《GIS实习报告》word版.doc

【基本信息】【开课部门】资源环境学院【课程名称】地理信息系统【设课形式】独立非独立【实训项目】GIS应用【实训学时（或天数）】32学时天【学生姓名】程振都【学号】201007170126【实训地点】E楼404【实训日期】【教师对报告的最终评价及处理意见】成绩（百分制）：（涂改无效）教师：年月日一、 基于GIS的土壤类型专题图制作以沂蒙山区土壤类型分布图为例1. 土壤类型专题图的意义专题地图（thematic map），又称特种地图，着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象的地图。专题地图的内容由两部分构成：专题内容。图上突出表示的自然或社会经济现象及其有关特征。地理基础。用以标明专题要素空间位置与地理背景的普通地图内容，主要有经纬网、水系、境界、居民地等。专题地图是指突出而尽可能完善、详尽地表示制图区内的一种或几种自然或社会经济（人文）要素的地图。专题地图的制图领域宽广，凡具有空间属性的信息数据都可用其来表示。其内容、形式多种多样，能够广泛应用于国民经济建设、教学和科学研究、国防建设等行业部门。专题地图和普通地图相比，具有独特的特征。主体内容广泛具有地理基础和专题要素双重内容表达方式多样、图面配置灵活土壤类型专题图制作的常用方法 基于ARC-GIS的专题图制作 基于MAPGIS的专题图制作 基于Supermap的专题图制作 基于GIS的专题图制作的优点在ArcMap中可以把一类相同或相似的要素放在同一个图层中进行编辑.ArcMap提供了一个完整的地图显示、编辑以及生产环境。相对于以往所有的GIS软件，ArcMap提供了无与伦比的强大功能：a. 多用户环境下能够处理与产品及比例尺无关数据库的数据模型。b.人性化设计和所见即所得的界面使得复杂的地图布局和生产易于完成。c.可定制的用户环境能充分满足制图人员的需要。d.与Windows风格协调一致的、即取即用的界面，使用户很容易访问多种数据源（提供几十种数据读取/显示选项）。e. 支持复杂的、动态的表达和更多的输出格式。f.支持动态地图投影。g.支持智能化的地图标注。h.强大的地图组合及页面布局工具。i.自动生成栅格网/经纬网。j.非常全的地图符号、线形、填充和字体库。k.支持多种常用的输出格式（PostScript，PDF，CGM等）。基于GIS土壤类型专题图制作方法专题地图的制作过程 专题地图的制作过程主要包含以下六个步骤：a、规划专题地图 b、底图要素和专题要素的确定 c、建立底图要素和专题要素表 d、创建专题地图 e、数据处理及符号化 f、注记及地图整饰等。下图是制作流程：规划专题地图选取专题要素矢量化创建专题地图选取底图要素创建要素表*.tab数据处理、符号注记、图例配置地图整饰面状区域填充库专题地图输出颜色库符号库线型库修改图像配准（配准的原理、步骤）地图配准是指将栅格图像配置到矢量地图上的一个过程，原理是在栅格图像上找一些与矢量地图相同位置的控制点，利用地理信息平台提供的工具，将栅格图像用矢量的坐标来控制，以便作为一个像矢量图层类似的层来使用l 步骤第1步 地形图的配准加载数据和影像配准工具ll ：打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。l 把需要进行配准的影像增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。第2步 输入控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。l 在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置。l 用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。l 检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“二次多项式”第3步 设定数据框的属性l 增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”“数据框属性”，设定数据框属性l 更新后，就变成真实的坐标。第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件l 在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。l图1数字化（建立专题的类型、土壤类型属性表）(1) 打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人 Geodatabase”。并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test3.mdb）。(2) 下面将为该Geodatabase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ArcCatalog中，鼠标右击test3这个个人 Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.(3) 输入创建的要素类的名称，点击下一步。(4) 点击下一步。点击Shape字段。在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在(Projected Coordinate Systems目录下，选择Gauss Kruger-Xian 1980- Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。点击增加，第6步 从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中(1) 切换到ArcMap中， 将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex3.mxd打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的要素类。设置图层等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。(1) 将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。