GIS课程设计.docx
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GIS课程设计
重庆交通大学《GIS原理及应用》
课程设计报告书
专业：
测绘工程
设计课程名称：
《地理信息系统原理及应用》
数据单元：
湖北省
班级：
设计者：
学号：
16
指导教师：
完成时间：
2016年6月28日
重庆交通大学《GIS原理及应用》课程设计评分表
序号
项目
评分标准及说明
评分
1
学生自评分（10%）
按任务书的要求，学生根据任务完成情况及质量自我评分。
多人一组共同完成者，19-20分不超过1人，17-18不超过2人，由组长评分（多人一组独立完成者按独立完成定）。
2
纪律及平时成绩（10%）
按规定时间到实验室完成实验及综合实验，每缺1次实验扣2分，缺4次及以上不得分。
3
系统演示（功能）及答辩（40%）
根据学生PPT汇报、系统演示及回答问题情况，由答辩组（老师）给出答辩等级（直接在此评分表中打“√”），指导教师按等级相应分值打分
答辩等级
分值
A+
39-40
A
38
A-
36-37
B+
34-35
B
32-33
B-
30-31
C+
28-29
C
26-27
C-
24-25
D
0-23
4
项目设计报告（40%）
根据学生完成的项目设计报告书情况，由指导教师给定等级（直接在此评分表中打“√”）及成绩（特别提醒：
设计报告相同者均记0分）
答辩等级
分值
A+
39-40
A
38
A-
36-37
B+
34-35
B
32-33
B-
30-31
C+
28-29
C
26-27
C-
24-25
D
0-23
指导教师：
总分：
一、课程设计目的2
二、课程设计任务及内容2
三、课程设计使用数据说明3
1、地图数据3
2、专题数据3
四、课程设计思路及技术流程3
1、设计思路3
2、技术流程4
2.1行政区划、河流和人口4
2.2流域分割和三维建模5
五、课程设计实现的详细步骤6
1、地图矢量化6
1.1湖北省裁剪6
1.2湖北区县裁剪6
1.3湖北行政区划图制作（四色法）7
2、人口统计地图8
2.1数据准备8
2.2属性表对照9
2.3表格连接9
2.4符号化9
2.5专题地图的制作9
3、湖北省河流统计10
3.1裁剪10
3.2汇总统计数据表11
3.3频数11
3.4连接河流统计表12
3.5开始编辑符号化12
4、湖北省道路分析15
4.1创建网络数据集15
4.2最短路径分析实现16
5、Arcsence的三维制作17
5.1数据准备17
5.2栅格镶嵌18
5.3按掩模提取19
5.4利用ArcSence制作3D模型19
6、流域分割21
5.1数据准备21
六、成果展示27
七、课程设计体会33
《GIS原理与应用》课程设计
一、课程设计目的
1、运用所学基础理论知识，利用现有GIS软件及资料进行基本技能的训练。
2、运用课间实验已掌握的基本技能，使学生系统全面地学习并应用已学地理信息系统原理与应用相关知识，锻炼实践技能，为后续学习3S技术打下坚实的基础。
3、培养学生实践动手能力和独立工作能力。
4、独立完成一幅地形图整个处理流程相关工作。
5、熟练掌握ARCGIS软件的使用方法，为后续课程学习和工作打好基础。
6、通过ARCGIS软件的使用，将所学知识融会贯通，从空间信息数据进入计算机开始，到最后出图为止。
并且掌握怎样进行质量检查与控制。
7、巩固已学的理论知识，包括扫描矢量化、数据编辑、地图投影、拓扑关系建立、数字地面高程模型等，通过实践达到理论联系实际的目的。
8、学习和了解空间信息处理的重要环节及其重要性。
二、课程设计任务及内容
1、所有数据均转换为ArcGIS软件能接受的数据格式，并建立文件数据库；
2、地理空间数据采用地理坐标系80西安坐标系，高程系采用85国家高程基准；
3、栅格数据要求与矢量数据具有相同的空间坐标系；
4、专题数据要求入库；
5、地名、河流、道路等名称注记与属性的形式在数据库进行存储，并标注出来；
6、所有提交的数据均具有元数据。
三、课程设计使用数据说明
1、地图数据
1：
