地理信息系统原理与应用实习报告.docx

1、地理信息系统原理与应用实习报告1 CAD数据与GIS数据的交换1.1实验内容：CAD数据与GIS数据的交换分别使用：运用ArcGIS提供的工具实现数据交换。运用MapInfo提供的工具实现数据交换。1.2实验过程：1.2.1CAD数据向ArcGIS数据变换打开ArcMap，新建一个图层，使用ArcTools工具下的Conversion Tools，依次点击To Shapefile、Feature Class To Shapefile(multiple).如下图所示。加入图层，在Input Features中添加五个图层。向ArcMap中载入所有数据文件，如下图所示。 加载数据后的的结果如图所示

2、：右键分别点击五个图层，加载相关属性后结果如图所示：1.2.2CAD数据向Mapinfo数据变换打开Mapinfo工具-通用转换器，结果如图所示：右击转换后的图层，选择图层控制，加载属性如图所示：点击加载相关属性，实验结果如图所示： 2 GIS矢量数据空间分析2.1实验内容：GIS矢量数据空间分析：择房分析使用GIS矢量数据空间分析缓冲区和叠加进行择房分析。2.2实验数据：城市市区交通网络图network.shp，商业中心分布图Marketplace.shp，名牌高中分布图school.shp，名胜古迹分布图famous place.shp2.3实验过程：2.3.1市区择房分析（1）离主要交通

3、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YUZHI）来确定。距名牌高中在750m之内，以便孩子上学便捷。距名胜古迹500m之内，环境优雅。（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个图层叠加求和并分等定级，确定合适的区域。2.3.2主干道噪音缓冲区的建立2.3.2.1ArcMap中载入所有数据文件。通网络图层network.shp上右键选择Open Attribute Table，打开属性表。Option按钮，选

4、择Select by Attributes，打开Attributes of network对话框。SQL设置查询条件表达式：“TYPE”=ST（需单击Get Unique Values将TYPE的全部属性值加入上面的列表框中），单击Apply按钮，选择出市区的主要道路。如图所示：2.3.2.2对选择的主干道建立缓冲区：点击缓冲区按钮，打开缓冲区生成对话框。The features of a layer: network，选中Use Only the Selected Feature复选框。选择第一种缓冲区建立方法(At a specified distance):200；确定缓冲区距离单位：M

5、eters；选择缓冲区边界类型(Dissolve barriers between):Yes；指定缓冲区文件的存放路径和名称。得到主干道噪音污染缓冲区。如图所示2.3.2.3商业中心影响范围建立：点击缓冲区按钮，打开缓冲区生成对话框。参数如下：The features of a layer: Marketplace。确定缓冲区距离单位：Meters。选择第二种缓冲区建立方法，Based on a distance from an attribute:YUZHI选择缓冲区边界类型(Dissolve barriers between):Yes指定缓冲区文件的存放路径和名称。2.3.2.3得到商业中

6、心影响范围的缓冲区。如图所示点击缓冲区按钮，打开缓冲区生成对话框。参数如下：The features of a layer: school。确定缓冲区距离单位：Meters。选择第一种缓冲区建立方法(At a specified distance):750选择缓冲区边界类型(Dissolve barriers between):Yes指定缓冲区文件的存放路径和名称。得到名牌高中的覆盖范围缓冲区。如图所示2.3.2.4名胜古迹影响范围建立点击缓冲区按钮，打开缓冲区生成对话框。参数如下：The features of a layer: famous place。确定缓冲区距离单位：Meters。选

7、择第一种缓冲区建立方法(At a specified distance):500选择缓冲区边界类型(Dissolve barriers between):Yes得到名胜古迹的覆盖范围缓冲区。如图所示2.3.2.5进行叠置分析，求出满足上述四个要求的区域求取3个点图层缓冲区的交集区域：打开ArcToolbox，选择Analysis ToolsOverlayIntersect命令，打开交集操作对话框；一次添加商业中心、名牌高中和名胜古迹的缓冲区；指定输出文件路径和名称；在JoinAttributes文本框中选择ALL；OK求出交际区域。如图所示2.3.2.6求取同时满足四个条件的区域：打开ArcT

