交通地理信息系统原理及应用实验实验指导书

江西理工大学交通地理信息系统原理及应用课程实验指导书主审人： 主撰人：肖定华前言交通地理信息系统原理及应用实验是学习交通地理信息系统原理及应用的一个重要实践环节，是我院机电学院（理工科）交通工程专业的一门专业基础实验课，通过它的学习，能巩固和加深课堂教学内容，提高学生设计、编制、调试、运行程序的技能。本书是针对非计算机专业的本科生、专科生及函授生的需要提供的交通地理信息系统上机指导教材。所有4个实验涉及的是地理信息系统的基础内容，要求学生必须熟练掌握。主要目的是进一步巩固所学的知识。实验内容中需要学生自己编写程序，所以要求学生必须在每次实验前认真预习本次实验内容，编写好程序方能参加实验。本课程是对交通地理信息系统原理及应用所授内容进行验证，学生掌握地理信息系统在交通工程实践中的基本方法和基本技能，并培养同学掌握用计算机处理问题的思维方法。通过该课程的训练，掌握以GIS为技术解决实际工程应用问题问题的能力，为学生奠定学习程序设计的基础及能力，本课程对培养学生的应用GIS技术解决交通工程的应用问题的能力具有重大意义。目录第一部分 绪论 页第二部分 基本实验指导 实验一 交通地图数据录入 页实验二 交通地图数据编辑 页实验三 交通地图空间分析 页实验四 交通GIS公交应用 页 第一部分 绪论本实验指导书是根据交通地理信息系统原理及应用课程实验教学大纲编写，适用于交通工程专业。一、 本课程实验的作用与任务交通地理信息系统原理及应用实验是学习交通地理信息原理的一个重要实践环节，是我院机电学院（理工科）交通工程的一门专业基础实验课，通过它的学习，能巩固和加深课堂教学内容，提高学生GIS在交通工程应用设计、编制、评价及分析的能力。二、 本课程实验的基础知识要求学生通过该课程的训练，掌握以计算机为工具解决实际工程应用问题问题的能力，为学生奠定地理信息系统基础及能力，本课程对培养学生的包括基本概念、空间数据结构和数据库、空间数据采集和质量控制、数据处理的内容和方法、空间分析的内容和方法、空间信息可视化、地理信息系统的应用，以及地理信息系统的开发和评价的能力具有重大意义。 三、 本课程实验教学项目及要求序号实验项目名称学时实验类别实验要求实验类型每组人数主要设备名称目的和要求1交通地图数据录入2专业必修设计2PC和MAPINFO7.0掌握mapinfo运行环境及数据录入2交通地图数据编辑2专业必修设计2PC和MAPINFO7.0掌握GIS地图数据的编辑3交通地图空间分析2专业必修设计2PC和MAPINFO7.0掌握GIS在公交的空间分析4交通GIS公交应用2专业必修设计2PC和MAPINFO7.0掌握GIS在公交的应用实验一 交通地图数据录入一、 实验目的1、了解MAPINFO7.0应用程序环境2、掌握交通地图在MAPINFO中分层思想。3、MAPINFO中交通区域的录入4、MAPINFO中道路地图数据录入 5、MAPINOF中地图中主要地形、主要单位标志。二、 主要仪器及耗材PC电脑，MAPINFO7.0软件三、 实验内容和步骤1、实验内容1、熟练掌握MAPINFO7.0的安装及软件环境2、MAPINFO中交通区域的录入3、MAPINFO中道路地图数据录入4、MAPINOF中地图中主要地形、主要单位标志的录入。2、实验步骤一矢量输入数据准备MapInfo中矢量数据的输入方法主要采用扫描矢量化法。录入数据的基本流程：准备原始图件、扫描原始图件并检查纠正图像、图像配准、建立新图层、矢量化地图数据、录入属性数据、地图符号化。分析地图资料，制定地图目标的分类、分级标准，建立符号系统，再确定地图的分层方案，确定各层将存储的地图要素类型，以及表结构。