GIS综合课程设计.docx
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GIS综合课程设计
一、目的与要求----------------------------------------------------------------------2
1.1课程设计的目的------------------------------------------------------------2
1.2课程内容---------------------------------------------------------------------2
1.3课程考核要求---------------------------------------------------------------2
二、基础数据与操作软硬件环境-------------------------------------------------2
三GIS综合设计内容----------------------------------------------------------------2
3.1遥感图象处理与地表覆盖成图--------------------------------------------2
3.2基于GIS的深圳市自然生态环境评价应用------------------------------3
四参考资料------------------------------------------------------------------------------3
五实验具体步骤------------------------------------------------------------------------3
5.1、土地分类与评价-------------------------------------------------------------3
1、广州遥感图像裁剪------------------------------------------------------------3
2、广州遥感图像增强处理------------------------------------------------------4
3、进行分类与解译---------------------------------------------------------------5
4、进行土地利用现状评价------------------------------------------------------8
5.2、深圳市特区生态环境进行综合评价-------------------------------------8
1、计算植被覆盖指数------------------------------------------------------------8
2、计算土壤指数------------------------------------------------------------------9
3、基于DEM数据提取坡度数据----------------------------------------------9
4、使用指数法与综合指数法计算环境等级--------------------------------10
5、分析与评价--------------------------------------------------------------------10
六、结果图------------------------------------------------------------------------------10
1、广州市土地现状利用图(非监督分类)-------------------------------11
2、广州市土地现状利用图(监督分类)----------------------------------12
3、深圳市植被覆盖图----------------------------------------------------------13
4、深圳市坡度数据图----------------------------------------------------------14
5、深圳市土壤指数图----------------------------------------------------------15
6、深圳市自然生态环境评价图----------------------------------------------16
一、目的要求
1.1课程设计的目的:
通过本项课程设计,掌握地理信息系统方向主要课程的基本原理与方法,能够熟练运用遥感和GIS软硬件系统,完成一个区域内的地表覆盖成图和基础数据库构建(包括空间数据与属性数据),全面提高学生的空间数据资料收集、图形化设计和信息综合表达的能力。
1.2课程内容:
1.2.1各种GIS相关知识的综合应用:
测量与地图学、遥感与地理信息系统、GPS等课程的理论知识的综合应用。
1.2.2GIS综合应用实例
(1)对广州市的遥感数据进行处理并提取相关地表覆盖信息;
(2)基于GIS的深圳市自然生态环境评价。
1.3课程考核要求:
1.3.1考核内容:
课程设计的完成情况,包括数据采集和处理、图形信息量、图面质量、说明书等,其中图面与结果分析占75%,数据和过程说明书25%。
1.3.2上交结果:
《GIS综合课程设计》图件按1:
10000地图精度要求进行,每人按时上交一份装订成册的地图(A4,彩色打印)及各个阶段的数据资料,并对区域地表覆盖的空间分布作详细分析和说明,备份存档电子文本和图像、图形格式文件一套。
二、基础数据与操作软硬件环境
2.1广州市遥感影像(老师提供)
2.2基于GIS的深圳市自然生态环境评价应用(老师提供数据)
GIS实验室提供计算机、CAD软件、打印机等绘图软硬件设备。
三、GIS综合设计内容
3.1遥感图象处理与地表覆盖成图
(1)遥感影像处理:
自己查找广州市行政边界,把广州的遥感影像范围裁剪出来,再对图像进行增强处理(比如进行直方图均衡化、彩色合成、主成分分析等),使图像的目视解译效果较好。
(2)图像解译与分类:
根据我国“土地利用现状调查技术规程”中的分类系统,结合广州市实际情况,把广州市土地覆盖信息分为6类:
水体、草地、耕地、林地、城镇用地、交通用地;根据分类标准,对图像做非监督分类和监督分类,生成广州市土地利用现状图。
(3)土地利用现状分析:
根据分类结果,对广州市土地利用现状进行分析。
3.2基于GIS的深圳市自然生态环境评价应用
(1)利用遥感数据提取植被覆盖度数据;
(2)利用土地利用分类数据获取土壤指数;
(3)基于DEM数据提取坡度数据;
(4)根据综合指数法对深圳市特区生态环境进行综合评价。
四、参考资料
●党安荣等.ERDASIMAGINE遥感图像处理方法[M].北京:
清华大学出版社,2003.
●汤国安等.遥感数字图像处理[M].北京:
科学出版社,2004.
●Kang-tsungChang著(美),陈健飞等译,《地理信息导论》,科学出版社2003.
