《地理信息系统原理》实验报告.docx
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《地理信息系统原理》实验报告
《地理信息系统原理》实验报告
专业：
资源环境与城乡规划管理
班级：
1101
姓名：
张馨
学号：
1110010116
指导教师：
郭斌陈秋计吴雅睿王涛
二零一四年一月
一、重要概念
缓冲区：
是对一组或一类地图要素按设定的距离条件，围绕这组要素而形成具有一定范围的多边形实体，从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。
空间叠置分析：
将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性
通用土壤侵蚀方程：
一种用于计算土壤侵蚀强度的公式，由威斯启梅尔结合美国20世纪30年代起的8000多个土壤侵蚀试验观测点资料统计总结提出，其公式为：
A=R·K·S·L·C·P。
水文分析：
对防止水旱灾害和开发、利用、保护水资源的工程或非工程措施的规划、设计、施工以及管理运用，提供符合规定设计标准的水文数据的技术。
地图：
地图就是依据一定的数学法则，使用制图语言，通过制图综合，在一定的载体上，表达地球或其他天体上各种事物的空间分布、联系及时间中的发展变化状态的图形。
栅格数据空间分析方法：
栅格数据的空间分析主要包括空间聚类、空间聚合、叠置分析等内容。
TIN：
又称不规则三角网，是根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络，数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的密度和位置。
DEM：
数字高程模型。
它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。
空间分析：
空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。
是地理信息系统的主要特征。
空间分析能力是区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。
土地信息系统：
以计算机为核心，以土地资源详查、土壤普查、规划、计划、各种遥感图像、地形图、控制网点等为信息源，对土地资源信息进行获取、输入、存储、统计处理、分析、评析、输出、传输和应用的大型系统工程。
二、实验目的
掌握ARCGIS10空间分析方法，熟练掌握ModelBuilder的创建和使用，掌握利用ARCGIS进行水文分析，缓冲分析，空间叠置分析，邻域分析、重分类等方法与技术。
掌握利用ARCGIS进行DEM及TIN的创建，掌握地图的编制、整饰及输出。
三、数据来源
汤国安地理信息系统空间分析实验教程，西安科技大学测绘学院地理信息系统实习教案。
四、实验内容
实验一：
用ModelBuilder进行数据处理与分析，实例：
汤国安P130。
白水县行政范围的提取
（1）打开Arcmap，添加原始数据：
dem1、dem2和Vector.shp。
（2）
右键点击新建的工具箱【geosptial】,在右键菜单中，执行命令：
【新建】>>【模型】，将打开【ModelBuilder】应用程序窗口：
（3）打开【ModelBuilder】窗口，执行菜单命令：
【模型]】>>【模型属性】，根据需要，设置名称和标签
（4）
在【环境变量】选项页中设置分析范围为研究区范围，通过在【环境设置】中，设定【处理范围】的【范围】为：
SameAsLayer“vector”
（5）在模型窗口中，执行菜单命令：
【模型】>>【图解属性】，选【样式2】
（6）在ArcToolbox中选择【分析工具】|【提取】|【筛选】，找到【筛选】，添加到模型中。
（7）在【模型】窗口中双击【筛选】，在【输入要素】中选择Vector.shp.
【输出要素类】设置为Vector_Select；
（8）单击【表达式】可选文本框旁边的‘SQL’按钮，打开查询构建器，设置SQL表达式：
“”NAME”=’白水县’”。
点击【确定】，完成操作。
（9）再在【ModelBuilder】窗口中添加原始数据：
dem1、dem2
（10）白水县Dem数据拼接：
在【ArcToolbox】中选择【DataManagementTools】|【Raster】|【镶嵌至新栅格】工具，打开【镶嵌至新栅格】，将其添加到模型中。
（11）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【镶嵌至新栅格】，在对话框中【输入位置】选择：
dem1、dem2.
