中南大学GIS课程设计实验报告Word文档下载推荐.docx
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中南大学校本部CASS数字地形图数据文件(csu.dwg)
中南大学校本部遥感地图
二、实验所使用的平台
ArcGIS10.1(自己的电脑)
三、课程设计的任务、性质与目的
本课程设计是GIS专业的技术实践课,是在完成地理信息系统的课堂教学后进行的,旨在加深学生对地理信息系统基本概念、基本原理的理解,提高学生的地理信息系统的理论水平和分析问题、解决问题能力以及编写设计报告的能力。
(1)掌握ArcGIS软件的基本功能,学习AutoCAD数据(DWG)向SHAPE文件转换的基本流程,掌握显示、查询和编辑空间数据的方法和基本操作;
(2)掌握影像数据处理和校准的基本方法;
(3)掌握ArcCatalog管理空间数据的基本功能,学习ArcSDE建立空间数据库和数据入库的基本流程和操作;
(4)掌握ArcMap修饰地图文件的基本方法;
(5)掌握ArcGISServer部署和发布空间数据的流程与基本方法;
(6)掌握由高程点生成TIN,再转换生成DEM的方法和流程;
(7)学习掌握利用DEM生成坡向、坡度图的方法,以及重分类的方法和原理;
(8)学习2.5维数字地表模型DTM的创建方法;
(9)掌握ArcScene建立三维模型的基本方法;
四、课程设计基本要求
1、课程设计分小组进行,组内要有明确分工与合作,本设计的具体上机操作步骤由学生独立完成。
2、在课程设计的教学过程中,指导教师应分阶段对学生完成的工作及所得结果进行检查。
3、学生要按照课程设计任务的要求,按时按量按质地完成课程设计。
在课程设计过程中,凡累计旷课时间达到或超过课程设计全过程1/3或未完成课程设计任务要求者,按不及格处理。
4、每位学生认真填写课程(实习)日志,每小组需编写课程设计报告,课程设计报告内容应包括封面(设计题目、班级、指导教师姓名、设计者班级、姓名)、课程设计任务、摘要、目录、原理、设计方案、实验方法(步骤)及结果分析、课程设计总结、参考文献和附录等。
5、课程设计最后一天由各小组对所做工作进行总结并做报告,报告时间8~10分钟,少于或多于规定时间,均将扣除一定成绩分数;
报告完成以后,由老师向根据分工,向每位同学提问,视问题回答情况给出一定的汇报成绩。
6、课程设计的总成绩根据平时成绩、汇报成绩、实习日志和课程报告综合评定。
五、课程设计的内容
(1)收集有关基础地理数据、地形图制图等相关标准或规范,学习CASS的地形图制图规范,掌握地形图常用分层方法和图层结构,掌握DWG数据向SHP数据转换的方法和数据质量控制的基本方法;
①打开中南大学(本部)DWG地形图(CSU.dwg),理解地图的分层方法与命名;
地图分层方法:
地图分层的主要依据是地物类型,将相同地物归类到同一图层,有助于我们编辑、使用、存储和管理;
分层命名的方法:
在CASS中,层名为地物名称拼音首字母组合,这样对于操作人员来说简洁易懂;
②利用ArcGIS完成DWG文件向SHP文件的转换,并确保原DWG中的图层和数据不丢失,参考CASS的分层方法将图层分为道路、学生宿舍、教师宿舍、教学楼、办公楼、体育场、绿地、池塘等;
在将DWG文件向SHP文件转换的过程中,我们首先利用ArcCatalog,在文档内建立个人数据库,并建立一个数据集,之后展开DWG文件,首先选中POLYLINE图层,右键打开EXPORT——TODATABASE(SINGLE),在对话框下选择文件保存路径为刚才建立的数据集,之后点击公式按钮,编写公式“layer”=“road”,完成后,点击OK,即可将POLYLINE文件中的所有道路提取出来,并保存为一个SHP文件,其余图层的添加方式相同,面属性的地物需要在POLYGON文件中导出。
③建立拓扑关系,检查面状地物是否存在拓扑错误,并修改拓扑错误;
检查同一条道路中心线是否分段,并合并分段道路;
利用ArcMap中的ModelBuilder工具建立不同地物拓扑结构检查模型,并用该模型检查道路与面状地物的拓扑结构是否存在错误(如道路穿过房屋、池塘等),并修改错误;
首先右键点击数据集,选择NEW——TOPOLOGY,建立所有地物的拓补关系,并根据经验和实际情况,为拓补检查添加规则,拓补检查中最重要的对象是等高线,添加的规则有:
不能相交、不能自交,不能互相重叠。
道路的规则有:
不能自交。
建筑物的规则有:
不能重叠。
在添加完成后,地物拓补关系就生成了。
将拓补关系图拖入ARCMap中,开始对拓补关系的错误进行检查和改正,首先开始编辑,对拓补关系图进行编辑,之后点击ERRORINSPECTER,这时在客户区下方会弹出错误检查列表,所有的拓补关系错误都会显示出来,一般的错误是房屋会有重叠,一部分原因是绘制错误,这要根据实际情况做相应改正;
一部分错误是房屋立柱,在绘制过程中线条不连续,这时只需右击错误,选择MERGE,是房屋变为一个整体。
等高线的错误主要是线条有相交和间断,将多余线条阶段,将不连续的线条连接到一起。
(2)影像数据的处理和校准;
①从百度地图中分幅截取我校影像数据,并分幅存为png或jpg文件;
②利用Photoshop软件或其它图像处理软件拼接截取的影像图;
在百度地图中,选取一个合适的比例尺,截取几张相片,要全部覆盖本部,将截取的相片用PHOTOSHOP拼接在一起,制作一张覆盖校本部的影像图;
③在ArcMap中,利用任务
(1)转换出的SHP文件,校准影像数据,要求校准的均方根误差(RMSE)小于1。
将拼接后的影像导入ARCMap中,这时会发现影像图与地形图的空间位置不一致,点击开始编辑,在工具栏中viewà