1000万中国行政区划图（省界），栅格数据，文件名中国.jpg；
1：
500万中国行政区划图（区县界），矢量数据，文件名bount500.e00；
1：
500万中国水系数据，矢量形式；
1：
1000万中国水系数据，矢量形式；
1：
500万中国道路网络图，矢量数据；
中国格网DEM数据，在该网站下载对应区域的数据；
2、专题数据
人口统计数据，按照省份和年代（1991-1998）的统计数据，水资源统计数据；
人口统计数据，按照区县统计的1992，1995年的基本数据，在上下载；
四、课程设计思路及技术流程
1、设计思路
1、制作行政区划图，采用四色着色法来区别相邻区域，能正确反映政区单元的各级行政区划（县级），明确标注首府驻地，具有完备的专题地图要素；
2、人口密度图：
反映各个行政单元（县级）的人口分布特征及其密度差异、反映性别构成、反映人口变化情况；
3、统计各个行政单元（县级）内的河流情况（包括长度、河流数量、等级），并将统计结果以地图的形式表示出来；
4、地图上实现最短路径分析功能；
5、将行政区划、水系和道路等信息融合，结合高程信息制作三维分析模型，实现三维漫游。
2、技术流程
2.1行政区划、河流和人口
2.2流域分割和三维建模
五、课程设计实现的详细步骤
1、地图矢量化
1.1湖北省裁剪
导入实习数据中的省界文件，将其显示在左侧内容列表中，将所需要省份中国地图中裁剪下来，以湖北省为例，打开属性表，根据属性选择，输入“NAME=湖北”，然后将你提出来的湖北区域导出数据如图1所示：
图1.裁剪
1.2湖北区县裁剪
接下来我们需要的是将湖北的所有区县放进上面裁剪好的湖北地区里，打开中国区县划分图，然后根据提取出来的湖北区域进行裁剪（工具箱—分析工具—提取分析—裁剪），将湖北区县划分裁剪下来。
如图2所示：
图2.湖北区县划分裁剪
1.3湖北行政区划图制作（四色法）
在裁剪下来的湖北区县划分的数据上进行四色法，使得相邻区域颜色不重叠，首先我们在湖北区县划分的属性表里新建一个字段，命名为“区县划分”，然后按照1、2、3、4依次进行编号，然后在属性—符号系统—类别里面进行操作，将1、2、3、4四个值添加进去，最后在地图上得到四种颜色，但是这时候他们还是相邻的。
接下来，我们需要做的就是将相邻区域且颜色相同的属性里面的数字改掉就行了，这样就可以实现四色法了。
完成了四色法之后，我们就需要将湖北区县的名称表示出来，以及将其首府驻地特别表示出来。
同样的我们需要将湖北地区的区县中心点也裁剪下来，方法和以前一样。
然后点击右键，选择标注—设置属性里面将标注字段设置为“NAME”，得到下面的四色图。
图3.湖北行政区划图
然后将其制作成专题地图的形式：
2、人口统计地图
2.1数据准备
首先按区县统计的1992、1995年的基本数据，在网站上面搜索自己的省份的区县进行下载，1995年总人口数据和男女比例在“人口基本情况二”一表中，1995年的总人口数据在“人口基本情况一”中，数据下载好后存放在一个Excel表格当中，把编号那一栏改为城市代码，这样方便进行连接，如图4所示：
图4.属性表
2.2属性表对照
将实验一中做好的地图图层拖入本实验图层中，打开属性表，找到每个面属性的city_code属性，对照其中的名字，注意Excel表格中区县的编号对应的省市名称对齐。
2.3表格连接
表格连接后就可以方便地将Excel表格中的内容添加到属性表中。
如图5、6所示：
图5.表格连接方法
图6.选择连接基于的字段
2.4符号化
表格连接后就可以依照目的分别修改每个图层属性的符号系统，例如95年人口密度可以选择数量中的分级色彩，人口变化可以选择图表中的柱状图，男女比例可以选择图表中的饼图，等等。
如图7、8所示：
图7.柱状图表示人口密度
图8.饼状图表示男女比例
2.5专题地图的制作
点击插入，选择其中的比例尺、图例、标题、指北针、图框等要素，图例选择中选择你想表达出来的要素，然后设置图例属性，最后完成专题地图的制作，如图9所示：
图9.人口统计专题地图
3、湖北省河流统计
3.1裁剪
将实验数据中的一级河流、三级以上河流、四级河流、五级河流按区域裁剪下来（记得投影变换），如图13所示