(2) 进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。图2投影设置及转换（原理、步骤、选取何坐标系）先定义地理坐标在进行投影转换。具体操作在图像配准和数字化中已作说明。图3专题图属性提取（图斑面积计算、各县区分析和统计）通过属性表的通过calculate操作，计算各个多边形的面积表12. 专题图制作专题图包含的要素地图要素是构成地图的基本内容。分为数学要素、地理要素和辅助要素。数学要素包括地图投影、制图网、比例尺、大地控制基础以及方位标等。地理要素是指地图内容，包括自然地理要素与社会经济要素。辅助要素是有利于读图、用图方面的内容，如图名、图号、图例、略图、插图、接合表、地图资料、编绘说明等。不同类型的地图，其地图要素的组成也各异。构成地图内容的数学要素、地理与人文要素和辅助要素之总称。地图的数学要素，是具有按一定的数学法则构成的或具有数学意义的地图要素，包括坐标网、控制点、地图比例尺及地图定向要素等。地图的地理与人文要素是地图内容的主体，据其性质可分为：自然要素，包括海洋、陆地水系以及地质、地球物理、地貌、气象、水文、土质与植被、动物等；社会经济要素，包括居民地、交通网、境界以及政治、行政、人口、城市、历史、文化和经济等方面的现象或物体；环境要素，是指人类生活的环境状况，包括自然灾害、自然保护、环境污染及其保护与治理、疾病与医疗等。地图的辅助要素则指位于内图廓以外，为阅读和使用地图而提供的具有一定参考意义的说明性内容或工具性内容，包括：图名、图号、接图表、接合图号、图廓、图廓间注记、图例、数字比例尺与图解比例尺、坡度尺、三北方向图以及其他附图、资料和成图方法说明等。制作工具及步骤点击layout view到地图制作界面1）添加题目选择菜单栏中的Insert中的Title,输入题目，双击，可通过Change Symbol改变字体颜色、大小等2） 添加图例选择菜单栏Insert中的Legend点击下一步至完成（1）双击图例Items点击点或线Styleproperties选择合适的表示类型General选择显示类型(2)在Legend中选择“图例”的显示方式3) 添加比例尺选择菜单栏Insert中的Scale Bar，双击比例尺然后选择properties可以更改比例尺大小等4） 添加指北针选择菜单栏Insert中的North Arrow，双击坐标然后通过properties改变坐标大小6 输出数字地图成组图例设置（辅助要素：图例、指北针、比例尺、制作日期、制作者、地图名称等）图43. 总结：通过这次实习共熟悉了软件，了解掌握了地图数字化、空间分析、专题图的制作等等内容，对于地理信息系统课堂上所学的知识有了进一步的深入了解，使学到的知识能够学以致用。通过这次实习我对GIS产生了深厚的兴趣，对于GIS应用，分析一些具体问题等十分感兴趣，实习后我自己也会对这一部分的内容多加研究。希望能够做到不参照指导书自己对一个问题进行分析，选择解决的方法来实现目二、基于GIS的地形因子的自动提取1. 地形因子包含的要素及其作用坡面因子的分类按照坡面因子所描述的空间区域范围，可以将坡面因子划分为微观坡面因子与宏观坡面因子两种基本类型。常用的微观坡面因子主要有：坡度、坡向、坡长、坡度变率、坡向变率、平面曲率、剖面曲率等。常用的宏观坡面因子主要有：地形粗糙度、地形起伏度、高程变异系数、地表切割深度，以及宏观坡形因子（直线形斜坡、凸形斜坡、凹形斜坡、台阶形斜坡）等。2. 地形因子提取的方法提取坡面因子的基本方法首先将坡面的形态特征或各个坡面因子进行定量化描述，完成求导的数学模型，在此基础上，建立其以DEM为基本信息源进行提取的技术路线，并通过软件实现形成一套易于计算机操作的方法。常用方法介绍（介绍DEM）基于DEM的坡度提取通常在33的DEM栅格分析窗口中，采用几何平面来拟合或差分计算的方法进行。分析窗口在DEM数据矩阵中连续移动完成整个区域的计算工作。3. 数据准备图像配准（配准的原理、步骤）地图配准是指将栅格图像配置到矢量地图上的一个过程，原理是在栅格图像上找一些与矢量地图相同位置的控制点，利用地理信息平台提供的工具，将栅格图像用矢量的坐标来控制，以便作为一个像矢量图层类似的层来使用l 步骤第1步 地形图的配准加载数据和影像配准工具ll ：打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。l 把需要进行配准的影像增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。第2步 输入控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。l 在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置。l 用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。l 检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“二次多项式”第3步 设定数据框的属性l 增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”“数据框属性”，设定数据框属性l 更新后，就变成真实的坐标。第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件l 在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。l图1数字化（建立专题类型、建立属性表）(5) 打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人 Geodatabase”。并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test3.mdb）。(6) 下面将为该Geodatabase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ArcCatalog中，鼠标右击test3这个个人 Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.(7) 输入创建的要素类的名称，点击下一步。(8) 点击下一步。点击Shape字段。