地理信息系統(tǒng)原理方法與應(yīng)用-GIS實(shí)習(xí)報告

PAGE5實(shí)驗(yàn)一、使用ArcMap瀏覽地理數(shù)據(jù)一、學(xué)習(xí)本實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識相關(guān)材料，結(jié)合GIS原理總結(jié)ArcGISDesktop主要特點(diǎn)。1、預(yù)備知識：理解GIS的三種角度(1)、GIS就是空間數(shù)據(jù)庫：GIS是一個包含了用于表達(dá)通用GIS數(shù)據(jù)模型（要素、柵格、拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)等等）的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫。(2)、GIS就是地圖：從空間可視化的角度看：GIS是一套智能地圖，同時也是用于顯示地表上的要素和要素間關(guān)系的視圖。底層的地理信息可以用各種地圖的方式進(jìn)行表達(dá)，而這些表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫的窗口”，來支持查詢、分析和信息編輯。(3)、GIS是空間數(shù)據(jù)處理分析工具集：從空間處理的角度看，GIS是一套用來從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集獲取新數(shù)據(jù)集的信息轉(zhuǎn)換工具。這些空間處理功能從已有數(shù)據(jù)集提取信息，然后進(jìn)行分析，最終將結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集中。2、ArcGISDesktop主要特點(diǎn)在ESRIArcGISDesktop中分別用ArcCatalog（GIS是一套地理數(shù)據(jù)集的觀點(diǎn)）、ArcMap（GIS是一幅智能的地圖）和ArcToolbox（GIS是一套空間處理工具）來表達(dá)。這三部分是組成一個完整GIS的關(guān)鍵內(nèi)容，并被用于所有GIS應(yīng)用中的各個層面。ArcCatalog用于組織和管理所有GIS數(shù)據(jù)。它包含一組工具用于瀏覽和查找地理數(shù)據(jù)、記錄和瀏覽元數(shù)據(jù)、快速顯示數(shù)據(jù)集及為地理數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。ArcCatalog應(yīng)用模塊幫助你組織和管理你所有的GIS信息，比如地圖，數(shù)據(jù)集，模型，元數(shù)據(jù)，服務(wù)等。ArcMap是ArcGISDesktop中一個主要的應(yīng)用程序，具有基于地圖的所有功能，包括制圖、地圖分析和編輯。二、GIS中兩種基本查詢的原理是什么？根據(jù)位置查詢要素屬性或通過屬性來查詢要素的功能是每個桌面GIS軟件必須提供的功能。查詢，通常是通過語句或表達(dá)式來定義的，用以在從地圖上及數(shù)據(jù)庫中選擇要素。知道要素的重要特征，他想要找出具有這些特征的那些要素的具體位置。要素的位置，但是想進(jìn)一步了解與之相關(guān)的特征。在GIS中，這是很容實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榈貓D顯示區(qū)中的地理要素與它們的屬性是(描述性的特征)相互關(guān)聯(lián)的，屬性信息是存儲在數(shù)據(jù)庫中的。在GIS中，你可以在地圖上點(diǎn)擊一個要素來查看數(shù)據(jù)庫中與之相關(guān)聯(lián)的屬性。另一類型的GIS查詢是確定符合給定條件的要素它的位置在哪里。在這種情況下，用戶最普通的GIS查詢就是確定在指定的位置有什么。在這類查詢中，用戶知道他感興趣的三、回答如下問題：1.在ArcMap中,打開Redlands.mxd。街道名稱為“NEWYORK”的是什么類型的道路？Localstreet（本地街道）Minorstreet（次要街道）Interstate（州際道路）Majorstreet（主要街道）答：街道名稱為“NEWYORK”的是Localstreet（本地街道）。2.在ArcMap中,打開Redlands.mxd。在Railroads圖層中有多少條鐵路線？答：在Railroads圖層中有11條鐵路線。實(shí)驗(yàn)二、空間數(shù)據(jù)庫管理及屬性編輯一、闡述基本原理和概念(要素類、要素數(shù)據(jù)集)要素類：具有相同幾何形狀的要素的幾何，點(diǎn)、線或多邊形。要素數(shù)據(jù)集。一個結(jié)構(gòu)化的相關(guān)要素數(shù)據(jù)的集合體，包括要素數(shù)據(jù)本身和要素數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)集獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，是數(shù)據(jù)庫的核心和管理對象。二、Geodatabse空間數(shù)據(jù)庫模型的特點(diǎn)。Geodatabase數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的一體化存儲，有兩種格式，一種是基于Access文件的格式－稱為PersonalGeodatabase，另一種是基于Oracle或SQLServer等RDBMS關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。GeoDatabase是geographicdatabase的簡寫，Geodatabase是一種采用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)來表現(xiàn)地理信息的數(shù)據(jù)模型。Geodatabase是ArcGIS軟件中最主要的數(shù)據(jù)庫模型。Geodatabase支持在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）表中存儲和管理地理信息。在Geodatabase數(shù)據(jù)庫模型中，可以將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)同時存儲在一個數(shù)據(jù)表中，每一個圖層對應(yīng)這樣一個數(shù)據(jù)表。Geodatabase可以表達(dá)復(fù)雜的地理要素（如，河流網(wǎng)絡(luò)、電線桿等）。比如：水系可以同時表示線狀和面狀的水系。三、1:M空間查詢的實(shí)現(xiàn)原理及應(yīng)用實(shí)例。在表A中的一個記錄，在表B中有多個記錄與之匹配。了解屬性編輯的過程，要在要素類公交站點(diǎn)中添加3個公交站點(diǎn)。首先，在工具欄顯示區(qū)的空白處點(diǎn)擊右鍵，在出現(xiàn)的菜單在選中“編輯器”，從而打開編輯器工具欄。在編輯器工具欄中，點(diǎn)擊“編輯器”下拉菜單，選擇“開始編輯”命令。按下按鈕在地圖顯區(qū)內(nèi)隨意地添加3個公交站點(diǎn)。在圖層列表控制面板（TOC）中，右鍵選擇圖層－“公交站點(diǎn)”，在出現(xiàn)的菜單中，選擇“打開屬性表”命令，將顯示公交站點(diǎn)的屬性編輯窗口，在其中輸入站點(diǎn)名稱和公交站點(diǎn)編號。