地理信息系统实验指导书.docx
《地理信息系统实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统实验指导书.docx（52页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
地理信息系统实验指导书
地理信息系统实验指导书
地理信息系统实验指导书
安放舟编着
新疆大学资源与环境科学学院
二零一五年六月
课程实验大纲1
实验一MapInfo概述及使用方法6
实验二地图的配准、矢量化及建立属性数据库13
实验三地理分析20
实验四专题地图和地图的整饰28
实验五选择与查询、重新分区、布局窗口与地图的输出37
课程实验大纲
地理信息系统的实验是与理论课同步进行的课程实验，是非独立开设的实验。
本实验中，有许多内容仍属于理论课内容的延伸。
1实验简介及基本要求
上机实验是地理信息系统课程的重要环节，它贯穿于整个《地理信息系统》课程教学过程中。
本课程的实验分为前期准备阶段、基本操作阶段和技术提高阶段三个阶段，其主要内容和基本要求为：
（1）前期准备阶段
地理信息系统课程实验的第一阶段为前期准备阶段。
前期准备阶段的主要任务是了解应用软件的大致情况，地图投影、理解计算机制图、数据库、图层和表的基本概念，数据采集；根据要求熟悉Mapinfo7.0工作环境。
（2）基本操作阶段
地理信息系统课程实验的第二阶段为基本操作阶段。
基本操作阶段的主要任务是掌握地图配准、装饰层的应用、图层和表的关系，图层的基本操作，并能够针对简单的实际问题提出解决方法，得到需要的结果。
（3）技术提高阶段
地理信息系统课程实验的第三个阶段为技术提高阶段。
技术提高阶段的实验，要求学生不仅要把课本上的内容掌握好，同时还需要自学一些相关的知识，包括表的属性、函数的应用、重新分区、查询、数据更新、统计图形的输出、输出设计。
将理论知识与实际问题相结合。
2课程实验目的要求
实验的主要目标是：
（1）通过上机操作，加深对地理信息系统实践知识的理解。
（2）通过使用Mapinfo7.0，了解一种实际的地理信息系统软件，并掌握其操作技术。
（3）通过实际题目的上机实验，提高动手能力，提高分析问题和解决问题的能力。
3适用专业
适用于资源与环境科学学院的地理信息系统、地理科学、资源环境与城乡规划管理、生态学等专业。
4主要实验环境
软件：
操作系统为MicrosoftWindowsXP。
地理信息系统软件为Mapinfo7.0
硬件：
台式计算机、大幅面扫描仪、A3扫描仪、激光打字机、绘图仪
笔记本计算机、GPS、数码照相机、移动硬盘
5实验方式与基本要求
（1）第一次实验前，任课教师需要向学生讲清实验的整体要求及实验的目标任务；讲清实验安排和进度、平时考核内容、期末考试办法、实验守则及实验室安全制度；讲清上机操作的基本方法。
（2）《地理信息系统》课程是以理论课为主、实验为辅的课程。
每次实验前：
教师需要向学生讲清实验目的和基本要求，讲清实验对应的理论内容；学生应当先弄清相关的理论知识，再预习实验内容、方法和步骤，避免出现盲目上机的行为。
（3）实验1人1组，在规定的时间内，由学生独立完成，出现问题时，教师要引导学生独立分析、解决，不得包办代替。
（4）该课程实验是连续的整体，需要有延续性。
机房应有安全措施或学生自己配备一些常用的存储设备。
避免前面的实验数据、程序被清除、改动影响后面的实验操作。
（5）任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验记录。
（6）学生最好能自备计算机，课下能多做操作练习，以便能够熟悉和精通实验方法。
如果能结合实际课题进行训练，会达到更好的效果。
6考核与报告
《地理信息系》课程采用理论课和上机实验课综合评定成绩的方法计分，其中理论课占70%，实验占20%，平时成绩10%。