五、实验具体步骤
5.1、土地分类与评价
1、广州遥感图像裁剪:
(1)启动ArcMap,加载深圳遥感图像;
(2)加载广州数据可以看到广州数据可以和遥感图像部分重叠在一起重叠的部分就是广州;
(3)打开工具箱选择空间分析工具中的extraction—extractionbymask;
(4)在弹出对话框中选择遥感图像作为裁剪对象,广州数据作为输出面,点击确定完成裁剪;
(5)完成裁剪后有7个波段的grid文件,用erdas中layerstack工具对图层进行堆叠;
(6)完成广州遥感图像的裁剪
2、广州遥感图像增强处理:
(1)对图像做去霾处理(HazeReduction),在erdas中选择interpreter
—辐射增强(RadiometricEnhancement)—(去霾处理)HazeReducation;在对话框中输入深圳遥感图像,选择输出位置,忽略零值,点击确认完成增强;
(2)对图像进行主成分分析(principalcomponent),在erdas中选择interpreter—SpectralEnhancement;输入对应参数;
去霾处理结果对比图
主成分分析结果对比图
通过2种处理后分析发现去阴霾得出的图像最清晰,但大部分亮度高,主成分分析就变得没颜色了,所以用原图进行分类
3、进行分类与解译
3.1、进行非监督分类:
(1)单击classifier—unsupervisedClassification,在弹出对话框进行参数设置:
在numberofclasses中输入15个分类,将最大循环次数设置为24,精度设置为0.95单击ok。
(2)对图像进行分类评价,将两幅图在erdas中叠加,原始图像在下,非监督分类图像在上,再打开分类图像的属性表rasterattributeeditor,先将各分类地物设成透明,把需要判定的地物改成不透明再赋以颜色。
在属性表添加名字属性。
根据我国“土地利用现状调查技术规程”中的分类系统,结合广州市实际情况,把广州市土地覆盖信息分为6类:
水体、草地、耕地、林地、城镇用地、交通用地。
由于遥感图像受云层影响,所以多了一个云层的分类
利用属性表中的像元数量计算出面积大小
土地类型
面积(m2)
草地
310342395
林地
554270295
耕地
191063595
城镇用地
553419105
交通用地
92598150
水体
138855915
未知用地
168114360
(3)对分类好的图像在arcmap中进行制图;
启动arcmap加载分类好的图像进行土地利用现状图编制;
3.2、进行监督分类:
(1)定义分类模板,显示深圳遥感图像,打开分类模板,查找同一种地类并使用AOI进行提取,并添加进分类模板;
选择
将上图采集的12个标本进行合并成一个;
(2)同理,对遥感图像中其他地类进行采集;
(4)利用属性表中的像元数量计算出面积大小
土地类型
面积(m2)
草地
454959015
林地
487640325
耕地
92956425
城镇用地
327393735
交通用地
393131205
水体
252583110
(3)根据模板执行分类
分类结果查看尾页成果图。
4、进行土地利用现状评价
(1)根据分类的结果可观察到广州市土地一个最大的特点是城市建设合理,各类型土地都有且数量不缺乏;
(2)绿化的覆盖率比较高,多分布在东北部、中部,河流比较少,湖泊数量一般;
(3)城市化程度比较高,在天河部分,城市化程度相当高。
(4)由于图像清晰度问题,发现未知土地较多,很多土地还可以开发。
5.2、深圳市特区生态环境进行综合评价
1、计算植被覆盖指数
(1)根据植被覆盖程度对深圳是图像进行分级,即计算其NDVI指数,
——
——
,输入深圳遥感图像便可得深圳植被覆盖图;
(2)对经过指数计算的图进行处理和在arcmap中进行重分类,按要求分成十类;
植被覆盖NDVI值
<0.1
0.1-0.2
0.2-0.3
0.3-0.4
0.4-0.5
0.5-0.6
0.6-0.7
0.7-0.8
0.8-0.9
0.9-1.0
编码值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
由于计算结果数值限制分类结果只有七级,根据等级编码,等级越高,码值越大;
2、计算土壤指数
(1)根据上面所做的土地监督分类操作,根据不同的土地利用类型进行编码、赋值:
加载监督分类好的图像,按不同地类赋以其value值,然后进行重分类;
土地类型
林地
草地
耕地
水体
城镇用地与交通用地
编码值
10
8
6
4
2
3、基于DEM数据提取坡度数据
(1)启动arcmap,加载DEM数据,然后调用3Danalyst工具进行坡度提取,单击3Danalyst下拉菜单,选择surfaceanalyst,选择slope,进行参数设置,单击确定得到坡度数据;
(2)对得到的坡度数据进行重分类,按坡度大小进行五个等级划分:
坡度
0-5°
5°-15°
15°-25°
25°-40°
>40°
编码值
10
7
5
3
1
4、使用指数法与综合指数法计算环境等级;
E=W1*Sv+W2*Ss+W3*St
根据每个因子贡献量大致估算的权重,如使用权重值为:
W1=0.6,W2=0.2,W3=0.2,具体步骤;将计算好的植被指数、地形指数、地类指数在栅格计算器中带入公式进行计算,可得出环境综合因子评价等级图(查看尾页)。
5、分析与评价
(1)根据自然环境评价等级图,我们可以看到深圳市自然环境被破坏得比较严重,能达到优级的土地寥寥无几,在图中只能找到少数的几个点;
(2)土地自然环境主体等级为中和差,其中良等级的大多数为林地,而差的主要是城镇用地;
(3)绿化覆盖面积大,但耕地寥寥可数,城市化程度较深
六、结果图:
(下一页)
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