14地理信息系统

《地理信息系统原理与应用》课程实验教学大纲ThePrinciplesandApplicationsofGeographicInformationSystem课程编号：6011006学时：48实验学时：16学分：3一、课程性质和任务地理信息系统（GeographicInformationSystem）是集地球科学、信息科学与计算机技术为一体的高新技术，在国外已成为一门蓬勃发展的新兴产业，在国内也日益受到各级政府和产业部门的高度重视。目前，GIS技术已广泛应用于农业生产、资源管理、环境监测、灾害评估、城市与区域规划、军事等众多领域，成为社会可持续发展的有效的辅助决策支持工具。本课程为云南农业大学农学专业和全校性公共选修课，旨在向全校学生提供一系列循序渐进的GIS技能练习，使学习者通过练习掌握GIS的一些基本功能与技能，更让学生能较好地将GIS与本专业一些的具体问题相结合，拓展其知识面。二、教学内容和方法首先认识地理信息系统最主要的数据源——地图（以中国植被图为材料），并以此理解与掌握农业生产的地域性。接着通过操作ESRI公司的软件ArcViewGIS3.x及其扩展模块实现，让学习者先做一般性的练习，带着练习中获得的知识，阅读原理方面的教科书，或听教师讲解原理，了解原理后再做练习，做完练习后再读教科书，有了循环，就可产生切实体验。目的在于让学习者能充分认识GIS的数据结构、数据组织形式、栅格数据与矢量数据的差异、主要功能（如输入、分析、更新等）及属性数据库的要素与字段特征。最后学生根据自己的专业情况，设计与制作自己的专题地图。本课程的教学方法注重理论和实践相结合、上机操作和学习理论相穿插，运用多媒体等教学手段，注重学生实际动手能力。三、教学目的要求通过本课程的学习，使学生了解地图的概念与组成要素、农业生产的地域性；GIS软件—ArcView的使用、GIS数据结构和数据组织关系，加深对地理信息的认识和空间数据的可视化表达方法，并了解空间数据转换关系，了解空间数据的采集、编辑和空间数据的分层处理方法、空间数据的分析功能等。四、考核方式及办法本课程实验考核以考查方式进行，考查学生通过GIS软件所获得的软输出（屏幕输出）和硬输出（打印或绘图输出）。1考核内容及评分细则（1）实验表现：态度端正，遵守各项规章（20分）（2）实验任务完成情况：基本能独立、认真完成实验各个环节（60分）（3）创新意识及突出技能：作业中有创新点（20分）2评分标准为了准确客观评价学生实验成绩按五个等级：优秀：90～100分良好：80～89分中等：70～79分及格：60～69分不及格：60分以下五、配套的实验教材或指导书宋小冬，钮心毅.地理信息系统实习教程.北京：科学出版社，2004六、适用专业农学及全校其他各专业。七、实验项目序号实验内容学时实验类型实验类别实验要求每组人数1认识中国植被图（综合性实验）3研究型公共选修必选2-32初识GIS专业软件——ARCVIEW3验证型公共选修必选303要素及其属性的查询3验证型公共选修必选304专题地图编制2研究型公共选修必选305地图布局、输出2验证型公共选修必选306GIS邻近区的分析3研究型公共选修必选30实验一认识中国植被图（综合性实验）（一）实验目的通过加深同学对地图学知识的学习与了解，帮助巩固其所学GIS理论，提高以后的基本技能。同时让同学通过认识农业生产的诸因素：地势地貌、干燥度、年降水量、年均温、区域植被、土壤及农业植被等，理解农业生产的地域性及其支配规律——地域分异规律，理解农业植被与其他因素的相关性。（二）实验项目内容1打开1：1000000中国植被地图2依次记录下述所有的地图构成要素，没有填“无”2.1数学要素：地图坐标网（地理坐标网和两面直角坐标网）、控制点（仅在某些大比例尺地图2上才有选择地表示—三角点、水准点）、比例尺及定向指标线（三北方向线—真子午线、磁子午线和坐标纵线）、地图投影方式。