字段OBJECTID是關(guān)鍵字段，是自動生成的不需要輸入在圖層列表控件面板（TOC）中，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)源”選項(xiàng)頁，切換到數(shù)據(jù)源視圖下，右鍵選擇屬性表－“公交線路”，在出現(xiàn)的菜單中，選擇“打開”命令，將會顯示“公交線路”的屬性編輯窗口。按下圖所示輸入幾條公交線路（公交站點(diǎn)編號、公交線路）。點(diǎn)擊“編輯器”工具欄中的“編輯器”下拉菜單，選擇“停止編輯”命令，將以上所作的編輯結(jié)果保存。點(diǎn)擊屬性查詢按鈕，查詢地圖顯示區(qū)中任意公交站點(diǎn)的屬性，可以看到經(jīng)過公交站－“云南大學(xué)”的公交線路有3條，可進(jìn)一步查詢每條公交線路的詳細(xì)數(shù)據(jù)。四、比較連接(Join)和關(guān)聯(lián)(Link)關(guān)系的區(qū)別和應(yīng)用。1、區(qū)別：連接：連接可以添加額外的屬性數(shù)據(jù)到到當(dāng)前圖層，也可以使用這些額外的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注。關(guān)聯(lián)：關(guān)聯(lián)可以使數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到當(dāng)前圖層關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)并不像連接那樣添加到圖層的屬性表中，而是在處理圖層的屬性數(shù)據(jù)的時候可以獲取關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。2、應(yīng)用：連接：生成虛擬連接（并不修改數(shù)據(jù)源）虛擬表，適用：一對多，多對一。關(guān)聯(lián)：在表A中選擇一個記錄，可以關(guān)聯(lián)并同時選擇表中多條記錄，適用：一對多。實(shí)驗(yàn)三影像配準(zhǔn)及矢量化總結(jié)屏幕跟蹤數(shù)字化過程的基本步驟及每一步驟的必要性。第1步、地形圖的配準(zhǔn)－加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具必要性：所有圖件掃描后都必須經(jīng)過掃描配準(zhǔn)，對掃描后的柵格圖進(jìn)行檢查，以確保矢量化工作順利進(jìn)行。第2步、輸入控制點(diǎn)必要性：在配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)。通過讀圖，我們可以得到一些控件點(diǎn)――公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，我們可以從圖中均勻的取幾個點(diǎn)。一般在實(shí)際中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。利用它們同名性質(zhì)列方程，求待定系數(shù)來獲取其在規(guī)定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。第3步、設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性必要性：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，單位m，參考坐標(biāo)系統(tǒng)80西安坐標(biāo)系（Xian1980DegreeGKCM102E），可以求得真實(shí)坐標(biāo)。第4步、矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募匾裕撼C正，和配準(zhǔn)。使用這些配準(zhǔn)后的影像進(jìn)行分層矢量化。第5步、分層矢量化－在ArcCatalog中創(chuàng)建一個線要素圖層第6步、從已配準(zhǔn)的地圖上提取等高線并保存到上面創(chuàng)建的要素類中分析數(shù)字化過程中誤差的來源及減小誤差的相關(guān)方法。（一）、誤差來源：1、數(shù)據(jù)采集：實(shí)測誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識別要素）誤差）2、數(shù)據(jù)輸入：數(shù)字化過程中操作員和設(shè)備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差（地類界）3、數(shù)據(jù)存貯：數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計算機(jī)字長引起，單精度、雙精度類型）空間精度不能滿足4、數(shù)據(jù)操作：類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起）5、多層數(shù)據(jù)疊加誤差多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形）6、各種內(nèi)插引起的誤差（二）、質(zhì)量控制方法：1、手工方法：與原始地圖或者屬性數(shù)據(jù)比較；2、元數(shù)據(jù)法：元數(shù)據(jù)中包含了大量的有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息，通過它可以檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時元數(shù)據(jù)也記錄了數(shù)據(jù)處理過程中質(zhì)量的變化，通過跟蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。3、地理相關(guān)法：用空間數(shù)據(jù)的地理特征要素自身的相關(guān)性來分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量，如利用地表特征的空間分布進(jìn)行分析。三、為什么要對配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣？配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)和原來未配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)是不同的，是新生成的符合地理坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將來的操作分析等工作是要在新數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故要進(jìn)行重采樣。四、在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，完成測繪校區(qū)的影像配準(zhǔn)及矢量化工作，本實(shí)習(xí)要求進(jìn)行圖形配準(zhǔn),至少有四個圖層，其相關(guān)表結(jié)構(gòu)如下：(控制點(diǎn)control)圖層:編號