上机实验采用平时实验和最后考核结合的方法评定成绩。
实验中所用数据环境和实验结果需要保存在作业盘上，并用电子文档制作实验报告，一并提交。
任课教师对每个学生的上机实验结果和报告要批改。
7实验项目设置与内容
序号
实验名称
内容要求
实验
学时
实验
学时
要求
1
Mapinfo概述及使用方法
主要介绍1、使用主工具条、绘图工具条；2、了解表的打开方式；3、表的紧缩和保存；4、设置工作目录；5、图层控制对话框的使用；6、浏览地图、浏览表格数据。
要求：
认识MapInfo工具条及其作用；知道MapInfo表和图层的概念，理解表和图层的关系，会建立MapInfo基本表，会控制图层显示、编辑和可选择等操作。
用绘图工具绘制图形。
4
2
必做
2
地图的配准及矢量化，建立属性数据库
主要介绍：
栅格图像的打开和配准方法及步骤，并在此基础上进行地图的矢量化。
工作空间的使用。
上机操作：
栅格图像的配准与表的维护、地图的矢量化及属性数据的录入。
编辑地图及其整形。
（地图的矢量化需要时间较长）
14
6
必做
3
地理分析
主要介绍：
对象的合并、分割、擦除、叠压节点及创建缓冲区等内容。
上机操作：
掌握对象分析的几种方法。
地图的矢量化（**）。
6
2
必做
4
专题地图和地图的整饰
主要介绍：
专题地图的类型及其创建，地图的图例系统和符号、色彩系统。
要求：
掌握创建各种专题地图和图例的方法。
上机操作：
创建各种专题地图、为地图添加图例。
4
2
必做
5
选择与查询、重新分区、布局窗口、地图的输出
主要介绍：
选择、查询的概念；创建重新分区、创建布局窗口。
要求：
理解选择的定义，选择的特点，掌握重新分区和布局窗口的用途和操作步骤。
地图的输出方法。
上机操作：
选择、查询；创建和使用重新分区、创建布局窗口。
4
4
必做
**
32
16
（1）Mapinfo概述及使用方法
知识内容：
主要介绍1、使用主工具条、绘图工具条；2、了解表的打开方式；3、表的紧缩和保存；4、设置工作目录；5、图层控制对话框的使用；6、浏览地图、浏览表格数据。
目标要求：
认识MapInfo工具条及其作用；知道MapInfo表和图层的概念，理解表和图层的关系，会建立MapInfo基本表，会控制图层显示、编辑和可选择等操作。
用绘图工具绘制图形。
上机操作：
表的建立、浏览与操作，与图层操作；MapInfo的基本操作与绘图工具的使用。
（2）地图的配准及矢量化，建立属性数据库
知识内容：
主要介绍栅格图像的打开和配准方法及步骤，地图矢量化的方法。
工作空间的使用。
目标要求：
掌握栅格图像配准的方法及步骤，并在此基础上进行地图的矢量化。
会使用工作空间简化操作步骤。
上机操作：
栅格图像的配准与表维护、地图的矢量化及属性数据的录入。
绘图和编辑地图、整形操作。
**地图的矢量化可能需要很长时间。
可能在以后的实验中还要继续进行。
（3）地理分析
知识内容：
主要介绍1、对象的合并、分割、擦除、叠压节点；2、创建缓冲区。
目标要求：
掌握对象分析的几种方法和缓冲区的建立方法。
上机操作：
地理分析的实例操作，缓冲区的创建。
地图的矢量化。
（4）专题地图和地图的整饰
知识内容：
主要介绍：
专题地图的类型及其创建，地图的图例系统和符号、色彩系统。
目标要求：
掌握创建各种专题地图和图例的方法；了解地图的符号和色彩系统。
上机操作：
创建各种专题地图、为地图添加图例；地物的符号和色彩表示。
（5）选择与查询、重新分区、布局窗口、地图的输出
知识内容：
主要介绍1、选择、查询的概念；2、创建重新分区；3、创建布局窗口。
目标要求：
理解选择与查询的定义及其特点，掌握选择查询的方法；掌握重新分区和布局窗口的用途和操作步骤。
地图的输出方法。
上机操作：
选择、查询的实际操作；创建和使用重新分区、创建布局窗口。
实验一MapInfo概述及使用方法
1实验目的