图13.河流裁剪
3.2汇总统计数据表
点击ArcTOOlbox工具箱，选择提取工具——叠加分析——标识，分析工具——统计分析——然后设置好属性，输出路径自选。
分别将上面的4个级别的河流表弄出来，如图14所示：
图14.汇总统计数据表
3.3频数
点击ArcTOOlbox工具箱，选择分析工具——统计分析——频数，然后设置好属性，输出路径自选，如图15所示。
分别将上面的4个级别的河流表弄出来。
通过这个方法我们也可以统计出各个区县每个级别河流长度统计出来，如图16所示：
图15.区县各级河流长度
3.4连接河流统计表
点击湖北省面要素，选择连接和关联选项，点击连接，将河流统计表连接至相应属性列表中，最后得到以下结果（包含每个区县各级河流条数、各级河流长度、区县河流总条数、区县河流总长度）如图17所示：
图16.连接河流统计表
3.5开始编辑符号化
点击湖北省面要素选择属性—符号系统，将对河流相应的情况进行统计，同理，将河流长度和河流条数等级进行统计，这里我们使用柱状图表示每个区县各级河流总条数和等级情况，用分级符号表示区县河流总长度的分布情况，如图18所示：
图18.河流统计符号化
最后制作成专题地图的模样，如图19所示：
图19.河流统计图
4、湖北省道路分析
4.1创建网络数据集
（1）我拿到的道路数据里面不存在拓扑错误，所以就没有做拓扑检查，直接新建网络数据集，和可见实验一样，因为网络数据集需要建立在要素数据集下，所以我新建了一个要素数据集—湖北最短路径分析，然后将湖北道路要素导入进去，建立网络数据集，如图11所示。
图10.建立网络数据集
（2）根据课间实验做过的经验，在“设置转弯模型”、“是否利用高程模型”、“是否构建方向”，全部选择否。
在连通性处选择任意节点连通，在赋值器处将length改为shape_length。
然后建立网络数据集。
如图11所示：
图11.网络数据集最后结果
4.2最短路径分析实现
（1）先在菜单栏自定义中选择扩展模块，勾选NetworkAnalyst，然后在菜单栏空白处右键选择NetworkAnalyst选项，在出现的工具框中点击NetworkAnalyst下拉菜单，选择新建路径。
（3）在NetworkAnalyst选项中选择
键，创建网络位置工具，然后在图上选取两个点，然后点击
键，求解最短路径，此时在图上出现的路径即为最短路径，如图12所示：
图12.最短路径分析
5、Arcsence的三维制作
5.1数据准备
进入网站里面下载数据。
（1）进入网站，将“Dataselectionmethod”里选中“InputCoordinates”,然后下一列选中“Degrees：
Minutes：
Seconds”，如图20所示
图20.填经纬度
（2）你可以有两种方法进行下载，第一种就是网上XX你所做区域的经纬度，输入到网站的要求的位置，然后点击“ClickheretoBeginSearch”；或者是你自己大概估算你所做的区域，然后在图上去选择大致的方块区域，然后点击“ClickheretoBeginSearch”，如图21所示：
图21.区域显示
（3）下载数据，就在上图的下方有一个“DataDownload（HTTP）”，即可下载。
5.2栅格镶嵌
如果数据不止一个，就需要镶嵌。
点击ArcToolbox工具箱—数据管理工具—栅格—栅格数据集—镶嵌。
如图22所示：
图22.镶嵌至新栅格
得到结果，如图23所示：
图23.镶嵌结果
5.3按掩模提取
对栅格数据进行裁剪，打开Toolbox→打开“spatialanalyst”下拉菜单→打开“提取分析”下拉菜单→打开“按掩模提取”
在“按掩模提取”里面选镶嵌后的的栅格数据，掩模选择湖北区县，结果如图24所示：
图24.掩模提取结果
5.4利用ArcSence制作3D模型
（1）将裁剪后的图层保存，再从ArcSence打开，高度调高，不妨设置为20，图层形成层次感，如图25所示，效果图如图26所示：
图25.图层偏移
图26.层次效果
（2）将“河流”、“道路”都显示在栅格平面上，方法一致，效果如图27所示：