2.2地理要素A自然地理要素：水系、地貌、土质植被、地质、地球物理、气象气候、土壤、动物、自然灾害等。B社会经济要素：居民地、交通线、行政境界线、人口、政治、军事、企事业单位、工农业产值、商贸、通讯线、电力线、输送管道、堤防、城池、环境污染、环境保护、疾病与防治、旅游设施、历史和文化等。2.3辅助要素图名、图号、图例、接图表、图廓、分度带、量图用表、附图、编图资料及成图说明等。掌握地图符号（符号的图形、尺寸及颜色）与地图注记（其要素：字体、字号、字隔、字向、字列、字位和字色等）。3考核要求列举当地主要的农业植被，说明其与其他因子的相关性。（三）主要仪器设备1：1000000中国植被地图集、直尺、圆规等。（四）实验室名称农学与生物技术学院作物遗传育种与生物统计实验室。（五）实验报告撰写工整抄写实验名称、实验目的、实验步骤及考核结果。实验二初识GIS专业软件——ArcView3.x（一）实验目的通过掌握GIS专业软件——ESRI公司的ARCView，让同学们对地理信息系统各方面的知识均有初步的认识。（二）实验项目内容1实验要求1.1了解WINDOWS操作系统下的ARCView及其配置。1.2掌握ARCView相关文件格式1.3掌握ARCView数据源及其相关操作2实验步骤A、打开ARCView，新建一个项目，依次操作以下内容；B、浏览文件及其相关内容尤其是注重理解“SetWorkingDirectory”与“Extensions”主要功能。C、浏览及其相关内容D、浏览及其相关内容加入数据—世界地图，并打开其属性表，按面积从大到小排序，选出面积位居前10的国家，人口也从大到小排序，选出人口前10的国家。E、浏览及其相关内容开始编辑“StartEditing”，分别将这20个国家分两次拷贝（CopyThemes），并用用一个新图层（NewTheme）将其保存（Paste=Ctrl+V）。F、浏览及其相关内容对图例与文本等进行必要的了解。G、浏览及其相关内容H、浏览及其相关内容3考核要求用屏幕显示的软输出考查这二十个国家的图形数据，并记录下来这二十个国家的各自主要的属性。（三）主要仪器设备计算机、投影仪、打印机、绘图仪、GPS接受仪。（四）实验室名称农学与生物技术学院作物遗传育种与生物统计实验室。（五）实验报告撰写工整抄写实验名称、实验目的并完成考核结果。实验三要素及其属性的查询（一）实验目的通过本实验了解GIS软件数据格式及属性数据的查询，并掌握掌握shape文件的编辑操作。（二）实验项目内容1实验要求了解Shape格式及其优点；了解GIS软件数据组织格式及要素属性的选择、查找、查询、汇总及生成统计表等功能。2实验步骤2.1点击选择要素启动项目\gis_ex\student\ex02.apr。进入该项目的View1，激活要查询的专题“乡镇（人口密度）”，在工具条中点击图标（选择要素），再用鼠标单击地图上的要素，被击中的要素就改变颜色，点击按钮打开要素属性表“attributeof乡镇（人口密度）”，可以打开对应的记录也改变了颜色。2.2通过图形选择要素关闭视图View1，打开视图View2。在该专题地图“土地使用”上绘制图形（Graph），点击（图形选择工具），再用鼠标点击图形不放，出现绘点、直线、折线、矩形、圆、任意多边形，可以选中对应的图形如线，再在按钮条中点击按钮（利用图形选择要素），凡是被选中图形包含的或和图形相交的要素（包括对应的属性记录），都进入选择集，同时改变颜色。2.3查找特定要素在Tables窗口或Views窗口中用工具按钮（查找），可查找某一特定的记录或要素（只针对一个字符型字段，可模糊查询）。2.4条件组合查询A用鼠标激活专题“土地使用”；B点击QueryBuilder图标，出现该对话框：C在对话框中先后用鼠标双击字段（Fields）、运算区、数值区（Values）区中的有关内容，加上键盘操作，在查询条件组合区中产生查询条件（[Landuse]=”C”）and（[Far]2）；D点击“NewSet”按钮，确认查询条件，可以看到符合查询条件的要素在图上和对应记录在表中都改变了颜色。