地理信息系统应用课程设计实验报告.docx

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地理信息系统应用课程设计实验报告

地理信息系统及应用

实验报告

学院：

资源与土木工程学院

班级：

测绘1402________

姓名：

_古再丽努尔·喀日_

学号：

_20141668_________

指导老师：

______高铁军___

2016年12月

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年月日

成绩评定表

《地理信息系统基础及应用》

实验一ArcGIS概述

一、实验目的：

概述ArcGIS。

介绍ArcGIS的发展，以及9.2系列软件的构成体系，着重讲解实验课需要用到的桌面产品部分ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox的相关基础知识；

二、实验内容：

1、ArcGIS的发展，ESRI产品历程总结

软件名称发行年

Arc/INFO1982

PCArc/INFO1986

ArcView、ArcData1990

ArcCAD1992

ArcSDE1994

基于Windows-NT的ArcInfo、MO组件1996

ArcInfo8、ArcIMS、AO组件1999

ArcGIS8.12001

ArcGIS9、ArcGISEngine、ArcGISServer2004

ArcGIS9.22006

ArcGIS9.32008

ArcGIS10.02010

ArcGIS10.12010

ArcGIS10.22011

ArcGIS10.32013

ArcGIS10.52017

2、ArcGIS9.2系列软件的构成体系

ArcGIS9.2的主要组成部分：

（一个完整的地理信息平台）

ArcGIS作为一个可伸缩的平台，无论是在桌面、服务器、野外还是通过Web应用，为个人用户也为群体用户提供GIS的功能，它包含了四个主要的部署GIS的框架：

桌面GIS软件：

专业GIS应用的软件包，包括：

ArcReader、ArcView、ArcEditor、ArcInfo和ArcGIS扩展模块。

服务器GIS软件：

ArcIMS、ArcGISSERVER和ArcGISIMAGESERVER。

移动GIS软件：

ArcPAD以及ArcGISMobile。

桌面开发GIS软件：

ArcEngine。

在了解了ArcGIS9.2整体软件体系结构的基础上，本实验课着重讲解的是ArcGIS软件的桌面部分，即专业的GIS应用软件包。

同时需要说明的是，ArcView、ArcEditor、ArcInfo是桌面软件由面向初级用户到面向企业（专业）用户的不同版本。

ArcView是ArcGIS桌面系统中三个功能产品级别的第一个。

它包括下面的应用：

ArcMap，ArcCatalog，ArcToolbox和ModerBuilder。

它是一个强有力的GIS工具包，提供了数据使用，制图，制作报表和基于地图的分析。

ArcEditor是GIS数据的自动化处理和编辑的平台，可以创建和维护geodatabase（空间数据库），shapefile和其它地理信息。

它除了具有ArcView中的所有功能之外，还可以利用丰富的信息模型，支持geodatabase高级行为和事物处理。

ArcEditor可以创建各类geodatabase（包括个人级和基于ArcSDE的空间数据库）。

ArcInfo是ArcGIS桌面的旗舰产品。

它包括前两者的所有功能，能完成各种操作。

除此以外，它所提供的ArcToolbox中的工具集是最完整的，支持高级的空间处理。

注：

本实验以ArcInfo9.2为基础，实验中涉及到的各类操作均以ArcInfo的安装为基础。

3、了解ArcGIS桌面部分各基本模块的功能

（1）ArcMap：

是ArcGIS桌面系统的核心应用，可实现空间数据编辑、查询、显示、分析、报表和制图等一系列GIS功能。

它可以以不同的视图显示地图――地理数据视图和版面视图：

在地理视图当中可以完成数据的编辑、查询、显示、分析等一系列功能；在版面视图中，可以添加图例、比例尺、指北针等制图元素来完成地图的输出。

（2）ArcCatalog：

用于组织和管理所有的GIS数据。

它提供了像Widows资源管理器一样的数据管理方式，可浏览和查找地理数据，记录和浏览元数据、快速显示数据集以及为地理数据定义数据结构。