【具有扩展名的栅格数据集名称】设置为dem；
【像素类型】选择16_BIT_UNSIGNED,【波段数】设置为1；
【输出位置】设置为白水县行政范围
单击【确定】，完成操作；
（12）白水县DEM的投影变换
选择:
【数据管理工具】|【投影与转换】|【要素】|【投影】工具，将其添加到模型中；在【模型】窗口中，双击工具图框【投影】
【输入栅格】文本框中选择Vector_Select.shp；
【输出栅格】文本框中设置为投影
（13）
单击【输出坐标系】旁的图标，打开【空间参考属性】，单击【选择】按钮，打开【浏览坐标系】，添加Xi’an1980GKZone；单击【确定】，完成操作。
（14）在【模型】工具栏中点击自动布局。
（15）利用白水县范围对dem裁切
选择【SpatialAnalystTools】|【提取分析】|【按掩膜提取】工具，打开【按掩膜提取】对话框，将其添加到模型中；
在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【按掩膜提取】；
在【输入栅格】文本框中选择dem；
【输入栅格数据或要素掩膜数据】进行裁切数据：
投影.shp；
【输出栅格】设置为掩膜；单击【确定】，完成操作。
（16）模型制作完成，点自动排列如下图：
（17）
运行整个模型，模型运行正常。
（18）右击【掩膜】模块,点击【添加到显示】，将投影结果显示到ArcMap中，
（19）切换为布局视图，然后将页面和打印设置里调为横向的，调整地图大小。
然后插入标题、班级、姓名和学号。
导出地图：
点击文件——导出地图。
导出制作好的jpg格式的地图。
实验二:
汤国安地理信息系统空间分析实验教程（寻找最佳路径）
（1）运行ArcMap，单击文件菜单下的打开命令，打开加载地图文档对话框，选择H：
\Chp8\Ex2\road.mxd，分别添加数据：
dem，startPot，endPot，river。
（2）打开【ModelBuilder】窗口，执行菜单命令：
【模型]】>>【模型属性】（设置名称和标签），
在【环境变量】选项页中设置分析范围为研究区范围，通过在【环境设置】中，设定【处理范围】的【范围】为[SameAsLayer“dem”]
在模型窗口中，执行菜单命令：
【模型】>>【图解属性】，选择【样式2】
（3）在ArcToolbox中选择【3DAnalyst】→【栅格表面】→【坡度】，找到【坡度】，添加到模型中
（4）在【模型】窗口中双击【坡度】，打开工具对话框如下图所示。
【输入栅格】选择：
dem；【输出栅格】设置为slope；
根据需要，设置其他参数。
点击【确定】，完成操作。
（5）
在【ArcToolbox】中选择【3DAnalyst工具】|【栅格重分类|【重分类】工具，将其添加到模型中，
（6）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框如下图所示:
在【输入栅格】选择：
slope；【值字段】选择“VALUE”
点击【分类】，分类方法选择“手动”，类别分为10级，坡度最小一级赋值为1，最大一级赋值为10,根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置reclass_slope；点击【确定】，完成操作。
（7）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【邻域分析】|【焦点统计】工具，将其添加到模型中
（8）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【焦点统计】，打开工具对话框如下图所示。
在【输入栅格】选择：
dem；
邻域分析设置为矩形；邻域设置为像元11×11；统计类型设置为RANGE。
根据需要，选择在计算中忽略NoData。
【输出栅格】设置为起伏度；点击【确定】，完成操作。
（9）在模型工具栏中点击自动布局，运行模型，模型运行正常。
（10）重分类河流，改颜色
在【ArcToolbox】中选择【3DAnalyst工具】|【栅格重分类】|【重分类】工具，将其添加到模型中，
在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框。
【输入栅格】选择：
river；【值字段】选择“VALUE”；
点击【分类】，分类方法选择“手动”，类别分为5级；按照河流等级如下进行分类：
4级为10；如此依次为8,5,2,1，；点击【添加条目】和【删除条目】进行增减分类条目数量。
根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置为reclass_river；点击【确定】，完成操作。
（11）在模型工具栏中点击自动布局
（12）在【ArcToolbox】中选择【3DAnalyst工具】|【栅格重分类】|【重分类】工具，将其添加到模型中，
（13）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框如下图所示
【输入栅格】选择：
起伏度；【值字段】选择“VALUE”；
点击【分类】，采用相等间距分为10级，地形越起伏，级数赋值越高，最小一级赋值为1，最大一级赋值为10,点击【添加条目】和【删除条目】进行增减分类条目数量。
根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置为re_qifudu；点击【确定】，完成操作。
（14）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】工具，将其添加到模型中，
（15）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【栅格计算器】，打开工具对话框如下图所示：
计算公式为reclass_river+（reclass_slope*0.6+re_qifudu*0.4）
【输出栅格】设置为cost1；点击【确定】，完成操作。
（16）在模型工具栏中点击自动布局。
（17）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【距离分析】|【成本距离】工具，将其添加到模型中，
（18）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【成本距离】，打开工具对话框如下图所示：
【输入栅格数据或要素源数据】选择：
startPot；
【输入成本栅格数据】选择：
cost1；
【输出距离栅格数据】设置为cost_star1；
【输出回溯衔接栅格数据】设置为huisu；
点击【确定】，完成操作。
