地理信息系统应用与开发.docx
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地理信息系统应用与开发
地理信息系统应用与开发
实验指导书
林孝松编
重庆交通大学水利水运实验教学示范中心
2003年2月
前言
《地理信息系统应用与开发》是一门理论与实践紧密结合的专业课程。
本课程以地理信息系统理论为基础,系统地学习地理数据的采集、处理和科学管理,地理信息的空间分析和地学建模以及地理信息系统的建立和运用,实验课是为理论课服务的,通过开设实验课,使学生能够掌握地理信息系统的原理、相应软件的使用操作和开发功能,能够直观形象理解理论课内容。
通过学习,对地理信息系统的相关理论、构成、功能、特点、任务和发展有一般了解。
基本掌握地理信息系统的有关技术方法,包括地理数据采集、处理和科学管理。
要求掌握地理空间、空间数据模型与结构、空间数据编码、质量、空间信息、空间信息模型等基本概念、空间数据采集的方法和技能,掌握空间数据分析、地理信息系统产品输出、地理信息系统设计与评价、微机地理信息系统的方法。
目前实习的场所主要在河海学院仿真实验室,使用的GIS软件主要有MAPGIS、ArcViewGIS和MapObject等。
实习资料除了有本指导书外,还有实习所需要的全部数据和PPT详细操作指导课件,在上机时由指导教师采用光盘的形式提供给学生,大家需要注意要将数据文件夹及其中数据的只读属性去掉。
林孝松
实习一图形输入与编辑
一、实习目的
地理信息系统图形数据的输入与编辑是地理信息系统最基础的工作,在此实习中,要求学生:
1.了解主要的GIS软件和MAPGIS的几个主要术语;
2.掌握MAPGIS软件的数据输入以及编辑的主要方法和基本步骤。
二、实习准备
1.软件准备:
MAPGIS;
2.数据准备:
该实习用到的数据全部保存在提供的ADGIS子文件夹DATA的01中。
三、实习内容
1.GIS主要软件介绍
由于GIS应用受到广泛的重视,各种GIS软件平台纷纷涌现,据不完全统计目前有近500种。
各种GIS软件厂商在GIS功能方面都在不断创新、相互包容。
大多数著名的商业遥感图像软件都汲取了GIS的功能,而一些GIS软件如Arc/Info也都汲取图像虚拟可视化技术。
为了更好地使广大用户对不同平台软件功能进行了解,一些国家机构还专门对各种软件进行测试,我国也多次对优秀国产软件进行测评。
总体来说,各种软件各有千秋,互为补充,目前市面上用户使用较多的软件平台有Arc/Info、Mapinfo、MAPGIS等软件。
(1)Arc/Info软件
Arc/Info是由美国环境系统研究所开发的,是目前世界上使用最多的商业化软件之一。
Arc/Info是以矢量数据结构为主体的GIS系统,它是通过关系数据库管理属性数据。
(2)Mapinfo软件
Mapinfo是美国MAPINFO公司推出的适用于不同平台的GIS系统,在PC桌面平台上其占有相当大的市场。
Mapinfo是以矢量数据结构为主体的GIS平台,对空间数据管理采用无拓扑矢量结构,具有强大的符合工业界数据库标准的管理系统,在城市规划、行政管理等方面得到广泛应用。
它的主要优势是在空间数据库管理和分析方面,简单易学、实用,而且桌面制图功能强,但在GIS空间分析方面似乎落后于Arc/Info软件。
(3)IntergraphMGE软件
MGE是实力强大的计算机硬件与软件商美国INTERGRAPH公司的产品,其优势是应用平台是NT平台,采用栅格矢量一体化数据结构,其功能模块与ARCINFO公司相似,但在图形动态模拟方面有较大的优势。
(4)GRASS软件
GRASS是Unix系统平台上的GIS系统,主要采用栅格数据结构,在地下水模拟方面使用很广。
(5)MAPGIS软件
MAPGIS是中国地质大学信息工程学院武汉中地信息工程有限公司自行研制开发的地理信息系统,是国产优秀的桌面GIS软件,它属于矢量数据结构GIS平台。
2.MAPGIS几个基本术语
(1)图层
