GIS软件应用实验指导书

GIS软件应用

实验指导书

GIS软件应用-ArcGIS

目录

实验一、使用ARCMAP浏览地理数据..................................................................................................1

一、实验目的...........................................................................................................................................1

二、实验准备...........................................................................................................................................1

三、实验步骤及方法...............................................................................................................................3

第1步启动ArcMap..........................................................................................................................3

第2步检查要素图层................................................................4

第3步显示其它图层................................................................5

第4步查询地理要素................................................................6

第5步检查其它属性信息...........................................................8

第6步设置并显示地图提示信息....................................................10

第7步根据要素属性设置图层渲染样式..............................................12

第8步根据属性选择要素...........................................................14

第9步使用空间关系选择地理要素..................................................16

第1。步退出ArcMap......................................................................................................................17

四、实验报告要求.................................................................................................................................18

实验二、空间数据库管理及属性编辑.....................................................................................................19

一、实验目的.........................................................................................................................................19

二、实验准备.........................................................................................................................................19

三、实验内容及步骤.............................................................................................................................20

第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库.........................................20

第2步预览地理数据库中的要素类..................................................21

第3步创建缩图,并查看元数据....................................................23

第4步创建个人地理数据库(PersonalGeodatabase-PGD).........................................................24

第5步拖放数据到ArcMap中......................................................32

第6步编辑属性数据及进行1：M的空间查询........................................33

第7步导入GPS数据,生成图层....................................................35

四、实验报告要求.................................................................................................................................39

实验三、影像配准及矢量化.....................................................................................................................41

一、实验目的.........................................................................................................................................41

二、实验准备.........................................................................................................................................41

三、实验内容及步骤............................................................................................................................41

第1步地形图的配准一加载数据和影像配准工具.....................................41

第2步输入控制点.................................................................42

第3步设定数据框的属性..........................................................44

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第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件.........................................47

第5步分层矢量化一在ArcCatalog中创建一个线要素图层............................48

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....................53

第7步根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤................................54

四、实验报告及要求.....................................................................................................................................60

实验四、空间数据处理.....................................................................................................................................61

一、实验目的..................................................................................................................................................61

二、实验准备.................................................................................................................................................61

三、实验内容及步骤.....................................................................................................................................63

空间数据处理......................................................................63

第/步裁剪要素...................................................................63

第3步要素融合...................................................................66

第4步图层合并...................................................................67

第5步图层相交...................................................................69

定义地图投影......................................................................70

第6步定义投影...................................................................70

第7步投影变换一一地理坐标系北京1954坐标系转换一＞西安80坐标系...........71

四、实验报告要求.........................................................................................................................................72

实验五、空间分析基本操作............................................................................................................................74

一、实验目的..................................................................................................................................................74

二、实验准备..................................................................................................................................................74

三、实验内容及步骤.....................................................................................................................................75

空间分析模块......................................................................75

/.了解栅格数据....................................................................76

2.用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据)............................77

3.栅格重分类(RasterReclassify)........................................................................................................80

4.栅格计算一查询符合条件的栅施RasterCalculator)................................................................81

5.面积制表(TabulateArea)...........................................................................................................82

6.分区统为ZonalStatistic)................................................................................................................84

7.缓冲区分析(Buffer)..........................................................................................................................86

8.空间关系查询.................................................................89

9.采样数据的空间内热Interpolate).................................................................................................90

10.栅格单元统计(CellStatistic)...................................................................................................94

11.邻域统计(Neighborhood).........................................................................................................96

四、实验报告要求.........................................................................................................................................98

实验六、缓冲区分析应用(综合实验)............................................................................................................99

GIS软件应用-ArcGIS

一、实验目的....................................................................99

二、实验准备....................................................................99

三、实验内容及步骤..............................................................99

1.距离制图一创建缓冲区.........................................................99

1.1点要素图层的缓冲区分析.......................................................99

1.2线要素图层的缓冲区分析......................................................101

1.3多边形图层的缓冲区分析......................................................103

2.综合应用实验................................................................103

2.1水源污染防治.................................................................103

2.2受污染地区的分等定级........................................................105

2.3城市化的影响范围............................................................107

四、实验报告要求...............................................................110

实验七、地形分析…-TIN及DEM的生成及应用（综合实验）.............................111

二实验目的...................................................................111

二、实验准备...................................................................111

三、实验内容及步骤.............................................................111

1.TIN及DEM生成..............................................................Ill

1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM..................................Ill

