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1、.专业整理.GIS原理与应用实验指导书前 言GIS原理与应用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应用.地理信息系统是覆盖领域十分广泛的高新技术,它包括空间数据输入子系统,空间数据存储和检索子系统,数据处理和空间分析子系统,数据和图形输出子系统,具有实践性,操作性强的特点.要掌握该技术,培养学生的创新精神和实践能力,加强GIS上机实习是十分必要的,地理信息系统上机实践是该课程教学的重要环节,通过上机教学,既能培养学生的上机操作能力,又让他们加深 对GIS的基本知识,原理,
2、应用和发展的掌握,并通过上机实习课巩固和拓展课堂讲授的内容.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和ArcView GIS等,同时在有条件的情况下了解MapInfo和ARCGIS软件.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,它们可以在仿真实验室服务器机器的软件库-专业软件类-2006GIS原理与应用中获取.林孝松实习一 ArcView GIS简介和MAPGIS矢量化 一,实习目的(1)了解ArcView GIS和MAPGIS软件的安装,操作界面和基本功能;(2)了解ArcView GIS的简单查询功能;(3)掌握MAPGI
3、S地图扫描矢量化的基本原理与方法,完成栅格地图的矢量化.二,实习准备1.软件准备:ArcView GIS和MAPGIS;2.数据准备:该实习用到的数据全部保存在提供的PAGIS子文件夹DATA的01中.三,实习内容1.ArcView的安装ArcView的安装过程比较简单,要求大家能独立安装,基本软件一般情况下可以按照缺省情况进行安装;另外在以后的应用与学习中会用到相关扩展模块,因此必须安装才能使用.扩展模块也可以完全按照缺省进行安装,但其必须在安装基本软件之后才行.第一次安装完成后启动需要填写软件使用单位,个人名称和序列号(511111111111)等信息.2.ArcView的操作界面ArcV
4、iew GIS的操作界面主要包含六个基本文档界面,即工程,视图,数据表,统计图表,地图布局和脚本程序等窗口或界面.其中工程窗口是对所有文档进行组织和管理的场所.视图文档及其界面是用户显示,查询,分析研究各类专题文件的场所.表格主要用于对表格类数据进行管理,分析,查询和处理.每一个窗口界面都有不同的菜单,按钮和工具等.其中视图界面是我们用得比较多的界面,其主要由菜单条,按钮条,工具条,目录窗口,地图窗口和状态栏等组成.结合上机PPT课件对视图界面的各个组成部分进行了解,为后续操作打下基础.3.简单查询简单查询主要包括以下三个方面:(1)单个要素,记录查询;(2)点击记录查询和(3)选择要素查询记
5、录.结合教学课件进行操作.4.ArcView的退出与进入退出ArcView按windows操作系统常规,在不同窗口的菜单File中依次关闭View,关闭Table,关闭Project.退出ArcView选File/exit,返回到windows操作系统,在关闭Project时,系统会提示是否保存对工程所作的改动,请选择NO.ArcView的再次启动.按windows常规有三种启动途径:(1)从windows的开始/程序/菜单中启动;(2)直接进入项目文件.根据项目文件的存储路径,双击项目文件名即可进入.注:项目文件的后缀名为apr;(3)在windows的桌面窗口中设置ArcView的图标或项