用户按照一定的需要或标准把某些相关的物体组合在一起,我们称之为图层。
如地图中水系构成一个图层,铁路构成一个图层等。
我们可以把一个图层理解为一张透明薄膜,每一层上的物体在同一张薄膜上。
一张图就是由若干层薄膜叠置而成的,图形分层有利于提高检索和显示速度。
(2)点元
点元是点图元的简称,有时也简称点,所谓点元是指由一个控制点决定其位置的有确定形状的图形单元。
它包括字、字符串、子图、圆、弧、直线段等几种类型。
(3)弧段
弧段是一系列有规则的、顺序的点的集合,用它们可以构成区域的轮廓线。
它与曲线是两个不同的概念,前者属于面元,后者属于线元。
(4)结点
结点是某弧段的端点,或者是数条弧段间的交叉点。
(5)结点平差(顶点匹配)
本来是同一个结点,由于数字化误差,几条弧段在交叉处即结点处没有闭合或吻合,留有空隙,为此将它们在交叉处的端点按照一定的匹配半径捏合起来,成为一个真正结点的过程,称为结点平差。
(6)点
点是地图数据中点状物的统称,是由一个控制点决定其位置的符号或注释。
它不是一个简单的点,而是包括各种注释(英文,汉字、数字等)和专用符号(包括圆、弧、直线、五角星等各类符号)。
所有的点图元数据都保存在点文件(*.WT)中。
(7)线
线是地图中线状物的统称。
MAPGIS将各种线型(如点划线、省界、国界、等高线、道路、河堤)以线为单位作为线图元来编辑。
所有的线图元数据都保存在线文件(*.WL)中。
(8)区
区通常也称面,它是由首尾相连的弧段组成封闭图形,并以颜色和花纹图案填充封闭图形所形成的一个区域。
如湖泊、居民地等。
所有的区图元数据都保存在区文件(*.WP)中。
(9)工程
对MAPGIS要素层的管理和描述的文件,它提供了对GIS基本类型文件和图像文件的有机结合的描述。
它可由一个以上的点文件,线文件,区文件和图像文件(*.MSI)组成。
在工程管理中还提供了对工程所使用的不同的线型、符号等图例以及图例参数、符号的管理和描述。
3.矢量化系统的文件操作
(1)装入光栅
栅格数据可通过扫描仪扫描原图获得,并以图像文件形式存储。
MAPGIS系统可以直接处理TIFF(非压缩)格式的图像文件,也可接受经过MAPGIS图像处理系统处理得到的内部格式(RBM)文件。
该功能就是将扫描原图的光栅文件或将前次采集并保存的光栅数据文件装入工作区,以便接着矢量化,此时将清除工作区中原有光栅数据。
(2)保存光栅
将工作区中的光栅数据存成MAPGIS系统的内部格式(RBM)文件。
在矢量化的过程中,若设置“自动清除处理过光栅”选项,则工作区中的光栅图像会发生变化;另外,当进行“光栅求反”操作后,工作区中的光栅图像也会发生变化。
为了保存修改后的图像,就得选择该功能来保存光栅图像文件。
(3)清除光栅
清除工作区中的光栅文件。
(4)光栅求反
将工作区中的二值或灰度图像进行反转,如使二值图像的白色变为黑色,黑色变为白色。
在矢量化的过程中,是以灰度级高的象素为准,即只对灰度级高的象素进行矢量化,灰度级低的象素作为背景。
若扫描进来的图像与此刚好相反,则需利用该功能进行反转后才能开始正确的矢量化操作。
如二值图像正常的光栅数据显示出来应是灰底白线,如果出现白底灰线,说明图像黑白相反,应用“光栅文件求反”功能将光栅求反,求反后的光栅文件应存盘,否则下次装入的光栅文件还是不变。
(5)设置矢量化范围
全图范围:
矢量化操作在全图范围内有效;窗口范围:
矢量化操作在定义窗口范围内有效。
(6)设置矢量化参数
矢量化参数包括矢量化时的几个必须的控制参数,设置矢量化参数包括抽稀因子、同步步数、最小线长、自动清除处理过光栅、细线、中线、粗线。
一般用系统默认值即可。
(7)设置矢量化高程参数—高程自动赋值
当前高程:
当前矢量化线的高程值,每矢量化一条线自动赋予当前高程。
高程增量:
高程递增量。
矢量化过程中,每按一次F4键,当前高程就递增一次,并弹出一个小窗口,显示当前高程值。
高程域名:
存储高程值的属性域名,可选择属性库中任意一个浮点型域或双精度型域来存储高程值。
