GIS课程设计实验报告.docx
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GIS课程设计实验报告
第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------------------1
第二章使用ArcMap浏览地理数据-----------------------------------------------------------------2
1.1ArcGISDesktop主要特点-----------------------------------------------------------------2
2.1GIS中两种基本查询的原理----------------------------------------------------------------2
3.1设计步骤,方法和结果------------------------------------------------------------------------2
3.1.1启动ArcMaP------------------------------------------------------------------------------2
3.1.2检查要素图层----------------------------------------------------------------------------3
3.1.3显示其他图层----------------------------------------------------------------------------4
3.1.4查询地理要素----------------------------------------------------------------------------6
3.1.5检查其他属性信息----------------------------------------------------------------------8
3.1.6设置并显示地图提示信息-----------------------------------------------------------10
3.1.7根据要素属性设置图层渲染样式--------------------------------------------------12
3.1.8根据属性选择要素--------------------------------------------------------------------15
3.1.9使用空间关系选择地理要素--------------------------------------------------------17
3.1.10退出ArcMap--------------------------------------------------------------------------20
4.1实验问题回答---------------------------------------------------------------------------------20
4.1.1解答问题a-------------------------------------------------------------------------------20
4.1.2解答问题b-------------------------------------------------------------------------------20
第三章缓冲区分析应用------------------------------------------------------------------------------22
1.1利用缓冲区分析的原理---------------------------------------------------------------------22
2.1距离制图-创建缓冲区-----------------------------------------------------------------22
2.1.1点要素图层的缓冲区分析步骤及结果---------------------------------------------22
2.1.2线要素图层的缓冲区分析步骤及结果---------------------------------------------24
2.1.3多边形图层的缓冲区分析步骤及结果---------------------------------------------26
3.1综合应用实验---------------------------------------------------------------------------------27
3.1.1水源污染防治步骤及结果------------------------------------------------------------27
3.1.2受污染地区的分等定级步骤及结果------------------------------------------------29
3.1.3城市化的影响范围步骤及结果---------------------------------------------------33
第一章绪论
1.1引言
随着信息技术的发展以及信息技术的不断扩大尤其是计算机技术以前前所未有的速度快速发展,地理信息系统技术也得到了飞速的发展。
目前,地理信息系统软件ArcGis已成为全世界用户群体最大,应用领域最广泛的GIS软件平台。
其ERSI公司已成为公认的,世界领先的GIS软件供应商。
ArcGis广泛应用于资源调查,环境评估,灾害预测,国土管理,城市规划,邮电通讯,交通运输,军事公安,水利电力,公共设施管理,农林牧业,统计,商业金融等几乎所有领域。
第2章使用ArcMap浏览地理数据
1.1ArcGISDesktop主要特点
GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型(要素、栅格、拓扑、网络等等)的数据集的空间数据库。
用ArcCatalog表达。
GIS就是地图:
从空间可视化的角度看:
GIS是一套智能地图,同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。
底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达,而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”,来支持查询、分析和信息编辑。
用ArcMap来表达。
GIS是空间数据处理分析工具集:
从空间处理的角度看,GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。
这些空间处理功能从已有数据集提取信息,然后进行分析,最终将结果导入到数据集中。
用ArcToolbox表达。
2.1GIS中两种基本查询的原理
查询方式上来讲,空间查询是通过空间位置信息进行查询,如地图点击查询、框选、园选等,属性查询一般来说就是你输入要查询的内容,常见的如地址查询,系统返回给你查询结果。
查询结果上来讲,空间查询和属性查询表现和内容上可以一样,结果既可以在地图上显示也可以在通常的页面上显示。
总的来说,属性查询是直接式,空间查询是间接式的,通过空间位置或范围间接的查询属性信息
3.1设计步骤,方法和结果
3.1.1启动ArcMap
执行菜单命令:
开始>>所有程序>>ArcGis>>ArcMap10
当出现ArcMap对话框时,点击"一个新的空地图"单选按钮,然后点击OK.确定。
你现在将可以看到ArcMap的操作界面
图2-1Arcmap操作界面
3.1.2检查要素图层
执行菜单命令:
”文件”>>”打开”.
