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-地理信息系统实验指导书


地理信息系统实验指导书

实验名称:表结构的建立与图像配准 ................................................................................................. 3 1 实验名称:表结构的建立与图像配准 (mapinfo) ......................

............................................. 3 1.1 创建地图图层 ................................................................................................................... 3 1.2 配准图象.......................................................................................................................... 3 2 实验名称:图像配准与表结构的建立(arcinfo) ....................................................................... 4 2.1 创建 feature datasets ........................................................................................................ 4 2.2 在要素数据集上创建要素类 ........................................................................................... 5 2.3 准备数据........................................................................................................................... 6 2.4 在 ArcMap 中配准影像 ................................................................................................... 6 实验名称:数据输入............................................................................................................................. 7 3 实验名称:空间数据的矢量化输入(mapinfo) ......................................................................... 8 3.1 显示栅格图像(底图) .................................................................................................. 8 3.2 增加图层........................................................................................................................... 8 3.3 显示图层........................................................................................................................... 8 3.4 数字化............................................................................................................................... 8 4 实验名称:空间数据的矢量化输入(arcinfo) ........................................................................... 9 4.1 数据层的加载 ................................................................................................................... 9 4.2 进行数字化: ................................................................................................................. 10 实验名称:数据编辑........................................................................................................................... 10 5 实验名称:空间矢量数据的编辑(mapinfo) ........................................................................... 11 5.1 使图层可编辑或可选择 ................................................................................................. 11 5.2 跟踪已有节点 ................................................................................................................ 11 5.3 增加节点........................................................................................................................ 11 5.4 合并多边形..................................................................................................................... 12 5.5 用折线分割地图对象 .................................................................................................... 12 5.5 分割地图对象:................................................................................................................ 13 6 实验名称:空间矢量数据的编辑(arcinfo) ............................................................................. 13 6.1 要素合并操作 ................................................................................................................ 13 6.2 要素分割操作 ................................................................................................................. 14 6.3 要素结点编辑操作 ........................................................................................................ 15 实验名称:拓朴的应用....................................................................................................................... 16 7.1 创建拓扑......................................................................................................................... 17 7.2 查找拓扑错误与修改 .................................................................................................... 18 7.3 拓扑编辑......................................................................................................................... 19 实验名称:地图数据分析................................................................................................................... 20 8. 1 标尺工具........................................................................................................................ 20 8.2 SQL 选择 ........................................................................................................................ 20 8.3 在 sql 查询中用到的地理运算函数 .............................................................................. 21 8.4 缓冲区............................................................................................................................. 21 实验名称:地图符号化....................................................................................................................... 22 9.1 分类符号设置 ................................................................................................................. 23 9.2 分级符号设置 ................................................................................................................ 23 9.3 统计符号设置 ................................................................................................................. 24 实验名称:专题地图制作................................................................................................................... 24
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10 实验名称:专题地图制作(mapinfo) ..................................................................................... 25 实验名称:个人 geodatabase 数据库设计 ......................................................................................... 25 11.1 创建 feature datasets .................................................................................................... 25 11.2 创建要素类 ................................................................................................................... 26 11.3 关联类 ........................................................................................................................... 26 11.4 Annotation (注记) ................................................................................................... 28 11.5 网络要素 ....................................................................................................................... 29 实验名称:叠加分析........................................................................................................................... 30 12.1 图层擦除(Erase) ...................................................................................................... 30 12.2 识别叠加(Identity) .................................................................................................. 31 12.3 交集操作(Intersect) ................................................................................................. 31 12.4 图层合并(Union) ..................................................................................................... 32 12.5 修正更新(Update) ................................................................................................... 33 实验名称:缓冲区分析....................................................................................................................... 34 实验名称:网络分析........................................................................................................................... 35 14.1 网络的组成和建立 ....................................................................................................... 36 14.2 网络分析的预处理 ....................................................................................................... 37 14.3 网络分析的基本功能和操作 ....................................................................................... 37 实验名称:三维建模........................................................................................................................... 42 15.1 创建需要的矢量数据 ................................................................................................... 43 15.2 创建 TIN 的操作 .......................................................................................................... 45 15.3 从 TIN 中创建栅格表面 .............................................................................................. 46 15.4 计算表面积与体积 ....................................................................................................... 47 15.5 坡度与坡向的计算 ....................................................................................................... 47 15.6 坡向的计算................................................................................................................... 48 15.7 提取断面....................................................................................................................... 49 15.8 表面阴影....................................................................................................................... 49 15.9 表面长度的计算 ........................................................................................................... 50

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实验名称:表结构的建立与图像配准 实验名称:表结构的建立与图像配准
实验目的:熟悉基本操作,理解 GIS 数据组织方式(分层) 、矢量数据结构的建立 实验基本操作原理: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、数据分层、建立新图层、矢量化地 图数据。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 实验名称:表结构的建立与图像配准 (mapinfo) 实验名称:表结构的建立与 1.1 创建地图图层
1 点击菜单 File-New Table, 在出现对话框中, 选择复选框 Open New Map 然后点击 Create... 按钮; 2 字段类型在 Field Information 的 Name 中输入字段名称,在 Type 中,选择字段类型同 学们在这儿注意一下所有的字段类型; 3 填入所有的字段,并设置字段的类型、宽度如有兴趣,可以点击 Projection... 按钮,看一 下投影的类型。最后按 Create... 按钮; 4 选择保存路径;图层的名称填入图层的名称(图层的名称遵守 windows 的文件名称规则)然 后点击 保存 按钮; 这时生成一个空白的图层因为图层中没有任何的数据,所有是空白的。

1.2 配准图象
进行数字化,必须在原图的基础之上进行。所以我们要打开一个栅格图像 1 点击菜单 File-Open Table,出现下图点击文件类弄下拉框; 2 打开栅格图像选中 Raster 然后在文件列表框中选择原来准备好的文件点击按钮 打开 ;

3 打开栅格图像方式因为要作数字化的底图,所以打开方式是 Register 点击 Register 按钮; 4 下图是“图象配准”对话框该栅格图象的一个预览出现在对话框的下半段。通过选择“投 影”按钮并完成“选择投影”对话框来设定该图象的地图投影。如果通过扫描纸张地图创建 栅格图象,该纸张地图应包含所用的地图投影信息。如果不能确定地图投影,使用缺省地图
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投影(经/纬度) 。选择“确定” 。

5 下面开始配准图像: 控制点点击图像预览框下面的 + 按钮,放大图像必须让你的控制点始终在图像预览框中 (一般是经纬线的交点)在控制点的中央点击,并在弹出的对话框中输入经纬度,点击 ok 用这种方法输入所有的控制点,至少 4 个,最后点击 Ok 按钮,完成配准过程。完成“图 象配准”对话框后,MapInfo 把配准信息保存到一个表文件(.tab)中。在以后的 MapInfo 会话中,通过选择 File - Open Table,不再重复配准过程,不必再在“打开表”对话框中 选择“栅格图象”作为文件类型,就可以重新打开此表。;

2 实验名称:图像配准与表结构的建立(arcinfo) 实验名称:图像配准与表结构的建立
地理数据库按照数据对象的等级来组织地理数据。 数据对象存贮在要素类、 object classes (对象类)和 Feature dataset (要素数据集)中。在地理数据库中,一个 object Classes (对 象类)是一个表,存贮非空间数据.一个要素类是具有同样几何类型和相同属性的要素集 Feature dataset (要素数据集)是分享同一空间参考系的要素集合.要素类存贮简单要素. Spatial reference (空间参考系) 空间参考系) 当创建一个要素数据集或独立的要素类时, 必须指定一个空间参考系. 对一个要素类来 说,空间参考系指定了它的坐标系统(例,地理坐标系统、UTM 和平面坐标系统) 、空间 域和精度。空间域描述了 X、Y 的坐标范围、M(测量单位)的值、Z 值。

2.1 创建 feature datasets
1) 2) 3) 4) 5) 6)
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在 Arccatalog 树中,选中创建一个新 feature dataset 的数据库,右击它。 单击 New 。 单击 Feature Dataset 。 输入要素数据集的名字。 单击编辑(edit ) ,确定要素数据集空间坐标参考系。 单击选择(select ) ,或输入( import )来设置要素数据集的空间参考系。

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移动到你想使用的空间参考系.或从己有的模板中进行添加. 如果想改变坐标系统的参数, 单击修改. 修改坐标系统的参数. 改好后. 单击 OK 。 单击 X Y 域表. 输入 x 、y 的最小、最大坐标值,并输入坐标系的精确度。 单击 Z 域项。 如果在要素数据集的要素类中有 Z 值坐标,就输 z 坐标的最小和最大值及其精确 度。 单击 M 域项。 如果在要素数据集中的一些要素类有测度的话,输入 M 的最小值、最大值及要求 的精度。 单击 OK 。 要进一步了解要索数据集的空间参考坐标系,选中 Show detail (详细显示) 单击 OK 。

2.2 在要素数据集上创建要素类
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23) 24)
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在 ArcCatalog 目录树中,右击想建要素类的要素数据集。 指向 New (新). 单击 Feature Class (要素类) 。 输入要素类的名字,为要素类创建一个别名。 单击 Next ,如果数据库没有使用 SDE 跳过第 8 步。 如果想自定义储存关键字来创建表,单击 Use configuration keyword ,输入想用的 关键字. 单击 Next 。 为了增加字段,单击字段名的下一行,然后输入它的名字。 为增加的字段选择数据类型。 为字段创建一别名,单击别名文本框,输入别名。 如不想字段内容在编辑器中被修改,那么单击下拉箭头设置其值,为不允许修改, 即选取 NO . 如不让字段内容为空,单击下拉箭头选取 NO ,设置字段内容不允许为空. 为了设置字段默认值,在默认值框中输入默认值. 为了设置与字段相连的主域,单击下拉列表,选取需要设置的主域。 为了设置其它的属性,单击每一下拉列表框中的设置属性值。 重复 8 到 15 步,为每一个字段设置属性值。 在字段名列表中,单击几何形状字段。 为几何形状字段创建别名,单击别名字段,输入别名。 为了防止空 Shape 被储存,设置 Shape 字段内容为不允许空。 单击 geometry type (几何形状) ,再单击旁边的下拉箭头,选择想储存的要素类。 为了设置要素类的空间网格索引尺寸。 Grid2 和 Grid3 可以设置为 0 , Gridl 的 但 值不能设置为 O 。 如果想要素类的 Shape 存储 Z 值, 单击 Contain Z 值的字段的下拉箭头, 选择 yes 。 如果想要素类的 Shape 存储 m 值, 单击 contains m values 的下拉箭头, 选择 yes , 因为创造的要素类是在要素数据集中,因此不能修改空间参考系。 单击 Finish 。

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2.3 准备数据
启动 ArcGIS 之前,在资源管理器或其它文件管理程序中创建一个目录存放练习中使用 的数据。 创建一个 shandong 文件夹。 再创建 Images 子文件夹。 Images 下, 在 放置 sdmap.jpg 文件。

2.4 在 ArcMap 中配准影像
栅格数据可以通过扫描地图、 航片及卫片来获取。 扫描的地图通常不包含表明影像的地 表位置信息。 从航空相片和卫星相片上获得的位置信息往往不适合执行分析, 或者与其它数 据对齐显示。 与其它空间数据一起使用栅格数据, 需要把栅格数据对齐或配准到地图的坐标 系统。 配准栅格数据定义了它的地图坐标位置,并指定了联系数据与其地表位置的坐标系统。 配准栅格数据使它能与其它地理数据一起被查看、查询和分析。本练习将描述激活 ArcMap 配准工具、配准一幅山东省地图以及将其保存为配准好的影像的过程。 1) 打 开 ArcMap , 加 载 Georeferencing 工 具 条 , 通 过 选 择 View > Toolbars > Georeferencing。把工具条放在完全可见的位置。 2) 为了让数据正确显示, 改变地图单位和显示单位。 点击 View-Data Frame Properties... 菜单, 在弹出的对话框中, 点击 Coordinate System 标签, Select a Coordinate System 从 框中选择 GCS_Beijing_1954。点击 General 标签,从地图单位和显示单位的下拉框 中选择 Decimal degree。 3) 向模型中加入山东省地图的影像,点击 Add Data 按钮,从\shandong\Images 目录选 择 Shandong.jpg。 Create Pyramids for Shandong.jpg?对话框中选择 Build Pyramids。 在 忽略指明影像丢失空间参考信息的提示,点击 OK。 4) 在目录表中右键点击 Shandong.jpg, 从环境菜单中选择 Zoom to Layer。 注意显示在 地图区右下方的地图单位。影像的坐标很小,表明这一层没有投影。 5) 右键点击山东省地图图层,即 sdmap.jpg,选择 Zoom to Layer。 6) 在 Georeferencing 工具条上, Layer 设置为 Shandong.jpg, 点击下拉菜单, 选择 Fit to Display。这会使 Shandong.jpg 的进行全局显示。

7)
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放大到影像的东南角,使地图上(120,35)经纬线交点可见(第一个控制点)可

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14) 15) 16) 17) 18) 19) 20)