8、oolbox，选择Analysis ToolsOverlayErase命令，打开图层擦除操作对话框；在Input Features文本框中选择三个区域的交集数据；在Erase Features文本框中选择主干道噪音缓冲区数据；指定输出文件路径和名称； OK得出以上四个条件的区域。即是所求的最适宜的区域。如图所示2.3.2.7属性赋值：分别打开商业中心，名牌高中和名胜古迹影响范围的缓冲区图层的属性列表，分别添加market,school和famous字段，并全部赋值为1. 向主干道噪声缓冲区图层的属性列表，添加noise字段，并全部赋值为-1（因为噪声缓冲区之外的区域才是满足要求的，因此取值为-

9、1）。如图2.6.4所示2.3.2.8区域叠加打开ArcToolbox,选择Analyst Tools-Overlay-Union命令，打开图层合并，依次添加4个缓冲区图层。设定输出文件的路径和名称，如图所示四个区域的叠加合并结果：如图所示2.3.2.9分等级打开生成的Buffer_of_famous_place_Union.shp文件图层的属性列表。在属性表中选择Options-Add Field添加一个短整字段class. 在属性列表中的class字段上单击右键，选择Calculate Values.在打开的Field Calculator对话框，输入运算公式famous+market+n

10、oise+school 。应用class字段的属性值进行符号化分级显示第一等级：class=3; 如图2.8.3所示输出数据，建立新的图层1ji.shp; 如图所示第二等级：class=2; 输出数据，建立新的图层2ji.shp; 如图2.8.5所示第三等级：class=1; 输出数据，建立新的图层3ji.shp; 如图2.8.6所示第四等级：class=0; 输出数据，建立新的图层4ji.shp; 如图2.8.7所示第五等级：class=-1; 输出数据，建立新的图层5ji.shp; 如图所示2.3.2.10得到整个地区居住适宜性的分级图：如下图所示： 3 GIS栅格数据空间分析之学校选址3

11、.1实验目的：合理的学校空间未知布局，有利于学生的上课与生活。学校的选址问题需要考虑地理位置，学生娱乐场所配套，与现有学校的距离间隔等因素，从总体上把握这些因素能够确定出适宜性较好的学校选址区。通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并等空间分析功能；熟练掌握利用ArcGIS空间分析功能，分析类似学校选址等实际应用问题。3.2实验要求： 熟悉栅格数据距离分析、栅格数据成本距离加权、栅格数据重分类、栅格数据多层合并、最短路径等功能。 3.3实验过程：3.3.1运行 ArcMap，进行相关设置加载 Spatial Analyst 模块，加载图层Landuse.

12、shp（土地利用数据）；Dem.shp（地面高程数据）；Rec_sites.shp（娱乐场所分布数据） Shool.shp（现有学校分布数据）。设置空间分析环境。点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，打开 Options 对话框，设置相关参数：3.3.2从数据集提取坡度数据集选择数据层，点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头，选择 Surface Analysis 并点击 Slope，生 成 slope 数据集。3.3.3从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场直线距离数据选择 Rec_sites 数据层，点击 Spatial Analyst 模块的下拉箭头

13、，选择Distance并点击Straight line生成dis_recsites数据集。3.3.4从现有学校位置数据“School”提取学校直线距离数据库选择 School 数据层，点击 Sp atial Analyst 模块的下拉箭头，选择 Distance 并点击 Straight line 命令创建数据集，得到 dis_School 数据集。如图3.6所示3.3.5重分类数据集重分类坡度数据集学校的位置在平坦地区比 较有利，比较陡 的地 方适宜性比较差。采用等间距分级分为 10 级，在平坦的地方适宜性好，赋以较大的 适宜性值；陡峭的地区赋比较小的值，得到坡 度适宜性数据 recalss