浏览到包含有练习数据的文件夹,然后点击Redlands,点击“打开”按钮.
图2-2打开Redlands数据
打开地图文档Redlands后,你会看到加州Redlands市的地图。
地图显示以图层表示的几种地理要素。
一个图层表示某种专题信息。
图2-3Redlands地图界面
在ArcMap窗口的左边区域称为图层控制面板(TOC),它显示的是图层列表。
窗口的右边区域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容。
3.1.3显示其他图层
选中Railroads图层旁边的检查框.Redlands市的铁路就会显示在图中
图2-4打开的Railroads图层
选中Streets旁边的检查框就可以显示Redlands市的街道。
图2-5打开的Streets图层
3.1.4查询地理要素
执行菜单命令:
“书签”(Bookmarks)>>“ESRI”
图2-6ESRI定义的书签
在“工具”(Tools)工具栏上,点击查询按钮。
在表示纽约街道(名为NewYork)的线要素上点击(就在街道名左边的红色线段)。
查询结果窗口打开并显示数据库中名为NewYork的街道的所有属性。
图2-8NewYork街道的属性表
可以"闪烁显示"被查询的要素以观察它在地图中所处的区域。
查询结果窗口的左边,点击NewYork(街道的名称),这时,可以观察到这个要素在地图中“闪现”。
从“图层”下拉列表框中选择“所有图层”,然后在在图上再次点击代表“NewYork”的那条街道。
查询结果窗口现在包含了“Landuse”图层中与选中的街道相交的地块。
在查询结果窗口的左边区域,点Landuse左边的加号(+),然后点击第一个要素(可能会列出不只一个要素)。
这样,选定地块的所有属性都会显示出来。
图2-9与“NewYork”相交的地块属性表
通过在显示区内点击,可以继续查询其它的要素。
点击“查询结果窗口”右上角的"X"结束查询。
3.1.5检查其他属性信息
执行菜单命令:
“书签”>>“Original”。
地图显示区将显示这些图层:
DonutShops,Railroads,Streets,及LandUse.
图2-10原始地图
在图层列表(TOC)中,选中Railroads然后点击右键执行“打开属性表”命令。
图2-11Railroads图层的属性表
这时会显示与“Railroads”图层相关的属性表窗口。
这个表中的每一行是一个记录,每个记录表示“Railroads”图层中的一个要素。
滚动条查看其它的属性。
完成后,关闭属性表窗口。
同样的方法,查看图层-DountShops的属性表。
图2-12DonutShops图层的属性表
关闭属性表.
最后,打开图层-LandUse的属性表。
图2-13LandUse图层的属性表
完成后关闭属性表。
3.1.6设置并显示地图提示信息
将鼠标指针停留在代表圈饼点位置的一个符号的中心位置,可以显示圈饼点的名称。
图2-14DonutShops提示字段
在图层列表中(TOC),右键点击图层--DonutShops的名字,然后点击“属性”命令。
在出现的属性对话框中,,点击“显示”选项页。
通过设置显示表达式中的字段来设定地图提示信息的对应字段,并勾选”使用显示表达式显示地图提示“。
图2-15DonutShops的属性对话框
可以指定任一个属性字段作为地图提示字段。
默认情况下,ArcGis使用字段“Name”作为地图提示字段。
可以改变为其它的字段。
在字段下拉列表框中,选中字段:
Address.。
图2-15DonutShops的属性对话框
点击”OK”按钮关闭图层属性对话框。
将鼠标保持在图层-DonutShops中的任意一个要素之上。
这个要素的“Address”就为作为地图提示信息显示出来。
图2-16DonutShops的地图提示信息
3.1.7根据要素属性设置图层渲染样式
首先,在图层列表(TOC)中反选”Landuse”边上的检查框(将√去掉),从而关闭图层”LandUse”的显示。
然后右键点击图层-Streets,点“属性”菜单命令。
在出现的图层属性对话框中,点击“符号系统”选项页。