在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在(Projected Coordinate Systems目录下，选择Gauss Kruger-Xian 1980- Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。点击增加，第6步 从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中(2) 切换到ArcMap中， 将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex3.mxd打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的要素类。设置图层等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。(3) 将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。(4) 进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。图2投影设置及转换（原理、步骤、选取何坐标系）先定义地理坐标在进行投影转换。具体操作在图像配准和数字化中已作说明。图3生成DEM 图4 4. 表面分析加载DEM数据：TIN， 加载3D分析扩展模块，打开3D分析工具栏，执行菜单命令3D分析表面分析坡度, 指定各参数 右键点击图层Slope of tin，执行属性命令，设置图层符号，重新调整 坡度成图 【图五】 4.1.2 关闭除TIN之外的所有图层的显示，编辑图层tin的属性，在图层属性对话框中，点击符号 选项页，将 边界类型 前面检查框中的勾去掉; 点击 添加 按钮，添加渲染 对话框中，将 所有边用同一符号进行渲染 和 所有点用同一符号进行渲染 这两项添加么TIN的显示列表中， 4.1.3 TIN 转换为坡度多边形 新建地图文档，加载图层 tin，参考上一步操作，将 面坡度用颜色梯度表进行渲染 和 面坡向用颜色梯度进行渲染 这两项添加到TIN的显示列表中，在上面的对话框中，选中Slope，点击 分类 按钮，在下面的对框中，指定类 ，然后在 间隔值 列表中输入间隔值。点击两次 确定 后关闭图层属性对话框，图层 tin 将根据指定的渲染方式进行渲染： 执行3D分析工具栏中的命令转换TIN转换到矢量，指定各参数： 得到多边形形图层：（根据实际命名），它表示研究区内各类坡度的分布状况，结果是矢量格式，打开其属性表可以看到属性为数值 查看矢量图层：tinSlopef 中要素属性表 【图六】坡向因子（设置的参数及意义、阴阳坡划分、面积提取）坡向成图【图七】4.2.2 TIN 转换为坡向多边形 【图八】4.2.3 阴阳坡划分 设置属性：选中aspect，点击 分类 按钮，在下面的对框中，将类 指定为2，然后在 间隔值 列表中输入间隔值。【图九】4.2.4 坡度、坡向面积提取4.3流域分析（因子设置及意义）4.3.1 数据基础：无洼地的DEM 在ArcMap中加载 DEM数据，执行工具条 Hydrology Modeling中的菜单命令 Hydrology Fill Sinks，在出现的对话框中将 Input Surface参数指定为 “Tingrid”确定后得到无洼地的DEM数据： Filled Sink1 【图十】 4.3.2 关键步骤：流向分析 在上一步的基础上进行，执行工具条 Hydrology Modeling中的菜单命令 Hydrology Flow Direction ，在出现的对话框中将 Input Surface参数指定为 “Filled Sink1” ,确定后得到流向栅格 Flow Direction1 【图十一】4.3.3 提取河流网络 提取河流网络栅格： 在上一步的基础上进行，打开Arctoolbox，运行工具Spatial Analyst ToolsMap Algebra单输出地图代数，输入公式：con (Flow Accumulation1800,1)，输出栅格指定为：StreamNet 说明：通过此操作将流水累积量栅格Flow Accumulation1中栅格单元值（流水累积量）大于800的栅格赋值为1，从而得到河流网络栅格StreamNet 关闭除Streamnet之外的其它图层,提取河流网络矢量数据 在上一步的基础上进行，执行工具条 Hydrology Modeling中的菜单命令 Hydrology Stream Network As Feature ，在出现的对话框中将 Direction Raster参数指定为 “Flow Direction1”，Accumulation Raster参数指定为 “Flow Accumulation1”，Minimum Number of Cells for a Stream参数指定为 1000 平滑处理河流网络 打开编辑器工具栏，执行工具栏中的命令编辑器开始编辑，确保目标图层为河流网络图层Shape1,通过打开Shape1属性表，并选择属性表的所有行选择图层Shape1中的所有要素，也可以通过要素选择按钮选择图层中所有要素 执行编辑器工具栏中的命令编辑器更多的编辑工具高级编辑打开工具条：高级编辑，点击其上的平滑按钮：在平滑处理对话框中输入参数允许最大偏移：3，得到平滑后的河流网络矢量图层，执行命令: 编辑器停止编辑，保存所做修改。比较平滑处理后的数据与没有进行处理过的数据 【图十三】4.3.4 流域分析 在上一步的基础上进行，执行工具条 Hydrology Modeling中的菜单命令 Hydrology Watershed ，在出现的对话框中将 Direction Raster参数指定为 “Flow Direction1”，Accumulation Raster参数指定为 “Flow Accumulation1”，Minimum Number of Cells for a Stream参数指定为 1000 。 打开空间分析 工具栏，执行命令:空间分析转换栅格到要素 将流域栅格转换成为矢量图层，指定参数：得到矢量数据：WaterShed.shp 【图十四总结因子提取过程中应该注意的问题（数据采集精度、分辨率、投影等）数据源质量问题指数据的采集和录入中可能产生的误差，建库所需的各种类型的数据的可靠性和精度。在数据采集时，校准坐标时要校准精确，我们要尽可能的校准到最接近实际真实坐标。制图过程中，选择正确的投影坐标，输入准确的坐标值，并注意在坐标转换时，将地理坐标换成投影坐标，与真实坐标一致。