201300926sk第二章GIS实验报告

GIS实验报告_01华北水利水电大学资源与环境学院《地理信息系统基础与实验教程》课程实验报告学院：资源与环境学院班级：2013009报告人：sk学号：201300926指导老师：许德合目录一、实验目的...........................................................................1二、实验内容...........................................................................1三、实验原理及方法...............................................................2四、实验设备及数据.............................................................3五、实验步骤.........................................................................3实验一：空间数据的表达..................................................3实验二：ArcGIS基本操作与数据的显示...........................5实验三：栅格像元的不同编码方法及误差比较.............11实验四：ArcGIS中空间数据的显示.................................15实验五：ArcGIS中空间数据的操作.................................18实验六：元数据的浏览与编辑........................................21地理信息系统基础与实验教程实验报告第1页实验报告一、实验目的1.初步熟悉空间数据的矢量表达和栅格表达2.了解ArcGIS的基本操作以及ArcGIS软件在数据加载、数据显示与布局及输出等方面的基本操作，认识ArcGIS中的几种数据格式；3.了解主要类型法、像元中心法等栅格像元的编码方法及其误差特征；4.了解ArcMap中空间数据的显示方法；5.了解ArcCatalog中空间数据的基本操作；6.掌握元数据的浏览与编辑方法；二、实验内容1.以ArcGIS为基础，了解其中最常见的两种最常见的空间数据表达方式：矢量数据模型和栅格数据模型，并且比较点、线、面三种不同要素在不同分辨率下的栅格表达形式。2.以ArcGIS为基础，了解ArcGIS软件在数据加载、数据显示与布局及输出等方面的基本操作，认识ArcGIS中的几种数据格式。3.以ArcGIS为基础，对土地利用数据Id502323进行两种不同的栅格编码，并比较其在同种编码方法不同分辨率下以及同种分辨率不同编码方法下各类土地的面积误差。4.在ArcMap环境下，充分运用各种工具及方法实现对空间数据的不同显示。5.在ArcGIS的ArcCatalog环境下，了解ArcGIS支持的不同数据格式的特点，并掌握不同类型数据的操作，熟悉目录连接的建立和网络地理信息系统基础与实验教程实验报告第2页服务器的连接。6.在ArcGIS环境下，浏览元数据的各项内容，采用不同的样式对元数据进行显示，并对元数据进行编辑。三、实验原理及方法1.矢量和栅格是GIS中两种主要的空间数据表达方式，它们之间可以进行相互转换，并且在不同空间分辨率下转换所生成的栅格数据有着不同的特征。2.数据加载、数据显示。数据布局与输出时是ArcGIS软件的基本功能。3.矢量数据转换成栅格数据时，栅格像元需要进行编码。最常用的编码方法包括主要类型法和像元中心法。4.在ArcGIS内容表中，通过图层、图层组、数据框等来组织地图，在显示区中提供两种地图视图方式，及数据视图和版面视图。图层中的要素可以采用不同的符号来显示；通过控制图层的比例尺范围，可以使地图在不同的比例尺时都能够做到主次清晰。5.ArcGIS支持多种不同格式的空间数据，并可以根据需要将这些数据与目录和网络服务器进行连接；ArcCatalog主要用来浏览、组织、分发、记录各种数据。6.元数据是“关于数据的数据”。ArcCatalog显示区的Metadata标签下列出了元数据的各项内容，元数据工具条可以控制元数据的显示与编辑。地理信息系统基础与实验教程实验报告第3页四、实验设备及数据主要设备：计算机主要软件：ArcGIS实验数据：随书光盘的实验2至实验7.五、实验步骤实验一：空间数据的表达(1)打开ArcCatalog→连接到“实验02”文件夹→浏览器中数据。(2)点击，打开ArcToolox工具箱→“转换工具”→“转为栅格”→“要素转栅格”，打开要素转栅格对话框。(3)“输入要素”中添加数据point1.shp→“字段”选择“Id”→“输出栅格”中选择路径并设置名字为pointraster02→“输出像元大小”为“2”，单击确定，如下图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第4页（4）重复上一步，依次将point1、polyline1、polygon1分别按分辨率2、8、32转换成栅格数据。(5)在ArcToolox工具箱点击“转换工具”、“由栅格转出”依次将上一步生成的栅格数据再转换成矢量数据。(6)将新生成的矢量文件按类型分别加载到ArcMap中，与point1、polyline1、polygon1分别进行比较地理信息系统基础与实验教程实验报告第5页总结：可以看出由矢量转栅格后再栅格转矢量，得到的数据与原数据比较而言虽然大体一致但折点更多，不光滑。实验二：ArcGIS基本操作与数据的显示(1)打开（创建）地图文档（方式有四种）1)直接双击地图文档Greenvalley.mxd。2）启动ArcMap，在启动对话框中有三种方式，选择其中的任意一种打开或创建地图文档，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第6页3）“文件”→“新建”或“打开”，如图。4)在工具条中点击，新建或者打开。