1.2TIN的显示及应用.............................................................113

2.DEM的应用...................................................................119

2.1坡度:Slope..................................................................119

2.2坡向:Aspect.................................................................120

2.3提取等高线...................................................................122

2.4计算地形表面的阴影图........................................................123

2.5可视性分析...................................................................126

2.6地形剖面.....................................................................128

四、实验报告要求...............................................................129

实验八、ARCMAP制图一地图版面设计..............................................130

一、实验目的...................................................................130

二、实验准备...................................................................130

三、实验内容及步骤.............................................................130

第1步渲染图层要素一唯一值符号.................................................130

第2步标注图层要素..............................................................135

第3步渲染图层要素一分类渲染...................................................137

第4步渲染图层要素一点密度渲染.................................................141

第5步渲染图层要素一图表渲染...................................................143

第6步创建地图版面..............................................................144

iii

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第7步添加各种元素到地图版面中.................................................149

第8步打印输出地图..............................................................155

四、实验报告要求...............................................................158

参考文献：.....................................................................159

IV

GIS软件应用-ArcGIS

实验一、使用ArcMap浏览地理数据

一、实验目的

i.了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。

2.认识ArcMap图形用户界面。

3.通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行

连接的。

4.掌握GIS两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。

5.初步了解设置图层显示方式一图例的使用。

二、实验准备

软件准备：确保你的计算机中已经正确安装了ArcGISDesktop9.x软件（ArcView,

ArcEditor,或Arcinfo）如果不确定，请与你的指导老师协商。

实验数据---Redlands市土地利用及街区矢量数据（Exl.rar）。

预备知识：

•理解GIS的三种角度

1.GIS就是空间数据库：GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、

拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。

2.GIS就是地图：从空间可视化的角度看：GIS是一套智能地图，同时也是用于显示地

表上的要素和要素间关系的视图。底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些

表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。

3.GIS是空间数据处理分析工具集：从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有

的数据集获取新数据集的信息转换工具。这些空间处理功能从已有数据集提取信息，然后进

行分析，最终将结果导入到数据集中。

这三种观点在ESRIArcGISDesktop中分别用ArcCatalog（GIS是一套地理数据集的

观点）、ArcM叩（GIS是幅智能的地图）和ArcToolbox（GIS是一套空间处理工具）来表

达。这三部分是组成一个完整GIS的关键内容，并被用于所有GIS应用中的各个层面。

ArcMap是ArcGISDesktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制

图、地图分析和编辑。

主要原理：查询数据

（两种最基本的查询）

根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面GIS软件必须提供的功

能。查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。

最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。在这类查询中，用户知道他感兴趣的

要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。在GIS中，这是很容易实现的，因为地图

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显示区中的地理要素与它们的属性是（描述性的特征）相互关联的，属性信息是存储在数据库中

的。

FID223

ShapePolygon

FIPSCNTRYTS

GMLCNTRYTUN

CNTRY.NAMETunisia

SOVEREIGNTunisia

POP_CNTRY8620181

SQKM_CNTRY155401.5

SQMICNTRY60000.52

CURRITYPEDinar

CURR_CODETND

LANDLOCKEDN

COLORMAP1

在GIS中，你可以在地图上点击•个要素来查看数据库中与之相关联的属性。

另一类型的GIS查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。在这种情况下，用户

知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。.

假定你想查找人口数大于2000万的内陆国家。你应该使用这个限定条件创建•个查询表

达式。一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。

2

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三、实验步骤及方法

第1步启动ArcMap

启动ArcMap。.执行菜单命令：开始>>所有程序>>ArcGIS>>ArcMap

施ArcGISArcinfoWorkstation

，国ESRILicenseManager(9.x)►

FlashGetArcCatalog

，㊁HyperSnap-DX5ArcGISDesktopHelp

国InterVideoWlnDVDArcGlobe

।圆MicrosoftOffice工具

回MultiNetworkManager1岳普:C:\PrQgram

电）NetCaptor命ArcScene

国NortonGhost2003黜DesktopAdministrator

当出现ArcMap对话框时，点击"一个新的空地图"单选按钮，然后点击OK.确定。

你现在将可以看到ArcMap的操作界面

3

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如果你的ArcMap界面与上面的图看起来不一样，也不用在意，这不会对练习的结果产

生影响。

当你在ArcMap中进行各种操作时，你的操作对象是一个地图文档。一个地图文档可以

包含多个数据框架，根据数据集依次形成数据框架。—个地图文档是存储在扩展名为.mxd文

件中。

第2步检查要素图层

执行菜单命令File»Open.