认识MapInfo工具条及其作用；知道MapInfo表和图层的概念，理解表和图层的关系，会建立MapInfo的基本表，会控制图层的显示、编辑和可选择等操作，会用绘图工具绘制图形。
2实验内容
2.1认识mapinfo软件界面
菜单栏、状态栏、工具条、绘图区、各个窗口类型介绍包括浏览窗口、地图窗口、统计图窗口、布局窗口等
MapInfo为便于从不同的需要来观察表，提供了查看地理信息的不同格式。
窗口类型：
地图窗口：
以常规地图的方式表达信息，使数据的地理模式直观化。
可以使用地图窗口显示表中的地理对象，而且可以同时显示多张表的信息，每一张表对应一个独立的图层，多张图层共同组成了一幅所需的计算机地图。
可以创建自己的地图或编辑己存在的地图。
浏览窗口：
以列表的方式（如常规的数据库那样）表达信息，可以全面地查看表示数据。
在浏览窗口中，数据记录是以传统的行列方式来显示的，行列方式一般用于电子表格和数据库，每一列包含特定的字段信息，每一行包含与一条记录相关的所有信息。
同样可以编辑表中记录、复制记录、增加新记录或删除现有记录。
统计图窗口：
以统计图方式表达信息，使得纯数字模式的信息直观化，并可相互进行比较。
可以创建线图、水平或垂直直方图、饼图以及散点图等。
布局窗口：
允许在一个布局中结合地图窗口、浏览窗口、统计图窗口以及其他地图对象，如标题、标注等。
可以自定义专业美观的布局窗口，并将其送至打印机或绘图仪。
2.2Mapinfo文件类型
表的概念地理信息系统工具必然跟数据库联系在一起，数据库是一种有组织的数据集合，在MapInfo中，数据库是按表组织的，其中表又可以分为数据表和栅格表两大类。
与MapInfo相关的数据文件的扩展名及其相应的简要说明（按字母顺序）：
●DAT：
以MapInfo格式保存的表格数据文件；
●ID:
MapInfo图形对象文件（*.MAP）的索引文件；
●IND：
MapInfo表格文件（*.DAT）的索引文件；
●MAP：
包含描述地理对象的地理数据；
●TAB：
MapInfo表的主文件，与*.DAT（或者*.DBF、*.XLS、*.WKS、*.TXT文件）、*.MAP、*.ID、*.IND等文件关联；
●WOR:
MapInfo的工作空间文件，用于保存有关在某次MapInfo交互中所使用的表和窗口的信息。
2.3表的基本操作
（1）设置工作目录，指向自己的工作目录。
（2）表的基本操作操作（新建表、打开表、修改表结构）。
新建表：
MapInfo表包含数据组成部分（可浏览）和可选的可图形化（可地图化）组成部分。
新建表命令允许用户建立这些组成部分。
在主菜单中选择File（文件），在其的下拉菜单中选择NewTable（新建表）命令。
在常用工具条中，直接选取‘新建表按钮’来创建新表。
打开表
修改表结构：
要改变表的结构可以通过以下路径访问：
选择主菜单“Table”（表）下拉菜单中“Maintenance”（维护），然后再在其下拉菜单中选择“TableStructure”（表结构），修改表结构对话框出现
①工作空间workspace
②工具条使用
a.常用工具条
常用工具条包含文件、编辑和窗口菜单中常用的菜单功能工具。
此外，还包含快速访问新建窗口和联机帮助的工具。
1、新建表2、打开表3、保存表4、打印5、剪切6、复制7、粘贴8、撤消9、新建浏览窗口10、新建地图窗口11、新建统计图窗口12、新建布局窗口13、新建重新分区窗口14帮助
b.主工具条
主工具条中包括选择对象、改变地图窗口的视图、取得对象的信息和显示对象间距的工具。
它还包括一条命令按钮，用于改变图层的属性和打开图例或统计窗口。
1、选择工具2、矩形选择工具3、半径选择工具4、多边形选择工具5、边界选择工具6、撤消选择工具7、图形选择工具8、放大按钮9、缩小按钮10、改变视图按钮11、漫游器按钮12、信息按钮13、热连接按钮14、标注按钮15、拖动地图窗口按钮16、图层控制按钮17、标尺按钮18、显示／隐藏图例按钮19、显示／隐藏统计窗口按钮20、设置目标分区按钮21、分配选定对象按钮22、开启／关闭区域剪裁按钮23、设置剪裁区域