（3）ArcToolBox：

包含了用于空间处理GIS的工具，它可实现各种空间数据的转换，用户可以用它来导入、导出数据。

另外，ArcGIS还提供了可被添加到界面上的不同的工具条来对数据进行编辑和操作，用户也可以添加自己定制的工具条，无需编程。

4、ArcMap基本操作

（1）启动ArcMap：

两种方式，第一，通过点击【开始】︱【程序】︱ArcGIS︱ArcMap命令；第二种方式，即双击桌面ArcMap快捷方式。

（2）进入的ArcMap的三种方式：

1）创建一幅新的空地图（Anewemptymap）

2）应用地图模版创建新地图（Atemplate）

3）打开一幅已经存在的地图（Anexitingmap）

（3）ArcMap窗口介绍：

（4）项目窗口操作：

（掌握使用几种常用工具）

1）打开窗口

2）移动窗口

3）改变窗口大小

4）将窗口收缩为图标：

最小化、最大化、还原

5）关闭窗口

（5）查看图形属性信息：

打开属性表或者通过工具条上的属性查询按钮。

（6）学习使用菜单

1）选取和撤消菜单，几种快捷菜单；

2）选取和撤消按钮栏中的按钮；

3）选取和撤消Customize中的工具。

（7）使用ArcGIS帮助

获得帮助的方式有两种：

1）通过菜单使用帮助：

单击菜单栏的“帮助”；

2）使用快捷键F1获得帮助：

选中要获得帮助的信息，按F1键获得相应的帮助信息。

（8）在ArcMap的工具栏中打开ArcCatalog和ArcToolBox。

三、思考题

1、ARCGIS有哪几个基本模块，它们各自的主要功能有哪些？

2、系统有哪些窗口操作？

ArcGIS是美国ESRI（EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.美国环境系统研究所公司）推出的一条为不同需求层次用户提供的全面的、可伸缩的GIS产品线和解决方案。

ESRI是GIS领域的拓荒者和领导者，而ArcGIS也代表了当前GIS行业最高的技术水平。

ArcGIS是一个可伸缩的GIS平台，可以运行在桌面端、服务器端和移动设备上。

它包含了一套建设完整GIS系统的应用软件，这些软件可以互相独立或集成配合使用，为不同需求的用户提供完善的解决之道。

ArcGIS的主要产品包括4种：

（1）.ArcGISDesktop——运行在桌面端的专业GIS软件套件，这套软件包括ArcReader、ArcView、ArcEditor和ArcInfo四个级别的产品，每个产品都拥有逐步增强的功能和ArcGIS扩展模块。

（2）.ArcGISEngine——为开发嵌入式GIS和独立运行的GIS桌面端应用程序而推出的二次开发组件库，它是GIS开发者产品的主要部分。

（3）.服务器端GIS——ArcIMS、ArcGISServer和ArcGISImageServer，它们是运行在服务器端的数据管理和发布软件，也是ESRI产品发展的趋势。

（4）.移动GIS——ArcPad及ArcGISMobile，它们是运行在PDA等移动设备上的GIS软件。

ArcGIS是基于一套共享的GIS组件开发实现的，这套组件被命名为ArcObjects，它包含了大量可编程组件，实现了ArcGIS的全部功能。

因此，ArcObjects可以被认为是ArcGIS产品的核心，熟悉ArcObjects的过程同时也是熟悉ArcGISEngine的过程。

关于ArcObjects的基础知识，读者可以翻阅相关书籍。

ArcGIS可以访问的数据包括各种类型的文件型数据、多用户DBMS数据、WebService和多种应用程序数据通道。

ArcGIS目前的最新稳定版本是10.4版。

ArcGIS10.4是一款全新的具有高效、强大的生产力桌面端应用程序

1、全新内核、全新渲染引擎；

2、二三维融合应用；

3、支持红绿立体眼镜；

4、发布3D模型服务（Sceneservices）;

5、发布web场景（webscene）

（1）对已有图纸进行检查

（2）利用扫描仪进行图像扫描

（3）启动矢量化软件，调入需矢量化的图像文件

（4）进行一些必要的环境设置

（5）地图纠正（校正、定位、配准）

（6）图形矢量化（点、线、面、标注）

（7）图形编辑

图像配准：

将图像的坐标参考与真正的地理坐标匹配，Georeference工具条进行图像配准，图层选择导入的图片；LinkTable中修改XSource/YSource为真实地理坐标。