浏览到包含有你下载的练习数据的文件夹（比如：D:\ArcgisEx\Exl）然后点击

Redlands.mxd.

点击Open按钮。

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打开地图文档Redlands后，你会看到加州Redlands市的地图。地图显示以图层表示的几

种地理要素。一个图层表示某种专题信息。

在ArcM叩窗口的左边区域称为图层控制面板(TOC),它显示的是图层列表。窗口的右

边区域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容。

例如，所有油炸圈饼店是点要素(以房屋符号表示)且被组合成名为DonutShops图层。名

为Landuse的图层表示Redlands市土地利用现状，在这个图层中，根据多边形的地类将其组

合成不同类型的土地利用多边形。

第3步显示其它图层

在地图中显示其它图层，铁路、街道、及ESRI的位置。

选中Railroads图层旁边的检查框.Redlands市的铁路就会显示在图中。.

现在，选中Streets旁边的检查框就可以显示Redlands市的街道。

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注意：图层ESRI没有被显示。稍后，你将学习如何显示它。

第4步查询地理要素

在ArcMap中，通过在地图显示区点击某个要素你就可以查询其属性，了解它是什

么东西。

首先，你应放大地图，这样你更清楚地查看单个的要素。你可以使用一个先前创建的书

签，这个书签存储着包含ESRI和附近街道的地理区域。

执行菜单命令“视图”(View)»“书签”(Bookmarks)》“ESRI”

当前显示区就被调整到书签ESRI所定义的区域。注意到，现在所有街道根据其名称显示

了标注信息，你可以很容易找到ESRI所处的位置。地图文档的创建已决定了街道及ESRI的

标注信息只在某个特定的比例尺范围才显示出来，在这个比例尺下它们可以很容易地找到。

6

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文件（£）编辑（D视图也）插入①选择⑸工具（D窗口侬帮助＜由

。苏。昌©/i运丽3皿棚通口卜?标注，离球而四雄i

|吉厂旧修画三］|画画晶

图层：|ESRI=21©P3D分析▼|

CityofRedlands

-0DonutShops

-□RailroadsESRI

T

-0Streets

-0LandUse

匚IAgriculture

□Commercial

□Industrial

[□Openspace

□Residential

口Transitional

口Vacant

编辑器⑺▼▼▼|I

绘制⑼▼上□▼引I10zlBZU

482367.523768455.12米

在“工具”（Tools）工具栏上，点击查询按钮®L如果看不到“工具”（Tools）工具栏，在

菜单“帮助”（Help）的右边的菜单栏上点击右键，然后点击“工具”（Tools）选项。

在表示纽约街道（名为NewYork）的线要素上点击（就在街道名左边的红色线段）。

查询结果窗口打开并显示数据库中名为NewYork的街道的所有属性。你可能需要将查询

结果窗口放大，才能看到所有的属性。

7

GIS软件应用-ArcGIS

你可以"闪烁显示"被查询的要素以观察它在地图中所处的区域。

为方便查看，将查询结果窗口移到不碍眼的位置，这样你可以同时看到这个要素在地图

上的位置。查询结果窗口的左边，点击NewYork（街道的名称），这时，可以观察到这个要

素在地图中“闪现

从“图层”下拉列表框中选择“所有图层”，然后在在图上再次点击代表“NewYork”的

那条街道。

查询结果窗口现在包含了“Landuse”图层中与选中的街道相交的地块。

在查询结果窗口的左边区域，点Landuse左边的加号（+）,然后点击第一个要素（可能会列

出不只一个要素）。这样，选定地块的所有属性都会显示出来。

通过在显示区内点击，可以继续查询其它的要素。.

