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《地理信息系统原理课程综合实习》
实习报告
班 级：
姓 名： 学 号：
指导老师： 孙朝晖
武汉大学遥感信息工程学院
1. 实习目的
本实习是为学习和理解《地理信息系统原理》课程的相关知识而专门设计的。 1. 通过实习加深对地理信息系统的组成、功能、数据库以及数据输入、数据编辑、数
据分析、数据显示输出等基本概念、理论和方法的理解和掌握。
2. 要求学生了解ArcGIS9的基本组成，了解Geoway和ArcGIS9软件的基本组成和基
本功能，了解Geoway和ArcGIS9的文件结构和类型，掌握创建这些文件的方法； 3. 了解GIS数据库的相关知识，掌握空间数据和属性数据的输入方法、数据编辑方法； 4. 掌握影像匹配、DEM生成、坐标变换的基本方法； 5. 掌握栅格数据、矢量数据和属性数据的基本分析方法； 6. 掌握数据显示的基本方法以及布局地图的制作和输出方法。
2. 实习内容
1) 栅格地图矢量化
数据是地理信息系统的血液，一个地理信息系统最昂贵的部分往往是数据的来源，如今有多种方式可以获得GIS数据，如遥感，实地测量，GPS数据，但往往原有的地图数据是GIS数据很重要的一种来源。由于地图数据已经成图，要在GIS中使用这些数据主要是将地图数字化。
地图数字化有手扶式数字化仪和数字扫描仪两种形式，在此次实习中我们便是将扫描后的地图即数字栅格地图进行矢量化，并对其进行注记。本次实习中我们通过辨认DRG中的地图符号表达，使用Geoway软件将其进行矢量化。主要包括点状、现状和面状要素的矢量化和添加注记两步。实习中最关键的部分还是符号的辨认，在准确识别地物的前提下，精确地将其进行矢量化。
2) ArcGIS数据建库
从合适的dwg文件中采集10个独立房屋，10组有公共边界的房屋，10个池塘，将其转换为dxf文件，利用arcedit将dxf文件转换为coverage，并进行拓扑建立，将建立后的coverage添加属性，并将其转换为shapefile文件。利用生成后的shapefile文件进行报表生成，利用数据生成专题图。
建立personal geodatabase，从dwg文件中选择合适的层，将其导入到要素集，对导入后的要素添加拓扑，利用ArcMap修改拓扑错误，将修改后的线性文件生成为面状文件，并进行添加属性操作。
3) AcgGIS地理数据空间分析
利用上一步生成的shapefile文件或Geodatabase，自己添加相关属性数据，并进行空间
分析，空间分析的内容可以为缓冲区分析、叠置分析等。
3. 实习实现思路和方法
1) 栅格地图矢量化
栅格地图进行矢量化是利用Geoway软件进行的，首先建立工程，进行图像配准，图像配准是将地图从设备坐标转换为地理坐标系。具体做法是在选择地图上的有坐标参考点，然后输入其地理坐标，在此过程中需要注意坐标的单位的转换，以及选择已知坐标点的的准确性。
由GIS基础知识的学习知道在矢量数据中有点、线、面和注记四个基本的组成部分，以下分别说明它们的矢量化方法。
点状地物是指一些无形状、无大小只有坐标位置的独立地物，一般有水井、独立树、塔等。以水井为例说明基本步骤：
第一步、设置作业环境：
设置激活图层：在窗口左侧的“工程管理器”中的“水系”层上单击鼠标右键，选择“设置为激活图层”命令。
击活符号视图：点击窗口右下角“状态栏”上原本灰色的“符号”标签，使之变成黑色。在这种视图下，我们输入的所有对象都将以制作数据的形式显示，否则只会显示“母线”数据。
第二步、选择工具：在“输入工具栏”中选择“点”工具，并选择其地物编码。 第三步、采集：在工作区内每按下一次鼠标左键，就完成一次“水井”地物的采集。按下鼠标右键则结束工具使用。
