GIS上机指导全.docx

1、GIS上机指导全MapInfo 概 况MapInfo公司于1986年在美国纽约州的Troy市成立，MapInfo是由美国MapInfo公司推出的一个GIS软件，它是Mapping+Information的简称。1. 1 MapInfo的界面图1 Mapinfo系统界面图Mapinfo系统界面如图1所示。上面第一排为主菜单，其次为常用工具条，一般常用工具条固定码放在主菜单下面，主工具条、工具工具条、绘图工具条可以浮动，也可以码放在常用工具条下面，白色区域为系统工作区。1.2 MapInfo数据文件的组织MapInfo以实体型数据结构组织图形数据。在MapInfo中，点、线、多边形、区域等要素的空

2、间位置和相互关系都是通过坐标来定义。如折线是由一组有序坐标对定义；多边形是由一组首尾坐标相同的有序坐标对表示。在MapInfo中，点、线、多边形、区域等都作为地图对象来处理。每个对象都可以有自己独立的表现形式。对于线对象，它们都有自己的线型、线宽、颜色等特征，对于多边形对象，每个对象都有自己的填充方式、前景和背景颜色、边框线型等特征。表：MapInfo以表的形式组织信息，每个表是一组MapInfo文件，这些文件由地图文件和数据库文件及相关文件组成。基本表：一个MapInfo表至少由两个独立的文件组成，第一个文件包含数据结构，第二个文件包含原始数据。其中： 文件名.tab：该文件描述表的结构。它

3、是一个小的文本文件，描述包含数据的文件的格式。 文件名.dat：该文件包含表格数据。MapInfo也可以采用dBASEFoxBASE、分界ASC、Lotus 1-2-3或Microsoft Excel等格式的数据文件，这时MapInfo表将由一个.tab文件和.dbf或.txt、.wks、.xls等数据文件组成。对于栅格表，该等效扩展名可能是bmp、tif或gif。由于MapInfo在管理属性数据的同时也要管理图形数据，因而MapInfo表经常包含图形对象。若在表中含有图形对象，MapInfo表将含有另外两个相关文件： 文件名.map：该文件存贮图形对象数据。 文件名.id：这是一个交叉引用文

4、件，用于连接属性数据和图形对象。 文件名Ind：MapInfo表中有时也包含的一个索引文件。当你使用“查找”(Find)命令查找地图对象时，如用“查找”命令定位一个地址、城市或州，在表中必须对这些字段建索引。在MapInfo表中建立索引文件，同时也有利于提高查询速度和快速建立相关表之间的连接。1.3. MapInfo的工作空间工作空间是正在使用的所有表和窗口的列表，存储在扩展名为.wor的文件中。它记录己打开的窗口的名称、窗口的大小和它们在屏幕上的位置、专题地图、装饰对象、标注和字体、符号样式、线的样式以及用来显示对象的填充图案。用MapInfo工作时通常使用许多不同的表和窗口，为了避免重复操

5、作，MapInfo允许把设置从一次会话保持到另一次会话，并使用工作空间保存设置，再次打开工作空间时即可从上次退出状态继续工作。在保存工作空间时，MapInfo显示一个对话框，在该对话框中命名工作空间并保存该工作空间的目录。保存工作空间并不保存对该工作空间中的表所做的编辑，若已经编辑了表(增加、删除或修改项)，则先要保存那些表。另外，当改变已被列在一个工作空间中的MapInfo表名称时，会使得该工作空间找不到相应表而无法正常打开。为避免此问题可在开始建立工作空间之前完成任何表名变动，或在任一文本编辑器中打开该工作空间并手工改变相应表名。若关闭一个窗口或表，并且有未保存的专题地图、标注设置或标注编