见。 点击 Georeferencing 工具条上的 Add Control Points 按钮。 鼠标鼠标指针变成了 一个十字丝。将十字丝定位在(120,35)经纬线交点上点击。鼠标鼠标指针变成 了一个有要素的十字丝。 将鼠标指针移动到绿色的×控制点, 右击在弹出的菜单中 选择。在弹出的对话框中输入相应的坐标。在目录表中右键点击 Shandong.jpg,选 择 Zoom to Layer 查看影像的全图。 重复第 7 步完成西南角(成武东北, (116,35)、东北角(威海北部(122,38)) ) 、 西北角(夏津正北(116,37)) 。 如果配置的不正确,可以删除所有控制点重配置。 单击 Show Link Table(显示关联控制点)按钮 打开 Link Table 对话框(关联控制点坐标表)浏览控制点坐标,并可以根据需要单 击坐标进行修改。 单击 Georeferencing 打开 Georeferencing 下拉菜单; 单击 Update Georeferencing 命令,保存栅格图像地理参考信息,自动生成一个与栅 格图像文件同名的地理参考辅助文件(*.aux),如果不需要生成永久性的地理参考图 像,操作到此为止。 如果需要生成永久性的地理参考图像,继续下面的操作: 在 Georeferencing 下拉菜单单击狱 Rectify. 打开 save As 对话框; 在 Cell Size 文本框输入地理参考图像像元大小:10 。 在 Resample type 下拉列表框选择图像重采样方法:Nearest Neighbor. 在 Out Raster 文本框确定输出图像文件名:xxx.img 。 单击 OK 按钮(执行地理参考,生成具有地理坐标的新图像文件) 。

实验名称: 实验名称:数据输入
实验目的:掌握利用进行数据采集的方法,分层进行实验数据的采集。 实验基本操作原理: 根据地理信息系统分层组织数据的原理, 让学生掌握分层采集数据的方 法,并根据实验数据进行点线面数据的矢量化

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3 实验名称:空间数据的矢量化输入(mapinfo) 实验名称:空间数据的矢量化输入 3.1 显示栅格图像(底图) 显示栅格图像(底图)
1) 2) 打开栅格图像, 默认的情况是在新的地图窗口打开, 所以我们看到这时有两个地图窗口 如果这时要进行数字化的话,必须将它们放入一个窗口中。; 在同一图层中打开关闭栅格图像所在的窗口,最大化原来的地图窗口(新建的地图)在窗 口上右击出现菜单在菜单上选择 Layer Control(图层控制), “图层控制”对话框出现。

3.2 增加图层
1) 2) 3) 在 Layer: 中,显示了在这个地图窗口中显示的地图名称在 Layers: 中 ,点击 Add... 按钮,Add layer 对话框出现; 选择图层 Add layer 对话框显示出当前所有打开的表选择要查看的图层,点击 Add ; 增加图层在 Layer: 中,显示了刚加入的地图名称,点击 Ok 按钮,回到地图窗口;

3.3 显示图层
1) 2) 3) 未显示图层由于没有设定显示的区域,所以这时显示最大区域,加入地图,由于范围较 小,不能显示; 显示所有图层在窗口上右击出现菜单在菜单上选择 View Entire Layer(查看所有图层), 查看所有图层 对话框出现; 选择查看图层单击“查看所有图层”下拉式列表以显示图层列表。选择所有图层选项以 显示整个地图,或选择一个特定图层。点击 Ok;

具有两个图层(表 的窗口 具有两个图层 表)的窗口

3.4 数字化
要在图层中编辑对象或绘制新对象,必须使该图层可编辑。一次只有一个图层可编辑。
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使用图可编辑的两种方法

1) 2) 3)

所有工具条 为了能更好的数字化,放大数字化区域 选择相应的数字化工具 根据底图(配准的栅格图) ,开始数字化

4 实验名称:空间数据的矢量化输入(arcinfo) 实验名称:空间数据的矢量化输入 4.1 数据层的加载
加载数据层主要有两种方法,一种是直接在新地图文档上加载数据层,另一种是用 ArcCatalog 加载数据层。 直接在新地图中加载数据层: 直接在新地图中加载数据层: 这是最直接的加载方法,使用 ArcMap 窗口主命令或者标准工具按钮向新地图加载数 据层的作用是一样的,具体操作如下: 1) 单击 File 下 Add Data 命令打开 Add Data 对话框。 2) 在 Look 列表框确定加载数据的位置,选择加载的数据。 3) 单击 Add 按钮,两个图层被加载到新地图中。 用 ArcCatalog 加载数据层 1) 启动 ArcCatalog。
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2) 3)

在 ArcCatalog 中浏览,找到要加载的数据层。 将鼠标移至 ArcCatalog 窗口中需加载的数据层,拖曳到 ArcMap 窗口中,完成数据层 的加载。

4.2 进行数字化: 进行数字化:
1) 显示编辑器栏(Editor) 点击 2) 按钮,即可出现编辑器栏

使用图层可编辑 点击编辑器,在弹出的下拉菜单中,选择开始编辑(startEditting) 3) 设置容限 当用户在数字化或编辑时打开结点捕捉(Node Snapping) ,位于一定距离内的两个结点 就会自动合并在一起,这个特定距离就是结点捕捉的容限值。 点击编辑器,在弹出的下拉菜单中,选择开始编辑(Snapping) 4) 创建一个新的要素 点击编辑器的向下方向键,指向开始编辑,并在任务(task)的下拉菜单中点击”创建一个 新要素”(Create New Feature)在目标(target)的下拉菜单中选择目标层 点击编辑器上如下图中的草图按钮,开始数字化。

共享多边形生成 利用共享边线特性和多边形自动闭合任务(Auto-Complete Polygon) ,可以生成共享的 多边形,该多边形与原有的要素自动建立共享结点和共享边线,如果再利用抓点环境 (Snapping Environment)设置,可以更好地抓取已经存在的边线。 具体过程如下: 单击 Task 下拉箭头,选择多边形自动闭合任务(Auto-CompletePolygon)任务,单击 需要生成新多边形的数据层,单击草图按钮,根据绘制多边形的需要,在图形窗口绘制一条 草图线, 草图线的起点与终点都应该与已有的多边形边线相交。 双击左键, 结束草图线绘制, 生成共享多边形。 6) 保存数据 点击编辑器的向下方向键,在弹出的菜单中选择 Save Edits 5)

实验名称: 实验名称:数据编辑
实验目的:熟悉 GIS 软件进行数据编辑的方法,主要包括线的分割和合并,多边形的分割 与合并及属性数据的录入,理解 GIS 数据编辑和处理的基本功能。 实验基本操作原理:根据实际情况进行数据的编辑,录入属性数据。
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5 实验名称:空间矢量数据的编辑(mapinfo) 实验名称:空间矢量数据的编辑 5.1 使图层可编辑或可选择
要在图层中编辑对象或绘制新对象, 必须使该图层可编辑。 若从剪贴板中粘贴到地图窗 口,MapInfo 将粘贴进可编辑图层。可编辑图层中的对象可以移动、整形、删除等。一次只 有一个图层可编辑。 在“图层控制”对话框中选择图层并单击可编辑复选框。 (选中可编辑复选框会自动地使 图层可选择。 ) 很多 MapInfo 函数要求在执行特定操作前选中地图对象。 要想使用选择工具、 标注工具或信 息工具,你必须首先使图层可选择。与可编辑特点不同,一次能有多个图层可选择。但是, 你可以设置成一次只从一个图层选择。 在“图层控制”对话框中选择图层并单击可选择复选框

5.2 跟踪已有节点
要跟踪已有折线或多边形的节点: 1) 按下“S”键激活对齐模式。 2) 单击要跟踪的折线/多边形的一个节点。 3) 将鼠标移动到同一对象的另一个节点。 4) 折线:按住 Shift 键或 Ctrl 键并单击。 5) 多边形:对于短集节点按住 Shift 键,对于长集节点,按住 Ctrl 键,然后单击。 按下 Shift 或 Control 键突出显示跟踪路径, 单击可以自动跟踪节点间的线段, 并把它们 加入到正在绘制的折线/多边形中 注意: 一次只能自动跟踪一个对象; 单击不同对象中的节点将在两个节点中生成一条直 线。

5.3 增加节点
1) 2) 3) 只能给直线、折线和区域对象增加节点。 在绘图工具条中单击增加节点按钮以使用增加节点工具。 当光标位于当前活动地图窗口 或布局窗口中时,增加节点工具以十字细丝光标表示。 将十字细丝光标移至要增加节点的段。 单击该段以增加节点。

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增加节点前选中多边形少一个节点, 增加节点前选中多边形少一个节点, 增加后选中的多边形与相邻多边形的边界有相同的节点

5.4 合并多边形
通过移动节点,可以使原来的同一个多边形合并(数字化的过程中出现错误) 1) 按下“S”键激活对齐模式 2) 点出工具条上的显示节点按钮 3) 使两个多边形边界有相同的节点数量和位置 4) 移动节点,使其中一个多边形与另一个多边形相接触的所有节点重合 5) 所有节点重合后的图如下: 6) 按住 shift 键,左击要合并的多边形,然后在选中的多边形内右击出现如下的菜单,点击 combine

7) 8)

出现如下的对话框 选择数据合并的类型并点击 OK 按钮完成合并

5.5 用折线分割地图对象
可以分割点、复合点以及集合(区域,矩形,以及圆角矩形) 。
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在一般情况下,如果切割器为折线,最后仅显示一段折线。如果切割器不是折线,或者 线段不连续并有分叉,那么将会出现错误提示,操作将被取消。 在文本对象中,不能使用折线分割,或者分割未被激活的图层上的对象。 分割地图对象: 分割地图对象 1) 通过“地图” > “图层控制” ,激活目标表。 2) 用选择工具将对象作为目标进行编辑。 3) 通过“对象” > “设置目标” ,将对象转换为目标。 4) 创建要分割的对象(或者从同一个或其它图层中应用对象) 。要分割的对象必须是一个 封闭区域。 5) 选中要分割的对象。 6) 选择“对象” > “折线分割” 。 7) 选择恰当的“数据分解”功能分割数据。 8) 单击“确定”按钮,目标对象将被分割成更小的地图对象。 在分割目标对象以后,MapInfo Professional 将会从表中删除源目标。新建的对象将增加在表 的末端。

6 实验名称:空间矢量数据的编辑(arcinfo) 实验名称:空间矢量数据的编辑 6.1 要素合并操作
ArcMap 系统的要素合并操作可以概括为两种类型,要素空间合并与要素裁剪合并。要 素空间合并包括 Merge 和 Union 两个基本操作。合并可以在同一个数据层中进行,也可 在不同数据层之间进行,参与合并的要素可以是相邻要素,也可以是分离要素,当然,只有 相同类型的要素才可以合并。 同层要素空间合并 单击 按钮,在图形窗口中选择需要合并的要素,单击 Target 箭头,选择合并后的

新要素所属的目标数据层, Editor 下拉菜单中, 在 选择 Merge 命令, 打开 Merge 对话框。 选择一个要素,其他要素向它合并,则合并后的新要素的属性与该要素的属性相同,按 OK 键即可完成同层要素空间合并。 异层要素空间合并

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单击

按钮,在图形窗口中选择需要合并的要素(来自不同的数据层) ,单击 Target

箭头,选择合并后的新要素所属的目标数据层,在 Editor 下拉菜单中,选择 Union 命令, 所选择的要素被合并生成一个新要素。

6.2 要素分割操作
应用 ArcMap 要素编辑工具可以分割线要素和多边形要素。对于线要素,可以任意定 义一点进行分割, 也可以在离开线的起点或终点一定的距离处分割, 还可以按照线要素长度 百分比进行分割,分割后线要素的属性值是分割前线要素属性值的复制。对于多边形要素, 是按照所绘制的分割线进行分割,多边形原有的属性将复制到分割以后的多边形要素当中。 任意点分割线要素 单击 按钮,在图形窗口中选择需要分割的线要素,单击按钮,在线要素上任意选

择分割点,单击左键,线要素按照分割点分成两段。 按长度分割线要素 单击 按钮,在图形窗口中选择需要分割的线要素,在 Editor 下拉菜单中,选择

Split 命令,打开 Split 对话框,在 Line 文本框中显示的是所选线要素的长度,在 Split 选 项组中可以选择两种按长度分割线要素的方式, 一种是按照长度距离分割, 另一种是按照长 度比例分割,并输入长度距离或长度比例。在 Orientation 选项组中可以选择是从线要素的 起点计算距离或比例进行分割, 还是从线要素的终点计算距离或比例进行分割。 单击 OK 按 钮,线要素按照确定或计算的分割点分成两段。 布点分割线要素 单击 按钮,在图形窗口中选择需要分割的线要素,单击 Target 箭头,选择需要沿

线放置点要素的数据层。在 Editor 下拉菜单中,选择 Divide 命令,打开 Divide 对话框, 在对话框中输入分割线要素的点数, 这些点在线要素上均匀放置, 或者输入分割线要素的点 间距离,单击 OK,就可按照确定的点数或点间距离分割线要素,并放置点要素。 分割多边形要素 单击 按钮,在图形窗口中选择需要分割的多边形,单击 Task 箭头,选择 Cut

