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3S技术

课程实验报告

学年学期2013-2014学年第一学期

课程名称　3S技术基础

实验名称　3S技术七次实习

实验室　测量测绘实验中心计算机室

专业年级　水利水电工程专业

学生姓名　___王枭华_____

学生学号_____2011014228____

任课教师　张智韬

水利与建筑工程学院

实验一ERDAS软件认识与图像输入输出

一.实验目的

（1）了解ERDASImagine软件模块构成、功能；

（2）熟悉遥感图像输入输出；

（3）掌握遥感多波段图像合成方法。

二.实验仪器

（1）微机30套；

（2）ERDAS软件30套以及使用说明书。

三.实验内容

（1）ERDAS软件的介绍和使用；

（2）遥感图像输入输出；

（3）遥感多波段图像合成。

四.实验步骤

（一）、在程序菜单中选择ERDASIMAGINE8.4启动

在程序菜单中选择ERDASIMAGINE8.4，ERDASIMAGINE开始启动运行,图标面板（ICONPanel）自动打开，并在你的屏幕上显示如下：

（二）、图像显示

1、图像显示视窗（Viewer）

图像显示视窗（Viewer）是显示栅格图像、矢量图形、注记文件、AOI等数据层的主要窗口，每次启动ERDASIMAGING时，系统都会自动打开一个二维视窗（Viewer）如图2.1所示。

在应用过程中可以随时打开新的视窗。

图2.1二维视窗（Viewer）

2、图像显示

第一步：

启动程序

菜单上选择File|Open|RasterLayer——SelectLayerToAdd对话框图2.2。

或在工具条上选择

——SelectLayerToAdd对话框图2.2。

第二步：

确定文件

第三步：

设置参数

在SelectLayerToAdd对话框中点击RasterOptions,就进入设置参数状态，

如图2.3所示。

图2.3SelectLayerToAdd对话框

（三）、数据输入

1.单波段二进制图像数据输入

在ERDAS图标面板工具条中，点击

——打开输入输出对话框，如图所示。

并做如下的选择：

.打开ImportGenericBinaryData对话框，如图所示

上图为进程状态条，OK完成数据输入。

重复上述过程，可依此将多波段数据全部输入，转换为.IMG文件。

2、组合多波段数据

为了图像处理与分析，需要将上述转换的单波段IMG文件组合为一个多波段图像文件。

第一步：

在ERDAS图标面板工具条中，点击Interpreter|Utilities|LayerStack——

LayerSelectionandStacking的对话框。

第二步：

在LayerSelectionandStacking对话框中，依此选择并加载（Add）单波段IMG图像：

（四）ERDAS基本操作

（1）从桌面双击ERDASIMAGINE图标

，从程序中找到ERDASIMAGINE软件，打开ERDASIMAGINE软件图标控制板和显示窗口Viewer1。

（2）点击ERDASIMAGINE软件图标控制板

，可打开多个显示窗口Viewer1

（3）在窗口Viewer1中，点击打开文件图标

，不使用文件菜单的打开。

打开SelectLayertoAdd:

窗口，examples文件夹中为练习图象文件，文件类型为.img。

找到文件Lanier.img后，双击，或单击后在OK，显示图象。

（4）在窗口Viewer1中，单击显示信息图标按钮

，打开Imageinfo（Lanier.img）窗口，如图。

（5）坐标查询。

点击图标

，移动十字线，可查询各个点位的坐标（大地坐标、文件坐标、地理坐标等）。

（五）、图像输出

•1点击import图标。

•2在import/export对话框中选择export，在type中选择TIFF（或JPEG）,在media中选file。

•3在inputfile中选择要输出的文件，在outputfile中确定要输出文件的根目录以及输入要输出的文件名。

•4点击ok，自动完成，输出图像如图所示：

•

实验二图像的拼接与裁剪

一.实习目的：

掌握图像拼接和裁剪处理的主要方法。

二.实习内容：

主要包括图像的拼接与裁剪。

三.实习步骤

一、图象拼接处理

.启动图象拼接工具,在ERDAS图标面板工具条中，点击Dataprep/Datapreparation/Mosaicclmages—打开MosaicTool视窗。