6、目文件的图标,在桌面上直接启动ArcView或项目文件.5.利用MAPGIS进行矢量化(1)MAPGIS软件的安装MAPGIS软件的安装主要包括两个部分,首先需要安装软件加密狗或虚拟狗,具体安装根据操作系统不同而有所差别,安装的图解示意见PPT课件.第二部分是安装MAPGIS系统软件,一般情况下安装缺省方式安装即可.(2)矢量化等高线启动MAPGIS,通过输入编辑子系统进入矢量化界面.然后打开光栅文件(扫描图件),打开的文件如果不是白线灰底的话就需要进行光栅文件求反操作.接下来可以利用MAPGIS交互矢量的各项功能完成等高线的矢量化.在矢量化过程中用到的各项功能简介如下:当一条线结束时,按鼠标
7、右键完成;当跟踪的线不要时可以按ESC键取消.F5键(放大屏幕):以当前光标为中心放大屏幕内容.F6键(移动屏幕):以当前光标为中心移动屏幕.F7键(缩小屏幕):以当前光标为中心缩小屏幕内容.F8键(加点):用来控制在矢量跟踪过程中需要加点的操作.按一次F8键,就在当前光标处加一点.F9键(退点):用来控制在矢量跟踪过程中需要退点的操作,每按一次F9键,就退一点.有时在手动跟踪过程中,由于注释等的影响,使跟踪发生错误,这时通过按F9键,进行退点操作,消去跟踪错误的点,再通过手动加点跟踪,即可解决.F11键(改向):用来控制在矢量跟踪过程中改变跟踪方向的操作.按一次F11键,就转到矢量线的另一端
8、进行跟踪.F12键(抓线头):在矢量化一条线开始或结束时,可用F12功能键来捕捉需相连接的线头.当所跟踪的线为闭合时,你在跟踪结束按右键结束时同时按住Ctrl键,则所画线自动封闭.(3)等高线高程自动赋值将矢量化好了的等高线进行自动赋值比一条一条的赋值要快捷的多.在等进行高线自动赋值之前应该建立等高线的属性结构字段以存放高程数据.注意在输入好后按回车键到下一行完成属性字段的建立.然后利用高程自动赋值菜单项功能,通过鼠标拉出的伸缩线结合设定的参数将与该线相交的所有等高线赋以高程值.(4)多边形矢量化制图打开光栅文件F1,光栅文件求反后,按照矢量化线一样进行跟踪矢量化,当所跟踪的线为闭合时,在跟踪
9、结束按右键结束时同时按住Ctrl键,则所画线自动封闭,后续工作要减少很多.在画相交线时尽量延长点,以便后续由计算机自动工作,但注意主要不要延长太长.具体图示见PPT课件.所有的线矢量化完成后,执行自动剪断线功能,将所有相交的线自动剪断.自动剪断线后,我们通过执行删除微短线功能,将没有用的微短线删除.不过删除微短线的大小值要一定要注意,最小线长的值大了,就有可能将有用的线删除了,如果最小线长的值小了,那么就不能将无用的微短线完全删除.一般情况下可以看一看无用的微短线长度值再来填数值.如果确认所有线都为无用的微短线,那么可以点中框中任意一条记录,点鼠标右键,然后点删除所用微短线.将微短线删除后,进
10、行线拓扑错误检查.当完成线拓扑错误检查后,执行线转弧段功能,生成新的弧段文件.关闭线文件,打开弧段文件.由于系统缺省为弧段不可见,因此刚打开弧段文件时是看不到的.需要通过设置-参数设置来进行设置弧段可见.完成后点按更新窗口按钮,显示弧段.为了正确建立多边形以及多边形的拓扑关系,还需要进行区拓扑错误检查.如有错误,可以通过区编辑菜单下的功能项修正.完成区拓扑错误检查后,可进行拓扑重建,完成后记得保存.最终我们得到后缀名为wp的多边形文件.(5)MAPGIS数据输出为了将数据转换为其他软件数据格式,我们需要利用MAPGIS的文件转换功能进行数据格式的转换.先装入我们需要转换输出的数据,为了核查装入
11、的文件是否为我们所需要的,可以通过窗口-复位窗口功能进行浏览核查.注意数据保存的路径不要太长,同时在路径中尽量不要有中文.四,实习要求要求学生掌握两个软件的安装并完成等高线和多边形栅格数据的矢量化以及数据格式的转换.实习二 GIS数据的输入,编辑,显示与查询一,实习目的GIS数据的输入,编辑,显示和查询是地理信息系统最基础的工作和相应重要功能,在此实习中,要求学生:(1)掌握MAPGIS和ArcView GIS软件的数据处理方法和基本步骤;(2)掌握ArcView GIS软件数据显示与查询的方法与步骤.二,实习准备1.软件准备:MAPGIS和ArcView GIS;2.数据准备:该实习用到的数