对于点要素还需特别注意有向点和高程点的采集。不同于以上的一般点对于有向点还需要通过鼠标拖动旋转，使其方向符合要求。对于高程点在进行采集时需要输入其高程，在此过程中需要注意输入高程和进行数字化的顺序，在操作过程中发现，只有在输入某一高程点高程后，进行点的采集才能使其具有正确的高程。
线要素和面要素的数字化过程类似于点要素的采集，但在线要素和面要素采集过程中需要灵活使用Geoway给出的工具，在进行线的采集时可以根据线的形状灵活使用不同的线条类型如样条曲线、折线，以使其形状更贴合原数据。还可以使用线跟踪工具，能够加快线条数字化的速度，但某些情况下线跟踪的精度不如手工数字化，如当线出现分叉时。对面要素的数字化分两步，首先是将其数字化为闭合的线要素，然后在其属性中将其选择为面状要素。
对于注记的生成，虽然文档中所说的为新建一个注记层，并且在新建注记的时候需要将注记与地物类型相匹配，但在实际操作过程中发现，当新建了注记层之后无法将其与相应地物类型联系，只有将注记记在相同层中才能满足。
2) ArcGIS数据建库
利用ArcGIS进行数据建库过程中，首先进行的是在AUTOCAD中选择合适数目的地物，在本次实习中选择了10个独立房屋，10组具有公共边界的房屋和10个水系地物如池塘。将选择的地物保存在独立的层中，利用Arcedit进行编辑，将选择出的地物导成的dxf文件转换为coverage文件。并对其添加适当的图层作为背景。对生成coverage文件建立拓扑，更改拓扑错误后，转换为shapefile文件。利用shapefile文件添加属性，生成报表，并生成地图。在本部分实习中，因为使用ArcEdit使用的是命令行，因此使用起来效率不高，但如果能够掌握相关的命令行技巧便可以极大提高速度。如对于熟悉的输入可以几条命令同时输入后点击表示面状地物的标志点进行赋予属性：sel;cal DKBH = \对于所有地物类都相同的属性可以一次性全部输入，如图号属性：sel all; cal TH = \使用ArcEdit对coverage建立拓扑使用的是clean命令，对文件操作要注意，每次操作结束都需要重新建立拓扑并保存。
建立Geodatabase数据库，在数据集中导入dwg文件的特定图层，得到一个要素类，在本次实习中我选择了B100和H022两层，分表表示房屋和水系。建立拓扑，根据图形特点定义拓扑规则为多边形不能重叠和不能存在悬挂结点，其容差设为0.01，使用ArcMap提供的功能修个拓扑错误。利用修改拓扑错误后的线状要素类生成一个面状要素类，对该面状要素赋予属性。在使用ArcMap赋予属性时需要注意保存。
3) GIS空间分析
关于矢量数据的空间分析主要是缓冲区分析和叠置分析，但可以将矢量分析和一些栅格操作想结合，将其进行再分类，使用直线距离分析得到距离矢量实体的不同距离范围内分为不同的类型，利用几个类似的再分类栅格图形可以进行运算得到所需的结果。
在使用缓冲区分析时需要注意具体的设置问题，如缓冲区的半径大小，对于面状实体缓冲区是在其轮廓外还是在轮廓内，还是轮廓外及内部所有区域。缓冲区是单独的一个环还是几个环行程的多层缓冲区。对于我创建的属性进行的鸟类生存区域分析的缓冲区我只需要使用单个轮廓外的缓冲区。
对于直线距离分析前需要设置相关属性，其中要注意的是关于栅格大小的设计，在练习时使用的数据使用的栅格固定大小是50，但在我实际操作的地图中如果使用50则无法进行直线分析，因为对于栅格的大小会影响栅格生成的结果，故将栅格设置为最大值，由系统默认生成某一大小。且进行直线距离分析之后，生成的栅格文件会被分为很多类，因此需要进行Reclassfy操作将其进行重新分类获得需要的类型以及每一类型的范围。
4. 实习成果图
Shapefile制成专题地图
Geoway截图