6、辑、装饰对象时，MapInfo将提示把会话保存到工作空间。1.4.地图图层化在一幅传统的地图中，包含有各类不同的信息，如省(市、县、乡)边界、城市、村镇、山川、河流、道路等，而在进行某一专题或地理分析时，只注重对某一单项同类对象进行显示和分析，而其它内容不作为分析对象，从直观上看传统地图十分杂乱，给人以“视觉污染”。从另一方面看，只对相同类型的对象分析，也是计算机可以十分方便进行的。对地图分层次处理，这就是对地图图层化，这是MapInfo中又一个十分重要的概念。只有这样，才能达到表与地图之间建立关系的目的。1.4.1分层地图MapInfo是按图层组织计算机地图的，也就是说将一幅栅格图像加工成多

7、个叠加的透明层，这个透明层就称作为图层，也称作矢量图。矢量图是从配准过的栅格图形剥取地图的某一方面的特征，形成一个图层，每个图层包含了整个地图的不同方面，多个图层重叠便形成了一幅包括方方面面的整幅地图。具体做法是以打开的计算机地图为基图，通过矢量化加工成多个图层。同时每个图层的背后都隐含着一组数据库，多个图层的组合亦形成了多个数据库的集合，使我们可以对选中图形范围内的多个数据库进行操作。例如在防汛防旱地理信息中，第一个图层包含行政区划：第二个图层包括主要河道；第三个图层包括涵闸；等，把它们叠加后就形成一幅包括各个方面的、完整的水利地图。每一个含有图形对象的数据库都可以显示为一个图层，地图信息以

8、及隐藏在地图背后的信息是通过图层反映出来的。可以说图层是MapInfo地图的基本构筑块。1.4.2 图层控制图层控制的目的是使用户能操纵图层和修改它们的属性以控制地图的显示。它主要通 过“图层控制”对话框来实施。该对话框显示组成当前地图的所有图层和它们属性的状态， 由图2的图层控制对话框中可以看出，共有四个属性，分别是：可见、可编辑、可选择和自动标注。它们通过复选框上的图标来选择：图2 MapInfo图层控制对话框 可视性：控制该图层是否可见，也就是当该图层打开时，可控制在窗口中显示，这对显示多层地图时，只希望看到少量的图层时很有用。 编辑：控制该图层是否可编辑，如在可编辑图层中绘制对象、增加

9、文本、合并或删除对象等。无论打开多少图层，一次只能有一个图层可编辑。 选择：若一个图层可编辑时，该图层自动处于可选择，与可编辑不同的是一次可以设置多个可选择图层。选择是供分析统计时用的。 自动标注：将对象的内容显示在对象旁，称为标注。通过标注选项对话框来控制标注的显示、内容、位置和样式。此外，图层控制对话框的下部，可添加/删除已经打开的地图图层；并且通过上/下按钮，可以对图层的叠放顺序进行调整。1.5.地图对象如果说图层是MapInfo地图的构筑块，那么地图对象就是图层的基本元素。假如对一幅传统的地图仔细分析，不难发现地图均由点、线、面组成，因此我们把图层对象大致可以抽象为点、线、面三种类型。

10、 点是由平面位置决定的一个空间地理实体，也用来表示地理线的起点、终点和交点； 线具有一定走向和长度，表示线状地物或点之间的地理联系； 面具有确定的范围和形态，表示空间连续分布的地理景观或作用范围。点、线、面结合组成网络；线、面结合成为地带；面、点结合而成地域类型；点、线、面组成区域。 点对象：由一对平面坐标表示，至少具有一个属性。点对象的建立可由符号工具(MapInfo中大约有近千种符号样式，也可以由用户自定义)，在相应坐标点标出，也可以由可地图化的MapInfo表中的地理坐标用“表创建点”自动绘出。 线对象：具有相同属性点的轨迹，在图层中由坐标集合的数据链表示。如河道、堤防、道路等均为线对象

