首先在
【File】菜单中选择【Extension】命令，添加Geoprocessing模块（如图1）。

图1. 添加Geoprocessing模块
(1)Dissolve融合分析
1)添加polygon层面并激活，从【Analysis】菜单中选择【Geoprocessing Wizard】
命令，选择Dissolve features based on anattribute命令，执行下一步（如图2）。

图2. 选择根据属性值融合命令
2)在随后出现的对话框中选择要进行融合的层面，要进行融合的属性字段以及确
定融合后的结果文件的名称与路径，完成后按Finish键（如图3）。

图3. 设定融合的参数
3)点击融合后的结果Disslv1-polygon层面，观察其属性，与polygon层面进行比较。

可以看到，Disslv1-polygon层面是将polygon层面中属性字段type值一样的要素进行合并。

(如图4)
图4. 融合后的结果层
(2)Merge合并分析
1)添加polygon1、polygon2层面并激活，执行【Geoprocessing Wizard】命令，选
择Merge themes together命令，执行下一步。

2)从列表中选择要进行合并的层面，确定输出的文件名称、路径，执行操作。

3)由结果层面及其属性可以看出，进行合并后，它们的属性及图形都进行了合并。

(3)Clip裁剪分析
1)添加并激活overlay、polygon层面，执行【Geoprocessing Wizard】命令，选择
Clip one theme based on another命令，执行下一步。

2)从列表中选择要进行裁剪的层面（input theme）以及用来裁剪的层面，确定输出
图5. Clip操作的参数设定
的文件名称、路径，执行操作。

注意进行裁剪的层面与用来裁剪的层面的不同，若只想对进行裁剪的层面或
用来裁剪的层面中的某一个或几个要素进行操作，可将其选中后再执行
Geoprocessing Wizard操作。

在这一步时，就可选择Use Selected features only
选项（如图5）。

3)由结果层面及其属性可以看出，裁剪分析是以用来裁剪的整个层面与被裁剪的
层面进行运算的，输出结果将继承进行裁剪的层面的所有属性。

(4)Intersect相交分析
1)添加并激活overlay、polygon层面，执行【Geoprocessing Wizard】命令，选择
Intersect two themes命令，执行下一步。

2)从列表中选择要进行相交分析的层面（input theme）以及用来相交的层面，确定
输出的文件名称、路径，执行操作。

3)由结果层面及其属性可以看出，相交分析是以用来相交的层面的中的要素（全
部或一部分）与被相交的层面进行相交运算，输出结果将继承两层面的所有属性。

由相同的两层面进行不同的分析（Clip和Intersect），比较它们的结果有什么不同，体会它们的原理及应用。

(5)Union合并分析
1)添加并激活overlay、polygon层面，执行【Geoprocessing Wizard】命令，选择
Union two themes命令，执行下一步。

2)从列表中选择要进行合并分析的层面（input theme）以及用来合并的上覆层面，
确定输出的文件名称、路径，执行操作。

3)由结果层面及其属性可以看出，合并分析是以用来合并的层面的中的要素（全
部或一部分）与被合并的层面中的要素（全部或一部分）进行合并运算，输出结果将合并两层面的所有要素，并继承两层面的所有属性。

将Union分析的结果与前两种分析的结果进行比较，注意观察Union分析的特点。

(6)Assign data by location按空间位置的属性联接分析
联接分析是将两个层面按相同的位置进行属性联接，根据数据类型的空间关系不同，可分为三种：最近距离、是否在内部和是否是其一部分。

其中，进行联接的层面的属性表称为目标表，用来联接的属性表称为源表。

1) Nearest最近距离。