c.绘图工具条
绘图工具条包含用于创建和编辑地图对象的工具和命令。
1、符号按钮2、直线按钮3、折线按钮4、圆弧按钮5、多边形按钮6、圆形按钮7、矩形按钮8、圆角矩形按钮9、文本按钮10、框架按钮11、整形按钮12、加节点按钮13、符号样式按钮14、直线样式按钮15、区域样式按钮16、文本样式按钮
d.工具工具条
工具工具条包括用于MapBasic的两个工具。
一个是运行MapBasic程序按钮，访问运行MapBasic程序对话框，在其中可以选择一个应用程序在MapInfo下运行。
另一个是显示／隐藏MapBasic窗口按钮，允许显示或隐藏MapBasic窗口。
重命名表、关闭表
2.4地图图层
MapInfo是以表的形式来组织信息的，而与MapInfo交互时直观面对的是一幅或多幅计算机地图。
表与地图之间是如何建立联系的呢这就需要介绍另一个重要的概念一地图图层。
在MapInfo中，图层是计算机地图的构筑块，计算机地图实际是多个图层的集合。
我们可以把计算机地图看成是由层层叠加的透明层组成的，而该透明层就称为图层，每个图层包含了整个地图的一个不同方面。
（1）图层控制
控制地图图层的关键是图层控制对话框，它是用来控制如何显示地图的。
其中一些重要的信息包括：
*图层可视：
通过图层控制中的可视属性控制一个图层在地图窗口中是否可见。
*选中该图标下对应于要显示图层的复选框。
复选框总是被激活的，而且，除去装饰图层外的所有图层都能打开或是关闭它们的显示。
装饰图层的显示总是打开的。
*可编辑：
通过图层控制中的可选择属性控制一个图层在地图窗口中是否可选择。
选中该图标下对应于要使其可编辑的图层的复选框。
每一个地图窗口一次只能有一个图层处于可编辑的状态。
可编辑图层的对象可以被编辑（移动、着色、删除或整形等等）。
*可选择：
通过图层控制中的可选择属性控制一个图层在地图窗口中是否可选择。
选中该图标下对应于要使其成为可选择的图层的复选框。
*自动标注：
通过图层控制中的自动标注属性控制一个图层在地图窗口中是否可自动标注，它用标注选项对话框的标注项部分指定的表列来进行标注。
*Display…（显示）：
显示选项对话框。
用该对话框来为地图图层设定显示属性。
*Label…（标注）：
选中它来显示标注选项对话框。
当被选中的图层为专题或删格图层时，这些选项不可用。
用标注选项对话框来为地图图层设定标注属性。
*Thematic…（专题）：
只在被选图层是专题地图时才可用。
选择它来显示改变专题图层对话框。
用该对话框修改专题地图的属性。
*Add…（增加图层）：
为地图增加一个或多个图层。
在显示的列表框给出的己打开的表中选择。
*Remove（删除图层）：
从地图中删除一个或多个图层。
*Up（图层顺序向上）：
上移一个或多个图层。
*Down（图层顺序向下）：
下移一个或多个图层。
（2）装饰图层
装饰图层是地图窗口最顶层图层。
它包含图形对象并且可用来画图；它总是被显示。
用图层控制对话框来使装饰图层可编辑或可选择。
然后，就可以对已在该图上创建的对象进行修改。
要使装饰图层可编辑或可选择：
（1）选择主菜单中Map（地图）的下拉菜单中的LayerControl（图层控制）。
（2）在图层控制对话框中选择CosmeticLayer（装饰图层），并选中可编辑和（或）可选择复选框。
（3）选择可编辑来编辑或在装饰图层上绘图。
如果要选择对象，则选择可选择。
要保存装饰图层上创建的对象：
（1）选择主菜单中的Map（地图），在其下拉菜单中选择SaveCosmeticobjects（保存装饰对象）。
（2）指定是要把它们保存到现有表还是新表。
2.5地图对象
MapInfo中的电子地图是由地图图层组成的，组成地图图层的地图对象主要有以下四种基本类型：
区域对象：