Polygon Features (分割多边形要素) 选项, 单击按钮, 在图形窗口绘制草图线或草图多边形, 与原始多边形相交,双击鼠标左键,或单击右键,选择 Finish Sketch 命令,多边形要素按 照绘制的草图线或多边形分割成两个多边形

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6.3 要素结点编辑操作
无论线要素还是面要素,都由若干结点组成,在数据编辑操作中,可以根据需要添加 结点、删除结点、移动结点,达到对要素变形与拉伸的目的。 添加要素结点 单击 Task 箭头,选择 Modify Feature(修改要素)选项,单击按钮,在图形窗口中选 择需要添加结点的要素(线或多边形) 。 在需要添加结点的位置上单击右键,选择 Insert Vertex 命令,一个结点就添加到了所 选要素上。 或者选择需要添加结点的要素(线或多边形) ,单击按钮,在图形窗口添加新的结点, 系统从原要素终结点开始绘制一条草图线,双击左键,结束添加结点, 或者在需要添加结点的位置上单击右键,选择 Properties 命令,打开 Edit Sketch Properties 对话框,显示结点坐标。在某个结点坐标上单击右键,打开结点操作快捷菜单, 选择 Insert Before 命令,在被选择点与前一点中间添加了一个新结点,选择 Insert After 命 令,在被选择点与后一点中间添加了一个新结点。 删除要素结点 单击 Task 箭头,选择 Modify Feature(修改要素)选项,单击按钮,在图形窗口中选 择需要删除结点的要素(线或多边形) ,在需要删除结点的位置上单击右键,选择 Delete Vertex 命令,或者选择 Properties 命令,打开 Edit Sketch Properties 对话框,显示结点坐 标。按住 Shift 键或 Ctrl 键选中多个结点,单击右键,选择 Delete 命令或直接按键盘上 的 Delete 键就可删除多个结点。要素形状发生变化。 移动要素结点 移动结点是改变要素形状的另一种途径, 可以应用不同的方法移动结点, 移动结点之后, 可以使要素完全变形,也可以使要素在保持基本几何形状的前提下拉伸。 单击 Task 箭头,选择 Modify Feature(修改要素)选项,单击 按钮,在图形窗口

中选择需要移动结点的要素(线或多边形) ,在需要移动结点的位置上按住左键,并将结点 拖放到新的位置后释放左键。 或者在需要移动结点的位置上单击右键,选择 Move To 命令,在打开的 Move To 窗 口中输入坐标,并按 Enter 键,结点就可按照确定的坐标移动到新的位置。

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实验名称: 实验名称:拓朴的应用
实验目的:熟悉 GIS 软件进行数据编辑中拓朴的使用,主要包括在编辑过程中拓朴应用、 拓朴的创建及错误检查 实验基本操作原理:根据矢量数据结构分为简单的矢量数据结构、拓朴的矢量数据结构、曲 面数据结构, 其中拓朴的矢量数据结构最重要的技术特征是具有拓朴编辑功能: 自动查错编 辑,自动封闭多边形。 拓扑表达的是地理对象之间的相邻、包含、关联等空间关系。创建拓扑关系可以使地 理数据库能更真实地表示地理要素,更完美的表达现实世界的地理现象。 创建拓扑的优势在于: 根据拓扑关系,不需要利用坐标或距离,就可以确定一种空间实体相对于另一种 空间实体的位置关系。拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系,它比几 何数据有更大的稳定性,不随地图投影的变化而变化。 利用拓扑关系便于空间要素查询,例如某条铁路通过哪些地区,某县与哪些县相 邻等。 可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧段构建多边形,实现道路的选取, 进行最佳路径的选择等。 一个拓扑关系包括了一系列的拓扑规则,创建拓扑时,必须指定参与创建拓扑的要素 类及其控制要素之间相互作用的拓扑规则。参与拓扑创建的所有要素类必须在同一个数据 Geodatabase 拓扑的浏览和管理是通过 ArcCatalog 来实现的,拓扑中存储了三个参数:规 则(rules) 等级(ranks)和拓扑容限(cluster tolerance) 。 拓扑规则定义了拓扑的状态,控制了要素之间的相互作用,创建拓扑时必须指定至少 一个拓扑规则; 多边形规则:共有 9 条可用的线规则 多边形规则 Must not overlap 如果确认同一要素类(或子类)之间多边形不能互相重叠的时候 Must not have gaps 如果确认要素类(或子类)中的所有多边形能够构成一个连续的没 有空隙的表面的时候 Contains point 在多边形要素类(或子类)中,保证每个多边形中都包含其它点要素类 中的一个点要素 Boundary must be covered by 在需要保证多边形的边线必须与其它要素类(或子类) 的线段重合的时候 Must be covered by feature class of polygon 如果确认要素类(或子类)中的每个多边形 要素都被其它要素类(或子类)的多边形所覆盖的时候 Must be covered by 如果确认某要素类中的多边形被其它要素类中的单个多边形或多 边形的某部分所覆盖的时候 Must not overlap with 如果确认两个要素类之间的要素是互不重叠的时候 Must cover each other 如果确认两个要素类 (或其子类) 之间所覆盖的区域相同的时候 Area boundary must be covered by boundary of 如果确认某个多边形要素类(或子类) 的边线包含在其它多边形要素类(或子类)的边线之中的时候

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线规则: 线规则:共有 12 条可用的线规则 Must not have dangles 如果确认线要素类(子类)中的每一条线段都与本身或者本要 素类(子类)中其它要素相接触 Must not have pseudo-nodes 如果线要素的端点仅和其它一条线要素接触(这时候线段 上的节点相当于多余的,将线要素进行了不正确的分段)的时候,提示:线段的端点可以接 触线段本身,即可呈环状 Must not overlap 如果确认同一要素类(子类)中的要素不重叠 Must not self overlap 如果确认要素类中的要素不能自重叠 Must not intersect 如果确认要素不被同一要素类中的其它要素相交和重叠 Must not self intersect 如果确认要素类中的要素不能自相交 Must not intersect or touch interior 如果线要素只能够在端点处接触 Must be single part 如果确认要素的形体是由单个部件构成 Must not overlap with 如果确认两个要素类之间的要素不能在空间重叠 Must be covered by feature class of – lines 假如确认某个要素类的要素一定要被另一 要素类的要素所覆盖 Endpoint must be covered by 如果确认线要素类的端点被点要素所覆盖 Must be covered by boundary of(line)如果确认线要素的必定被多边形要素的边线所 覆盖 点规则: 点规则:点规则区中,共有 4 条可用的点规则。 Must be properly inside polygons 如果确认某个点要素类的要素全部落在另一面要素中 (边界上不算) Must be covered by boundary of(point) 如果确认点要素类的要素都恰好被多边形要 素的边线所覆盖 Must be covered by endpoint of 如果确认某个点要素类的要素被线要素的端点所覆盖 Point must be covered by line 如果确认点要素类中的要素被线 等级是控制在拓扑检验中节点移动的级别。等级低的要素类(子类)向等级高的要素 类(子类)移动。在创建拓扑的过程中,需要指定要素类的等级。目前,最高的等级是 1, 最低的等级是 50;默认的拓扑容限值是根据数据的准确度和其他一些因素,由系统默认计 算出来的。 当拓扑关系创建后,将数据加载到 ArcMap 中,如果所建的拓扑违背所定义的拓扑规 则时,就会产生拓扑错误,则进行拓扑检验后,在 ArcMap 视图窗口中会把有错误的地方 自动显示出来。这时应把检测出来的拓扑错误一一修改。在 ArcMap 中还可进行拓扑编辑, 包括共享边和点的编辑。

7.1 创建拓扑
1) 2) 在 ArcCatalog 树 中 , 右 键 单 击 Topology 要 素 数 据 集 , 单 击 New , 单 击 Topology。 单击下一步按钮,打开确定名称和聚类误差(Cluster Tolerance)对话框,输入所 创建拓扑的名称和聚类误差。聚类误差应该依据数据精度而尽量小,它决定着在

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多大范围内要素必须具有一致性。 单击下一步按钮,打开选择参与创建拓扑的要素类对话框 单击下一步按钮,打开设置拓扑等级数目对话框。设置拓扑等级的数目及拓扑中 每个要素类的等级。 单击下一步按钮,打开指定拓扑规则对话框 单击 Add Rule 按钮, 打开 Add Rule 对话框。 Features of feature class 下拉框 在 中选择 Parcels, Rules 下拉框中选择 Must Not Overlap, 在 表示一个区域不能与 另一个区域重叠,可以连接在一起,也可以分开。若两个区域重叠,则违背所定 义的拓扑规则,出现拓扑错误。在对话框的右侧面板,显示所选规则的示意图及 简单介绍。 单击 OK 按钮,返回指定拓扑规则对话框,可以看到已经创建了一个规则 单击 Add Rule 按钮,创建另一个规则。在 Features of feature class 然后再增加 Must Not Have Gaps。 单击 OK 按钮,返回指定拓扑规则对话框,可以看到已经创建了两个规则 单击下一步按钮,打开参数信息总结框 单击完成按钮,出现进程条,当进程结束时,拓扑创建完成。 出现对话框,询问是否立即使拓扑有效。单击否按钮,在以后的工作流程中使其 生效,创建的拓扑出现在 Catalog 树中;单击是按钮,出现进程条,进程结束时, 拓扑已经生效,创建的拓扑出现在 Catalog 树中。

7.2 查找拓扑错误与修改 查找拓扑错误与修改
1) 2) 在 ArcCatalog 树中,右键单击新建的拓扑,单击 Properties 打开 Topology Properties 对话框, 单击 RemoveAll 按钮, 可以将已有的两个规则删除。

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单击 Add Rule 按钮,打开 Add Rule 对话框,可重新定义一个规则。 在 ArcMap 中加载数据,先将某个图层设为可编辑状态。调入 Topology 工具栏。在 Topology 下拉框中选择要编辑的拓扑图层 creatingTopology。 拓扑修改(更改名字、修改规则等)后需要使拓扑生效,可以通过单击 Topology 工具 栏中的按钮 生效、 ,使图面上的指定区域拓扑生效、 按钮可以使当前可见图面的拓扑

按钮可以使整个拓扑生效。生效的过程其实就是检验拓扑错误的过程,若拓

扑规则有错误,则拓扑生效后,会把有错误的地方自动显示出来。

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单击 Topology 工具栏中的检测拓扑错误按钮,打开 Error Inspector 对话框,并单击 Search Now 按钮,即可检查出拓扑错误,并在下方的表格中显示拓扑错误的详细信息。 根据错误的指示,修改拓扑错误

7.3 拓扑编辑
拓扑编辑包括共享结点的移动、共享边线的移动、共享边线变形、共享边线修改和共享 多边形生成。 1) 将要编辑的图层设置为可编辑状态,将视图放大到一定比例,单击 Topology 工具栏中 的 2) 拓朴编辑工具按钮,选择要进行拓扑编辑的要素,进行移动、修改等操作。

在 Task 下拉窗口中选择 Topology Tasks 中的 Reshape Edges 任务, Target 选择目 在 标图层为编辑的图层(多边形图层) 。单击按钮 击按钮 , ,在视图中选中一条边要素,再单

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画一条草图线与所选边两次相交,共享边就会发生变形

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实验名称: 实验名称:地图数据分析
实验目的:熟悉悉 GIS 软件数据分析功能,主要包括统计分析、距离量算、查询功能、SQL 选择等,掌理解 GIS 数据分析基本功能。 实验基本操作原理:空间分析是 GIS 区别于其他系统的重要特征,目前,GIS 中具有很多 空间分析方法,主要利用对象和查询菜单下的各个命令来完成。

8. 1 标尺工具
标尺工具测量两点之间的距离以及多线段路径的总长度。 测量两点之间的距离: 1. 2. 3. 单击主工具条中的标尺工具,出现标尺窗口。 单击你要开始测量的起点,屏幕上会出现一个小框标标出该点。 移动鼠标单击另一位置,会出现又一个小框标出第二点。 MapInfo Professional 将该距离加到总计距离中。 当需要跟随地图上的一条街道来查看其长度时, 这是很有用的。 也可用它来沿着一 条包含不同街道的路径从而找出总距离。 完成测量后双击鼠标键。

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测量多线段路径的长度: 1. 2. 重复上述步骤 3,直到走遍路径上各段并得出总距离。 完成测量后双击鼠标键。 现在你可以开始另一次测量或选择新工具。 选择新工具时, 你可能要关闭标尺窗口。 为此双击其控制菜单框(关闭框)即可。 若需要改变测量单位,选择“地图”>“选项” 。

8.2 SQL 选择
使用“SQL 选择”的通常步骤如下: 1. 2. 打开希望查询的表(倘若尚未打开的话) 。 要查询的表称为基础表。 若用 “SQL 选择” World 表查询,World 表就是基础表。 对 选择“查询”>“SQL 选择” 。将“SQL 选择”对话框的各部分按需要填好。 单击“确定”后,MapInfo Professional 执行查询。 MapInfo Professional 从基础表中抽取数据, 并将查询结果保存在一个特殊的名为结 果表的临时表里。结果表只含有满足要求的行和列。结果表的缺省名为 Selection(你可 以在“SQL 选择”对话框的“结果放入表”框中指定一个不同的结果表名) 。