.加载Mosaic图像，在MosaicTool视窗菜单条中，Edit/Addimages—打开AddImagesforMosaic对话框。

依次加载窗拼接的图像。

.在MosaicTool视窗工具条中，点击setInputMode图标

，进入设置图象模式的状态，利用所提供的编辑工具，进行图象叠置组合调查。

.图象匹配设置，点击Edit/ImageMatching—打击Matchingoptions对话框，设置匹配方法：

OverlapAreas。

.在MosaicTool视窗菜单条中，点击Edit/setOverlapFunction—打开setOverlapFunction对话框

.运行Mosaic工具在MosaicTool视窗菜单条中,点击Process/RunMosaic—打开RunMosaic对话框。

设置下列参数：

确定输出文件名：

mosaic.img。

确定输出图像区域：

ALL

二、图象分幅裁剪

在实际工作中，经常根据研究区的工作范围进行图像分幅裁剪，利用ERDAS可实现两种图像分幅裁剪：

规则分幅裁剪，不规则分幅裁剪。

1、规则分幅裁剪

即裁剪的边界范围为一矩形，其具体方法如下：

规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是一个矩形,通过左上角坐标和右下角两点坐标,就可以确定图像的裁剪位置.

在ERDAS图标面板工具条中，点击DataPrep/Datapreparation/subsetImage—打开subsetImage对话框，并设置参数如下：

（自定义输出文件名和存储路径，）

2、不规则分幅裁剪

不规则裁剪是指裁剪图像的边界范围是任意多边形,无法通过左上角和右下角两点的坐标确定裁剪位置.

1用AOI多边形裁剪。

首先在窗口中打开需要裁剪的图像,并应用AOI工具绘制多边形AOI,可以将多边形AOI保存在文件中（*.aoi）,可以暂时不退出窗口，将图像与AOI多边形保留在窗口中，然后，在ERDAS图标面板菜单单击main/datapreparation/subsetimge命令，打开subset对话框；或者在ERDAS图标面板工具条单击dataprep图标，打开Datapreparation对话框，单击subsetimge按钮，打开subset对话框。

在subset对话框中需要设置的参数：

（1）输入文件名（inputfile）为1234567.img。

（2）输出文件名（outputfile）为*.Img（自定义文件名和存储路径）。

（3）单击AOI按钮确定裁剪范围。

（4）打开chooseAOI对话框。

（5）如果chooseAOI对话框在确定AOI的来源（AOIsource）为file（或viewer）。

（6）选择了文件（file），则进一步确定AOI文件；否则，直接进入下一步。

（7）输出数据类型（outputdatatype）为unsigned8bit。

（8）输出象元波段（selectlayers）为1:

7（表示选择1、2、3、4、5、6、7七个波段）。

（9）单击OK按钮（关闭subsetimge对话框，执行图象裁剪。

（10）

实验三监督分类

一.实习目的

掌握监督分类的方法与过程，加深对监督分类的理解

二.实习内容

定义分类模板，评价分类模板，进行监督分类，评价分类结果

三.实习步骤

第一步，显示需要进行分类的图像在视窗中显示,（Red4/Green5/Blue3/选择FittoFrame，其它使用缺省设置）。

如下图：

第二步，打开模板编辑器并调整显示字段，ERDAS图标面板工具，点击Classifier目标

Classifiction菜单

SignatureEditor菜单项

SignatureEditor对话框

SignatureEditor对话框菜单条：

View-Columns-viewsignaturecolumn对话框

点击最上一个字段的Column字段下拖拉直到最后一个段，此时，所有字段都被选择上，并用黄色标识出来。

按住shift键的同时分别点击Red、Green、Blue三个字段，Red、Green、Blue三个字段将从选择集中被清除。

点击Apply按钮

点击Close按钮

从ViewSignatureColums对话框可以看到Red、Green、Blue三个字段不再显示

。

过程如下图

第三步，获取分类模板信息

可以分别应用AOI绘图工具、AOI扩展工具、查询光标等三种方法，在原始图像成特征空间图像中获取分类模板信息，但在实际工作中也许只用一种方法就可以了，也许要将几种方法联合应用，这取决自己。