点击“查询结果窗口”右上角的”X"结束查询。

第5步检查其它属性信息

在你浏览显示在图层列表（TOO中某些图层的属性信息之前，你要重置ArcM叩地图

文档的显示区域为原来的显示区域.地图显示区域可以通过地图书签来定义。地图书签是为

了防止地图显示变得混乱，可以通过书签恢复到原来的显示区域和显示风格。执行菜单命令

“视图”》“书签》“Original”。

地图显示区将显示这些图层：DonutShops,Railroads,Streets,及LandUse.

8

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文件（E编辑（£）视图但）插入⑴选择㈤工具（工窗口（卸帮助出）

稹

D5Q1s@|^||1:162.38JWII®.,W,W

I«sk®|000G3|asr-ZI|BBl靛।空间分析㈤■*,

-乡CityofRedlands

90ESRI

r-

-0DonutShops

日〜

t电复制g

-0StreeX移除(R)

Land®打开属性表（：

-0

国A£连接和关联1工

口cQ

口缩放到图层（Z）

口Inoll

Ar可见比例范围任）

口Re

使用符号级别便）

里全致盘源选择集（S）

绘制①）▼k标注要素（D

打开该图层的属性

在图层列表（TOC）中，选中Railroads然后点击右键执行“打开属性表”命令。

一

—,,,,

■SX：

，-.,,..........，，，，，，，，.，，........

FIDShape,FNODEttTNODE#LPOLYttRPOLYttLENGTHRAILROADCC

►1多点线0000305.206

2多点线0000220,286

多点线000078.0281

4多点线00001182.21

5多点线00°01073.46

6多点线00o06772.43

7多点线Q000734,508

8多点线o000643.105

9多点线o0002683.79

10多点线Q000；1952

11多点线________0000|4898.44

<|Illi国

记录上显示」所有的选中的记录选中的选项，

1^.±111W[Ooutof11J—J

这时会显示与“Railroads”图层相关的属性表窗口。这个表中的每一行是一个记录，每

个记录表示“Railroads”图层中的一个要素。.

请注意：图层中要素的数目也就是数据表中记录的个数被显示在属性表窗口的底部，在

这个例子中，有11个记录，其中有一个记录被选中。稍后，你将了解如何选中记录。向右拖

动滚动条查看其它的属性。

完成后，请关闭属性表窗口。

同样的方法，查看图层一DonutShops的属性表。

9

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opsSSB

NAMEADDRESSPHONE.

点

Mr.J'sDonutHouse1591WestRedlandsBlvd.792-5866

点

Foster'sDonuts758TennesseeAve.793-9737

2点

DonutFactory802WestColtonAve.798-1156

3点

Winchell'sDonutHouse514EastRedlandsBlvd.i792-8417

4£

fMoDoNuts1752EastLugoniaBlvd.794-0197

5一

点B&FDonuts1154BrooksideAve.792-8606

6点

HappyDonut&Burger16WestColtonAve.335-1022

记录：显示::所有的选型记录（0outof7选中的J选项▼I

关闭属性表.

最后，打开图层一LandUse的属性表。注意到每个要素（记录）有一个属性（字段）一

LU_ABV，它是记录的是地类代码（土地类型的缩写）。在地图中，就是根据这个属性字段的

值来确定每个地块的渲染方式的。

FIDShape*AREA[PERIMETER|A|ID|LU_GEN|LU_ABVLU_COD|h

►_____多边形9092.61769.1682510511IND4

3：多边形34523524333482801IND4

4多边形2237.95229.6844512533VAC7

5;多边形6118003494.895482721IND4

6;多边形151197。32326.36482581,TNS6

7；多边形765182033045.97480553：VAC7

由多边形4711134627,76：8482821IND4

9多边形54447.21041.079511011IND4

1。多边形35784.31511.2410482771TNS6

11多边形260327013261.411482833VAC7

12多边形33674.51221.9712482841TNS6

13；多边形1370.85370.99313482701COM2]

14多边形8263.85471.49714511001IND4>

记录：川二JI1Jj"：显示：j所有的空电记录（0outof881选中的J选项•

完成后关闭属性表。

第6步设置并显示地图提示信息

地图提示以文本方式显示某个要素的某一属性，当你保持将鼠标放在某个要素之上时,

将会显示地图提示。使用地图提示是获取指定要素属性信息比较简单的一种方式。