对于东大全图而言，我们采用的坐标自己指定即可。

另外要将配准信息另存为文件进行记录，第二个Rectify保存配准后的图片，选择tiff文件进行保存。

JPG文件系列JGW（World世界文件：

内容有坐下角坐标）

第一行（A）：

图片上一个像素的宽在x轴方向上的大小，使用地图坐标单位。

第二行（D）：

图片上一个像素的宽在y轴方向上的大小，使用地图坐标单位。

第三行（B）：

图片上一个像素的高在x轴方向上的大小，使用地图坐标单位。

第四行（E）：

图片上一个像素的高在y轴方向上的大小，使用地图坐标单位，几乎总是一个负值

第五行（C）：

图片左上角像素中心点的x坐标，使用地图坐标单位

第六行（F）：

图片左上角像素中心点的y坐标，使用地图坐标单位

图形矢量化：

把.Dwg图形上的地物按点线面画到对应的图层。

图形编辑：

把矢量化的图形进行属性编辑。

5.功能设计（流程图）

6.程序运行界面介绍

手动选择要进行查找的图层

手动输入要查找的的对象的名称

自动显示目标图层下的字段名name，选择name字段名后自动显示目标图层下的所有地物的name字段下的值，便于手动输入素名称查找时做参考。

按下“确定”按钮后，选择并高亮显示所选要素，缩放到所选要素，并同时弹出“要素属性表”窗口，并将要素属性值显示到“要素属性表”窗口

Figure5主窗体

按下“取消”按钮后，清除掉要素名称中输入的字符。

显示查找要素的信息：

成功找到要素及其属性或没有找到要素及其属性。

Figure6所查找的要素属性显示窗口

显示所查找的要素的属性信息

实验二视图数据的显示与管理

一、实验目的：

掌握DataFrame和layer的各种常用操作。

练习在数据窗口中创建、添加与管理ArcMap的数据，并进行显示设置。

二、实验内容：

ArcGIS9.2的数据组织形式是多文档的，它的基本组织形式是：

MapDocument（工程）－DataFrame（layers即数据层）－Layer（单个数据层），相同类型的地理要素（即点、线、区文件）都放在同一层Layer中。

1、创建新的MapDocument（工程文档）：

（1）启动ArcMap时创建：

打开ArcMap程序，会弹出StartusingArcMapwith对话框，选择第一项：

Anewemptymap，则创建了新的工程。

（2）启动ArcMap后创建：

单击File菜单，点击New命令创建新的工程。

2、工程文档的保存：

单击File菜单，点击Save命令保存新建或打开的工程文档，工程文档的后缀名为.mxd。

保存工程文档时，单击documentProperties菜单命令，在弹出的对话框中单击DataSourceOptions按钮，在DataSourceOptions对话框中设置工程文档保存的相对路径和绝对路径。

Storefullpathnames：

按绝对路径存储。

Storerelativepathnames：

按相对路径存储。

3、DataFrame的操作：

（1）创建新的DataFrame：

Insert－DataFrame

（2）激活DataFrame：

如果一个工程中有多个DataFrame，而想激活以显示某一DataFrame，具体操作：

选中要显示的DataFrame，右键－Activate；

（3）删除DataFrame：

从多个DataFrame列表中选取要删除的DataFrame，右键－Remove。

4、创建新数据层layer：

ArcGIS对数据的管理存在于ArcCatalog模块中：

点击开始－程序－ArcGIS－ArcCatalog，进入ArcCatalog模块，或在ArcMap中的菜单栏中－Tools－ArcCatalog，在左边的目录树中选中要存放数据的路径，在右边的数据管理窗口中点击右键－New，选中要创建的数据类型，最常用的数据类型是Shapefile（.shp）,它又可分为point/polyline/polygon，设置完按确定。

注1:

理解一个Shapefile文件即为一个Layer。

注2：

在新建shapefile文件的时候，给新建的shapefile文件附上坐标系统和投影方式。

（简单演示讲解）

5、数据层（Layer）的操作

（1）添加已有的数据层

ArcGIS可以接受的数据格式有：

*Shapefile（.shp）

*Geodatabase（.mdb）

*dBASETable（.dbf）

*ARC/INFO地图库数据

*图象数据或ARC/INFO栅格数据

*CAD数据（后缀为.DWG、.DXF的文件）

具体步骤为：

File—AddData------确定，或点击按钮栏中的AddData图标

（2）存储数据层路径

每打开一个工程时，系统会根据地图文档中记录的数据层的路径信息打开数据，如果磁盘中的数据文件的路径发生了变化，而再次打开工程时没有指定新的路径，工程打开后，内容表中的数据层名称前就会出现一个红色的惊叹号，表明该数据层没有相应的原数据连接。