图2-17DonutShops的符号系统
在对话框的左边区域,有地图渲染方式列表。
点击“类别”,依次点击“唯一值”,“值字段”下的下拉列表中,选择字段“CLASS”。
图2-18DonutShops的符号系统
点击按钮“添加全部值”。
图2-19DonutShops的符号系统
点击按钮“应用”,先不要击点“确定”,移动图层属性对话框到不碍眼的位置,这样就可以看到地图的显示发生了变化。
现在,图层-streets就以会根据属性字段-CLASS的取值不同而采用不同的符号表示。
图2-20DonutShops的渲染结果
在图层属性对话框中的渲染方式列表中,点“要素”,然后点“确定”按钮,恢复原先的渲染方式和显示风格。
3.1.8根据属性选择要素
在图层列表(TOC)中,反选图层――Railroads边上的检查框,关闭这个图层。
执行菜单命令:
“选择”>>”按属性选择”。
在”按属性选择对话框”中,可以构造一个查询条件。
通过构造表达式:
Select*FromStreetWHERE”STR_NAME”=”I10”,可以从数据库中找出第10号州际公路。
选中的要素将会在属性表及地图中高亮显示.
具体操作如下:
在图层下拉列表中,选择”Streets”。
在方法下拉列表中,确定“创建新选择内容”被选中。
在字段列表中,调整滚动条,双击“STR_NAME”。
然后,点击“=”按钮。
再点击“得到唯一值”按钮,在唯一值列表框中,找到“I10”后双击。
.
图2-21“按属性选择”对话框
点击“应用”按钮。
将“属性选择”对话框移到不碍眼的益,这样,将可以方便地看到地图显示效果。
图2-22“I10”在地图中高亮显示
关闭“属性选择对话框”。
3.1.9使用空间关系选择地理要素
执行菜单命令:
“选择”>>“按位置选择”
在“位置选择”对话框中,对过选择操作,形成如下的一个表达式,“我想要从图层――DonutShops中选择要素,这些要素位于距图层――Street中被选中的要素1000米的区域内”。
选中检查框“应用搜索距离”,缓冲距离设为1000米。
图2-23按位置选择
点“确定”按钮,点“关闭”按钮。
这时,在地图显示区中,处于沿10号州际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。
图2-24被选中的圈饼店
在图层列表中,右键点击图层――DonutShops,然后点“打开属性表”命令。
图层――donutshops中被选中的那些要素就被高亮显示出来。
图2-25“DonutShops”的属性表
关闭属性表。
.
3.1.10退出ArcMap
执行菜单命令:
“文件”>>“退出”。
关闭ArcMap。
如果系统提示保存修改(savechanges),点击否。
图2-26保存修改对话框
4.1实验问题回答
4.1.1解答问题a
街道名称为“NEWYORK”的道路为Localstreet(本地街道)。
图2-27“NEWYORK”街道的属性表
4.1.2解答问题b
在Railroads图层中有11条铁路线。
图2-28“Railroads”图层的属性表
第3章缓冲区分析应用
1.1利用缓冲区分析的原理
地理学中的第一定律,任何事物都与其他事物相关,距离近的事物比距离远的关系更大。
邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度,其确定是空间分析的一个重要手段。
缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
缓冲区分析是指以点,线,面等实体为基础,自动建立其周围一定宽度范围内的多边形实体。
从而实现空间数据在水平方向得以扩展的分析方法。
2.1距离制图-创建缓冲区
2.1.1点要素图层的缓冲区分析步骤及结果自定义_____拓展模块-----spatialanalyst
在ArcMap中新建地图文档,加载图层:
StudyArea,point。
文件-----添加数据or工具栏
打开地理处理----Arctoolbox,执行命令:
”SpatialAnalyst工具”>>”距离分析”>>”欧氏距离”,按下图所示设置各参数.