(2)加载数据（加载数据有三种方法）1)直接点击打开“添加数据”对话框，选择要添加的数据，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第7页2)“文件”→“添加数据”，如图。3)在ArcCatalog中，选择要添加的数据层，直接拖到ArcMap左边的内容列表窗口中。地理信息系统基础与实验教程实验报告第8页(3)地图布局与数据显示1）点击工具条中的数据浏览工具，可将数据放大缩小等，或者“视图”“布局视图”，进行地图布局。(4)地图文档的保存点击或“文件”里的“保存”。(5)地图输出“文件”→“导出地图”打开导出地图输出对话框，设定保存路径、文件名、文件类型等，然后点击“保存”，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第9页(6)认识ArcGIS中常见的空间数据表示方法。在ArcCatalog中，认识Shapefile、Coverage、Geodatabase、Raster四中基本的空间数据格式。(7)在ArcGIS中创建新的数据文件—一以Shapefile文件为例。1）打开ArcCatalog，右键文件夹选择“新建”→“Shapefile”或者在菜单中点击“新建”→“Shapefile”。2）设置Shapefile文件：“名称”文本框输入文件名称→“要素地理信息系统基础与实验教程实验报告第10页类型”选择需要的要素类型即可，如图。3）“编辑”，对所建立的文件进行坐标系统设置，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第11页(8)空间数据的浏览在ArcMap中添加数据后，出现在左边目录列中，右边窗口可浏览数据，右键数据名，可打开属性表。实验三：栅格像元的不同编码方法及误差比较(1)浏览数据1)在ArcCatalog中打开“Id502323”，“polygon”的属性表。结合表中的土地类型字段与“土地分类系统.doc”文件，了解土地类型代码所代表的土地类型；打开“结果统计表”，了解相关任务。(2)统计土地利用矢量数据中各类图的面积1）在“ArcToolbox”打开“分析工具”→“统计分析”→“频数”，打开频数对话框→输入数据Polygon→“频数字段”选择“LD502323-ID”→“汇总字段”选择“AREA”，单击确定,如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第12页2）用Excel打开上一步输出的统计表格，对数据进行整理，并将结果填入“结果统计表”中“实际面积”中，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第13页(3)对土地利用数据按主要类型法进行栅格编码。1）在ArcToolbox打开“转换工具”→“转为栅格”→“面转栅格”，在“输入要素”中选择Id502323”中的polygon；“值字段”选择“LD502323-ID”；“输出栅格数据集”中将数据名称设置为面main100。Img;“像元分配类型”选择MAXIMUM_COMBINED_AREA;“像元大小”设为100，单击确定，如图。2)重复上一步，分别将像元大小设为500、1000，输出命名分别为main500和main1000。3)在ArcGIS中添加以上数据，打开三个栅格数据的属性表，将其输出为dbf文件，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第14页4)用Excel打开上一步输出的dbf文件，根据各类土地的像元数量和像元大小，计算各类土地面积，并将结果填入“结果统计表”中。5)在“结果统计表中”，计算各类土地面积的误差百分比。如下表。(4)对土地利用数据按像元中心法进行栅格编码方法与主要类型法相似，不同的是将像元编码方法选择CELL_CENTER。（5）数据比较根据结果统计表我们可以看出，在同种编码方法不同分辨率下，主要类型法和中心法都是随着像元大小的增大，误差变大。而在不同地理信息系统基础与实验教程实验报告第15页编码方法同种分辨率下，网格中心法在耕地和林地方面的误差相比而言更加小一点，而其他土地类型用主要类型法误差更小一点。实验四：ArcGIS中空间数据的显示(1)打开地图,认识标题条、菜单条、工具条、内容表、显示区和状态栏，如图。(2)认识两种视图单击左下角的，显示数据视图，单击左下角的，显示布局视图。(3)认识内容表(4)地图的显示1）点击工具条：2）使用书签：地理信息系统基础与实验教程实验报告第16页3）放大镜和全景图窗口：(5)图层的符号化1)双击图层，打开图层属性对话框的“符号系统”，可以采用不同的符号化方法对图层进行定性或定量的符号化，如图。2)双击图层符号，打开“符号选择器”，可对图层中的要素符号进行设置，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第17页(6)设置图层显示的比例尺范围，以控制图层在一定的比例尺范围内显示。1)右键图层→“可见比例范围”→“设置最小比例”，即当地图进一步缩小时，图层将不再可见。反之，相反，如图。2）双击图层，打开图层属性对话框→“常规”→“比例范围”中也可以设置，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第18页实验五：ArcGIS中空间数据的操作(1)熟悉ArcCatalog的界面(2)浏览数据的三种视图方法1）目录树中选择“Yellowstone”，点击显示区中的“内容”浏览器中数据。地理信息系统基础与实验教程实验报告第19页2）分别点击标准工具条中的大图标、列表、详细资料、缩略图按钮，以不同方式浏览数据。3）点击boundary，再点击显示区上的预览，可预览该数据。4）点击显示区左下方的预览方式可切换浏览格式。5）单击左上方的元数据标签Metadata，浏览数据的元数据信息。(3)了解ArcGIS支持的常用空间数据格式。(4)建立目录连接(5)连接GIS服务器“GISServers”→添加“ArcGISServers”→选择“使用”，之后输入网址，用户名密码即可完成，如图。地理信息系统基础与实验教程实验报告第20页(6)设置显示数据的类型与信息在“自定义”里面的“ArcCatalog”选项选择“文件类型”，可在其中对需要显示的数据类