11、。建立线对象的方法是：以配准过的栅格图像为基图，利用人工手动鼠标跟踪，选择相应的线型和颜色，便可描绘。 区域对象：区域对象又称作多边形，是具有相同属性点的轨迹。如水库、湖泊、流域、行政区划等，均可作为区域对象处理。创建区域对象用区域对象工具，由数字化仪或人工手动鼠标跟踪的方法绘制。在MapInfo中，为适应一定要求，折线对象和区域对象可以互相转化。1.7 MapInfo的绘图工具条工具名称工具功能圆弧工具使用圆弧工具可创建圆弧，可改变圆弧的角度和端点。若要绘制圆的一段弧线，可在使用圆弧工具时按住Shift键。椭圆工具使用椭圆工具可创建椭圆。绘制椭圆是从中心向外至你单击点处。若要绘制一个圆，可在

12、拖动椭圆光标时按住Shift键。要从“角”上开始绘制椭圆(或圆)，可组合使用Ctrl键和椭圆工具线工具使用线工具可绘制直线段(街道、管线、电缆)。要绘制水平、垂直或45线，可以使用线工具时按住Shit键。注意区域或边界的边框不是线。因此，若使用线工具绘制正方形，MapInfo将不把它看成是区域，不能渲染其内部或在其中进行搜索 多边形工具与椭圆、矩形和圆角矩形工具(仅创建外形)不同，多边形工具能创建区域。可对区域执行许多编辑功能，例如合并和整形 折线工具折线可被控形和进行平滑处理(用曲线代替角)，这与多边形工具类似。而对于使用线工具绘制的对象，这两项功能都不可用。矩形工具使用矩形工具可创建矩形形

13、状。要绘制正方形，可在使用矩形工具时按住Shift键。对象是从角开始绘制的。要绘制一个中心在你单击点处的矩形，可在使用矩形工具时使用Ctrl键。圆角矩形工具使用圆角矩形工具可创建圆角矩形。要绘制圆角正方形，可按住Shift键。与矩形工具类似，在使用圆角矩形工具的同时使用Ctrl键可绘制从中心向外扩展的对象。 符号工具使用符号工具可创建点标记文本工具使用文本工具可绘制字母、数字文本。可以自定义字体、点 大小和旋转角度。也可使用MapInfo的标注工具和命令来创建文本。 实习一 GIS软件MapInfo的演示与操作1.实习目的:熟悉桌面GIS软件MapInfo的界面环境，初步掌握MapInfo主要

14、工具、菜单命令的使用，并在此基础上理解GIS软件应具备的基本功能。2.实习内容：1）按照本节操作步骤在MapInfo环境下动手操作本节案例内容；2）练习使用MapInfo其他主要的工具及菜单命令，如工作空间的使用、对象的编辑等。3.实习工具：MapInfo 5.04.方法步骤：根据在MapInfo概括中介绍的内容和方法，以美国行政区地图为例，进行：1）地理数据的可视化：图形与属性数据的浏览、查询及专题地图的制作；2）电子地图的操作：漫游、放大、缩小、信息查询；3）地理查询与分析：地理数据的简单查询与缓冲区分析。4）MapInfo中工作空间的使用实习二 空间数据编码1.实习目的:手工建立空间图形

15、的简单拓扑型矢量数据文件、游程编码和四叉树压缩编码的栅格数据文件。2.设计原理：GIS空间数据矢量和栅格编码的原理。3.实习内容：对右图分别建立拓扑型矢量编码数据文件、游程压缩编码文件和四叉树压缩编码文件。4.方法步骤4.1矢量数据编码：1)对地理实体进行编码；2)量取地理实体的平面坐标；3)标识结点、弧段及其方向、外多边形；4)建立拓扑编码文件。4.2游程编码文件1)对地理实体进行编码；2)建立8*8格网；3)建立游程编码文件；4)计算压缩比和冗余度4.3四叉树编码文件1)对地理实体进行编码；2)建立8*8的格网；3)按照四叉树编码方法对矩阵进行分割 按照Morton顺序进行分割 像元取值采

