测绘工程2016-GIS课程设计实验报告

GIS课程设计实验报告组员：蒋通王伟旭蒋梓杰田伟伟班级：测绘工程1301班指导老师：赵玲一、课程设计数据中南大学校本部CASS数字地形图（csu4.dwg）中南大学校本部遥感影像图二、使用软件ARCGIS10.2(自己电脑)三、课程设计的任务、性质与目的本课程设计是GIS专业的技术实践课，是在完成地理信息系统的课堂教学后进行的，旨在加深学生对地理信息系统基本概念、基本原理的理解，提高学生的地理信息系统的理论水平和分析问题、解决问题能力以及编写设计报告的能力。（1）掌握ArcGIS软件的基本功能，学习AutoCAD数据（DWG）向SHAPE文件转换的基本流程，掌握显示、查询和编辑空间数据的方法和基本操作；（2）掌握影像数据处理和校准的基本方法；（3）掌握ArcCatalog管理空间数据的基本功能，学习ArcSDE建立空间数据库和数据入库的基本流程和操作；（4）掌握ArcMap修饰地图文件的基本方法；（5）掌握ArcGISServer部署和发布空间数据的流程与基本方法；（6）掌握由高程点生成TIN，再转换生成DEM的方法和流程；（7）学习掌握利用DEM生成坡向、坡度图的方法，以及重分类的方法和原理；（8）学习2.5维数字地表模型DTM的创建方法；（9）掌握ArcScene建立三维模型的基本方法；四、课程设计的基本要求1、课程设计分小组进行，每小组3-4人，组内要有明确分工与合作，本设计的具体上机操作步骤由学生独立完成。2、在课程设计的教学过程中，指导教师应分阶段对学生完成的工作及所得结果进行检查。3、学生要按照课程设计任务的要求，按时按量按质地完成课程设计。在课程设计过程中，凡累计旷课时间达到或超过课程设计全过程1/3或未完成课程设计任务要求者，按不及格处理。4、每位学生认真填写课程（实习）日志，每小组需编写课程设计报告，课程设计报告内容应包括封面（设计题目、班级、姓名、指导教师姓名）、目录、课程设计任务、实验方法（步骤）及结果、遇到的问题的及解决方案、课程设计总结、参考文献和附录等。5、课程设计最后一天组织上机测试，任意抽取其中一个环节实现上机操作，并给出上机成绩。6、课程设计的总成绩根据平时成绩、上机考试成绩、实习日志和课程报告综合评定。五、课程设计的内容（1）收集有关基础地理数据、地形图制图等相关标准或规范，学习CASS的地形图制图规范，掌握地形图常用分层方法和图层结构，掌握DWG数据向SHP数据转换的方法和数据质量控制的基本方法；①打开中南大学（本部）DWG地形图（CSU.dwg），检查其中图斑是否存在错误并修改，了解DWG文件的分层；②利用ArcGIS完成DWG文件向SHP文件的转换，并确保原DWG中的图层和数据不丢失。根据1：500比例尺地形图国家标准进行重新分层。方法是先在arccatalog中建立个人地理数据库，然后建立一个要素集，连接上DWG格式的CASS图的文件夹，然后点开csu4.dwg，如果要导出线状要素就右键点击polyline，面状要素就右键点击polygon。比如导出线状要素道路，选择导出shapfile(单个)，编辑器里编辑”layer”=”road”,即可导出道路的shapfile文件。③建立拓扑关系，检查面状地物、等高线是否存在拓扑错误，并修改拓扑错误；检查同一条道路中心线是否分段，并合并分段道路；利用Arccatalog中的ModelBuilder工具建立不同地物拓扑结构检查模型，并用该模型检查道路与面状地物的拓扑结构是否存在错误（如道路穿过房屋、池塘等），并修改错误；首先右键点击要素集，选择拓扑，开始建立拓扑关系，规则有等高线不能相交，不能重叠，不能自交；各种面状要素间不能重叠，不能和其他面状要素重叠；道路不能自交。然后将该拓扑规则拖入arcmap中，并用编辑器中的错误检查器窗口找到错误的位置并实施改正。面与面重叠的错误可用右键“错误类型”选择“合并”或“剪除”改正，等高线相交的错误可用“编辑折点”然后拖拽节点再“合并”做好。拓扑容差错误可用编辑器中的“创建要素”功能新建一个要素，然后删除旧要素纠正。但是这里的错误检查器只能找到线与线之间或者面与面之间的拓扑错误，如要要纠正线与面之间的拓扑错误就需要用到模型构建器。在ARCMAP的“地理处理”菜单中选择模型构建器，再在“插入”菜单中选择“添加数据或工具”，添加“拓扑分析”中的“相交”工具，并添加道路与一个面状要素如基础设施，使用“连接”功能如图所示连接，再运行即可看到是否输出为空，若不为空，要将生成的结果再导入arcmap中，找到相交部分纠正。（2）影像数据的处理和校准；①从GoogleEarth中分幅截取我校影像数据，并分幅存为png或jpg文件；②利用Photoshop软件或其它图像处理软件拼接截取的影像图；这两步都使用photoshop制作。方法简单，只要将图片放在一起即可。③在ArcMap中，利用任务（1）转换出的SHP文件，校准影像数据，要求校准的均方根误差（RMSE）小于1。（3）利用ArcSDE建立空间数据库；①安装MSSQLServer2005数据库管理系统和ArcSDE软件，并配置好空间数据库参数；②利用ArcCatalog，将任务（1）和（2）完成的矢量数据和影像数据导入空间数据库；该处因为数据库连接失败，故只在个人数据库导入数据。