地理信息系统导论实验指导————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ地理信息系统导论实验指导实验１桌面GIＳ的功能与菜单操作一、实验内容了解ArcVieｗ、MapInfｏ、ArcGIS等ＧIS软件界面、功能与菜单操作。

二、实验目的通过GIＳ软件(如:MapＩnfo、AｒcView、ArcGＩS等)的实例演示与操作,初步掌握主要菜单、工具栏、按钮等的使用，加深对课堂学习的GIS基本概念和基本功能的理解。

三、实验指导(一）了解主流GIS软件平台基础１.熟悉并标注AｒcＶiｅw的工作界面、菜单及命令功能。

2.熟悉并标注MaｐInfo的工作界面、菜单及命令功能。

（二)地理数据可视化操作1.所需数据：GIS_data＼Ｄatａ１２.使用软件：ＭapInfo GＩS3.实验内容：①打开中国省区图。

②浏览人口数据。

③显示人口密度的分布。

④创建中国人口年龄结构图。

(三)电子地图操作1.所需数据：ＧIS＿ｄａｔａ\Data12.使用软件:ＭaｐInfo GIS3.实验内容：①使用漫游工具。

②使用放大和缩小工具。

③使用控制图层在缩放范围内显示。

④使用所提供的数据,通过图层控制对话框完成操作。

⑤使用Ｉnfo工具查询地图信息。

实验2 数据采集一、实验内容1．数字化操作。

2．投影与坐标系设置。

二、实验目的1.通过实践,掌握采集数据的主要过程。

2．通过操作,掌握ArｃVｉｅw的Shaｐｅ文件格式如何通过自身的实用工具创建，以及投影、坐标等设置。

三、实验指导（一）构建数据库（１）实验内容:利用AｒcViｅw构建ＧＩS数据库。

(２)实验目的:进一步了解ＧＩS与一般数据库以及图形软件的区别和联系。

（3）实验数据:收集数据或利用身边的数据。

(4）实验指导:通过ArｃＶiew了解GIS的建库。

①ArｃVｉeｗGIS建库。

②数字化。

③数据编辑。

(二）屏幕跟踪矢量化1.实验内容:屏幕跟踪矢量化。

2.实验目的:通过实验，了解数字化的含义和操作步骤。

3.所需数据：GIS_daｔa\Daｔａ２目录下的ＦUZHOU.jpg图像。

4.实验指导:（1）准备扫描图像。

(２)栅格图像配准。

（３）新建数字化图层。

（4)屏幕跟踪矢量化地图。

(5）输入属性值。

（三)地图投影和坐标设置实验1.实验内容：利用ArcView进行地图投影、坐标设置。

2.实验目的：掌握地图投影、坐标系设置方法。

3．所需数据：GＩS_dａta\Daｔa2目录下的Ｓtationsll.shp和Idlｌ．shｐ，两个以十进制表示经纬度数值的Shape文件。

4.实验指导：利用AｒcView进行地图投影、坐标系设置的步骤如下：(1)加载数据。

(2）在视图属性对话框中选择投影。

（3）根据参数设置投影性质。

（4）在投影属性对话框中实现投影的设置,完成地图投影的转换。

实验3 数据处理一、实验内容1.错误查找与改正。

２．属性数据核对。

３．投影坐标转换。

4．数据格式转换。

５.数据内插。

二、实验目的1．通过ＧIS软件,了解ＧIＳ数据处理的主要方法,掌握数据格式转换、投影变换和空间数据插值。

２.通过实验,了解地图投影和坐标系的转换 ,尤其要熟悉在AｒｃView中进行地图投影和坐标系的转换。

3．掌握常见的空间数据内插方法。

利用数据内插方法，实现趋势面分析（熟悉在Ａｒc Ｖiew中用脚本进行趋势面分析）、空间插值中的核密度估算法分析、规则样条法和薄板张力样条法空间差值以及普通克里金方法。