1扫描原始图件在MapInfo中栅格图像不能进行修改，支持BMP、GIF、JPEG、PCX、SPOT、TARGA和TIFF等多种栅格图像文件格式。为了保证数据精度扫描分辨率一般在300dpi以上。2图像配准在MapInfo中按照统一坐标系配准栅格图像，是录入地图数据的基础，这样分区存储的矢量数据可实现在大地理区域环境中进行地图目标的显示和分析。1)导入栅格图像 打开MapInfo后，如下图用“文件打开”打开open table对话框。图 1-01 MapInfo对话框 文件类型栏中选择Raster Image，输入文件名qs后打开文件，弹出MapInfo对话框。图 1-02 Open Table对话框如果选择简单显示，则MapInfo自动生成一个与该栅格文件同名的.TAB文件，并在地图窗口中显示，此时的图层称为栅格图层。也可以选择配准，使后期采集的矢量图形数据与栅格图像同时使用。 图 1-03 MapInfo对话框2) 图像配准 选择配准后，弹出图像配准对话框，点击投影，打开选择投影对话框后选择正确的投影。图1-04 图像匹配 在选择投影对话框中选择正确投影，本实习数据中只选用地理坐标，因此可在类别项栏中选择Non-Earth,单位选择meters，点击OK返回图像配准对话框。图1-05 选择投影 在图像配准对话框中，移动鼠标把十字光标移到图廓点上，单击打开增加控制点对话框，在MapX、MapY中输入该点的地理坐标后，点击确定就可添加一个控制点。如此重复加入至少三个控制点（不能在同一直线上）。 配准后再打开该图像就是已经配准过的图像了。 3新建图层Mapinfo是按照图层组织地图的。即将一幅地图目标分别存储到多个图层中，然后叠加形成地图。每个图层可包含一类或几类地图要素。在Mapinfo软件中，每个图层都是以表的形式存在的。1) 创建表 打开配准后的图像，使装饰层可编辑。 打开MapInfo后，如下图用“文件新建表”打开新建表对话框。1-08 MapInfo对话框 图1-09 新建表对话框在新建表对话框中，选中”添加到当前地图窗口”，点创建”创建”弹出新表结构对话框。 在新表结构下方的对话框”字段信息”中，输入名称、类型、宽度后，点击”增加字段”，则添加一个字段，选中后面的”索引”复选框表示为该字段建立索引，反之不建立索引。用”删除字段”可修改输入错的属性项。最后点击创建返回”创建新表”对话框。 图1-10新表结构 图1-11 创建新表在创建新表对话框中输入新图层的名称区域，再保存即可。打开图层控制，可以看到已经存在着新图层区域。二. 录入数据地图数据的采集流程：打开表并使需要录入数据的图层处于可编辑状态；然后录入图形目标。1录入面、注记1) 输入面目标：点击打开区域样式对话框，设置面符号的前景符号和颜色，以及背景符号和颜色后，可分别添加多边形、圆形和矩形。图 1-17 区域样式对话框点击后，以图像为背景添加多边形。操作方法：在起点处单击左键，依次在多边形边界的拐点处单击左键，在边界终点处双击即可。此外还可添加圆、矩形、圆角矩形等。操作方法：在单击相应工具后，单击左键并拖住不放，在另一处释放，即可绘制想要的面状目标。4) 输入注记：点击打开文本样式对话框，设置注记字体、大小和颜色 图1-18 文本样式对话框点击后，以图像为背景就可添加注记。三、录入赣州地图数据按照上述步骤录入赣州地图数据，其中包括交通区域层以及对交通区域层进行必要的注记，结果(如图)四、 实验注意事项、Mapinfo 中地图空间几何数据和属性数据分别输入，怎样进行两者的联系。2、交通地图怎样分层。五、 思考题1、 Mapinfo 中地图数据怎样输入？2、 Mapinfo 中地图怎样分层？3、 Mapinfo 中地图空间几何数据和属性数据怎样输入？