覆盖给定面积的封闭对象，包括多边形、椭圆和矩形等。
例如，国家边界、邮政编码边界和销售区等。
点对象：
表示数据的单一位置，例如客户位置、旅店和停车计费器。
线对象：
覆盖给定距离的开放对象，包括直线、折线和圆弧等。
文本对象：
描述地图或其他对象的文本，如地图标题或标注等。
在大多数情况下，一个独立图层中包含一类对象，但同一个图层里也可以包含都中多种对象，MapInfo允许创建、编辑、自定义和显示这些对象，以使地图满足需要。
3实验任务
1.新建一个文件夹，并设置为工作目录，修改mapinfo的参数设置修改工作路径。
2.在自己的文件夹下，分别以“point”“line”“polygon”“标注”来命名创建一个具有表属性结构的点、线、面、注记四层空间对象
3.在各个表文件中设定绘制图形样式，绘制若干个图形对象。
1）点对象用红色五角星表达；2）线对象用蓝色粗线表达；3）面对象的轮廓线用黑细线表达，用黄色填充。
4.保存当前工作空间、命名为“test1.wor”。
4思考
1.地图为何要分图层管理？
地图分层时应考虑哪些因素？
2.新建一个表文件时，属性结构如何设计？
地图分层使复杂的地图变成了简单易处理的多层次的地图层。
如城市的地图可设置行政区划，河流，公路，建筑物，标注说明等层，给地图的输入，编辑、分析带来很大的方便。
分层是在数字化之前完成，首先必须认真读图，对整个图形主要结构有一个了解，然后根据一定的目的和分类指标对底图上专题要素进行分类，按类设层，每类作为一个图层，对每一个图层赋予一个图层名。
分类可以从性质、用途、形状、尺寸、彩色等5个方面考虑。
性质用求划分要素的类型，说明要素是什么，如河流、公路、境界等；不同的用途决定了地图表示内容的不同，不同的内容必须用不同的图层表示，因而不同用途的地图其图层划分极不相同。
要素有属性常常通过几何符号表示，几何特征不同导致形状差异，不同类的几何符号可划分为不同的图层，如境界线的符号为点划线，而道路符号为实线，从符号特征差异明显可划分为两个图层；符号的尺度用来反映要素的规模顺序，如道路的不同等级，可通过符号尺寸变化来区别，矿床按规模大水划分为大型、中型、小型、矿点、矿化点5级，也可通过符号尺寸变化来区别，不同尺度可划归为不同的图层；不同的色彩可用来表示不同要素，如地形图，棕色表示等高线、冲沟等，钢灰色表示居民地、道路、境界、独立地物等，蓝色表示水系、河流、湖泊等，色彩是划分图层的一个重要指标。
实验二地图的配准、矢量化及建立属性数据库
1实验目的
通过上机操作掌握栅格图像的配准与表的维护、地图的矢量化，并初步建立属性数据库。
2实验内容
2.1数字化前的准备工作
判断栅格图像的比例、投影、坐标系等参数。
对于中国地图或各省地图可以使用等角圆锥投影；但对比例尺较大的，则采用高斯——克吕格投影。
若无所需投影，可在C:
\ProgramFiles\MapInfo\Professional下的mapinfo.prj中添加自定义投影，若不修改MapInfo将默认选择Longitude/Latitude地图投影。
如本实验底图我们选用2009年星球出版社《新疆地图集》系列图为底图，设定新疆地区的双标准纬线等角割圆锥投影参数如下：
"RegionalConformalProjection（XinJiang）",3,0,1,86，20，36.5，48，0，0参数之间用“,”分割。
参数1：
投影描述，如"ConformalProjection（China）"
参数2：
投影类型3
参数3：
椭球体模型数据0
参数4：
控制默认显示单位1
参数5：
中心线经度86
参数6：
计算直角坐标的起始点纬度20
参数7：
第一条标准纬线的纬度（低），Lat1+（Latmax-Latmin）/436.5
参数8：
第二条标准纬线的纬度（高），Lat2-（Latmax-Latmin）/448
参数9：
东伪偏移0
参数10：
北伪偏移0