14、slope。3.3.6重分类娱乐场直线距离数据集 考虑到新学校距离娱乐场所比较近时适宜性 好，采用等间距分级分为 10 级，距离娱乐场所最近适宜性最高。赋值10；距离最远的地方赋值1。得到娱乐场所所适宜性图，reclassdisre。3.3.7重分类现有学校直线距离数据集考虑到新学校距离现有学校比较远时适宜性好，采用分级分为10级,距离学校最远的单元赋值 10，距离最近的单元赋值 1。得到重分类学校距离图 reclassdisschool。3.3.8重分类土地利用数据集在考察土地利用数据时，容易发现各种土地利用类型对学校适宜性也存在一定的影响。如在有湿地、水体分布区建学校的适宜性极差，于是在重

15、分类时删除这两个选项，实现如下：删除“water”、 “w “grass”。然后 根据用地类型给各种类型赋值，得到 reclassland。3.3.9适宜区分析重分类后，各个数据集都统一到相同的等级体系之内，且每个数据集中那些被认为比较适宜性的属性都被赋以比较高的值，现在开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数据集以找出最适宜的位置。点击 Spatial Analyst 下拉列表框中的 Raster Calculator 命令对各个重分类后数据集的合并计算，最终适宜性数据集的加权计算公式为：Suit(最终适宜性）= reclassdisre（娱乐场所）* 0.5 + reclassdissch

16、ool（现有学校）* 0.25 + reclassland（土地利用数据）* 0.125 + reclassslope（坡度数据） * 0.125。4 GIS栅格数据空间分析之寻找最佳路径4.1实验目的通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题。4.2实验数据Dem高程数据；Statpot路径源点数据；Endpot路径终点数据；River河流数据。4.3实验要求随着经济发展需求，公路的重要性日益重要。在一些交通欠发达地区，公路建设迫在眉睫。如何根据实际

17、情形设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。路径成本较少。新建路径为较短路径。新建路径的选择应该避开主干河流，减少成本。新建路径的成本计算：cost=reclass_river+(reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4)其reclass_slope为坡度数据，reclass_QFD为起伏度数据，reclass_river为河流成本。寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析中距离制图的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成。提交寻找的最短路径路线图。4.4实验过程4.4.1利用高程数据派生出坡度数据以及起伏度

18、数据利用高程数据派生出坡度数据利用高程数据派生出起伏度数据最小高程：最大高程：合成起伏度：max-min4.4.2重分类流域数据、坡度、起伏度数据集到相同的等级范围重分类流域数据：重分类坡度数据：重分类起伏度数据：4.4.3计算成本数据集根据数据集在路径选择中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可得到成本数据集。4.4.4生成最佳路径计算成本回溯距离计算成本回路径，生成最佳路径：5 GIS地形表面空间分析5.1实验目的：给出地形坡度、地形坡向、地形起伏度和地表粗糙度等信息 5.2实验提示：地形起伏度：是指特定的区域内，最高点海拔与最低点海拔高度的差值。是描述一个区域宏观地形特征的宏观性指标。地

19、形粗糙度：是特定区域内，地球表面积与其投影面积的比例。也是反映地表形态的指标。5.3实验过程：5.3.1输入数据：输入数据dem,demo.img,rasstin, rasstin2。5.3.2解求地形坡度选中DEM数据。3D Analyst-Surface Analysis-slope。生成slope图层。5.3.3解求地形坡向选中dem数据，3D Analyst-Surface Analysis-aspect。生成aspect图层。5.3.4地形起伏度选中dem图层。Spatial Analyst下使用栅格邻域计算工具Neighborhood Statistics，设置Statistics

20、 type为Maximum,其他不变。保存为max图层。重复5.4.1 设置Statistics type为Minmum,其他不变。保存为min图层. 5.3.5地面粗糙度选中slope数据层，Spatial Analyst-Raster Calculator,公式为1/cos(slope*3.14159263/180)。6 入城高速公路配套定车场的选址分析6.1实验目的：将涉及入城高速公路配套停车场的选址问题，这些公路是进入城市的重要通道。为了方便车主使用，停车场应该靠近入城高速公路的出入口位置; 为了减少对社区居民的影响、降低成本，停车场应该建在已经规划好的，且没有被使用的区域内。6.2理