（1）应用AOI绘图工具在原始图像获取分类模板信息，在显示图像的视窗选择Raster菜单项-选择Tools菜单-绘制多边形，在SignatureEdtor对话框，点击图标，将多边形AOI区域加载到Signature分类模板中。

在SignatureEditor中，改变刚才加入模板的Sinature

Name和Color

（2）在重复上述操作过程以多选择几个红色区域AOI，并将其作为新的模板加入到SignatureEditor当中，同时确定各类的名字及颜色。

其运算结果如下图：

设置参数如下：

下面说明可能性矩阵评价工具的使用方法：

在SignatureEditor对话框：

在SignatureEditor中选择所有类别，在菜单条，Evaluation-----Coningency

打开ConingencyMatrix对话框，选择，非参数规则，选择叠加规则，选择未分类规则，选择参数规则，选择像元总数作为评价输出统计，在编辑器中查看统计，该矩阵的局部如下：

保存时，参数设置如下：

在viewer中，查看图如下：

实验四/五GPS数据基线解算及网平差

一.实习目的

 1. 熟悉GPS静态数据文件管理  2. 掌握GPS基线网平差参数设置  3. 掌握GPS静态数据质量评价方法

二.实习内容

1. 练习GPS基线解算操作 2. 练习GPS基线网平差操作3. 练习GPS基线解算参数设置

三.实习步骤

1.创建项目

2.GPS观测数据导入

3.设定点注记

4.GPS基线处理

GPS重新处理——计算报告

GPS重新处理结果的质量评定——环闭合差报告

GPS网的无约束平差

基准设定，GPS网首先进行三维无约束平差，再设定平差方式，观测值等。

设定加权策略，平差处理。

生成网平差报告

实验六-GIS软件的认识与坐标转换与裁切

实习一软件的认识

实验目的：

1.熟悉ArcGIS软件环境，了解其体系结构和功能模块。

2.掌握ArcGIS数据的组织结构与创建操作。

实验内容：

1、ArcGIS9体系

ArcGIS9由美国环境系统研究所（EnvironmentSystemResearchInstitute，ESRI）开发，

是世界上应用最广泛的GIS软件之一。

1）DesktopGIS组件

DesktopGIS包含ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox、ArcGlobe等用户组件，

2）ServerGIS

ArcGISServer是应用服务器，用于构建集中式的企业GIS应用，基于SOAP的Webservices和Web应用，包含在企业和Web框架上建设服务端GIS应用的共享GIS软件对象库。

3）EmbeddedGIS

使用ArcGISEngine，开发者在C++，COM，.NET和Java环境中使用简单的接口获取任意GIS功能的组合来构建专门的GIS应用解决方案。

4）MobileGIS

MobileArcGISDesktopSystem用于高级GIS的复杂操作，多用于平板电脑。

5）Geodatabase技术

Geodatabase为ArcGIS提供核心地理数据模型和数据管理框架。

2）数据层加载

在ArcMap中，用户可以根据需要来加载不同的数据层。

数据层的类型主要有ArcGIS的矢量数据Coverage，TIN和栅格数据Grid，还有Arcview3.x的shapefile，AutoCAD的矢量数据DWG，ERDAS的栅格数据ImageFile，USDS的栅格数据DEM等。