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打开一个地图窗口和/或一个浏览窗口(若你想看到查询结果) 。 缺省情况下,MapInfo Professional 自动在一个浏览窗口中显示结果表 (除非你清除 了“SQL 选择”对话框中的“浏览结果”复选框) 。 若结果表名为 Selection(缺省名) ,浏览窗口会显示不同的表名,如 Query1 或 Query2。这是因为当你浏览 Selection 表时,MapInfo Professional 对该表“拍”了一个 “快照” 并将 , “快照” 命名为 Queryn (其中 n 是数字, 1 或更大) MapInfo Professional 为 。 “拍”这个“快照”是因为“Selection”是个特殊的表名;每次选择行或撤消对行的选 择时,Selection 的内容都会动态变化。 在“SQL 选择”对话框中,可以为结果表输入不同的表名(如可以将其命名为 My_Query) 。这可避免 MapInfo Professional 将结果表改名为 Queryn。 MapInfo Professional 自动选中结果表中所有行。 这样,在执行“SQL 选择”后,就可以对选中行组成的整个集合进行操作。例如, 可以应用另一种填充颜色到所有选中行(选择“选项”>“区域样式”,或剪切或拷贝 ) 所有选中行。 通常,对结果表的任何改动都会自动作用于原始(基础)表。例如,若使用“SQL 选择”从 Orders 表中选择了某些行,然后又从结果表中删除了若干行,则 MapInfo Professional 会删除基础表(Orders)那些对应行。不过,若查询生成了分类汇总,对结 果表的改动不会影响到基础表。 若希望对查询表做一个永久拷贝,选择“文件”>“另存为” 。若未执行“另存为”命 令,当退出 MapInfo Professional 时那些结果表将被删除。

8.3 在 sql 查询中用到的地理运算函数 查询中用到的地理运算函数
Area(obj,str):返回对象面积。str 参数指定面积单位名称,如“sq mi”或“sq km” 。 CentroidX(obj):返回对象中心的 X 坐标。 CentroidY(obj):返回对象中心的 Y 坐标。 Distance(num_x,num_y,num_x2,num_y2,str):返回两点之间的距离。前两个参数给出起始点 的 x 和 y 值;后两个参数给出终点的 x 和 y 值;str 参数是距离单位名称,如“mi”或“km” 。 Objectlen(obj,str):返回对象长度。str 值指定距离单位名称,如“mi”或“km” 。只有直线、 折线和圆弧对象才有非零的长度。 Perimeter(obj,str):返回对象周长。str 值指定距离单位名称,如“mi”或“km” 。只有区域、 椭圆和矩形对象有非零的周长。

8.4 缓冲区
可以为单个点对象、 多个点对象或整个图层的点对象创建包围这些对象的缓冲区。 缓冲 区是指离对象某一特定距离以内的所有区域。缓冲区表格结合了原始对象的数据。 创建缓冲区: 1. 打开所需地图表将其显示在地图窗口中。 注意: 有一些表格变量要采用聚合的方法, 使得缓冲区表格能够结合原始对象的数

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据 2. 选择“地图”>“图层控制”命令, “图层控制”对话框出现。 3. 选择要包含所创建缓冲区多边形的图层并使其可编辑。 4. 选择要为其中对象创建缓冲区的图层,使其可选择并单击“确定” 。 5. 选择要为其创建缓冲区的对象。 6. 选择“对象”>“缓冲区”命令, “缓冲区对象”对话框出现。 7. 输入缓冲区半径,可以是分数值。 8. 从下拉式列表中选择缓冲区半径单位。 9. 输入缓冲区多边形的光滑度。 注意:创建缓冲区要花费大量的时间。光滑度越高(更多段) ,要花费的时间越多。 10. 选择是为所有选中对象创建一个缓冲区还是为每个选中对象创建一个缓冲区。 单击 “下 一步”按钮,显示“数据聚合”对话框。 11. 完成数据聚合对话框. 在该对话框中,要指定 MapInfo Professional 如何对新对象的数据列进行计算。在 数据的基础上,选中对象的数据之和或者平均值要包含在新对象的列中。 12. 单击“确定” 。MapInfo Professional 将选中对象与新区域或折线对象结合在一起; 而原 始对象被删除了。新的结合对象将放在指定的位置。 可编辑图层中出现缓冲区多边形。 注意:创建缓冲区较费时间。缓冲区光滑度越高(段数越多)所需时间越长。

实验名称: 实验名称:地图符号化
实验目的:掌握利用地图符号化的方法,并根据原图对数字化的地图进行设置地图符号。 实验基本操作原理: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 地理信息的可视化过程,其内容表现在如下几个方面: 地图数据的可视化表示:可以根据数字地图数据分类、分级特点,选择相应的视觉变量 (如形状、尺寸、颜色等),制作全要素或分要素表示的可阅读的地图,如屏幕地图、纸 质地图或印刷胶片等等。 地理信息的可视化表示:利用各种数学模型,把各类统计数据、实验数据、观察数据、 地理调查资料等进行分级处理,然后选择适当的视觉变量以专题地图的形式表示出来, 如分级统计图、分区统计图、直方图等。 空间分析结果的可视化表示:地理信息系统的一个很重要的功能就是空间分析,包括网 络分析、缓冲区分析、叠加分析等,分析的结果往往以专题地图的形式来描述。

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符号化有两个含义:在地图设计工作中,地图数据的符号化是指利用符号将连续的数 据进行分类分级、概括化、抽象化的过程。而在数字地图转换为模拟地图过程中,地图数 据的符号化指的是将已处理好的矢量地图数据恢复成连续图形,并附之以不同符号表示的 过程。这里所讲的符号化是指后者。 符号化的原则是按实际形状确定地图符号的基本形状, 以符号的颜色或者形状区分事物 的性质。

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9.1 分类符号设置
1) 2) 在要设置的图层上点右键打开 Layer Properties 对话框,进入 Symbology 选项。 在 Categories 上下拉出现三个选项,分别是 Unique Value;Unique Value,Many fields; Match to symbols in a style。其中 Unique Value 指的是按照一个属性值来进行分类, Unique Value,Many fields 是按照多个属性值的组合进行分类来确定符号类型,如果选 择 Match to symbols in a style 的话, 将会按照事先确定的符号类型通过自动匹配来表示 属性分类。

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选择 Unique Value 选项,在 Value Field 中选择要表示的字段。 单击 Add Value 按钮,出现 Add Value 对话框,其中出现了字段值 选中所需要的字段, 单击确定之后, Symbols 的列表框中会出现刚才所选择的字段, 在 字段前附有它们相应的符号样式。 如果想选择所有字段, 只需直接单击 AddAll Value 按 钮即可将所有字段添加进来。

9.2 分级符号设置
9.2.1 分级色彩设置 1) 加载一个图层(含有连续分布的属性字段)。 2) 打开图层的 Layer Properties 对话框,进入 Symbology 选项。 3) 单击 Quantities,选中 Graduated Colors,在 Fields 复选框的 Value 下拉菜单中选择连 续分布的属性字段。连续分布的属性可以使用分级方法体现在的地图中。 注:Layer Properties 对话框中默认要素的分级方案为 Natural Breaks,是在分级数确定的情 况下,通过聚类分析将相似性最大的数据分在同一级,差异性最大的数据分在不同级,这种 方法可以较好保持数据的统计特性,但分级界限往往是任意数,不符合常规制图需要。 9.2.2 分级符号设置
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加载一个图层(含有连续分布的属性字段)。 在州图层上点右键打开 Layer Properties 对话框,进入 Symbology 选项卡,选中 show 列表框中 Quantities 里的 Graduated Symbols。 3) 通过改变 Fields 里面的字段名称,可以改变符号所代表的字段 Value,Normalization。 在 Classification 中的 Classes 中可以改变分级的级数。在 Symbol Size 中可以设置符 号的由小到大的尺寸,要便于观察可以将尺寸调大。 4) 接下来,开始对分级符号做一些表面的设置:在 Layer Properties 对话框中,单击 Template 按钮,打开 Symbols Selector 对话框,对符号做一些初步的设置,如改变符 号的尺寸,颜色,或者选择 More Symbols 丰富自己的符号选择范围。 注:在默认状态下,分级符号的大小是一定的,不随地图在屏幕上的缩放而变化,如果想在 屏幕缩放的时候分级符号大小发生相应变化,可以单击快捷菜单的 Set Reference Scale,若 想恢复原来的状态,只要单击 Clear Reference Scale 即可。 1) 2) 另外还有比率符号、点值符号的设置过程同分级符号化非常相象。

9.3 统计符号设置
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 加载一个图层(含有多个数值字段)。 在图层上单击右键进入 Layer Properties 对话框: 在 Field Selection 一系列字段中,挑选人种作为要进行符号设置的字段。 单击 Symbol 下的色块改变符号的颜色和轮廓线。 完成设置后,单击 Properties 按钮进入 Chart Symbol Editor 对话框。 在 Outline 选项组中选中 show 复选框,这是确定显示符号轮廓线。单击 Color 色块 确定符号轮廓线的颜色,在 Width 窗口输入符号轮廓线的粗细。 在 Orientation 选项组中选择 Arithmetic 则确 定按照几 何坐标绘制统计图,选 择 Geographic 则按照地理坐标绘制统计图。 在 3-D 选项组中选择 Display in 3D, 确定绘制三维立体统计图, 调节 Til 和 Thickness 滑动条可以调整符号显示的倾斜角度以及饼的厚度。 单击 Properties 按钮打开 Line Callout 对话框 在 Line Callout 对话框中可以设置符号拖出线的长度,在 Style 选项组中可以改变符 号拖出线的样式,Margin 中可以设置符号拖出线的边界位置。做好相应的设置之后单 击确定按钮,返回 Chart Symbol Editor 对话框。 在 Layer Properties 对话框中单击 Size 按钮,打开 Pie Chart Size 对话框: 在 Variation Type 选项组中选择 Fixed Size 单选按钮,绘制固定大小的统计符号。 Symbol 选项组中可以调节统计符号的大小,这里输入 32。 完 成 设 置 之 后 单 击 确 定 按 钮 返 回 Layer Properties 对 话 框 , 单 击 应 用 关 闭 LayerProperties 对话框。 完成了所有的设置,得到了一幅统计志专题图。

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实验名称: 实验名称:专题地图制作
实验目的:学会利用 GIS 软件进行专题地图制作的技巧和方法,理解 GIS 数据的统计分析
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与输出功能 实验基本操作原理:制图是 GIS 的基本功能,目前所有 GIS 软件都可以进行制图,在利用 MapInfo 进行专题地图制作时,得用已有空间数据和属性数据,然后利用制作专题图命令来 完成。

10 实验名称:专题地图制作(mapinfo) 实验名称:专题地图制作
1.首先开始选择“地图”>“创建专题地图” 。出现“创建专题地图-步骤 1/3”对话框。 专题图类型有:范围值地图、直方图地图、饼图地图、等级符号地图、点密度地图、独 立值地图、自定义专题地图的图例、格网 2.选择用以产生专题地图的图层,以及要从中获取数据值的字段或表达式(专题变量) 。 专题变量可以是与地图中所显示的图形对象(区域、线和点)有关的数据值,还可以将 一个表达式用作专题变量。例如,可以用以下表达式来显示人口密度: Pop_1990/Area(obj, "sq mi") 3.最后一个步骤允许你自定义专题地图或是生成缺省设置的专题地图。可以在显示地图前 预览地图图例和改变图例标注顺序。

实验名称: 实验名称:个人 geodatabase 数据库设计
实验目的:学会使用 ArcCatalog 创建 Geodatabase 数据库 要素数据集 要素类 实验基本操作原理: 地理数据库按照数据对象的等级来组织地理数据。 数据对象存贮在要素 类、object classes (对象类)和 Feature dataset (要素数据集)中。在地理数据库中,一个 object Classes (对象类)是一个表,存贮非空间数据.一个要素类是具有同样几何类型和 相同属性的要素集 Feature dataset (要素数据集)是分享同一空间参考系的要素集合.要素 类存贮简单要素. 它可以在要素数据集的里面或外面。 在要素数据集的外面的要素类称为独 立要素类。 存贮拓扑结构的要素类必定包含在要素数据集里面, 来确保拥有同一空间参考系. spatial reference (空间参考系) 当创建一个要素数据集或独立的要素类时, 必须指定一个空间参考系. 对一个要素类来 说,空间参考系指定了它的坐标系统(例,地理坐标系统、UTM 和平面坐标系统) 、空间 域和精度。空间域描述了 X、Y 的坐标范围、M(测量单位)的值、Z 值。精度描述了每 一个测量单位的长度。精度为 1 的空间参考系将存贮整型值.精度为 1000 存贮三个小数.

