土地地理信息系统实验报告.docx

土地地理信息系统实验报告.docx

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土地地理信息系统实验报告

土地地理信息系统

实验报告

实验一、使用ArcMap浏览地理数据

一．实验目的

1.了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。

2.认识ArcMap图形用户界面。

3.通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行连接的。

4.掌握GIS两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。

5.初步了解设置图层显示方式－图例的使用。

二．实验准备

软件准备：

确保你的计算机中已经正确安装了ArcGISDesktop9.x软件（ArcView,ArcEditor,或ArcInfo）如果不确定,请与你的指导老师协商。

实验数据――Redlands市土地利用及街区矢量数据：

（Ex1.rar）

主要原理：

查询数据

（两种最基本的查询）

根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面GIS软件必须提供的功能。

查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。

最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。

在这类查询中，用户知道他感兴趣的要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。

在GIS中，这是很容易实现的，因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是（描述性的特征）相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。

在GIS中，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。

另一类型的GIS查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。

在这种情况下，用户知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。

.

假定你想查找人口数大于2000万的内陆国家。

你应该使用这个限定条件创建一个查询表达式。

一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。

三．实验步骤

第1步启动ArcMap

点ok键

第2步检查要素图层

加载已有数据

显示所有图层

第3步查询地理要素

放大图层信息，执行菜单命令“视图”（View）>>“书签”（Bookmarks）>>“ESRI”，显示ESRI区域：

使用

工具进行查询绿色区域（openspace），结果显示属性如下：

第4步检查其它属性信息

执行菜单命令“视图”>>“书签”>>“Original”。

地图显示区将显示这些图层：

DonutShops,Railroads,Streets,及LandUse.

在图层列表（TOC）中，选中Streets然后点击右键执行“打开属性表”命令。

属性显示：

同理，其他图层也可照此方法进行属性检查。

第5步设置并显示地图提示信息

使用地图提示是获取指定要素属性信息。

在图层列表中（TOC）,右键点击图层－DonutShops的名字，然后点击“属性”命令。

在出现的属性对话框中，点击“字段”选项页。

将鼠标保持在图层－DonutShops中的任意一个要素之上。

这个要素的“Address”就为作为地图提示信息显示出来。

第6步根据要素属性设置图层渲染样式

在图层列表（TOC）中关闭图层LandUse的显示。

然后右键点击图层－Streets，点“属性”菜单命令。

在出现的图层属性对话框中，点击“符号”选项页。

在对话框的左边区域，有地图渲染方式列表。

点击“类别”，依次点击“唯一值”。

在“值字段”下的下拉列表中，选择字段“CLASS”。

点击“addallvalues”

点击“应用”，显示已经变化的图层：

第7步根据属性选择要素

选择及定位第10号州际公路。

图层为“Streets“

关闭Railroads这个图层，执行菜单命令－>。

点击“apply”按钮，得到地图显示效果（高亮线即为所选公路）：

第8步使用空间关系选择地理要素

执行菜单命令“selection”>>“bylocation”。

在“位置选择”对话框中，对过选择操作，从图层DonutShops中选择要素，这些要素位于距图层Street中被选中的要素1000米的区域内”。

选中检查框“对要素进行缓冲区操作”，缓冲距离设为1000米。

.

点“apply”按钮，点“close”按钮。

这时，在地图显示区中，处于沿10号州际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。

在图层列表（TOC）中，右键点击图层DonutShops，然后点“打开属性表”命令。

图层donutshops中被显中的哪些要素就被高亮显示出来。

第9步退出ArcMap

执行菜单命令File>>Exit关闭ArcMap。

点击No，如果系统提示保存修改。

实验二、缓冲区分析应用（综合实验）

一、实验目的

缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性和邻近程度的一类重要的空间操作，通过本次实习，我们应达到以下目的：