加载数据层的两种方法：

直接在新地图中加载；或在要添加数据层的DataFrame上右键选择AddData；或直接点击工具栏中按钮添加数据。

3）数据层基本操作

（1）数据层更名

（2）改变图层顺序：

a.按点线面由上至下排列；

b.按要素重要程度高低依次由上至下排列；

c.按要素线划粗细依次由下至上排列；

d.依色彩浓淡依次由下至上排列。

（3）数据层复制与删除

4）数据层分组操作

当需要把多个图层作为一个图层来处理时，可将多个图层形成一个组图层（GroupLayer）。

5）数据层保存

2）目录内容浏览

2）目录内容浏览

Catalog的三个选项卡Contents、Preview和Metadata，每个选项卡提供唯一查看Catalog目录树中项目内容的方式。

（1）在Catalog中选择文件夹、数据库等项目时，Contents选项卡列出该项目包含的子项。

显示方式有：

。

（2）Preview选项卡可浏览包括Geography和Table在内的多种视图方式。

可在Preview栏左下角

下拉列表中进行切换。

（3）Metadata元数据栏浏览，查看数据的精度信息、数据获取方式等，以及根据该数据本身的特征自动生成的信息，默认状态下以网页形式提供这些信息。

可通过元数据工具栏中

下拉菜单切换格式。

实习二坐标系的转换和数据的裁切

实习内容：

1、坐标系、地图投影

地球表面事物的定位采用二大类坐标：

（1）经纬度坐标，ArcGIS称地理坐标系（GeographicCoordinateSystem，GCS）。

（2）二维笛卡尔平面坐标，ArcGIS称投影坐标系（ProjectedCoordinate

System，PCS）。

在实际工作中，经测量得到的空间信息在输入GIS数据库之前已经定好了坐标系。

不

同来源、不同坐标系的空间数据要在一起使用、相互参照时，就要作坐标转换，如果涉及不

同的地图投影，要作投影变换。

利用ArcGIS新建数据库时，软件提示用户，将要输入的数据采用什么坐标系（也称空

间参照，SpatialReference），包括坐标系的名称、相关参数，然后输入、保存空间数据，

在这期间，软件不对坐标作转换处理，输入前是什么坐标，就保存什么坐标。

在某些情况下，

可以忽略坐标系的具体名称或相关参数，由软件默认，可能对当前的应用没有影响，但是不

同坐标系的数据之间不能相互参照使用。

2投影变换

启动ArcMap，打开/实习二/ex02.mxd文档，进入dataframe1，可以看到World_grid图

层显示的是一个覆盖全球范围的坐标网格（图2-1）。

鼠标在图上移动时可以看到状态栏的

坐标值，坐标单位是角度，网格的横坐标最大值是东经180º（180º00′00″E），最小值是西

经180º（180º00′00″W），纵坐标最大值是北纬90º（90º00′00″N），纵坐标最小值是南纬90º

（90º00′00″S），鼠标在地图窗口中移动时，可以看到下侧显示出经纬度坐标。

双击World_grid层，在弹出的LayerProperties对话框中进入Source选项卡，可以看到

坐标系统是GCS_WGS_1984（GCS表示GeographicCoordinateSystem）

关闭对话框，选View/DataFrameProperties，进入CoordinateSystem选项。

当前坐标

系统显示为GCS_WGS_1984，准备定义一个新的坐标系统。

点击按钮Clear，在下面的坐标

选择框中选择Predefined/ProjectedCoordinateSystem/UTM/WGS1984/WGS1984UTM

Zone12N。

点击按钮“应用”，图中的网格发生了变形.南极点和北极点交在一个点上，需

要注意，World_grid数据源的坐标值并没有变化，仍然是GCS_WGS_1984，ArcMap只

是临时（On-the-fly）改变了原始数据的坐标系。

3坐标转换（Transforn）

ArcGIS有空间校正（SpatialAdjustment）功能，实现相同坐标系中要素坐标的校正，

对矢量型的数据主要是三类：

坐标转换（Transform），橡皮拉伸（RubberSheeting），接边

（EdgeMatching）。

在ArcMap中，用空间校正（SpatialAdjustmentToolbars）工具栏操作。

空间校正（SpatialAdjustment）工具栏

选用菜单View/Toolbars/SpatialAdjustment，添加空间校正工具条,激活

Dataframe3，其中有三个图层：

Roadcenter（线）、Plan（多边形）、Design（线）。

击点

致