Toolbarsà
Georeferencing,将AutoAdjust去掉,然后手动选择同名点,在遥感图像中选中一个点,再在dwg图像中选择对应的点连接起来,然后点击Georeferencingà
Transformationà
Adjust,进行配准,然后Updatedisplay即可。
均方差:
0.796413
20个控制点
1114.389069 -1254.520640 43765.385071 96145.633118
1136.293398 -1245.519944 43783.539673 96153.030701
913.444877 -1055.453628 43586.201111 96326.801880
566.119582 -665.844225 43285.602112 96666.932312
586.162575 -826.324631 43304.107483 96517.966309
583.736666 -1110.459724 43298.374329 96272.632324
192.385082 -624.037287 42949.904114 96708.238892
305.507898 -928.372681 43054.430908 96432.580078
1157.008955 -514.275540 43809.942322 96793.227905
1007.898477 -511.011406 43674.810730 96803.072083
1136.275370 -966.187155 43780.065125 96405.976074
574.817062 -1157.971230 43296.026672 96232.430725
1014.808419 -1095.350165 43669.936096 96292.676086
1154.505923 -1154.266709 43802.875305 96234.618713
1080.468956 -1163.589493 43730.611877 96225.495117
625.586107 -902.094881 43334.074280 96460.418884
765.021405 -1293.849911 43456.863098 96107.215088
1095.944959 -749.801406 43751.797485 96589.170288
1089.951128 -1270.530484 43742.325928 96129.944275
1065.462842 -1108.862141 43723.994080 96272.415100
我选择的控制点总共有20个,最后的均方根误差为0.796413
(3)利用ArcSDE建立空间数据库;
这一步因为没有人的电脑能连接数据库,所以无法使用SDE建立企业级数据库,最后老师要求我们只需建立个人数据库即可,而个人数据库在我们导入SHP文件时就已建立,在我们使用过程中,ARCMap只是一个工具而已,我们在ARCMap中打开数据库中的文件
,再编辑的过程中,文件中的任何改动都会保存在数据库中,在后续的试验中,我们会发现使用数据库的优点,它便于管理和存储,尤其是保存,不需要操作者花费过多心思。
(4)添加注记
在ArcMap中加载数据,并在图层中添加名称字段(Name),并输入相应名称;
首先为每一个图层添加一个字段,打开字段表,点击第一个菜单按钮,在列表中选择ADDFILED,将字段名命名为NAME,字段类型设置为TEXT,添加完毕后后,在图层中的每一个地物的属性表里添加名称,其他图层的添加方式相同,添加完毕后,字段名称并不会显示在图像上,这是需要右键选择图层属性,打开LABELS,勾选LABELFEATUREINTHISLAYER,并在LABEIFIELD中选中刚才添加的字段,这样我们添加的注记就显示在图层上了。
(5)地图整饰;
①在ArcMap中加载空间数据库中的各图层,并将各图层数据依据相关标准进行符号化;
③依据地形图制图规范,添加图例、比例尺、图名,实现地图的版面设计,生成一幅中南大学校园地形图,并存为CSU.mxd文件;
点击客户区LAYOUTVIEW按钮,将图像切换到地形图展示区,这时我们会发现软件会生成一个地图图框,我们要做的就是在图框中按照规范添加地图要素,在菜单栏种选择INSERT,首先添加TITLE,名称为“中南大学校本部地形图”,再添加LEGEND(图例),图例形式的选择要尽量简单,明了。
最复杂的是添加比例尺,由于我们在一开始的拓补关系中没有重视参照坐标系的选择,这里我们在添加比例尺时,由于与图像比例尺的参照基准不一致,会导致比例尺失调,无法正确显示实际距离,后来在老师的指导下,我们重新改正地形图参照坐标为GUASS投影下的北京54坐标,投影带为114E带。
这样,比例尺就可以正确的显示实地长度了。
(6)利用ArcGISServer部署和发布中南大学校园地形图;
安装IIS和ArcGISServer10.1软件,并配置ArcGISServer相关参数;
1、从开始菜单启动ArcMap,新建一个空文档。
2、点击AddData按钮,定位到要添加的数据选中该点击,将数据加载到ArcMap中。
3、选择File->
ShareAs->
Service...
4、选择Saveaservicedefintionfile,下一步;
5、可以选择文件保存位置
6、保存后出现如下界面,选择右上角Stage按钮
7、出现如下界面,等待suc
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