16、用面积占优法4)画出树状编码图实习三 GIS建库地图数字化1.实验目的：熟悉GIS软件（MapInfo）的空间数据输入和编辑功能。2.设计原理：地图扫描矢量化的基本原理、方法和步骤3.实验内容：利用在课堂实例分析中介绍的方法和步骤对山东行政区图进行屏幕跟踪矢量化。4.实验工具：MapInfo 5.05.方法步骤（以山东行政区划图为例）5.1准备扫描图像选择要数字化的地图，识别改图的投影和坐标系统，在图上选取控制点的实际地理坐标。控制点首先应考虑在整幅图形的中心，并在四周均匀分布，每一幅图像最基本的控制点的选取要求为四个，但为了使配准的精度提高，可以适当的增加控制点。然后将地图扫描成MapInf

17、o可识别的栅格图像（.bmp、.tif、.gif等）保存。如果没有现成的坐标系统，也可以在图上建立自己的坐标系统并读取相应的控制点坐标。5.2.配准栅格图像由于矢量地图是依附栅格图像而产生的，所以在产生矢量地图之前必须配准栅格地图，以便使MapInfo在显示每一层矢量图像时能准确定位，并完成地理计算。配准一幅栅格图像时，要输入地图坐标(如经度/纬度)，并指定栅格图像上与该坐标对应的点。配准栅格图像要在MapInfo中显示栅格图像前必须进行，在MapInfo中首次打开一幅栅格图像时，MapInfo显示“配准栅格图像”对话框。填写该对话框以告知MapInfo如何配准图像。具体步骤如下：1）选择“文

18、件打开表”，“打开表”对话框出现。 2）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。3）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“你想简单地显示未配准的图像，或配准它使它具有地理坐标?”，见图3。选择“配准”，该栅格图像的一个预览出现在对话框的下半段。4）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(图4)。通常选择纸张地图图例中制定的地图投影。除选择合适的投影方式外，还必须设定坐标系使用的地图单位。例如，经/纬度投影中的地图将以度显示地图坐标。图4 图像配准：选择投影和单位5）输入控制点：具体操作是在

19、图像配准对话框的图像上选择一点并单击鼠标，然后在弹出的编辑控制点对话框中键入该点对应的实际坐标值(图5)。在X坐标输入经度，在Y坐标上输入纬度。输入四个控制点时应注意：其中任意三个点不能在一条直线上。图4 控制点的输入6）编辑控制点：输入第四个控制点后，MapInfo以像素为单位计算控制点的输入误差。MapInfo利用控制点进行数值变换，靠该变换来倾斜、移动和调整数字化对象，使之与控制点相符。MapInfo按设定的坐标系确定控制点的相对位置，对比这些点在栅格图像中相应的坐标，随后算出一个误差，即点在栅格图像上的位置和单击位置的实际坐标之间的偏差。误差值应该与数字化仪的图形分辨率保持一致，大多数

20、情况下误差不应超过图框宽度的千分之几或仅为几个像素。为减小误差估计偏高的可能性，可增加控制点数量并且为控制点设定坐标时要尽可能精确。同时，仔细检查在图像配准对话框中是否己设定正确的投影。7）完成增加控制点后选择“确定”。MapInfo把该栅格图像显示在地图窗口中。完成“图像配准”对话框后，MapInfo把配准信息保存到一个表文件(.tab)中。在以后的MapInfo调用中，通过选择“文件打开表”，不再重复配准过程，不必再在“打开表”对话框中选择“栅格图像”作为文件类型，就可以重新打开此图像。 5.3 屏幕数字化1）新建数字化图层：步骤如下（以区域的绘制为例）：i. 选择“文件/新建表”命令，“