这时需要重新连接数据层与原数据，具体过程如下：

※鼠标指针放在出现惊叹号的数据层上单击右键

※打开数据层操作快捷菜单，指向data命令，弹出data操作菜单

※单击setdatasource命令，打开datasource对话框

※在datasource对话框中找到原数据的位置单击add，这样数据层与原数据的连接关系再次建立。

（3）数据层的显示

控制Layer显示/关闭：

Layer名左侧的小方框设置为“√”时，该Layer在视图窗口内显示，小方框为空时，Layer不被显示，默认情况下是（singlesy0mbol）单一符号显示。

分类显示：

选中要分类显示的图层，右键－Properties－Symbology，在Show对话框中选择分类显示Categories－uniquevalue，在valuefield字段中选择分类显示字段－单击addallvalus按钮，可实现对图层的分类显示。

（4）改变数据层名称

鼠标左键选择需改变名称的数据层，再次单击，输入新名称。

（5）调整数据层顺序

点线区要素的显示顺序是：

点在上、线在中、面在下。

（6）复制与删除数据层

选中要复制的数据层，右键－copy，选中当前处于激活状态的数据层，右键－pastelayer，复制图层，右键－delete，删除图层。

（7）设置数据层比例尺

如果数据组没有比例尺，首先要设置数据组的比例尺：

选中处于激活状态的数据组，右键－properties，选择general选项卡，在units框中设置map和display的显示单位－确定。

A设置数据层绝对显示比例尺：

鼠标放在要设置绝对比例尺的数据层上，右键－properties，选择general选项卡，选择don’tshowlayerwhenzoomed单选按钮，在outbeyond文本框中输入最小显示比例（minimumscale），在inbeyond文本框中输入最大显示比例（maximumscale），确定。

B设置数据层相对显示比例尺：

鼠标放在要设置相对比例尺的数据层上，右键－visiblescalerange，单击setminimum（maximum）scale，设置最小（最大）显示比例。

C删除数据层相对显示比例设置：

鼠标放在要删除相对比例尺的数据层上，右键－visiblescalerange，单击clearscalerange，删除显示比例设置。

三、思考题：

掌握DataFrame和layer的常用操作。

3、DataFrame的操作：

（1）创建新的DataFrame：

Insert－DataFrame

（2）激活DataFrame：

如果一个工程中有多个DataFrame，而想激活以显示某一DataFrame，具体操作：

选中要显示的DataFrame，右键－Activate；

（3）删除DataFrame：

从多个DataFrame列表中选取要删除的DataFrame，右键－Remove。

4、创建新数据层layer：

ArcGIS对数据的管理存在于ArcCatalog模块中：

点击开始－程序－ArcGIS－ArcCatalog，进入ArcCatalog模块，或在ArcMap中的菜单栏中－Tools－ArcCatalog，在左边的目录树中选中要存放数据的路径，在右边的数据管理窗口中点击右键－New，选中要创建的数据类型，最常用的数据类型是Shapefile（.shp）,它又可分为point/polyline/polygon，设置完按确定。

注1:

理解一个Shapefile文件即为一个Layer。

注2：

在新建shapefile文件的时候，给新建的shapefile文件附上坐标系统和投影方式。

（简单演示讲解）

5、数据层（Layer）的操作

（1）添加已有的数据层

ArcGIS可以接受的数据格式有：

*Shapefile（.shp）

*Geodatabase（.mdb）

*dBASETable（.dbf）

*ARC/INFO地图库数据

*图象数据或ARC/INFO栅格数据

*CAD数据（后缀为.DWG、.DXF的文件）

具体步骤为：

File—AddData------确定，或点击按钮栏中的AddData图标

实验三ArcMap下的数据编辑与修改

一、实验目的：

学习ArcMap下shapefile数据的编辑与修改。

学会利用editor工具栏进行点、线、面数据的编辑与修改；

二、实验内容：

1、编辑点、线、面文件的流程：

在ArcMap中，首先将点、线、面文件添加到当前DataFrame中。

（1）在菜单Tools－Customize－选中Editor－Close，将Editor工具条弹出；

（2）开始编辑：

点击Editor下拉按钮，选择StartEditing，在目标图层（Target）中选择要进行编辑的图层。

在任务（Task）中选择要进行编辑的相应任务；

（3）进行编辑：

选择绘图工具或使用编辑菜单进行各种编辑，如：

创建、删除、复制、分割、合并等操作；

（4）保存编辑：

点击Editor下拉按钮－SaveEdits；

（5）停止编辑：

点击Editor下拉按钮－StopEditing。

2、目标图层的种类有三种：

点，线，面文件。

可以使用的绘图工具各不相同。

3、Task主要任务：

CreateNewFeatures：

创建新的要素。

ReshapeFeature：

整形要素。

选中要素，使用sketch工具画线，该任务会自动根据闭合的图形整形要素。

CutPolygonFeature：

对多边形要素进行内部分割，选中多边形，使用sketch工具在多边形内部进行分割，则在当前图层生成新的图形。

MirrorFeatures：

镜像要素。

选中要素，使用sketch工具画线，则以该线为对称轴复制该要素。

Extend/TrimFeatures：

延伸/切割线要素。

选中下图中左边的两条线，使用sketch工具画线（从上至下）,则生成右边的图形，上面一条线被延伸，下面一条线被切掉左边的部分。

ModifyFeatures：

选择该任务则使要素进入草图状态。

CalibrateRouteFeature：

在线形参考中使用，需和routeediting工具条配合使用。

ModifyPortionofaLine：

在线形参考中使用，需和routeediting工具条配合使用。

拓扑编辑暂不介绍，感兴趣的同学自己学习。

其他编辑任务：

SelectFeaturesUsingaLine:

使用线选择要素。

SelectFeaturesUsinganArea:

使用面选择要素。

Create2-pointLineFeatures:

创建线要素。

注意不是在草图状态结束后才创建线，而是在每相邻两个草图节点间都创建线要素。

4、绘图工具：

SketchTool：

使用草图工具来创建点要素或是线或面要素的节点。

双击或是F2键结束草图状态，转化为要素。

IntersectionTool：

使用相交工具在两个线要素相交（或延长相交）的地方创建一个节点

操作办法：

鼠标放在相交的两条线上，当出现虚线时鼠标左键单击一下，即可创建节点。

ArcTool：

创建一个带参数的弧段，该弧段只有两个节点。

操作办法：

点击一个点作为起始点，点击第二个作为轴的方向（该点不可见），最后点击一个点作为终点。

MidpointTool：

自动计算鼠标点击的两点的中点，自动创建节点。

EndpointArcTool：

创建指定半径的弧段。

操作办法：

点击两点分别作为起止点，按R键输入半径。

TangentTool：

创建与指定线相切的弧段，形成一个完整的要素。

操作办法：

选中线，进入草图状态，选择该工具。

Distance-DistanceTool：

确定在距两点指定的距离处的点。

操作办法：

鼠标点击一目标点，按R键输入半径，再点击另外一目标点，按R键输入半径。

Direction-DistanceTool：

确定在距某点指定角度和另一点指定距离处的点。

操作办法：

点击要指定方向的点，按A键输入角度（逆时针），然后点击要指定距离的点，按D输入距离。

TraceTool：

跟踪已有的要素，按照设置的偏移量画出新的要素。

操作办法：

选中已有要素，使用Trace工具，按O键设置偏移量（前加空格表示负偏移量），然后在地图上任意单击一点开始跟踪。

5、编辑菜单

编辑菜单包括了主要的编辑任务的一些通用的设置，包括开始停止编辑、是否保存编辑、编辑捕捉环境的设置和其他一些选项的设置；以及一些通用的工具，下面分别给予介绍：

move：

选中某要素，输入X、Y的偏移量，移动该要素

split：

打断线，与目标图层无关。

可以按照长度、比例和m度量值三种方式打断线。

divide：

与目标图层有关。

如果选择的目标图层是线图层，可以打断线，如图所示将线打断成两部分；如果选择的目标图层是点图层，则生成4个点（加上线的两个端点）。

buffer：

生成缓冲区，与目标图层有关，可以是线图层也可以是面图层。

（最好先用measure工具量测一下距离）

copyparallel：

复制线，与目标图层有关，按照指定的距离生成新的线要素。

merge：

与目标图层无关，其属性和merge对话框中选择的某个要素一致。

uni