在矢量化高程线时,最好先在[线编辑]菜单下利用[编辑线属性结构]功能建立高程字段,这样才可以在这里指定高程域名,其中线缺省属性字段不允许赋高程值。
(8)交互式矢量化
对于那些干扰因素比较大,需要人工干预的图,要想追踪出比较理想的图,全自动矢量化就显得力不从心了,此时人工导向自动识别跟踪矢量化正好解决这个问题。
矢量化追踪的基本思想就是沿着栅格数据线的中央跟踪,将其转化为矢量数据线。
当进入到矢量化追踪状态后,即可以开始矢量跟踪,移动光标,选择需要追踪矢量化的线,屏幕上即显示出追踪的踪迹。
每跟踪一段遇到交叉地方就会停下来,让你选择下一步跟踪的方向和路径。
当一条线跟踪完毕后,按鼠标的右键,即可以终止一条线,此时可以开始下一条线的跟踪。
按CTRL+右键可以自动的封闭选定的一条线。
在人工导向自动识别跟踪矢量化状态下,可以通过键盘上的一些功能键,执行所需要的操作。
(9)封闭单元矢量化
对于地图上的居民地等一些图元,它的本身是封闭的,然而,由于内部填充的阴影线等内容,无论全自动或人工导向自动识别跟踪矢量化都无法将其一次完整地矢量化出来,这时选用封闭单元矢量化功能就能将其完整地矢量化出来。
封闭单元矢量化功能有两项选择,一种是以这个光栅单元的外边界为准进行矢量化;另一种是以边界的中心线为准进行矢量化。
4.图形编辑
MAPGIS图形编辑器提供分别对点、线、面三种图元的空间数据和图形属性进行编辑的功能,是一个功能强大的图形编辑系统。
图形编辑是机助制图中最重要的不可缺少的阶段。
通过编辑,我们能够改善绘图精度、更新图形内容、丰富图形表现力,实现图形综合。
MAPGIS的图形编辑器,以“所见即所得”的工作方式面向用户,提供多级的Undo(后悔)以避免误操作,使用方便简单。
(1)文件
在GIS应用中,一般把同一类地理要素存放在同一文件中,我们称该文件为“要素层”或“地理层”。
对文件的操作包括:
装入(点、线、区)文件、添加文件、保存文件、换名存文件、存部分文件、清除工作区、清除全部工作区、退出系统。
装入新的图元(点、线、区)文件或退出系统前,如果原有数据经过编辑而没有存盘,图形编辑器会提示用户存盘。
(2)工程
一幅地图或工程项目输入到计算机后可能被分成多个文件(要素层)来进行编辑、处理和分析,当文件太多时,不易查找和记忆,因此我们要建立一个工程文件,来描述这些信息,管理这些内容,而且在编辑处理同一工程时,不必装入每一个文件,只需装入工程文件即可。
这样,既方便装入,也方便编辑处理。
工程文件的操作功能包括:
打开工程、新建工程、工程的编辑、图例板。
当创建或打开一个工程后,在左上部文件列表框中,显示出当前工程所含的文件、每个文件当前的状态及所在的目录路径。
状态分关闭状态(不显示);打开状态(显示、只读);可编辑状态(显示、可编辑修改);当前编辑状态(显示、可编辑修改,还可添加图元)。
点击文件后按右键出现菜单可进行状态的设置以及进行各种工程操作。
在最前面的绿色小框中勾选,则设置文件为当前可编辑状态。
如果需要在工程文件中加入或删除文件项,先在列表框中选择要插入或删除的文件位置,然后按菜单项上的[插入项目]、[添加项目]或[删除项目]按钮,即可完成插入、添加或删除操作。
注意:
插入是加在选中位置的前面,添加是加在最后面。
若想修改文件或目录,在列表框中选择所要修改的文件,选[修改项目]功能,此时该文件的描述信息就显示在编辑窗口中(见PPT课件图),这时您就可以在编辑窗口中修改文件的描述信息。
其中[描述]摘要介绍该文件的内容;[状态]表示该文件是否可编辑修改状态、只读显示状态、关闭不可见状态,打开的状态下可以显示,关闭的状态下则不显示。
同一工程中,可同时编辑多个文件,但只能有三个文件处于当前编辑状态,分别为点、线和
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- 地理信息系统 应用 开发
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