1.加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识；

2.熟练掌握距离制图创建缓冲区技术方法。

3.掌握利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备

数据准备：

图层文件point.shp，lline.shp，polygon.shp

3、实验内容及步骤

1.距离制图－创建缓冲区

1.1点要素图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中新建地图文档，加载图层：

StudyArea，point

2）设置本次实验的工作空间。

打开主菜单<地理处理>-<环境>，打开环境设置对话框，设置当前工作空间和临时工作空间。

3）打开Arctoolbox，arctoolbox里面的空间分析-》距离分析-》欧氏距离，按下图所示设置各参数

注：

在ArcViewGIS3.x中FindDistance功能与ArcGIS中<<欧氏距离>>制图功能相同。

点击“环境…”按钮，进行处理范围设置，如下：

设置“处理范围”，使其与图层StudyArea相同

4）显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，edt_pntlyh。

注意：

在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。

1.2线要素图层的缓冲区分析

1）在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层，点击常用工具栏中的

将地图适当缩小。

2）分别选中图层line中的两条线，进行缓冲区分析，注意比较线的缓冲区分析与点的缓冲区分析有何不同。

方法：

打开Arctoolbox，arctoolbox里面的空间分析-》距离分析-》欧氏距离，设置“环境设置”中“处理范围”为“与显示相同”。

点击确定。

（3）取消选定，对整个line层面进行缓冲区分析，观察与前两个分析结果的区别（如下图）。

1.3多边形图层的缓冲区分析

在ArcMap中新建地图文档，添加图层：

polygon，进行缓冲区分析（欧氏距离），观察面的缓冲区分析与点、线的缓冲区分析有何区别。

与创建线的缓冲区相同，先将地图适当缩小，将“环境设置”中“处理范围”为“与显示相同”。

2．综合应用实验

2.1水源污染防治

Point图层面表示了水源（如：

水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染防治的重点区域。

步骤：

1.在ArcMap中，新建地图文档，添加表示水源分布的点图层数据point.shp。

2.打开ArcToolbox，执行<空间分析>－<距离分析>-<欧氏距离>命令。

3.显示并激活由point.shp产生的新栅格图层edt_pntlyh（如下图）。

（1）右键点击栅格图层edt_pntlyh，在右键菜单中执行“属性”命令，设置图层显示符号，可调整分类和设置图例显示方式。

新的栅格图层显示了区域内每个栅格距最近的水井的距离，其中红色的栅格距各个井的距离最近，对水源的影响最大；蓝色的栅格距各个井的距离最远，影响最小。

（1）

在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开“空间分析”工具栏（首先要确保“空间分析”扩展模块已经加载,主菜单下”自定义”–>“扩展模快”，勾选空间分析），在arctoolbox中，找到<空间分析>工具--<地图代数>--<栅格计算器>，将距离≤0.1以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治,得到栅格数据rstcalc1lyh。

（如下图）。

2.2受污染地区的分等定级

假定：

point图层表示的是几个点状污染源，距污染源的远近不同，受污染的状况也不同，距污染源越近，受污染越严重，据此对污染源附近地区进行分等定级。

（1）在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

point.、StudyArea。

打开1.1中显示并激活由point.shp产生的新栅格图层edt_pntlyh

（2）打开“空间分析”工具栏，执行命令：

<空间分析>－<栅格计算器>，基于栅格图层Dist_of_point进行栅格计算，分别提取（[edt_pntlyh]≤0.1）区域（本实验步骤2.1中已提取了该数据，即rstcalc1lyh，将其加载进来即可）、及（[edt_pntlyh]>0.1&[edt_pntlyh]<=0.15）及[edt_pntlyh]>0.15的区域，然后分别定等级为1,2,3，表示受污染程度由重转轻；

（2-1）打开栅格计算器，构造表达式"edt_pntlyh"<=0.15，输出栅格名为rstcalc2lyh;

rstcalc1lyh

rstcalc2lyh

（2-2）打开栅格计算器，将栅格图层rstcalc1lyh，rstcalc2lyh相加，构造地图代数表达式：

”rstcalc1lyh”+”rstcalc2lyh”，得到栅格数据rstcalc3lyh.

（3）将图层rstcalc3lyh：

执行命令<空间分析>－<重分类>－<重分类>，对栅格图层“rstcalc3lyh”按分等定级的要求进行分类得到结果栅格图层“Rclscalc3lyh”。

（<=0.1的区域污染级别定为1，>=0.1且<=0.15的区域级别定为2,>0.15的区域级别定为3）

rstcalc3lyh没重分类前

重分类后（Rclscalc3lyh）

2.3城市化的影响范围

假定：

urban图层表示的是城市化进程中的一些工业小城镇，还包括一个自然生态保护区。

这些小城镇的城市化会对周边地区产生一些扩张影响，但自然生态保护区周围0.05的范围内不能有污染性的工业，因此其城市化的范围就受到限制。

（1）在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：

urban.shp、UrbanArea，选择urban图层中的自然保护区图斑（属性Type=”保护区”），执行[<空间分析>-<距离分析>-<欧氏距离>]命令，得到edt_naturelyh）；选择urban图层中的除了自然保护区的所有图斑，执行[<空间分析>-<距离分析>-<欧氏距离>]命令，得到缓冲区栅格数据，命名

为Edt_Reslyh

注意：

两次欧氏距离计算时，“环境设置”设置中，“处理范围”都请选择为：

与图层UrbanArea相同

（2）对图层edt_naturelyh执行栅格计算（在arctoolbox中找到<空间分析>工具--<地图代数>--<栅格计算器>），提取<=0.05的区域（命名为calc_edtntlyh），并进行重分类，使得原来的True

（1）值为0，False（0）值为1，得到“rcenaturelyh”。

（3）对图层Edt_Reslyh进行栅格计算提取<=0.06的区域，得到“rcereslyh”；

（4）将第

（2）、（3）步骤结果图层“rcenaturelyh”与“rcereslyh”相乘的栅格计算，得到城市化范围“rcelyh”图层。

（5）仔细思考以上操作过程，对得到的结果进行解释

四、实验报告要求

实验报告中各项目都需填写完整。

实验结果截图应体现各主要步骤及内容，结果图尺寸应以输出后能看清为最基本原则，结果图应加上相应的图名说明。

实验报告应回答以下思考题：

仔细思考本实验第2.3步城市化影响范围的操作过程，对得到的结果进行解释。