12、据全部保存在提供的PAGIS子文件夹DATA的02中.三,实习内容(一)空间数据的输入与编辑1.矢量数据的输入(1)用ArcView GIS做屏幕数字化所需数据:landuse.shp,用来作数据化的背景地图.屏幕数字化在技术上与手扶跟踪数字化相似,所不同的是:在数字化时用鼠标替代数字化仪的游标;计算机屏幕的分辨率低于数字化仪;屏幕数字化时,需要有一个背景图.具体操作见PPT课件.在屏幕数字化过程中,为了确保要数字化的要素会相交并完全对准,需要使用交互捕捉选项.同时有3个数字化选项:左击鼠标数字化点(顶点);右击鼠标打开弹出菜单,它包括如顶点捕捉,交互点捕捉等选项;双击鼠标则为完成数字化.注意
13、:屏幕数字化由于分辨率较低,因此其精度较差不适合于大批量的数据生产.如果进行大批量的数据生产我们采用前面介绍的用MAPGIS来进行数字化.(2)在ArcView GIS中增加事件专题所需数据:events.txt,一个含有GPS的x,y坐标读数的文本文件.启动系统并进入工程界面,将events.txt以表格数据的形式添加进来.然后在视图界面利用Add Event Theme功能将文本文件数据转换为点文件数据.(3)在ArcView GIS中读取CAD文件启动系统,加载CAD读取扩展模块.选用菜单View/Add Theme,添加Landuse.dwg,注意:一个cad文件包含四个部分,分别为点
14、,线,面和文字注记,点击文件名前面的文件夹符号可以浏览cad文件的四个组成部分.激活Landuse.dwg专题,选择菜单Theme/Conver to Shape file,并将生成的Shapefile Name命名为Landshp,以便我们进行编辑修改.激活专题Landshp,打开该专题的属性表,查看属性表.(4)用MAPGIS进行扫描矢量化输入与编辑该部分内容已经在前面相关专题完成.主要内容是点,线和区编辑以及相应的属性数据编辑.(5)用ArcView GIS编辑空间数据所需数据:editmap2.shp和editmap3.shp;该习作主要涉及3个常用编辑功能:合并多边形,分割多边形和多
15、边形边界整形.我们只对editmap2.shp进行编辑,而editmap3.shp用来说明编辑后的editmap2.shp有何变化.启动系统,打开一个新视图,并将editmap2.shp和editmap3.shp加入视图.为了更好地进行编辑,先需要对editmap2.shp进行自动标注(Auto-label).点击Pointer工具,点击多边形74,然后按下shift键的同时点击多边形75.现在环绕两个多边形出现操作手柄(矩形框),从Edit下拉菜单中选择Union Feature(合并要素)合并多边形74和多边形75.点击绘图工具,选择画线分割多边形工具.要分割一个多边形,分割线必须穿越多边
16、形边界.在要开始绘制分割线之处点击鼠标左键,点击每个组成分割线的节点,在结束点双击鼠标.试采用该方法分割多边形71.对多边形73进行整形:放大多边形73所在的区域;点击节点编辑工具.在多边形73内点击以查看用小方框表示的现有节点;将光标移到需要添加节点处;当看到十字丝圆圈符号时,左击鼠标.移动鼠标并再次回到该节点处,按下鼠标拖动至新地点.2.栅格数据的输入(1)在ArcView中看USGS数字高程模型数据启动系统,加载栅格空间分析模块.打开一个新视图,利用视图界面文件菜单中的Import Data Source功能项输入USGS DEM 数据,文件名为filer.dem.注意将其保存后并添加到视图中.(2