（19）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【距离分析】|【成本路径】工具，将其添加到模型，
（20）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【成本路径】，打开工具对话框如下图所示：
【输入栅格数据或要素源数据】选择：
endPot；
【输入成本栅格数据】选择：
cost_star1；目标字段设置为ID；
【输入回溯衔接栅格数据】设置为huisu；
【输出栅格】设置为path1；
路径类型设置为EACH_CELL；
点击【确定】，完成操作。
（21）模型制作完成，点击自动排列，运行整个模型，模型运行正常。
（22）右击【投影】模块,点击【添加到显示】。
（23）点击视图区左下角的布局视图按钮，将视图换为布局视图，然后将页面和打印设置里调为横向的，调整地图大小。
选中图层数据框后逐个添加指南针、比例尺、图例、及图名，导出地图：
点击文件——导出地图。
导出制作好的jpg格式的地图（绿色线即为最佳路径）。
实验三：
土壤稳定性评估
（1）运行ArcMap，单击文件菜单下的打开命令，打开加载地图文档对话框，分别添加数据：
dem，landuse.shp
（2）右键点击新建的工具箱【geosptial】,在右键菜单中，执行命令：
【新建】>>【模型】，将打开【ModelBuilder】应用程序窗口：
（3）打开【ModelBuilder】窗口，执行菜单命令：
【模型]】>>【模型属性】（设置名字和标签），在【环境变量】选项页中设置分析范围为研究区范围，通过在【环境设置】中，设定【处理范围】的【范围】为[SameAsLayer“dem”]
（4）在模型窗口中，执行菜单命令：
【模型】>>【图解属性】，选择【样式2】
（5）在ArcToolbox选择【SpatialAnalyst工具】|【表面分析】|【坡度】，找到【坡度】，添加到模型中，
在【模型】窗口中双击【坡度】，打开工具对话框：
【输入栅格】选择：
dem；【输出栅格】设置为slope；
根据需要，设置其他参数。
点击【确定】，完成操作。
（6）在模型工具栏中点击自动布局，运行模型，运行成功。
（7）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【重分类】|【重分类】工具，将其添加到模型中。
（8）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框。
在【输入栅格】选择：
slope；【值字段】选择“VALUE”；
点击【分类】，分类方法“手动”，类别为7级，坡度最小一级赋值1，最大一级赋值10,点击【添加条目】【删除条目】进行增减分类条目数量。
根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置为slope_r；
点击【确定】，完成操作。
（9）在ArcToolbox选择【SpatialAnalyst工具】|【表面分析】|【坡向】，找到【坡向】，添加到模型中
（10）在【模型】窗口中双击【坡向】，打开工具对话框如下图所示。
【输入栅格】选择：
dem；
【输出栅格】设置为aspect；
根据需要，设置其他参数。
点击【确定】，完成操作。
运行模型，模型运行正常。
（11）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【重分类】|【重分类】工具，将其添加到模型中。
（12）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框。
在【输入栅格】选择：
aspect；【值字段】选择“VALUE”；
点击【分类】，分类方法选择“手动”，类别分为4级，点击【添加条目】和【删除条目】进行增减分类条目数量。
根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置为aspect_r；
点击【确定】，完成操作。
（13）在模型中点击自动布局，
（14）在ArcMap中打开【ArcToolbox】，选择【转换工具】|【转为栅格】|【面转栅格】工具，打开工具对话框如图所示
（15）在【输入要素】选择：
landuse；【值字段】选择“LANDUSE”；
【像元大小】必须与dem数据分辨率相同，即“100”.
【输出栅格】设置为landuse_grid；根据需要，设置其他参数。
点击【确定】，完成操作。
（16）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【重分类】|【重分类】工具，将其添加到模型中，
在（17）【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【重分类】，打开工具对话框如下图所示。
在【输入栅格】选择：
landuse_grid2；【值字段】选择“LANDUSE”；
点击【分类】，分类方法选择“手动”，类别分为5级，点击【添加条目】和【删除条目】进行增减分类条目数量。
根据需要，选择是否将缺省值改为NoData。
【输出栅格】设置为landuse_r2；点击【确定】，完成操作。
（18）在【ArcToolbox】中选择【SpatialAnalyst工具】|【叠加分析】|【加权总和】工具，将其添加到模型中，
（19）在【ModelBuilder】窗口中，双击工具图框【加权总和】，打开工具对话框如下图所示。
在【输入栅格】依次选择：
slope_r、aspect_r、landuse_r2；
【输出栅格】设置为stability；点击【确定】，完成操作。
（20）模型制作完成，在模型工具栏中点击自动布局
（21）运行整个模型，模型运行正常
（22）右击【stability】模块,点击【添加到显示】。
（23）在ArcMap中，打开【stability】属性对话框，选择【符号系统】标签项，【显示】方式选择已分类；点击【分类】设置分类方法为手动，类别为3；在【分类】对话框【中断值】一栏中，按要求设置【中断值】；对每个新的等级区间修改【标注】，分别为“不稳定、较稳定、很稳定”，并选合适的拉伸色带进行显示
（24）点击视图区左下角的布局视图按钮，将视图换为布局视图，然后将页面和打印设置里调为横向的，调整地图大小。
仅显示stability图层，将stability图层的标签名改为土壤稳定性等级，选中图层数据框后逐个添加指南针、比例尺、图例、图名及作者，
导出地图：
点击文件——导出地图。
导出制作好的jpg格式的地图。
五、附图
六、实习心得（另附）
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