实验二 交通地图数据编辑一、 实验目的1、进一步熟悉mapinfo7.0软件的编辑环境2、掌握mapinfo7.0软件中地图表的设计3、空间数据及拓扑关系的编辑。4、掌握mapinfo7.0软件中地图图层的绘制及制作二、 主要仪器及耗材PC电脑，mapinfo7.0软件三、 实验内容和步骤1、实验内容1、 绘制赣州城市地图中线对象层(道路层)的设计及数据的编辑2、 绘制赣州城市地图中点对象层(主要事业单位、标志性建筑)的设计及数据的编辑2、实验步骤创建表 打开配准后的图像，使装饰层可编辑。 打开MapInfo后，如下图用“文件新建表”打开新建表对话框。1-08 MapInfo对话框 图1-09 新建表对话框在新建表设计道路层表和点层。 在道路层中设计表的结构，在点对象层设计好点层结构。 二. 录入数据地图数据的采集流程：打开表并使需要录入数据的图层处于可编辑状态；然后录入图形目标。1录入点、线、注记1) 输入点目标：点击打开符号样式对话框，设置点符号、符号大小和符号颜色。图 1-15 符号样式对话框点击后，以图像为背景，单击鼠标加点状目标。2) 输入线目标：点击打开线样式对话框，设置线符号、符号宽度和符号颜色。图 1-16 线样式对话框点击后，以图像为背景添加直线。操作方法：单击左键并拖住不放，在另一处释放，即可绘制直线。若在拖拽的同时按住shift键，则只能画出水平、垂直或45度倾斜的直线。点击后，以图像为背景添加曲线。操作方法：单击左键并拖住不放，在另一处释放，即可绘制直线。曲线。若在拖拽的同时按住shift键，则能画出恰好1/4圆的曲线。点击后，以图像为背景添加折线。操作方法：在起点处单击，拐点处单击，终点处双击。3) 输入注记：点击打开文本样式对话框，设置注记字体、大小和颜色 图1-18 文本样式对话框点击后，以图像为背景就可添加注记。三、表的编辑与维护已建立的数据表也可以修改表结构。利用主菜单利用主菜单“表维护”程序组可完成数据表的删除、更名以及修改表结构。 图 1-13运行“表维护表结构”命令打开修改表结构对话框。图 1-14 修改表结构在修改表结构中对话框中，可以调整数据项在表中的位置、添加数据项、删除该数据项，以及修改修改数据项名、类型和宽度。3录入属性数据单击主工具箱上的信息工具，然后在选中对象上任意一点单击，则弹出信息（图1-21）工具对话框。然后在文本栏中输入相应的属性值。图 1-21 信息工具小技巧：在点击后，用鼠标双击地图目标可查询该目标的一些空间信息。如下图是双击区域目标后，获取的一些信息。图1-22 区域对象3)赣州城市地图制成通过设计区域层、道路层、点层对象以后，通过合理的有序排列，从而形成赣州城市电子地图， 如图四、 思考题1、如何正确地给地理实体分类，分别制作相应的图层？ 2、如何正确设计区域、线、点层表结构及数据的编辑？实验三 交通地图空间分析一、 实验目的1、掌握mapinfo7.0地图分析工具的使用：2、掌握mapinfo7.0软件中统计分析、距离量算、缓冲区分析。 3掌握mapinfo7.0软件中查询语句及查询功能。二、 主要仪器及耗材PC电脑，mapinfo7.0软件三、 实验内容和步骤1、实验内容、熟悉mapinfo7.0地图分析工具的使用2、熟悉mapinfo7.0地图分析距离量算的使用3、熟悉mapinfo7.0地图缓冲区的使用。4、熟悉mapinfo7.0地图查询语句及查询功能的使用2、实验步骤1.统计分析单击主菜单查询程序组中的计算统计值命令，打开列统计对话框，可显示统计结果。图 3-01 显示统计结果在主工具箱中，点击后，将弹出统计对话框，在该对话框中可以显示当前选取的地图目标数量，以及地图目标所有数值型属性项的总和、平均值，随着选取目标的改变，这些统计值可自动改变。