三、实验指导（一）采集数据错误的查找与改正以及属性数据的核对1．利用ＡrcViｅw或MaｐＩnfo对地图数字化错误的编辑处理。

2．利用ＡｒcView或MapInｆo进行属性数据的核对。

(二）数据格式转换实验1.所需数据:GＩS＿data＼Dａta３目录下的Fｚ_ｘzｑ．tab或用实验二屏幕跟踪矢量化实验的数据为例。

２.实验指导：利用GIS软件直接进行数据格式转换有两种简单的方法实现。

(1）利用MaｐInｆｏ的数据输入输出功能,先把表文件输出为ＭapＩｎfo的交换文件格式＊.mｉｆ，然后再利用ＡｒｃView的Ｍif ｔo Shape转换器把＊.mif文件转为*.shp文件。

（２）利用MａｐＩnfo的通用转换器把MaｐIｎfo表文件转换成ＡｒcView的Shape 文件。

（三)投影变换实验１．所需数据：前面数据格式转换实验的结果数据。

２.实验指导：利用ArｃVieｗGIS中的主模块和扩展功能模块"Pｒoｊectｉｏn Utility wizａrd"完成投影变换。

(四)空间内插实验1.趋势面分析（１)所需数据:ＧIS_ｄaｔa＼Ｄａｔa3目录下的Stａtions．shｐ,包含爱达荷州105个气象站数据的Sｈaｐｅfile文件。

Iｄouｔ１．shp,一个显示爱达荷州外轮廓的Shaｐeｆile 文件;此外，需要用到＂tend．ａｖe＂，它是ArcVｉeｗGIS进行趋势面分析的宏语言(Avenue Ｓｃript）脚本文件。

(2）实验指导：空间插值方法之一-趋势面分析。

本实验利用ArcVieｗ３.3 中的主模块和扩展功能模块"空间分析(SpａtiａｌAnalyst)＂以及宏语言(Avenue)编程完成。

在数据源中提供宏语言程序。

2.核密度估算(1）所需数据：ＧIＳ_dａtａ\Dａta3目录下的Deｅr.sｈp,一个显示鹿点的点状shape 文件。

(２)实验指导：利用ArcVieｗ 3.3中的主模块和扩展模块"空间分析（Spatial Ａnaly ｓｔ）"调用核密度估算模型完成插值。

3.两种样条函数的比较（1)所需数据：GIS_dａta\Data3目录下的Ｓtaｔions.ｓhp和Iｄoutl.sｈp(实验时需要转化为网格数据，即Idoutlgd)。

（２)实验指导:在ＡrcViｅw 3.3 主模块和扩展模块＂空间分析（Sｐatial Aｎａｌysｔ）"支持下,调用标准样条法和薄板张力法模型完成插值。

4．普通克里金法插值(１）所需数据：GＩＳ_data\Ｄａｔa3目录下的Statｉｏns.shp和Idoｕtlgd,以及ｋrigｉng.ａvｅ。

其中krigiｎg．ave是克里金法Avｅnue Script程序脚本。

(２）实验指导：在AｒcView 3．３中的主模块和扩展模块"空间分析（Ｓpａtial Ana ｌyst）"支持下，还需要克里金法（Aveｎue Ｓcｒipｔ)宏语言编程完成。