11.1 创建 feature datasets
当创建一个新的要素数据集时,首先必须确定其空间参考要素,包括坐标系统(地理坐 标系或具体的投影坐标系)和坐标域 - x 、y 、z 的最小值及精度,在数据库中所有要素类 必须有相同的坐标系统,所有要素类中所有要素必须在坐标域范围内。

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当确定好坐标系统后, 可以从已有的要素数据集中或独立要素类作为模版, 或自定义坐标系 统参数。 用预先设定义的坐标系统创建一个 feature dataset (要素数据集)(见实验二 见实验二) 见实验二

11.2 创建要素类
可以用 ArcCatalog 在地理数据库中创建要素类,如果接受向导的默认值,要素类是简 单要素对象,点、线、面,也可以是自定义要素类.当创建要素类时,必须确定地理元素的 属性,网格尺寸和几何类型。但创建独立的要素类时,必须确定它的空间参考系,所有在数 据要素集中的要素类必须使用同一空间参考坐标系统。 在要素数据集上创建要素类(见实验二 在要素数据集上创建要素类 见实验二) 见实验二 独立) 创建 standalone (独立)要素类

1. 同前面在一个要素数据集中创建一个要素类,步骤 1 和 22 一样进行操作。 2. 单击空间属性按钮,确定要素类的坐标系统. 3. 单击 Select(选择)或 import (输入)来确定元数据的空间参考坐标系统。 4. 移动到想使用的空间参考系或想作为模板的参考系,单击 Add . 5. 如想改变坐标系统的参数,单击修改,修改坐标系统单数后,再单击 OK 。 6. 单击 X/Y 域。 7. 为数据集输入 x 、y 坐标的最大、最小值,以及要求的精度值。 8. 如果存在 Z 域,单击 Z 域项,否则,跳到第 10 步. 9. 为数据集输入 Z 值的最大值和最小值,及要求的精度值。 10. 如果数据集有 M 域,单击 M 域项,否则跳到 12 步。 11. 为数据集输入 M 值的最大值和最小值,及要求的精度。 12. 单击 OK。

在维护地理数据库时,一定要保证编辑数据的方式与系统中的模式一致,Geodatabase 和 ArcMap 编辑器提供了保证存贮在 Geodatabase 中数据与数据模型一致的机制。 Geodatabase 有好几种数据整合和数据管理能力,包括有效性规则、Subtype(字类) 、 Relationship Class (关系类) 、Geometric Network (几何网络)等。 Geodatabase 贮存 Object (对象) :这些 Object 可以是非空间实体,在 Geodatabase 中 的 Object 贮存在 Feature Class (要素类:空间)和 Tables (表:非空间)中。 存贮在 Feature Class 或 Table 中的对象,成为子类,并且按照有效的规则关联它们。 ArcInfo 系统利用这些有效的规则维护包含有效对象的 Geodatabase 。

11.3 关联类
什么是 Relationship Class (关联类) 在现实世界中的对象, 像水网或地块数据库一样。 总是同其它数据库中对象有实际的联 系。例如:在自来水网中,一个保险阀包含一个水阀。在地块数据库中,一个地块有多个用
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户。 在数据库中对象之间的联系叫关联,关联可以存在空间对象(在要素类中要素)之间、 非空间对象 (在表中的每一行) 之间、 空间和非空间对象之间。 空间对象是储存在 Geodatabase 的要素类中,非空间对象存储在表中,关联存储在关联类中。 为了储存保险阀和水阀之间的关联,必须创建一个关联类。如果在 Geodatabase 中.水 阀与阀对象中其它属性相关联的话,那么第二个关联类也被要求储存在这些关联中。 关联有 simple Relationships (简单关联)和 composite Relationships (复杂关联) 。 创建 Relationship Class (简单关联类)
1. 在 AreCatalog 树中右击想要创建关联的 Geodatabase 或 Feature oatase (要 素数据库). 2. 指向 New 。 3. 单击 Relationship Class (关联类)。 4. 为新的 Relationship Class 输入名字。 5. 单击 origin table (起始表)或 Feature Class (要素表). 6. 单击 Destination Table 或 Feature Class 。 7. 单击 Next 。 8. 单击 Simple ( Peer to Peer )。 9. 单击 Next 。 10. 输入向前和向后路径标记 11. 单击信息提示方面。 12. 单击 Next 。 13. 单击第一个关联数选项,在本章例子中,一位用户拥有一个地块一个地块只能被一 个用户拥有。因此关系是 1 一 1 关联。 14. 单击 Next 。 15. 在这例子中,Relation Class (关联类)不要求属性,单击 NO 。 16. 单击 Next 。 17. 单击下列箭头,查看起始表或要素类中的字段,为这个表或要素类选择一个主关键 字。 18. 单击第二个下拉箭,查看目的表或要素类中的字段,只有和 17 步中字段类型相同 的字段才在这个列表中才显示出来,单击一个外部关键字,同第 17 步中主关键字 相关联。 19. 单击 Next 。 20. 查看为新的要素类确定的参数,如果需要改变的话。单击 Back 按纽,重新设置. 21. 如不需要改变参数的设置,单击 Finsh ,完成创建 Relationship Class 。

创建一个 Composit Relationship(复杂关联类)
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同前面创建简单关联类的 1 到 7 步一样。 单击 Composite Relationship 。 单击 Next. 输入前和后路径标记。 单击 Message Notification Dirtection (信息提示方向)。 单击 Next.

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7. 8. 9.

复杂关联类也就是 1 一 M 的关联类。 在本例子,这个关联类不要求有属性,单击 OK . 单击 Next .

10. 单击下拉箭头.查看起始表或要素类的字段,单击其中的一个作为主关键字。 11. 单击下列箭头,查看目标表或要素类的字段,只有和 10 步中字段类型相同的字段 才在这个列表中才显示出来,单击其中的一个作为外部关键字与选择的主关键字相关 联。 12. 单击 Next 。 13. 查看为创建的复杂关联类的选项,如需要改变的话,单击 back ,重新设置。 14. 如前面的选项没有改变的话,单击 Finsh ,创建了一个新的关联类。

11.4 Annotation (注记) 注记)
在 Geodatabase 中的注记作为一种特别的要素,叫做注记类, 不象 POINT (点) 、LINE (线) 、POLYGONS (面) ,被存为 ESRI 简单要素,注记被存为 ESRI 注记要素. Geodatabase Annotation 地理数据库的注记是什么 象其它在 Geodatabase 中的要素类一样,在注记中的要素有其地理位置,属性.并且可 以存储为要素数据集或独立注记类。每个注记类都有特定符号包括字体、颜色等。注记不一 定是文本,也可以是图形.例方框和箭头。 在 Geodatabase 中有两类注记, 要素关联注记(Featuture -link Annotation CLass)和非要素 关联注记(NonFeatuture -link Annotation CLass),要素关联注记与地理数据库中的一个要素类 的特定要素相关联, 反映了其所关联要素的一个字段值。 注记要素类参入了与所注记要素类 组成的复合关系,注记要素类在关系中是目标类,被注记的要素类是源类,这意味着要素类 控制注记的位置和生命周期。 非要素关联注记是地图中注记和 Geodatabase 中的要素不相关 联,例如:在地图中注记是一个山的范围,非要素关联注记代表地图上山的范围的文本。没 有具体指定要素来表示山的范围,而是标注的面积。 创建一个 feature - linked annotation class (要素联结注记类)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 右击想要创建新注记类的 feature dataset (要素数据集)或 geodataset 指向 New 单击 Feature class 为新的注记类输入名字 单击第二个选项,即 store custom objects in the feature Class 单击下拉箭头,再单击 ESRI Annotation Feature 选中检查框-- Link the annotation to a feature Class 单击下拉箭头,再选择想要联接到注记类的要素类 单击 Next

10. 单击 Method 的下拉箭头,再选择创建注记的方法 11. 单击下拉箭头,再单击想要创建注记文本的要素类中的字段,或单击 Expression , 从多个字段中创建注记文本。 12. 单击 label , Symbol , Label Placement Options 和 Visibility 选项为注记设置 高级参数。 13. 单击 Next
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14. 输入显示字体显示的比例。 15. 单击 Map Units 的下拉菜单,再为数据设置单位。 16. 单击 Next 17. 同在 feature dataset 中创建一个新 feature class 的 6 到 14 步一样操作。

11.5 网络要素
网络要素类型包含两种:一种是边线网络要素,另一种是交点网络要素。边线要素的例 子是自来水管线,交点要素可能是一个阀。边线必须通过交点联结到其它的边线.在逻辑网 中,边线要素同边线元素相关联,交点要素同交点元素相关联。 源头和终点 网络经常用来建立三维模型,并且确定网络的移动方向。例如,在电网中,电流的方向 是从变电站到顾客.在水网中,网络流动方向不象电网那样好确定,但其水流方向基本上是 从供水站到顾客,或从客户到处理工厂。 交点要素在几何网络中作为源头和终点, 当在网络中创建一个新的交点要素时, 可以具 体指定哪个代表源头和终点,或两者没有时在此网络中。如果指定了源头和终点,并且要素 是源头或终点的话, 一个叫 Aneillary Role 的字段增加到要素类中。当流动方向重新计算 的话,那么就象网络中的要素被编辑一样,Arcinfo 系统据源头和终点自动去维护网络中的 流动方向。 网络权值 网络由一系列权值与它相关联。一个权值是穿过逻辑网中的一个元素所需的消耗。 Enable/disabted (无效 有效)要素 无效/有效 有效) 在几何网络中的任一个边线或交点要素在逻辑网中可以有效状态, 也可以无效状态。 在 逻辑网中处于无效的要素起阻碍作用。 当网络进行追踪的时候, 当遇到处于无效状态的要素 时,网络将会停止追踪. 一个网络中的要素是否处于有效状态, 是有一个字段叫 Enabled 的属性来维护。 这个字 段有两种值:true 和 false 。如果为一个简单要素类创建一个几何网时,这个字段会自动增 加到输入要素类中. 当用 AreCatalog 创建一个网络要素类时, Enabled 这字段是必要字段. 当 增加一个新的要素到网络中时.字段的默认值是 enabled .
1. 右击包含网络的要素数据集。 2. 指向 New 。 3. 单击 Geometric networks (几何网络)。 4. 看在面板上的信息,单击 Next 。 5. 单击第二个选项,即 build an empty geometric network (创建一个空的几何网 络), 6. 单击 Next 。 7. 为新的几何网络输入名字。 8. 单击 Next 。 9. 如果想在网络中包括权值.单击 Yes ,否则跳到第 13 步。 10. 为了增加一个权值,单击新的图标.再输入名字 11. 单击下拉箭头,再单击权值类型 12. 重复第 10 到第 13 步,直到确定所有的网络权值。
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13. 单击 Next。 14. 查看一下为新网络指定的参数,如果想改变这些参数,可以单击 back ,重新设置 15. 若对所有的设置参数满意后.单击 Finish ,完成创建新的几何网络

建立连通规则 在 ArcCatalog 中,可以通过修改几何网络的属性来建立和修改的连通性规则。你可以 在两个要素类之间, 或在一个要素的子类和另外一个要素的子类之间建立连通性规则。 在上 面自来水网的中,在同一边线要素的子类和三分之一的交点要素类的子类之建立连通性规 则。在 ArcCatalog 中,可以通过修改几何网络的属性来建立和修改网络的连通性规则。在一 次,可以为网络建立或修改多个规则。

实验名称: 实验名称:叠加分析
实验目的:加深对多层面叠合分析基本原理、方法的认识;熟练掌握 ArcGis 多层面叠合分 析的技术方法; 实验基本操作原理: 多层面叠合分析是空间数据分析的基本方法, 是将具有同样空间参考系 统下的两个层面进行叠合, 产生具有新意义的新图层的空间分析方法。 包括栅格数据的信息 复合分析与矢量数据的叠置分析。 多边形叠置分析 多边形叠置分析是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文 件进行叠置。参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。若需进行多层叠置,也是两两 叠置后再与第三层叠置,依次类推。其中被叠置的多边形为本底多边形,用来叠置的多边形 为上覆多边形, 叠置后产生具有多重属性的新 多边形。 其基本的处理方法是,根据两组多边形 边界的交点来建立具有多重属性的多边形或 进行多边形范围内的属性特性的统计分析。 叠置的目的是通过区域多重属性的模 拟, 寻找和确定同时具有几种地理属性的分布 区域,按照确定的地理指标,对叠置后产生的 具有不同属性的多边形进行重新分类或分级; 或者是计算一种要素 (如土地利用叠置分析示 意图用)在另一种要素(如行政区域)的某个 区域多边形范围内的分布状况和数量特征, 提 取某个区域范围内某种专题内容的数据, 如图 所示。多边形叠置分析应用广泛,诸多地理信息系统中都具备多边形叠置分析的功能。 根据操作形式的不同,叠置分析可以分为图层擦除、识别叠加、交集操作、均匀差值、 图层合并和修正更新。

12.1 图层擦除(Erase) 图层擦除( )
图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小,将擦除参照图层所覆盖的输入图层
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内的要素去除,最后得到剩余的输入图层的结果。从数学的空间逻辑运算的角度来说,即 A- A∩B (即 x∈ A 且 x B,A 为输入图层,B 为擦除层)具体表现如下所示

1.

2.

3.