图 3-02 统计2距离量算在MapInfo软件中，用主工具箱上的直尺工具(标尺)可量算折线各段的距离，和折线的总长度。单击标尺工具后，出现一个标尺显示框，这时的距离和总都为0。图3-03 直尺工具使用示意图 移动光标到A点处单击后，再移动光标，在移动的过程中距离和总的值都在不断的变化，移至B点处停下来，距离和总的值就是折线A点到B点的距离，如上图A；单击鼠标后，记录的值变为0，总保持原值不变。再移动光标，距离的值在0的基础上开始变化，总值在原值上变化，移动光标到C点处停下来，距离的值为B点到C点的距离，总为A点到C点的距离，如下图B。依次类推，可量测折线的总长度。图3-04 标尺显示框3缓冲区分析在可编辑层中先选取需要建立缓冲区的一个或多个目标，然后单击对象中的缓冲命令，打开缓冲对象对话框(图3-05)，在该对话框中可以设置缓冲区半径的大小和单位，选择为单个物体建立缓冲区，还是为所选中的所有物体建立缓冲区。图3-05 缓冲操作创建面域的缓冲区与创建点缓冲区有一定的区别。创建区域的缓冲区不是环状区域，而是包括整个区域以及区域外的环状区域的总面积，如图A；如果在创建线缓冲区，则结果缓冲区是环状的，如图B。图3-06 面域缓冲区示意图二查询工具1地图目标图形信息查询在MapInfo的地图环境中，双击要查询的地图对象，即可弹出相应的点、线、面目标信息框，分别显示点、线和面地图目标的各种信息。图 3-10 点目标信息框图 3-11 线目标信息框图3-12 面目标信息框2地图目标属性信息查询 单个目标的查询：单击主工具箱上的信息工具后，任意选择点击一个点、线或面对象，即可显示该对象的所有属性信息。 多目标的查询：利用选择工具选取多个地图目标，单击工具可打开浏览窗口，显示属性。3利用属性查询地图目标使用查找工具可利用属性查询、标示地图目标位置。 图 3-13找工具前，必须创建索引文件，标识在表结构的索引需要查询的字段就能创建该字段的索引.如下图在QS_poly表中查找海燕乡，并把它标记出来的步骤如下：(1) 打开要选择的基础表QS_poly.图3-14 查找对话框(2)选择查询查找,填写对话框满足你需要的那些部分，如下图点击确定 ,进入下一步。(3)在图上填上权属单位名称，本例是海燕村。如下图图 3-15 查找对话框四、 思考题、 SQL查询语句怎样写？、 赣州城市道路层怎样进行缓冲区分析实验四 交通GIS公交应用一、 实验目的、掌握GIS在公交方面数据的组织：2、了解GIS在交通方面的应用3、掌握GIS在公交方面的应用：二、 主要仪器及耗材PC电脑，MAPINFO软件三、 实验内容和步骤1、实验内容、在原赣州地图中设计公交站点(点对象)图层2、设计公交线路(线对象)图层3、分析公交站点对区域层缓冲区的使用。4、分析公交线路对赣州污染的使用2、实验步骤(1)公交站点、公交线路图层的设计参考实验一、二设计及修改公交站点对象、公交线路对象的图层设计(2)道路的缓冲区操作：由于道路层污染可以影响离道路100米的范围内，所以必须位于离道路100米之间，做道路的道路缓冲分析。1. 打开表XZL_arc，利用SQL选择选出其中的道路。如图4-1：图 4-1 SQL选择2. 使XZL_arc在可编辑的状态下，点击对象-缓冲区,出现如下对话框,如图4-2图 4-2 缓冲区对象3.在半径栏值中输入100，做100米的缓冲分析，点击Next,进入下一个对话框，点击确定,局部结果如图4-3：(3)公交站点的缓冲区操作：参考上述的步骤进行公交站点对区域、道路的缓冲区分析四、 思考题（1） 公交站点对附近区民影响的因素？（2） 公交线路中环境污染的因素？