2.5生成统计图在Views窗口中激活专题“土地使用”。点击图标打开专题属性表“Attributeof土地使用”，点击字段名Landuse，在Table中用工具加Shift键选择若干条记录（10条左右），使其进入选择集，改变显示颜色。鼠标点击工具条中按钮，出现ChartProperties对话框。在对话框的字段区（Fields）中选择要素统计的字段名Area，单击Add，在成组区（Groups）中出现Area字段名，表示按面积产生统计图。并在Labelseriesusing下拉表中选择Landuse字段作为统计图上分类注记名称。在对话框左上角的Name字段中填入“土地使用”作为Chart的名字，按OK，生成所需的统计图。2.6属性汇总打开View2，激活专题“土地使用”，如果专题中有部分要素在选择集内，用按钮清空选择集，打开该专题要素属性表“Attributeof土地使用”，激活字段Area，选择菜单Field/Statistics，系统完成。对字段Area作简单统计。点击字段名Landuse，选择菜单Field/Summarize…，出现如下的数据汇总对话框：在Field下拉表中选择Area，表示按地块面积进行汇总统计，在Summarizeby下拉表中选择Sum，表示按土地使用汇总地块面积，点击Add按钮，右侧汇总字段表中出现Sum_area字段。同理，选择Average，表示按土地汇总，表示按土地使用计算地块的平均面积，点击Add按钮，右侧汇总字段表中出现Ave_area字段。同理，选择Average，表示按土地汇总，表示按土地使用计算地块的平均面积，点击Add按钮，右侧汇总字段表中出现Ave_area字段。同理，选择Minimun，表示按土地汇总，表示按土地使用计算地块的平均面积，点击Add按钮，右侧汇总字段表中出现Min_area字段。击OK按钮，ArcView就进行上述汇总计算，将结果存放在“你的姓名.dbf”中。打开属性表“你的姓名.dbf”如下为统计结果：Landuse（土地使用）Count（累计几例）Sum_area……C2370470.0200……C33…………C61…………E5…………G110…………M7…………R29…………S31…………（三）主要仪器设备计算机、投影仪、打印机、绘图仪、GPS接受仪、网络设备、宋小冬与钮心毅的GIS数据库等。（四）实验室名称农学与生物技术学院作物遗传育种与生物统计实验室。（五）实验报告撰写工整抄写实验名称、实验目的并完成考核结果。实验四专题地图编制（一）实验目的通过本实验了解专题地图的基本要素、显示与编制过程。（二）实验项目内容1实验要求复习ArcView3.x系统操作的全过程；掌握编制专题地图的流程及操作规范。2实验步骤2.1建立新专题A启动ArcView；B新建一个View；C增加专题（theme）\gis_ex\ex03\Townshp，双击Polygon，增加一个多边形专题；用同样方法，增加hi_way.shp线状专题。D设置View的特征在View菜单里选择properties…，表示改变View的特征，将数据框Name的内容，即View的名字改为中文，（如“城市”或“视图1”）。将MapUnits（地图单位）改为Kilometers（千米），将距离单位（DistanceUnits）也设为km，按OK退出。2.2设置符号将操作1的有颜色部分进行双击，将会出现下图（LegendEditor）：然后双击Symbol下面的图标，会出现下图：可以进行符号、线型、字符、颜色等的修改，修改好后可以应用（）进行预览，如果符号显示满意，可以。同样可以设置，将会出现下图，进行修改后，再点击Label进行符号的修改，以达到最佳的显示效果。2.3符号选择与控制双击symbol下任一符号式样，出现上图（LegendEditor）6个图标式按钮，从左至右分别是：A选择