首先打开 ArcMap 主界面,点击 ArcToolbox 按钮打开 ArcToolbox 工具箱, 在 ArcToolbox 中选择 Analyst Tools,打开后选择 Overlay 中的 Erase 选项,双击打 开 Erase 对话框;交集操作(Intersect) 在 Erase 操作对话框中填入输入图层(Input Features) ,擦除参照(Erase Feature) , 输出图层(Output Feature Class)和分类容许量及单位,在右下角的环境设置 (Environments)中,可以对输入输出数据的参数进行设置。 单击 OK,进行操作,得到结果。

12.2 识别叠加(Identity) 识别叠加( )
输入图层和另外一个图层进行识别叠加, 在图形交迭的区域, 识别图层的属性将赋给输 入图层在该区域内的地图要素,同时也有部分的图形的变化在其中,具体表现如图所示。

在 ArcGIS 中的具体操作:从 ArcToolbox 中选择 Analyst Tools,打开后选择 Overlay 中的 Identity 选项, 打开其对话框, 然后填入输入图层 (Input features) 识别参照图层 , (Erase feature) ,输出图层(Output Feature Class)和选择需要连接过去的属性字段,在右下角的环 境设置(Environments)中,可以对输入输出数据的参数进行设置。

12.3 交集操作(Intersect) 交集操作( )
交集操作是得到两个图层的交集部分, 并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层 上显示出来。 在数学运算上表现如, x∈ A∩B (A,B 分别是进行交集的两个图层) 由于点, 。 线,面三种要素都有可能获得交集所以它们的交集的情形有七种,

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以多边形为例,交集操作在 ArcGIS 中的实现如下: 从 ArcToolbox 中选择 Analyst Tools,打开后选择 Overlay 中的 Intersect 选项,打开 其对话框,然后逐个输入要进行相交的图层(Input features) ,按右边的“加号”来将图层添 加进来,在中间“Features”组合框内的就是要进行相交操作的图层列表,输入要输出的文 件的路径和名称 (Output Feature Class) ,同时在下方的属性字段中选择要进行连接的属性字 段 (JoinAttributes) 或全部, 输出文件的类型, 也可以对环境参数进行相关的设置, 单击 OK 进行交集操作。

12.4 图层合并(Union) 图层合并( )
图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所 有地图要素。在布尔运算上用的是 or 关键字,即输入图层 or 叠加图层,因此输出的图层 应该对应于输入图层或叠加图层或两者的叠加的范围。 同时在图层合并的同时要求两个图层 的几何特性必须全部是多边形。 图层合并将原来的多边形要素分割成新要素, 新要素综合了 原来两层或多层的属性。 多边形图层合并的结果通常就是把一个多边形按另一个多边形的空 间格局分布几何求交而划分成多个多边形, 同时进行属性分配过程将输入图层对象的属性拷 贝到新对象的属性表中, 或把输入图层对象的标识作为外键, 直接关联到输入图层的属性表 中。图层合并从数学角度来表示就是:{x| x∈ AU B} (A,B 为输入的两个图层) ,图解表示 如图。

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在 ArcGIS 中实现图层合并的操作是: 从 ArcToolbox 中选择 Analyst Tools,打开后选择 Overlay 中的 Union 选项,打开其 对话框) ,然后逐个输入要进行合并的图层(Input Features) ,按右边的“加号”来将图层添 加进来,在中间“Features”组合框内的就是要进行合并操作的图层列表,输入要输出的文 件的路径和名称(Output Features) ,同时在下方的属性字段中选择要进行连接的属性字段 (JoinAttributes)或全部,输出文件的类型,也可以对环境参数进行相关的设置,单击 OK 进行合并操作。 在现实中最常用的是多边形与多边形的合并分析。

12.5 修正更新(Update) 修正更新( )
修正更新指, 首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算, 然后输入的图层被修 正图层覆盖的那一部分的属性将被修正图层而代替。而且如果两个图层均是多边形要素的 话,那么两者将进行合并,并且重叠部分将被修正图层所代替,而输入图层的那一部分将被 擦去。 其主要是利用空间格局分布关系来对空间实体的属性进行重新赋值, 可以将一定区域 内事物的属性进行集体操作赋值, 从地学意义上来说建立了空间框架格局关系和属性值之间 的一个间接的联系。

在 ArcGIS 中实现修正更新的操作是: 从 ArcToolbox 中选择 Analyst Tools, 打开后选择 Overlay 中的 Update 选项, 打开其 对话框, 输入要进行操作的输入图层 (Input Features) 同时在下面输入修正更新图层 , (Update Feature) ,输入要输出的文件的路径和名称(Output Feature Class) ,在下面的边界(Borders) 上可以选择在两个图形相交的地方是否有边界的存在, 也可以对容错量和环境参数进行相关 的设置,单击 OK 进行交集操作,操作过程和输出结果。

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实验名称: 实验名称:缓冲区分析
实验目的:加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识,熟练掌握 Arcgis 缓冲区分析的基本 方法,掌握利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。 实验基本操作原理:缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定 宽度范围内的缓冲区多边形实体,从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。 它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。在 Arcgis 中,可以利用 BUFFER 模 块建立点、线、面的缓冲区。

点、线、面矢量实体的缓冲区表示该矢量实体某种属性的影响范围,它是地理信息系统 重要的和基本的空间操作功能之一。例如,城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通 线两侧所划定的绿化带, 即可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲带。 而多边形面域的缓冲带 有正缓冲区与负缓冲区之分,多边形外部为多边形正缓冲区,内部为负。 1) 加载一个图层。 2) 打开菜单 Tools 下的 Customize 选择 Command 标签; 3) 在弹出的 Command 对话框中在左边的 Categorie 框中选择 Tools,在出现右边的 Command 框中选择 Buffer wizard,拖动其放置到工具栏上的空处,出现图标 4) 利用选择工具 选择要进行分析的要素,然后点击图标 ;

,出现 Buffer wizard 对

5)

话框选择要进行缓冲区分析的文件,其中有选择要素和未选择要素时在 Use only the selected feature 复选框前打勾(仅对已选择主题中的元素进行分析) ,单击下一步; 这时打开的是缓冲区分析形 式对话框, 其中有三种方式选 择来进行建立不同种类的缓 冲区: At a specified distance 是以一个给定的距离建 立缓冲区 (普通缓冲区) ; Based on a distance from an attribute 是以分析对 象的属性值作为权值建 立缓冲区 (属性权值缓冲 区) ; An multiple buffer rings 是建立一个给定环个数和间距的分级缓冲区(分级缓冲 区) 。

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6) 7)

8)

选择普通缓冲区,给定 1000 米作为缓冲范围,在下面的选择合适的单位, 最后一步单击下一步。 在 Dissolve barriers between 中选择是否将相交的缓冲区融合在一起; 在 Create buffers so they are 选项 中对多边形进行的内缓冲和外缓冲的选择 在 When you want the buffers to be saved 选项卡中的是生成文件的选择,第一个是 生成一个图形文件, 第二个是是否在已经生成的文件上添加, 第三个是重新生成一 个新的文件,选择最后一个给定其存放路径和文件名; 单击完成,进行缓冲区建立。

面状要素也可以进行建立缓冲区的操作,其中面状要素的内缓冲区和外缓冲区之分, 在 ARCGIS 中的面状要素的缓冲区的获得有四种,主要区别 如下所示: (1)inside and outside(内外缓冲区之和) (2)only outside(仅仅只有外缓冲区) (3)only inside(仅仅只有内缓冲区) (4)outside and include inside(外缓冲区和原有图形之和) 面状要素也可以进行建立缓冲区的操作, 其中面状要素的内缓冲区和外缓冲区之分, 在 ARCGIS 中的面状要素的缓冲区的获得有四种,主要区别如下所示: (1)inside and outside(内外缓冲区之和) (2)only outside(仅仅只有外缓冲区) (3)only inside(仅仅只有内缓冲区) (4)outside and include inside(外缓冲区和原有图形之和)

实验名称: 实验名称:网络分析
实验目的:加深对网络分析基本原理、方法的认识;熟练掌握 ARCVIEW 网络分析的技术 方法。结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。

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实验基本操作原理:网络分析是 GIS 空间分析的重要组成部分,它的主要内容包括:寻找 最佳行进路线,如:找出两地通达的最佳路径。确定最近的公共设施,如:引导最近的救护 车到事故地点。创建服务区域,如:确定某零售 店的服务区域,从而查明区域内的顾客数等等。 在 ARCVIEW 中, 利用 NETWORK 模块进行网络 分析。 网络分析的主要用途是:选择最佳路径、设 施以及进行网络流分析。所谓最佳路径是指从始 点到终点的最短距离或花费最少的路线,如图所 示;最佳布局中心位置是指各中心所覆盖范围内 任一点到中心的距离最近或花费最小;网流量是 指网络上从起点到终点的某个函数,如运输价格, 运输时间等。 网络分析首先要建立网络路径的拓扑关系和 路径信息属性数据库。也就是说需要知道路径在 网络种如何分布和经过每一段路径需要的成本值,才能进行后续分析。 网络分析其基本思想则在于人类活动总是趋向于按一定目标选择达到最佳效果的空间 位置。这类问题在生产、社会、经济活动中不胜枚举,因此研究此类问题具有重大意义。

14.1 网络的组成和建立
网络中的基本组成部分和属性如下: 1.线状要素——链 网络中流动的管线,包括有形物体如街道,河流,水管,电缆线等,无形物体如无线电 通讯网络等,其状态属性包括阻力和需求。 2.点状要素 (1)障碍,禁止网络中链上流动的点; (2)拐角点,出现在网络链中所有的分割结点上状态属性的阻力,如拐弯的时间和限 制(如不允许左拐) ; (3)中心,是接受或分配资源的位置,如水库,商业中心、电站等。其状态属性包括 资源容量,如总的资源量,阻力限额,如中心与链之间的最大距离或时间限制; (4)站点,在路径选择中资源增减的站点,如库房、汽车站等其状态属性有要被运输 的资源需求,如产品数。 网络中的状态属性有阻力和需求两项, 可通过空间属性和状态属性的转换, 根据实际情 况赋到网络属性表中。 一般情况下, 网络是通过将内在的线, 点等要素在相应的位置绘出后, 然后根据他们的空间位置以及各种属性特征从而建立它们的拓扑关系, 使得它们能成为网络 分析中的基础部分,基于其能进行一定的网络空间分析和操作。 而在 ArcGIS 网络分析中涉及的网络是由一系列要素类别组成的,可以度量并能图形 表达的网络,又称之为几何网络。图形的特征可以在网络上表现出来,同时也可以在同一个 网络中表示出如运输线、闸门、保险丝与变压器等不同性质的数据。一个几何网络包含了线 段与交点的连结信息且定义出部分规则, 如: 哪一个类别的线段可以连至某一特定类别的交 点,或某两个类别的线段必须连至哪一个类别的交点。 一个整的几何网络必须首先建立一个空的空间图形网络然后再加入其各个属性特征值, 一旦网络数据被建立起来, 全部数据被存放在地理数据库中, 由数据库的生命循环周期来维
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持其运作。 当使用者使用或编辑其部分或全部图形属性特征数据时, 都将以原先的地理数据 库中调出其已经定义好的连接规则和相互关系为基础。

14.2 网络分析的预处理
网络数据的加载: 网络分析的基础是几何网络, 所以进行网络分析的前提是网络的调用。 一般来说根据分 析工作的需要,选择调用的网络数据。基本的网络分析,必须加载至少一种包含网络属性的 要素类型,对于全部网络数据的制图的输出,就必须加载包含网络属性的整个要素数据库。 2. 网络数据的符号化: 网络的线状要素的属性存在着可运行和不可运行情形, 称之为可运行性, ArcGIS 中, 在 可以在 ArcMap 中使用符号化功能来简单的定义可运行(Enable)与不可运行(Disable) 。 可运行的要素允许资源流动通过, 不可运行的要素则不允许。 这项信息被储存在该要素类别 属性表格中的 Enable 字段,字段内的值是 0 或 1,值为 1 代表可运行的,值为 0 代表 不可运行的。 使用属性来符号化要素可以很快的定义出哪些图征是可运行的, 哪些是不可运 行的。同时也要标出在网络中是起点(source)或终点(sink) ,或都不是。当建立一个几何 网络,可以指定哪些要素包含起点或终点特征。这些要素有一项属性称为 AncillaryRole 包 含这项信息,字段值为1代表起点特,值为2代表终点,0代表都不是。 3. 网络数据的修改和完善: 建立了一个几何网络,也要对其进行一定程度上的修改和完善,如:增加网络图形,空 间关系的改变,属性特征的修改。 4. 网络可运行性的编辑:几何网络中的任何几何网络要素都可以是可运行的或不可运行 的。在几何网络中预设的所有的要素都是可以运行的,而不可运行的要素可以把那处 的当作网络中的中断来处理,而不需要真的移除它与其他空间网络要素的空间关系, 例 如单行道。在 ArcGIS 中网络的运行性可以通过编辑需要操作的要素属性中的 Enabled 属性来修改。 1.