图3-1“欧式距离”对话框
点击”环境设置”按钮。
图3-1“环境设置”对话框
设置“处理范围”中的“范围”,使其与StudyArea相同。
显示并激活由“point.shp”产生的新栅格主题,“EucDist_poin”(如下图所示)。
图3-3“EucDist_shp27”图层
2.1.2线要素图层的缓冲区分析步骤及结果
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。
图3-4“Line”图层
分别选中图层line中的两条线,进行缓冲区分析。
打开Arctoolbox,执行命令:
“SpatialAnalyst工具”>>“距离分析”>>“欧式距离”;
设置“环境设置”中“处理范围”中的“范围”为“与显示相同”。
依次选择“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)。
图3-5“line”图层缓冲区“EucDist_shp28”
2.1.3多边形图层的缓冲区分析步骤及结果
在ArcMap中新建地图文档,添加图层:
polygon,进行缓冲区分析。
与创建线的缓冲区相同,先将地图适当缩小,将“环境设置”中“处理范围”中的“范围”为“与显示相同”。
图3-6“polygon”图层的缓冲区
3.1综合应用实验
3.1.1水源污染防治步骤及结果
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“SpatialAnalyst工具”>>“距离分析”>>“欧式距离”命令。
显示并激活由point.shp产生的新栅格图层EucDist_shp(如下图)。
图3-7EucDist_shp30
右键点击栅格图层”EucDist_shp”,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。
图3-8“EucDist_shp30”图层的符号系统
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,其中灰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。
打开“SpatialAnalyst工具”(首先要确保“空间分析”扩展模块已经加载)。
执行菜单命令:
“SpatialAnalyst工具”>>“地图代数”>>“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)。
图3-7栅格计算器
图3-10<=0.1的区域地图
3.1.2受污染地区的分等定级步骤及结果
在ArcMap中,新建地图文档,添加图层:
point.、StudyArea。
打开ArcToolbox,执行“SpatialAnalyst工具”>>“距离分析”>>“欧式距离”命令,得到新的栅格图层EucDist_shp;
图3-11“EucDist_shp31”图层
打开“地理处理”工具栏,执行命令:
“SpatialAnalyst工具”>>“地图代数”“栅格计算器”,基于栅格图层EucDist_shp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:
“raster”和“raster2”;
图3-11“raster”图层图3-12“raster2”图层
对栅格图层:
“raster2”进行重分类运算(执行命令:
“SpatialAnalyst工具”>>“重分类”中的重分类命令),使得原来的True
(1)值为0,False(0)值为1,得到新的栅格图层:
Reclass_rast1。
图3-13“Reclass_rast2”图层
将图层“raster”与“Reclass_rast1”相加(执行命令:
“SpatialAnalyst工具”>>“栅格计算器”),得到中间结果:
raster3:
执行命令:
“SpatialAnalyst工具”>>”重分类”对栅格图层“raster3”按分等定级的要求进行分类得到结果栅格图层“Reclass_rast2”。
(<=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)
图3-14栅格计算器
图3-14重分类
图3-16“raster3”图层
图3-17“Reclass_rast2”图层
3.1.3城市化的影响范围步骤及结果
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:
(”SpatialAnalyst工具”>>“距离分析”>>“欧氏距离”命令,得到EucDist_shp15);
对urban图层中的除了自然保护区的所有图斑执行:
”SpatialAnalyst工具”>>”距离分析”>>”欧氏距离”命令,得到EucDist_shp16。
注意:
“环境设置”设置中,常规设置“处理范围”的“范围”为:
与显示相同。
图3-18保护区的缓冲区图3-19城镇的缓冲区
对图层EucDist_shp15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_rast5”。
图3-20“Reclass_rast5”图层
对图层EucDist_shp16进行栅格计算提取<=0.06的区域,得到“raster5”。
图3-21“raster5”图层
将图层“Reclass_rast5”与“raster5”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“raster5”图层。
图3-22栅格计算器
图3-23“raster6”图层
“raster6”图层显示了城市化的范围,其范围没有影响到自然保护区。
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