③在ArcMap中加载道路数据，并在图层中添加道路名称字段（RoadName），并输入相应道路名称；④在ArcMap中加载建筑物数据（如学生宿舍、教师宿舍、教学楼、办公楼等），并在图层中添加建筑物名称字段（BuildingName），根据标注层信息录入相应建筑物名称；（4）地图整饰；①在ArcMap中加载空间数据库中的各图层，并将各图层数据依据相关标准进行符号化；②在地图上标注道路、建筑物的名称以及等高线高程值；③依据地形图制图规范，添加图例、比例尺、图名，实现地图的版面设计，生成一幅中南大学校园地形图，并存为CSU.mxd文件；在ARCMAP中右击“房屋”选择“打开属性表”，然后下拉菜单选择“添加字段”，类型选择“文本”，然后名称写“建筑名”，即可添加一个建筑名字段。然后随意选个建筑即可编辑建筑名称。如要还要将其在图上显示，就要右击“房屋”，选择“属性”，点“标注”，将“标注此图层中的要素”打钩，并将“标注字段”选择“建筑名”即可。如果要给等高线添加高程注记，除了以上步骤外还要在上图“图层属性”面板中的“符号”中选择“编辑符号”，将“掩膜”打开。这样等高线的数字就不会被遮蔽了。然后打开布局视图，添加“标题”、“比例尺”“图例”、“指北针”，除了比例尺的单位要改为米外，其他都选择默认，即可得到一张完整的地形图。（5）利用ArcGISServer部署和发布中南大学校园地形图；①安装IIS和ArcGISServer10.Xfor.netFrame软件，并配置ArcGISServer相关参数；②在ArcCatalog中连接ArcGISServer，并部署任务（4）生成的地图文件（CSU.mxd），并在ArcCatalog中预览数据；③利用ArcGISServer向导生成中南大学校园WebGIS站点，实现中南大学校园地图的Web发布。安装好ARCGISserver后，在arccatalog中的GIS服务器中选择“添加arcgisserver”，选择“发布服务”，然后如下图输入。即可添加GIS发布服务器。之后点开新添加的服务器“arcgisonlocalhost_6080(发布者)”，选择utility，将几何服务启动。将随意一个mxd的地图打开，“文件”菜单下选择“共享为”“服务”，选择“发布服务”，连接选择arcgisonlocalhost_6080(发布者)”，服务器名称随意取。“分析”后没有错误即可“发布”。发布后复制RESTURL在网页中打开，选择“arcgisjavascript”，即可看到发布好的地图。（6）采集高程数据，并生成TIN和DEM；利用手机中的GPS程序。①采集测区内的高程数据(WGS84系)，并存为EXCEL文件；②将高程点EXCEL文件得用ARCMAP转换为SHP文件；③利用ArcMap中的矢量校准工具（SpatialAdjustment）将WGS84系的高程点转换为与校区DWG一致坐标系的数据；④利用ArcScene中的TIN生成工具，将校准后的高程点生成TIN，再由TIN转换生成DEM数据。由于RTK具有导出多种文件格式的功能，我们可以直接将测量数据导出为CSV格式的文件，这样节省了我们很多时间。CSV文件可以直接导入ARCCATALOG中查看。首先我们将CSV格式的文件另存为XLS格式的文件，之后再重新导入CATALOG中，打开PREVIEW就可以查看点的列表，我们需要将点的第一列的字段名保留，这样才有利于我们选取所需数据，查看确认表格无误后，就可以直接拖入ARCMAP中，这时我们还无法直接查看表格，右键选择DISPLAYXYDATA，将表格中对应的X,Y坐标展绘，这样我们就可以直接查看测点的空间分布了。然后将点的数据导入个人数据库的数据集，方法同导入要素。再使用空间矫正工具将点矫正。（7）利用DEM生成坡向、坡度专题图，并将坡度重分为5类；①利用RasterSufface工具，将DEM转换生成坡度专题图；将“高程点”的shapfile文件从个人数据库导入arcscene中，在arctoolbox中选择“3d分析工具”，再选择“TIN”，再选择“创建TIN”，输入“高程点”要素，“字段”和“tagfield”都选择“z”。创建好“TIN之后”，从“3d分析工具”里选择“转换”，再选择“TIN转栅格”，输入TIN。再选择“栅格表面”--“坡度”，即可生成DEM。选择“栅格重分类”---“重分类”按照所想的进行分类。②利用RasterReclass工具，对生成坡度专题图重分为5类。（7）利用DEM数据，结合校准后的影像图，生成2.5维数字地表模型DTM；在ArcScene中，加载校准后的影像数据和DEM数据，在影像属性中，设置基底高度为DEM的高程。分别影像图的“属性”---“基本高度”中的基底高度设为DEM即可。（8）利用ArcScene建立三维模型的基本方法。①在ArcMap中，打开房屋图层的属性表，增加Height字段（Float类型）；②编辑房屋图层，根据采集的房屋楼层数，为每个房屋设置Height=4*层数；方法与地图整饰中添加注记一致。③在ArcScene中加载房屋、影像和DEM数据，设置影像、房屋的基底高为DEM数据高程，建立2.5维地表模型；④在房屋图层属性的Extrusion面板中，设置房屋高度；⑤打开Fly工具，对生成的三维模型进行三维飞行漫游。在这一步中，将房屋从arccatalog导入arcscene，并将基本高度设为dem，再打开“拉伸”面板，打钩“拉伸图层中的要素”，表达式选“height”，即可生成3D模型。六、心得体会