21、想的选址要符合以下的条件： （1）在距公路出口500米的范围内。（2）有空地可供利用。（3）处于商业区内。6.3实验过程：6.3.1输入数据：输入数据图层zoning.shp，street.shp，landuse.shp三个图层。右键单击street.shp图层，打开属性表，单击options按钮。进行以下操作：街道中心线数据：属性字段：STR_NAME=I 10 的要素表示入城高速公路，属性字段：CLASS=9 即 CLSS_DESC=“intersataeRamp”的要素表示高速公路匝道（出入口）。获得新的street.shp图层如下：6.3.2导出数据 右键单击新的street.shp图

22、层-data-exportdata导出数据高速公路匝道（出入口），建立新的图层Export_Outputstreett.shp。6.3.3缓冲区分析 选中Export_Outputstreett.shp图层，进行缓冲区分析缓冲区条件：在距公路出口500米的范围内。新的图层：Buffer_of_Export_output Street.shp.6.3.4有空地可供利用6.3.4.1选择有空地可供利用右键单击landuse.shp图层，打开属性表，单击options按钮。进行以下操作：土地利用数据，属性字段LU_CODE=VAC 表示空地，即未利用土地. 如图6.3.1所示建立新的landuse.

23、shp图层。6.3.4.2导出数据导出新的未利用土地图层即：Export_Outputlanduse.shp图层。6.3.5处于商业区内6.3.5.1属性设置右键单击zoning.shp图层，打开属性表，单击options按钮。进行以下操作。6.3.5.2导出数据导出新的图层：Export_Outputzoningt.shp图层。6.3.6叠置分析对Buffer_of_Export_outputStreet.shp ,Export_Outputlanduse.shp, Export_Outputzoningt.shp三个图层进行求交操作：ArcToolbox-Analysis tools-Ov

24、erlay-Intersect理想的选址要符合以下的条件： 1. 在距公路出口500米的范围内2. 有空地可供利用 3. 处于商业区由于本计算机装载的Arcgis软件问题不能对三个图层同时求交，所以两个图层先求交后再与第三个图层求交过程如下6.3.7入城高速公路配套定车场的选址效果最终结果：7 实习总结地理信息系统课程设计是在学生学完GIS原理后，按照教学大纲所进行的一次重要实习。围绕有关GIS的空间数据获取、管理、分析、设计、开发和应用等工作，在教师指导下，学生按照GIS的原理完成实习内容。目的在于进一步巩固学生对GIS基本原理的掌握，锻炼学生对GIS基本技能的运用，培养学生应用GIS解决实

25、际问题的能力。在本次实习中，我学习并掌握了有关地理信息系统方面的很多知识，特别是以地理信息系统软件ArcGIS为基础的原理与操作，在理论和实践的双重支撑下，我完成了本次实习。当然，在实习中也遇到了很多的问题。首先是实习的时间安排问题，由于实习的时间在本学期末，各门课程面临考试，因此在时间上对我们完成本次实习提出了很大的要求，既不能耽误课程的考试，同时也要有条不紊的进行课程实习。其次是软件的使用问题，由于ArcGIS软件的安装比较麻烦，学院机房的电脑也有一些问题，因此在使用软件中出现了许多问题，在我们上机的时候常常看到老师给我们同学安装软件，给老师带来了很大的工作量，确实辛苦。最后是各个实验中遇到的技术问题，从总体上看，技术问题比较零散，由于对ArcGIS软件有了一定的了解，所以使用时大多知道怎么使用，只是在一些细节方面会遇到难题，这是我常常是向老师或者同学请教，最后得到完美的解决。总体上来看，通过本次实习，我对ArcGIS软件的使用更加熟练，对地理信息系统有了更进一步的学习与了解，我认为这对我以后的学习是有很大的帮助的。