在Editor编辑工具条中，选择菜单Editor/StartEditing，进入编辑状态。

Design图层需要坐标转换

3．1选择校正的对象

在SpatialAdjustment工具条中选择菜单SpatialAdjustment/SetAdjustData…，进入校

正对象选择对话框：

选择Allfeaturesintheselayers

Roadcenter

Plan

√Design勾选，Design层上的所有要素需要校正

按OK键确认。

3．2连接（DisplacementLink）

确

定，这就绘出了一条移位连接线（DisplacementLink）。

设置移位连接（DisplacementLink）

3．3Transform的方式

在SpatialAdjustment工具条中选SpatialAdjustment/AdjustmentMethods/Transform–

affine，就选用了仿射变换的校正方式。

选择菜单SpatialAdjustment/PreviewWindow，会弹

设置移位连接（DisplacementLink）

选择Editor工具栏中菜单Editor/StopEditing，结束编辑状态。

按系统的提示，保存校

正的结果，完成坐标转换。

4

数据的裁切

启动Arcmap，加载实验二中DEM图和秦渭图，转换图的坐标系统均为GCS_WGS_1984，

打开ArcToolbox

，进入DataManagementTools—Raster—Rasterprocessing—clip；弹出

一个对话框，在inputraster里面输入DEM，outputextent里面选入裁剪框文件秦渭图，勾

选UseInputFeatureforClippingGeometry，outputrasterdataset里面输入保存的路径即可.

实习七上海市行政区划图制作

一.实习目的

让读者了解符号化，注记标注，格网绘制以及地图整饰的意义，掌握符号化中一些方法的应用，掌握自动标注操作以及一些地图整饰和输出的操作。

对数字地图制图有初步的认识。

二.实习内容

1、数据的符号化显示：

2、注记标注

3、绘制格网使用索引参考格网，使用默认设置。

4、添加图幅整饰要素

三.实习步骤

1、数据符号化：

（1）现在地图上各个区已经被符号化，分别由不同的颜色表示，如图2所示。

2、注记标注

（1）区县界面图层上右键打开菜单，打开LayerProperties对话框。

（2）手动标注双线河

（3）道路标注

3、设置格网

4、添加图幅整饰要素

4.整理得上海市行政区划图附后

实验八市区择房分析

一.实习目的

熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠置分析操作，综合利用各项空间分析工具解决实际问题。

二.实习内容

a.城市市区交通网络图（network.shp）

b.商业中心分布图（Marketplace.shp）

c.名牌高中分布图（school.shp）

d.名胜古迹分布图（famousplace.shp）

三.实习步骤

（1）所寻求的区域要满足以下条件：

●离主要交通要道200m之外，以减少噪音污染（ST为道路数据中类型为交通要道的要素）。

●在商业中心的服务范围之内，服务范围以商业中心规模的大小（属性字段YUZHl）来确定。

●距名牌高中在450m之内，以便小孩上学便捷。

●距名胜古迹500m之内，环境幽雅。

（2）对每个条件进行缓冲区分析，将符合条件的区域取值为1,不符合条件的取值为0，得到各自的分值图。

（3）运用空间叠置分析对上述4个图层叠加求和，确定合适的区域并分等定级。

双击city.mxd,打开ArcMap，加载以上四个数据

提取公路要素

4）对选择的道路建立缓冲区：

点击缓冲区按钮

，打开缓冲区生成对话框，参数

A:

Thefeatureofalayer:

network

B:

选中UseOnlytheSelectedFeature复选框

C:

选择第一种缓冲区的建立方法：

200

D：

确定缓冲区的距离单位：

meters

E:

选择缓冲区边界类型（Dissolvebarriersbetween）:

yes

F:

制定缓冲区的路径和名称

（2）商业中心影响范围的建立

点击缓冲区按钮

，打开缓冲区生成对话框，参数如下

A:

Thefeatureofalayer:

Marketplace.

B:

确定缓冲区距离单位：

Meters.

C:

选择第二种缓冲区建立方法，Basedonadistancefromanattribute:

YUZHI.

D:

选择缓冲区边界