在数据源中提供克里金法宏语言程序。

实验4 地形分析一、实验内容１.DＥM的建立。

2.面积量算、坡度和坡向提取及剖面线绘制。

３.挖方和填方表达。

4．三维显示。

二、实验目的了解和掌握数字高程模型的建立及常用地形分析的基本操作方法。

三、实验指导（一）准备数据1.实验数据：GIS_ｄaｔa\Ｄatａ４。

2.学生自己采集和预处理数据。

(二)地形分析１．DEM的建立(1)所需数据:GＩS＿dａta\Data4\Eｘ1目录下的地形的样本高程点（Sｐot.shp）和边界(Bouｎd．sｈp)。

(2) 实验内容：本实验是典型的高程数据插入，由矢量点状专题"高程点"生成栅格数字高程模型。

(３）实验目的：通过实验,了解生成栅格数字高程模型的方法,为后续的地形分析做准备。

（4）实验指导：基于ＡrcView GIS 软件的主模块和空间分析模块完成。

主要步骤如下:①启动ArｃViｅw,加载数据。

②加载空间分析模块＂Spatｉａl Analyst"。

③激活高程点。

④插值计算为"距离倒数权重法(IDW）"。

⑤编辑该专题图例,并分类。

２.面积量算、坡度和坡向提取及剖面线绘制（1）所需数据：GIＳ_ｄata\Datａ４＼Eｘ2目录下的高程格网Plne；河流的shapefil ｅ文件Strｅam.shｐ。

高程格网是从美国地质调查局(USＧS)的７.５分数字高程模型导入的。

河流的shaｐefｉle显示该地区的主要河流。

(3）实验内容：本实验涉及应用AｒcVieｗ的＂Ｓpatiａl Ａｎalyｓt(空间分析）"进行地形制图和分析,主要是面积量算、坡度、坡向及剖面线图的制作。

(2）实验目的：通过本实习的练习，掌握由高程格网创建坡度和坡向专题图，并了解重新分类的意义及懂得面积量算的概念,学习剖面图的制作。

(4)实验指导：基于ArｃViｅw 3.３软件的主模块和空间分析模块完成。

主要步骤如下。

①创建坡度专题图。

②创建坡向专题图。

③创建河流垂直剖面。

3.挖方和填方表达(1)所需数据：GIＳ_ｄａｔａ\Ｄatａ4\Ex３目录下的三维地面模型crtin1和crｔiｎ２，场地边界Ｂoｕｎd.sｈp。

（２)实验内容：计算工程的填挖方量。

(3)实验目的：通过实验,了解计算填挖方的步骤,并能分析填挖方后结果。

(4）实验指导:基于ArcVｉew ３.３的主模块和扩展模块中的"3Ｄ分析模块和空间分析模块"完成。

主要步骤如下：①加载数据，并设置地图单位和距离单位。

同时激活三维地面模型,选择"Surface/Ｃu ｔ Fill"命令计算填挖方。

②定义表面为"crtiｎ1"和定义输入范围。

③系统将自动产生填挖方计算栅格数据,并用一个名为"cuｔ_ｆilｌ bｅｔween crｔi ｎ1and crtｉn２"显示出来。

④打开属性表，可查有关填、挖方信息。

⑤将Grid 转换TIN格式。

⑥利用地图计算器工具获取更详细信息。

4.三维显示(１）所需数据:ＧＩS_ｄａta\Data４\Ex2目录下的高程格网Ｐｌｎe和河流专题Stre ａms．shp.（２）实验内容：在ArcVｉｅw中进行地图的三维显示,是通过3－Ｄ－sｃｅneｓ(三维图景)文档来制作三维透视图,3-D-Sｃｅnes文档调用了3-ＤＡnalysｔ模块而加进的。

（3)实验目的：通过创建实验步骤，了解在ArcViｅw中如何进行地图的三维显示操作,从而更好地分析数据。

（4）实验指导：基于ArcVieｗ GIS 软件的主模块和3Ｄ分析模块和空间分析模块完成。

主要步骤如下：①加载3Ｄ分析模块，选择"３-D-sceｎes＂文档,打开了3－Ｄ-Viewｅｒ（三维阅读器）和一个单独的目录。

②在"3-Ｄ-Sｃeｎe/Add theme"命令中添加高程格网Plne。

③选择"Tｈeme/3-D Properｔiｅｓ/Surfａcｅ"命令把二维的格网转成三维。

④选择＂3－D-scｅｎe/Aｄd Thｅｍe"命令,并选择河流专题数据Streams．shp;叠置河流。