21、新建表”对话框出现。ii. 选中“添加到当前地图窗口”；iii. 点击“创建”按钮，“新表结构”对话框出现；图7 创建新表结构对话框iv. 创建新表字段：点击“增加字段”按钮，根据提示逐一输入字段。如输入的是行政区图层时，其字段包括：编码、名称、面积、人口等。v. 当所以字段都建好后，按“创建”按钮，出现“创建新表”对话框，在该对话框内的文件名 框内键入适当的新文件名（扩展名为.tab），单击“确定”按钮，新表创建完毕。2）屏幕数字化：即通过手工跟踪鼠标，依屏幕上的栅格图像来创建矢量对象。屏幕数字化利用绘图工具中的工具进行绘制。步骤如下（以多边形输入为例）：i. 图层可编辑：通过“图层控制”对

22、话框使新建的图层可编辑，绘图工具亮显；ii. 放大地图窗口：选择地图，改变视图放大地图窗口，使地图窗口的视野满足适合于屏幕跟踪的宽度。iii. 屏幕跟踪：单击折线工具或多边形工具，将鼠标移到图幅内，变成“+”字型，移到起点单击，随即可沿基图上的线划边界移动，使鼠标轨迹与边界中心线重合，在折点处单击，顺序即可完成。当绘制到与开始点重合时，双击鼠标左键，此刻区域内呈现填充图案，一个区域对象建立完毕。iv. 公共边界线的跟踪：当使用折线或多边形工具对公共边界线进行跟踪时，MapInfo的自动跟踪特性允许方便地跟踪对象的节点。这种特性允许不必重新数字化该对象的共享边界，使数字化具有共享边界的对象更加容

23、易，当对齐方式(SNAP)打开时自动跟踪可用。其步骤如下：激活对齐方式(按下s键)，并单击要自动跟踪的折线或多边形上的节点；把光标移到同一对象的另一个节点；执行以下操作之一，对于折线按住Shift键并单击，对于多边形按住Shift键或ctrl键并单击。一旦按住Shift键或Ctrl键，MapInfo就突出显示要自动跟踪的路径。单击时，MapInfo在两节点间自动跟踪所有段，并把它们增加到正在绘制的折线多边形中。Shift键自动跟踪两节点间较短的路径(节点个数较少的路径)，而Ctrl键自动跟踪较长的路径(节点个数较多的路径)。自动跟踪与在整形方式(reshape)中选择多个节点时工作方式相同。图

24、8 打开自动跟踪方式数字化多边形i. 逐个区域按以上步骤绘制。ii. 选择“文件/保存表”命令，将绘制的地图对象保存到表对于点或折线的绘制，可同样按照上述步骤完成。绘制对象应注意以下几点：线型和颜色的确定：一幅完整的矢量图由很多图层组成，为保持图幅整洁，尽量使用较细的线型绘制对象，再者，由于计算机屏幕较小，当需察看整幅地图时，较粗的线型会使地图显得凌乱。当打开的基图为彩色时，对象颜色应尽量保持与基图一致，可在欲绘制对象旁试画。由于地图矢量化时间较长，有可能造成每次选择的颜色有差别，所以在绘制同一对象时，将颜色可选框中的行和列记下，以备下次选准。绘图工具的选用：折线是由多条线段组成的，并视为一个

25、对象，这与用直线创建的线型不同，可以使用对象/平滑命令将其平滑处理成一条连续的曲线。操作要领：鼠标单击视为定初始点和拐点，而双击则视为结束对象，拖动线条时一定注意不要误操作，当一个对象未绘制完毕而中断时，将要从开始点重新进行，这对绘制长线段时是十分可惜的。必要时可在Windows的桌面设置中增加鼠标双击间隔的时间。当绘制线段较长时，也可以分段进行，利用合并对象使二线段为一个对象。同类型对象要重合：相同类型的对象除在线型和颜色应保持一致外，在问一矢量对象(如主要河道和梯级河道表现同一内容)中线型应一定重合，不然在合成时会出现同条河道二条线，图幅不美观，造成矢量对象的混乱。解决的办法是用放大按钮使