14.3 网络分析的基本功能和操作
1.基本功能 从实际应用的方面来说, 网络分析的基本功能是基于几何网络的特征和属性, 利用距离、 权重和规划条件来进行分析得到结果并且应用在实际中, 它主要包括路径分析、 地址匹配和 资源分配三个方面。 2.分析原理 从网络分析的原理方面来说, 无论对于上述的任何以一种功能或方法, 它们都是以给定 条件和要求,利用网络流的流向来寻求路线、区域或较好的结果的。例如最短路径可以根据 网络流和距离的权重, 并利用一定的路径追踪的原理来得到代价最小的路径, 故而可以将网 络分析划分成两个基础模块: 流向分析和追踪分析。 而上述的网络分析的经典的分析功能都 是可以从这两个基础模块来组建或衍生出来的。 (1)流向分析 在网络中的流动方向是决定于: A. 网络的连通性
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B.网络中起点或终点要素的位置 C.网络要素的可运行性 起点及终点位置控制了设施网络的流向方向。 起点是指交点要素流动将由自己开始至网 络中的其它位置,如:在水流分布网络中,河流的出水口就是终点,所以重力将引导水流流 向出水口。流动是由起点要素至终点要素,因为流向可以由起点或终点特性来建立,所以通 常在网络中只要指定起点或指定终点即可。 1)流向的分类。网络边要素的流向可以分为三个类别: )流向的分类。 A.确定的流向。 B.不确定的流向。 C.未初始化的流向。 2) 流向的显示: 使用设施网络分析 (Utility ) 流向的显示: ArcGIS 将此信息储存在网络的线段图征中, Network Analyst)工具条就可以显示网络边要素的流向,可以显示哪些是确定的流向,哪些 是不确定的流向,而哪些是未初始化的流向。 在 ArcGIS 中可以利用网络分析的工具将流向显示出来,具体的操作如下: A.在工具栏上点右键,将设施网络分析工具条(Utility Network Analyst)添加进来,或 者在 view 菜单下选择 toolbars 在右边的下列菜单中添加设施网络分析工具条(Utility Network Analyst) 。 B.在设施网络分析工具条(Utility Network Analyst)中点选 Flow 选单,选 Display Arrows For,然后将选欲显示流向的图层前打勾。 C.然后在 Flow 选择菜单下,选 Properties,在弹出的 Flow Display Property 对话框里 选择 Arrow Symbol 标签页,选择 flow category 中的流动类别,可以设定不同类别的流向 箭头的大小与颜色的钮;同样选择 Scale 标签页可以更改根据比例尺范围显示。Show arrows at all scales 是指任何比例尺均显示,Don’t show arrows when zoomed 是指某一比例尺范围 才显示,点选 OK 钮。 D.在 Flow 选单的下拉菜单中按下的 Display Arrows,流向箭头就会显示出来。 3)流向的设定: )流向的设定: 在 ArcGIS 中也可以对流动的方向进行设定或控制,一般来说是通过网络中的拓扑关 系设定、网络中要素的作用性和起点、终点的位置来建立流向的。 设定流向功能是为新的网络的拓扑关系的建立资源流动方向。 在此之前, 为了设定流向, 网络必须包含至少一个结点网络要素, 且被设定为起点或终点。 所以首先对网络起点和终点 进行设定: A. 在 Editor 工具条中选 Start Editing。 B. 单击属性钮,打开属性窗口 C. 按编辑钮后再选择欲设为起点或终点的结点要素,这个结点要素在建立网络时必须 属于包含起点与终点的结点要素之一。 D.在属性窗口中点选 Value 字段再选 AncillaryRole 属性,在下拉菜单中选择 Source (起点)或 Sink(终点)来设定该结点要素为起点或终点(在选单中按 None 即可复原) 。 E. 在 Editor 选单中选 Stop Editing,按确定储存网络数据的编辑,完成结点要素设定。 在流向的起点和终点设置完毕之后,就可以对网络中的流向进行设置,在 ArcGIS 中 流向的具体设置是由软件内部自动实现的,实际的操作如下: A. 在 Editor 选单中选择 Start Editing。 B. 在设施网络分析工具条上单击 Set Flow Direction 钮。 C. 网络中的流向即设定完成。
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D. 在 Editor 选单中选择 Stop Editing,单击确定来储存网络数据的编辑。 (2)追踪分析 网络分析包含网络追踪分析, 追踪分析用来按照一定的程序, 对网络要素连接性的追踪, 使得周围相连接的网络要素被过滤选择,形成一个需要的追踪结果。网络追踪包含连结性。 在追踪分析的结果中, 一个网络元素均需与其它元素有连接性。 追踪成果是指追踪操作后所 找到的网络要素配置结果。 1) 追踪分析的基础: 在追踪分析中要涉及到一系列有关于几何网络要素的基本概念和简单操作 A.旗标与障碍 旗标定义为追踪的起点。旗标可以放置在任何交点或线段上,在执行追踪操作时, 使用这些线段或交点作为追踪操作的起点, 而连结至这些线段或交点的网络元素就会被 包含进追踪的结果。 障碍则是用来隔离某个部分的网络, 可以放置在任何交点或线段上, 在执行追踪操 作时,将这些网络要素当成不可运行,以防追踪工作延续至这些要素上。 B. 可运行要素和图层 在某个特定的位置设置障碍是致使要素不可运行的最常用的一种方法, 如道路修理 时, 正在被修筑的那条道路则不能由车辆或行人通过, 这在空间的交通几何网络上应当 将这段道路要素当成是不可运行状态,这说明在交通流动中将停止在这个要素上的追 踪,追踪分析中是不考虑不可运行要素的。 另外在一些追踪分析中, 不需要对几何网络数据中的一个层面进行研究分析, 故而 需要将整个这个层面设置成不可运行的, 那么追踪分析将不会对这个层面上的网络数据 进行分析研究的。 C. 权重 几何网络要素中, 不同类型的要素可以有不同的属性权重, 线状要素有诸如道路的 长度、道路畅通效果,电力网络中的电阻值,不同的权重值有着不同的意义。建立网络 时, 根据需要设定哪些线段与交点要素的属性为权重, 可以使用这些权重来指定在追踪 操作结果内的要素的成本。在 ArcGIS 的追踪工具中,只有寻找最佳路径才使用权重 来计算追踪成本。 在使用权重进行最佳路径分析时则必须指定使用哪些确定的权重。 对 点状要素而言,可以使用一个简单的权重;对线状要素而言,有两种权重可以使用:一 是顺着线状要素的数化方向(From-to)的权重,另一是逆着线状要素数字化的方向 (To-from)的权重。顺着线状要素的数字化方向是指该要素的端点在地理数据库中的 储存顺序, 一个线段的每一个方向可以依实际需要指定不同的比重, 所以从某一个方向 追踪一个线段会与另一个方向的结果有不同的权重。 D.权重过滤器 为了限制部分可能被追踪到的网络要素, 而采用权重过滤器这种方法, 可以为那些 可能被追踪到的网络要素设定一定的权重值有效范围, 以便在追踪分析中使用。 对于点 状要素可以仅仅使用一个简单的权重,线状要素则需使用两个权重。 E. 已追踪要素与终止追踪要素 追踪分析在计算机中实现的过程是个逐步进行的,而且结果也是追踪积累得到的, 故而在追踪分析的过程当中, 需要对已追踪的要素和终止追踪要素进行记录存储, 已追 踪的要素是指需要追踪得到的要素, 而终止追踪要素是指追踪无法通过, 而不能继续的 要素, 这种要素包括有不可运行的要素, 已经被设置有障碍的要素和虽然已经被追踪到 但是只是连接到另一条死路,即只有一个要素与其连接。 F.应用选择集修改追踪目标
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在追踪工作进行当中,因为某些原因需要对追踪目标进行一定程度的选择集修改, 而在 ArcMap 中可以有三种途径应用选择集修改追踪目标: a.从设施网络分析工具条(Utility Network Analyst)中选择 Analyst Options 选项, 在其对话框中确定要进行追踪分析的要素是全体要素还是部分要素。 不参与进行追踪分 析的要素,在要进行的追踪分析的几何网络中充当着障碍的作用。 b.在执行追踪操作时,你可以指定哪些图层纳入选择集,从 ArcMap 的 Selection 主菜单,指定哪些图层可以或不可以被选择。 c.可以使用相互作用的选择方法——通过选择 Selection 主菜单来设定按照一定选 择规则交互式的确定追踪分析的结果, 可以产生一个新的选择集, 可以追加到已有的选 择集中去、 或者从现有选择集中选出追踪操作成果、 或从现有选择集中移除追踪操作成 果。 综上所述,通过网络追踪工作,可以实现将追踪结果传回作为判断选择的设定、将 个别要素或整个图层设为无作用状态; 在线状要素或点状要素上设置障碍; 存储记忆已 追踪要素或停止追踪的要素以及在一定的选择集上进行追踪分析和结果的获得。 同时使 用以上操作,对较为复杂的网络追踪工作进行处理。 2)追踪分析的操作: 网络追踪分析主要可以实现以下几个方面的分析操作:网络下溯追踪(Trace downstream) 、网络上溯追踪(Trace upstream) 、网络上溯积累追踪(Find the upstream accumulation) 、网络上溯起点路径分析(Find an upstream path to the source) 、公共祖先 追踪分析(Find common ancestors) 、网络连接要素分析(Find connected features) 、网 络中断要素分析(Find disconnected features) 、网络路径分析(find path) 、网络环路分 析(find loops)等。根据以上的几种操作方法,可以基本上实现简单的网络分析的追踪 分析功能, 当然也可以结合这几种方面以及其他的空间分析方法做一些比较复杂的网络 分析的实际问题。以下将着重介绍追踪分析的操作方法: A.添加旗标和障碍 a)在设施网络分析工具条上,点选旗标和障碍工具板下拉箭头。 b)点击欲增加至网络的旗标或障碍元素的按钮。 c)将鼠标移至欲增加旗标或障碍的线状要素或点状要素。 d)鼠标按下即增加旗标或障碍。 B. 网络下溯追踪(Trace downstream) a)在设施网络分析工具列上,点选旗标和障碍工具板下拉箭头。 b)将旗标放在每一个欲向下游追踪的点。 c)点选追踪工作(Track task)下拉菜单选向下游追踪(Find downstream) 。 d)单击追踪工作(Track task)下拉菜单旁边的 solve 键,则由旗标向下游追踪的所 有要素将显示出来。 C. 网络上溯追踪(Trace upstream) a)在每一个想要进行向上游追踪的点设置旗标。 b)点选追踪工作(Track task)下拉菜单选向上游追踪(Find upstream) 。 c)单击 solve 键,则由旗标向上游追踪的所有要素将显示出来。 D.网络上溯积累追踪(Find Upstream Accumulation) a)在每一个欲向上游累积的点上设置旗标。 b)点选 Analysis 下拉菜单并选 Options 选项。在打开的 Options 选项对话框中, 选择 Weights 标签页, 按一下 Junction weights 下拉箭头并选择欲计算交点的权重 (Weights)属性字段名。
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c)在 Edge weights 组合框中 From-to(上面的)线状权重下拉列表并选择将计算 沿线状要素数字化方向的权重字段名。 To-from(下面的)线状权重下拉箭头并 选择将计算沿线状要素数字化方向的权重字段名。 d)按 OK,然后点选追踪工作(Track task)下拉菜单选向上游累积(Find Upstream accumulation) 。 e)单击 solve 键,则由旗标向上游追踪的所有要素将显示出来,而这些图征的总成 本(cost)将呈现在左下角的状态列中。 E. 网络上溯起点路径分析(Find an upstream path to the source) a.在每一个欲寻找至起点的上游路径的点状要素上设置好旗标。 b.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找上游路径(Find path upstream) 。 c.单击 solve 键,则将显示每一个旗标向上游至起点的路径。 F.公共祖先追踪分析(Find Common Ancestors) a.在每一个欲寻找共同起点的点要素上设置好旗标。 b.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找共同来源(Find common ancestors) 。 c.单击 solve 键,则将属于所有旗标上游的图征将显示出来。 G.网络连接要素分析(Find connected features) a.在每一个欲寻找与之连接要素的点上设置旗标。 b.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找连结图征(Find connected features) 。 c.单击 solve 键,则与设定旗标的图征连结的所有图征将显示出来。 d.网络中断要素分析(Find disconnected features) e.在每一个欲寻找与之中断要素的点上设置旗标。 f.点选追踪工作 (Track task) 下拉菜单选择寻找中断要素 (Find disconnected features) 。 g.单击 solve 键,则与设定旗标的图征中断的所有图征将显示出来。 H.网络点要素的隔离(Isolating a point on the network) a.在地图上将旗标放在欲隔离的点要素上。 b.点选 Analysis 下拉菜单并选 Disable Layers,检查是否包含欲隔离点要素的图层。 然后在 Analysis 下拉菜单选择 Options,进入 Analysis Options 对话框。 c.点选 Results 标签页并选 Selection,选 Features stopping the trace,并单击确定。 d.在主菜单中, 点选 Selection 并选 Set Selectable Layers。 除了包含欲隔离点图征的 图层之外不需检查。 e.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找连结要素(Find connected features) 。 f.单击 solve 键,则被选出来的要素可以用来在网络中隔离目标点。 I.利用权重过滤器进行网络连接要素分析 (Finding connected features using weight filters) a. 将旗标放在每一个欲寻找相连要素的点上。 b.点选 Analysis 并选 Options。 c. 点选 Weight Filter 选单 ,点选 Junction weight 下拉箭头并选择欲用来过滤交点 的比重字段名。在交点的 Weightrange 输入框输入用来过滤交点的表示法。点选 Not 以排除这个范围。 按一下 Verify 来检查交点权重过滤器的语法。 d.点选 From-to weight 下拉箭头并选择欲用来沿数字化方向过滤线状要素的权重字 段名。点选 To-from weight 下拉箭头并选择欲用来沿数字化反方向过滤线状要素 的权重字段名。在线段的 Weight range 输入框输入用来过滤线段的表示法。点选 Not 以排除这个范围。按 Verify 按钮来检查线段比重滤器的语法,按 OK。 e. 点选追踪工作 (Track task) 下拉菜单选择寻找连结要素 (Find connected features) 。 f.单击 solve 键,则使用滤器后与设定旗标的要素相连的所有要素将显示出来。
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J. 网络路径分析(find path) a.将旗标放在欲寻找路径的要素之间。 b.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找路径(find path)(图 7.46) 。 c.单击 solve 键,则在设定旗标的要素之间的路径将显示出来。 (图 7.59) K.最短路径分析(find a shortest path) a. 将旗标放在欲寻找路径的要素之间。 b.点选 Analysis 并选 Options。 c.点选 Weights 标签页,点选 Junction weights 下拉箭头并选择欲用来计算交点的 权重字段名。 d.按 From-to 线段权重下拉箭头并选择欲追踪沿线状要素数字化方向之权重字段 名。 To-from 线段权重下拉箭头并选择欲追踪沿线状要素数字化反方向之权重字段名, 并按 OK。 e.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找路径(find path)(图 7.46) 。 f.单击 solve 键,则以所选的比重为基础的最短路径将显示出来,这条路径的总成 本将 显示在状态列。 L. 寻找上溯路径(Finding an upstream path) a.点选 Analysis 并选 Options。 点选 Results 选单并选 Selection 将追踪工具的结果 传回为选择结果。不要检查交点,结果只传回线段,按 OK。 b.在地图上的终点位置放置旗标。 c.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找上游路径(Find path upstream) 。 d.单击 solve 键。 e.点选 Analysis 并选 Clear Flags。 f.在主菜单上点选 Selection,将鼠标移至 Interactive Selection Method 并选 Add to Current Selection。 g.在地图上的起点位置放置旗标。 h.点选追踪工作(Track task)下拉菜单选向下游追踪(Find downstream)单击 solve 键。 i.点选 Analysis 并选 Options, 点选 General 标签页并选 Unselected features 将目前 所选设定为障碍。按 OK。 j.在主菜单上点选 Selection,将鼠标移至 Interactive Selection Method 并选 Create New Selection。