参数4的代号及单位
代号
单位
代号
单位
代号
单位
1
km
0
Mile
9
Seamile
7
M
3
foot
31
链
6
cm
2
inch
5
mm
4
yard
2.2栅格图像的配准
•选择"文件>打开表"，"打开表"对话框出现。
•从"文件类型"下拉列表中选择"栅格图像"，mapinfo显示栅格图像文件清单。
•选中要打开的栅格图像文件并选择"打开"、mapinfo显示"图像配准"对话框"如下图1，想简单地显示未配准的图像，或配准它使它具有地理坐标？
"，选择"配准"，该栅格图像的一个预览出现在对话框的下半段。
•通过选择"投影"按钮并完成"选择投影"对话框来设定该图像的地图投影。
如果通过扫描纸张地图创建栅格图像，该纸张地图应包含所用的地图投影信息。
如果不能确定地图投影，使用缺省地图投影（经/纬度）。
选择“确定”。
选择“单位”按钮设定地图投影选择单位为‘度’，
图1“图像配准询问”对话框
•进入图像配准对话框，进行地图配准。
把鼠标光标移到对话框下半段的预览图像上，并移到一个已知地图坐标（例如经/纬度）的点，再单击鼠标按钮。
mapinfo显示“增加控制点”对话框，输入控制点的地图坐标X，Y。
注意X为经度，Y为纬度。
依次均匀分布增加控制点，控制点数量及分布要满足图像配准精度。
如图2.
图2“图像配准”对话框
2.3要素分层
根据制图的需要以及工作底图的图形地类特征，进行要素分层和属性结构设计。
可以参照以下行政区图分层：
图层1.县及县级市（面域）
（1）名称（char22）以统计年鉴为准；
（2）第一产业产值（integer）
（3）第二产业产值（integer）
（4）第三业产值（integer）
（5）人口（interger）
（6）面积（平方公里）（integer）:
自动生成；
（7）所属地区（char 22）
注：
该图层有线状行政界线提取造区得到
图层２.市行政中心（点状）
（1）名称（char 22）以统计年鉴为准；
图层3.县级行政中心（点状）
（1）名称（char22）以统计年鉴为准；
图层4.国界（线状）
（1）长度（float）可自动生成；
（2）所属地州（char22）
（3）邻国名称（char12）
图层5.省界（线状）
（1）长度（float）
（2）所属地州（char22）
（3）邻省名称（char10）
图层6.县界（线状）
（1）长度（float）
（2）所属地州（char22）
图层7.铁路（线）属性字段
（1）名称（char６）
（2）长度（float）可自动生成；
（3）所在县域（char15）
图层8.公路（线）属性字段
（1）名称（char16）
（2）长度（float）可自动生成；
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
2.4根据图形分层新建表文件
创建新表文件并添加至当前绘图窗口可采用以下两种途径：
方法一、打开【文件】菜单，单击【新建】命令；
此时显示【新建表】对话框，如下图，在【新建表】复选框中有3个复选选项：
●创新新表并且在新的浏览窗口打开
●创建新表并且在新的地图窗口打开
●创建新表并且添加到当前已打开的窗口中，我们选择该项添加到当前绘图窗口，且读取当前地图窗口的投影信息。
点击【创建】弹出【新表结构】对话框，在该对话框根据之前的图形分层属性字段设定表结构，【增加字段】可增加一条属性结构字段。
【向上】、【向下】可调整表结构字段顺序。
图3“新建表”对话框图4“新建表结构”对话框
设定好表结构后，点击【创建】，提示输入存放位置和新建表文件名称，点【确定】即可新建好所需文件。
方法二、利用装饰图层创建
装饰图层是地图窗口最顶层图层。
它包含图形对象并且可用来画图；它总是被显示。
（1）首先设定装饰图层为正在编辑图层，可通过点击状态条中间的正在编辑选中装饰图层，或是单击鼠标右键，在【图层控制】对话框中把装饰
升级会员 