图27.设置各投影属性
6、流域分割
5.1数据准备
流域分割是基于栅格数据做的，因此它的初始数据也是湖北省栅格数据，如下图28所示：
图28.湖北省栅格
5.2处理步骤
（1）打开arcmap操作界面，加载水系DEM数据，单击customize【自定义】点击extensions【扩展模块】选择spatialanalyst将arctoolbox中spatialanalysistool处于激活状态，如图29所示：
图29.激活扩展模块
（2）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|fill【填洼】，在fill属性窗口中设置保存路径，如图30所示：
图30.填洼及其结果
（3）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flowdirection【流向】，生成效果如图31所示：
图31.流向及其结果
（4）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flowaccumulation【汇流累积】，在属性窗口中选择要素、保存路径并在outputdatatype【输出格式】选择integer整形。
图32.汇流累积及其结果
（5）点击mapalgebra【地图代数】|rastercalculator【栅格计算器】，在属性框中选择汇流累积结果，输入”湖北省汇流累积”>=（5928287/30），将汇流总数超过最大值三十分之一的点提取出来，如图33所示：
图33.栅格计算及其结果
（6）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|reclass【重分类】|reclassify【重分类】，选择raster1要素，将oldvalues中的0改为new中的nodata；
图33.重分类及其结果
（7）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|streamlink【河流连接】，在streamlink属性窗口中选择要素。
图34.河流连接及其结果
（8）选择spatialanalysttools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|watershed【盆域分析】，在生成图属性symbology中修改uniquevalues
图35.盆域分析及其结果
六、成果展示
七、课程设计体会
经过一周半的时间，本次课程设计总算是圆满的结束了，虽然在这个过程中有很多的磕磕绊绊，但总算还是都解决了，我想也只有经历这些磕磕绊绊后才能有学习进步吧。
本次实习是地理信息系统原理与应用集中实习，通过这次实习，我对ArcGIS软件有了更深刻的了解，也对它的掌握更加的熟练，通过这次实习，锻炼了我对于ArcGIS各方面知识的能力，更重要的是锻炼了我对于ArcGIS的操作能力。
这也使我更加了解了关于ArcGIS软件的一些基本知识，只有更多的了解这些，才能有利于我们以后更好的作图，标准的作图，也是通过这次的实习我才能了解到原来作图也有那么多的知识点。
这次实习是在教师和同学的指导下，运用所学的理论知识结合实际问题去培养分析问题和解决问题能力的一种实践活动，通过本次实践活动，我运用了课间实验已掌握的基本技能，系统全面地学习并应用已学地理信息系统原理与应用相关知识，锻炼实践技能，为后续学习3S技术打下坚实的基础，培养了我们实践动手能力和独立工作能力，不仅巩固已学的理论知识，包括扫描矢量化、数据编辑、地图投影、拓扑关系建立、数字地面高程模型等，通过实践达到理论联系实际的目的。
因为我们这个专业以后都是要和地图打交道的，所以我会认真的学习它，并且学好它，为了以后有更好的发展，也为了以后自己的事业能有好的发展。
总的来说、本次实习收获很大，相信这对我以后的学习和工作都会有很大的帮助。
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