26、局部放得足够大，沿基图的中心描绘。实习四 空间数据处理空间数据的格式转换1.实验目的：掌握GIS的空间数据处理功能，能够根据应用分析的目的实现矢栅格式的相互转换和不同GIS软件间数据格式的转换。2.设计原理：矢量数据和栅格数据相互转换的原理和方法；GIS软件间实现格式转换的基本原理。3.实验内容：1）运用边界代数法对下图进行由矢量向栅格的转换00000000000001111000022111100002211113300222223330022222333002222233300000333330000033333000000000002）利用MapInfo的文件转换器将MapInfo的文件

27、（*.tab）转换成ArcView的文件（*.shp）4.实验工具：MapInfo 5.05.方法步骤1）打开MapInfo 5.02）选择“工具”菜单下的“Universal Translator”命令，出现Universal Translator对话框如图9所示；3）在Universal Translator对话框中，共三个部分：上部：选择要进行转换的数据源的类型和所在的目录；中部：转换后目标数据的类型和存放目录；下部：选择log文件的目录。4）点击确定，即可完成对数据的转换。实习五 GIS建库地理属性数据的输入与操作1.实验目的：掌握GIS的空间数据管理功能以及利用Mapinfo建立数据

28、库的基本方法。2.设计原理：空间数据库基本原理和建库方法。3.实验内容：对已数字化的山东行政区图的四个图层（行政区、铁路、河流和湖泊）分别建立属性库，具体属性项如下：1）铁路：铁路编码（ID）、铁路名称、铁路起点、铁路终点2）行政区：行政区编码（ID）、行政区名称、面积、人口3）河流：河流编码（ID）、河流名称、河流长度4）湖泊：湖泊编码（ID）、湖泊名称、湖泊面积4.实验工具：Mapinfo 5.05.方法步骤5.1 表结构的修改与建立选择“表”菜单下的“维护”子菜单，再选择“表结构”命令，可对已数字化好的地图的属性结构进行修改，具体操作详见2.3。5.2 属性数据的输入完成了表结构的建立，

29、可对属性数据进行输入了，方法主要有两种（以山东行政区化图为例）：第一种方法：1）打开已经数字化好的山东行政区图，并打开其属性表窗口；2）选择“窗口”菜单下的“平铺窗口”命令，使属性窗口和图形窗口并排显示（如图10所示）；3）从图形窗口中或属性窗口中选择地理对象，利用其动态联结显示，逐步输入各地理对象的属性信息。图10 利用属性窗口与图形窗口对照进行属性的输入第二种方法：1）选择信息工具；2）在图形窗口中选择要进行属性输入的图形对象，MapInfo会自动弹出该图层的属性结构框，可直接进行属性的输入。图11 利用信息工具进行属性的输入Arc View 概 述1.概况 Arc View是美国环境系统

30、研究所(ESRI)所推出的基于窗口的集成GIS系统,该软件面向对象提供强大的图形用户界面功能,是一套辅助用户组织、维护、直观再现、分析和传播地图与空间信息的传输工具,可为用户进行空间决策提供服务。 2. Arc View界面 ArcView的界面包括以下几部分： 应用窗口(The application window)： 应用窗口中包含ArcView的图形用户界面。用户可以变换应用窗口的尺寸。另外,应用窗口中还包含一个项目管理窗口。 项目管理窗口(The project window)： 窗口中每次只有一个激活状态的项目,称之为当前项目。项目管理窗口组织并列出当前项目(Project)的所有窗口。 菜单条、按钮条和工具条(The menu bar,button bar and tool bar)： 用户可以通过菜单条、按钮条和工具条选择并执行Arcview的命令。菜单条在下拉菜单中提供选择。按钮条中列出了菜单条中包含的常用命令,用户可以通过选择按钮条的按钮更快更直接地执行命令。工具条中的工具用于控制屏幕游标的动作。 状态条（status bar）：状态条用于显示说明菜单选项、按钮或工具操作结果的一行描述信息。对于某些应用,状态条还报告测算结果和显示程序执行进度。 2.1项目(