实验名称: 实验名称:三维建模
实验目的:加深对三维地形、地貌的认识;熟练掌握 ARCVIEW 中建立三维模型的技术方 法。结合实际,增强三维分析帮助解决地学空间分析问题的能力。 实验基本操作原理: 三维分析模块是 ArcView 一个重要的扩展模块, 通过三维模型的建立 , 从透视三维的角度对空间数据进行可视化观察, 直观地显示和查询数据, 实现对表面模型的 分析。 栅格和矢量数据模型都可以进行三维分析, 矢量数据模型三维分析方法主要是基于数学
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分析和图论的思想,栅格数据以矩阵计算为理论基础进行分析。 二维和三维的本质区别在于数据分布的范围, 对于空间实体的描述在几何坐标上增加了 第三维的信息——垂向坐标信息。 三维空间分析除了对空间对象的位置坐标进行分析外, 更 重要的是对第三维坐标的分析。 利用基础地形数据生成三维地形透视图, 模拟仿真实地环境, 并在此基础上进行三维空间分析, 是当代地理信息系统研究的一个重要内容。 三维空间分析 不仅包括对空间实体的三维显示、查询,坡度、坡向、地表粗糙度、复杂度、地表曲率等地 形属性的计算和提取,还可以应用到其他领域,如降水分析、土壤酸碱度分析、气温分析、 可视域分析、水文分析等。

15.1 创建需要的矢量数据
1. 2. 3. 4. 5. 创建个人 Geodatabase 创建数据集 创建要素集 配准图像 数字化

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原图 分析工具条

数字化后的地图

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15.2 创建 TIN 的操作
通常根据需要选择一组矢量数据来创建 TIN,如点、线、多边形要素等均可作为 TIN 的数 据源。如前所述,其中一些要素是必须具有 Z 值的。 创建TIN TIN表面 创建TIN表面 首先选择三维分析模块的Create TIN From Features(由要素创建TIN)命 令: 包括以下几个步骤: 4. 选择创建TIN所要使用的要素图层; 5. 选择要使用的其它要素类; 6. 对每个要素类,进行以下操作:

1) 选择几何字段(如果要素具有三维几何特征); 2) 选择高程字段; 3) 选择要素合成方式,包括点集、隔断线或多边形;
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4) 选择标志值字段(如需要以要素的值来标记TIN要素); 7. 最后,设置输出路径及名称。以上操作均在由要素创建TIN(Create TIN From Features)对话框中实现

15.3 从 TIN 中创建栅格表面
在创建表面的过程中,有时需要将TIN转换成栅格表面,或者需要从TIN中提取坡度、 坡向等地形因子。 首先选择三维分析模块的将TIN转换为栅格功能,包括以下步骤: 1. 选择来源TIN图层; 2. 选择要转到栅格中的TIN属性,可以是高程、坡向、以度为单位的坡度和以百分数 为单位的坡度; 3. 设置高程转换系数(所谓高程系数系指当搞成坐标单位与平面坐标单位不一致时, 将高程坐标单位转换到平面坐标单位时的常量)和输出栅格单元的大小(可选); 最后指定输出栅格的路径及文件名即可。 以上操作均在将TIN转换为栅格 (Convert TIN to Raster)对话框中实现。

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15.4 计算表面积与体积
使用三维分析模块的Area and Volume工具,可以计算针对某个参考平面的二维面积、 表面面积及体积。 我们已知,平面上某矩形区的面积为其长与宽的乘积。与此不同,表面积是沿表面的斜 坡计算的,考虑到了表面高度的变化情况。除非表面是平坦的,通常表面积总是大于其二维 底面积。进一步分析,比较表面积与其二维底面积还可以获得表面糙率指数或表面的坡度, 两者的差异越大,意味着表面越粗糙。 体积指表面与某指定高度的平面(参考平面)之间的空间大小,按照表面与参考平面的 上下关系分为两种, 分别是参考平面之上的体积和参考平面之下的体积, 如某山体的土方量 或某水库的库容就是最常见的例子: 首先打开面积与体积统计工具(Area and Volume Statistics) 包括以下步骤: 1. 选择输入表面(Input Surface); 2. 设定参考平面的高程值; 3. 选择计算参考平面之上的体积还是之下的体积; 4. 设置高程转换系数,将高程坐标单位转换为平面坐标单位(可选); 5. 根据需要,可选择Save/append statistics to text file 复选框,将计算结果保 存到指定名称的文本文件中; 6. 进行运算(点击Calsulate statistics按钮),结果将显示在按钮之下,同时写入 上步所指定的文本文件中。 7. 如有需要,可重新设置参数,然后重新计算。

15.5 坡度与坡向的计算
表面模型主要有栅格表面和TIN表面两类,对于坡度、坡向的计算它们各有所不同, 坡度的计算 在TIN表面上的坡度与栅格表面所指不同。构成三角网的每一个三角形构 成一个平面。表面上某一点必处于某一三角形,也就处于某一特定平面上,则该点的坡度即
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指其所处平面与水平面之间的夹角。坡度以度(°)度量,从0°~90°。

Tin 表面坡度示意图 首先,选择表面分析的坡度工具(Slope), 计算过程如下: 1. 选择用来生成坡度图的TIN表面; 2. 选择坡度单位(度/Degree或百分数/Percent); 3. 设定高程转换系数(当输入数据所定义的空间参考具有高程单位时,自动进行转换 计算); 4. 指定输出图的栅格单元大小; 5. 最后指定输出的文件名。

15.6 坡向的计算
TIN 表面上某点的坡向即指该点所处的三角形面的坡向。 亦即该三角形面的法线方向在平面 上的投影所指的方向。坡向用度数来测量,正北是 0 度,正东是 90 度,正南是 180 度, 正西是 270 度。

Tin 表面坡向示意图
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首先,选择表面分析的坡向工具(Aspect)。 计算步骤如下: 1. 选择输入表面数据(Input surface): 2. 指定输出栅格单元大小; 3. 最后,指定输出路径和文件名即可。

15.7 提取断面
在工程(如公路、铁路、管线工程等)设计过程中,常常需要提取地形断面,制作剖面 图。 例如, 在规划某条铁路时需要考虑线路上高程变化的情况以评估在其上铺设轨道的可行 性。 剖面图表示了沿表面上某条线前进时表面上高程变化的情况。 剖面图的制作可以采用该 区域的栅格 DEM 或 TIN 表面。 计算过程如下: 1. 在 ArcMap 中添加数据,然后在 3DAnalyst 工具条上选择该数据 2. 使用 Interpolate line 工具创建线,以确定剖面线的起终点 3. 使用 Profile Graph工具生成剖面图 4. 在生成的剖面图标题栏上点击右键,选择属性(Properties)项,进行布局调整 编辑

15.8 表面阴影
1.表面阴影的原理 1.表面阴影的原理 表面阴影是根据假想的照明光源对高程栅格图的每个栅格单元计算照明值。计算过程 中包括三个重要参数:太阳方位角、太阳高度角、表面灰度值。 太阳方位角以正北方向为 0 度,按顺时针方向度量,如 90 度方向为正东方向。 由于人眼的视觉习惯,通常默认方位角为 315 度,即西北方向。太阳高度角为光线与水平 面之间的夹角,同样以度为单位。为符合人眼视觉习惯,通常默认为 45 度。 ArcGIS 中,默认情况下,光照产生的灰度表面的值的范围为 0~255。 2. 计算表面阴影 首先,选择表面分析中的阴影工具步骤如下: 1. 选择用来计算阴影的表面( Input Surface); 2. 设置太阳高度角与方位角; 3. 设定高程转换系数; 4. 指定输出栅格单元大小; 5. 指定输出路径及文件名。 3. 阴影化 通过阴影建模工具(选中 Model Shadows 复选框),可以计算出某一特定光照条件下 区域内处于其它栅格单元阴影中的那一部分栅格, 它们会被赋值为 0。 则通过空间分析的重 分类(Reclassify)方法生成二值图像,阴影区和非阴影区分别赋值。 4. 高程数据与阴影图层的叠加显示 通过将阴影栅格图层设置一定的透明度与高程栅格数据叠加显示,可以得到更好的视 觉效果以便于分析应用。设置透明度的方法是首先打开图层属性对话框,在显示(Display) 选项卡中的 Transparent 选项设置,一般以 50%的透明度为佳。
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15.9 表面长度的计算
1. 表面长度 表面长度即表面上沿某一方向的剖面线的长度。表面长度通常大于等于线的平面长度。 地表的起伏变化增加了三维线的长度。 ArcGIS 在 ArcToolboox 中提供了表面长度计算工具 Surface Length。该工具需要一 个表面(无论是 TIN 表面或栅格表面)及一个由二维线段组成的要素类作为输入数据源。 计算得出的表面长度将作为一个字段添加到要素类的属性表中。 需要注意的是, 只有与 表面相交的一段线段参与表面长度的计算。 因此, 完全在表面所在区域之外的输入线段计算 得出的表面长度为零。 当输入的表面是 TIN 表面时,以线段与表面三角形的边或结点的交点为其采样点,对 高程做线性内插生成三维线。 当输入的表面是栅格表面时, 采用双线性内插方法对线段高程做内插生成三维线。 其顶 点以间距不大于采样间距为准进行依次选取。 采样间距影响着表面长度的计算结果。 默认值 为与栅格尺图寸相等。 采样点之间的间距越小, 三维线段就越吻合表面, 同时三维线段越长) 。 一般来说,采样间距不宜小于栅格尺寸的一半。

采样间距对表面长度的影响 2.表面长度在 2.表面长度在 ArcGIS 中的计算 首先,在 ArcToobox 中打开 3D Analyst Tools,打开其中的 Functional Surface 工具箱, 双击 Surface Length,打开表面长度计算工具。 计算过程如下: 选择输入表面(Input Surface)(其值将用以进行插值生成三维线段); 选择包含二维线段的输入要素类(Input Feature Class); 指定添加到要素属性表中的字段名称,默认为 SLength(可选项); 设定采样间距(Sampling Distance)(在表面上计算长度的步距)。当输入表面为 TIN表 面时,如前所述,默认采样间距以 TIN 表面上三角形边及结点与线段的交点自然分割;如 为栅格表面,默认间距为栅格尺寸大小。此项亦为可选项。 设置 Z 值转换系数,用于当平面单位与 Z 值单位不同时进行转换(可选项)。

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