PAGEPAGE5《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課堂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及課堂實(shí)驗(yàn)報(bào)告測(cè)量工程系2002年11月第一部分實(shí)驗(yàn)須知第1頁(yè)第一部分實(shí)驗(yàn)須知一、準(zhǔn)備工作1.《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容和《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與課堂實(shí)驗(yàn)報(bào)告，務(wù)必弄清基本概念和本次實(shí)驗(yàn)的目的、要求、操作步驟及應(yīng)注意的事項(xiàng)，以保證按質(zhì)、按量、按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。對(duì)未認(rèn)真準(zhǔn)備的學(xué)生，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即停止其上機(jī)實(shí)驗(yàn)。待其按要求作好準(zhǔn)備工作后，再補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。2.《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，憑學(xué)生證到系計(jì)算中心上機(jī)。3.每次上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生應(yīng)服從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和計(jì)算中心的工作人員安排，按指定的位置就坐，不得隨意變更所安排的位置。二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)算機(jī)中心上機(jī)操作的規(guī)程，如有違反上機(jī)操作規(guī)程，要給與口頭警告，若造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞，除按有關(guān)規(guī)定賠償外，還要按學(xué)籍管理的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理；2.愛(ài)護(hù)公物，講究公共衛(wèi)生，不得損壞計(jì)算中心的計(jì)算機(jī)、桌子、椅子等物品，否則，將按學(xué)籍管理的有關(guān)規(guī)定處理；3.上機(jī)時(shí)不得做與該課程無(wú)關(guān)的工作，如：上網(wǎng)、打游戲、做其它課程的作業(yè)等，否則，將取消上機(jī)資格；4.在做實(shí)驗(yàn)期間，不得遲到、早退和缺席，否則，將按學(xué)籍管理的有關(guān)規(guī)定處理；5.不得抄襲他人的實(shí)驗(yàn)要求提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或成果，否則，一經(jīng)查出將按實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格論處。第二部分課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及指導(dǎo)書第5頁(yè)第二部分課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一：繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀的認(rèn)識(shí)（4學(xué)時(shí)）一、目的與要求1.了解繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀的硬件安裝和軟件配置。2.掌握繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.人員組織：以班為單位由教師講解演示。2.儀器工具：繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀和計(jì)算機(jī)。三、方法與內(nèi)容學(xué)生可根據(jù)教師上課時(shí)講授的方法，熟悉繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀的硬件的安裝和軟件配置的一般步驟，并能獨(dú)立正確使用繪圖儀、掃描儀和數(shù)字化儀。具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：1.繪圖儀①硬件安裝和軟件配置②繪圖儀的使用2.掃描儀①硬件安裝和軟件配置②掃描儀的使用3.數(shù)字化儀①硬件安裝和軟件配置②數(shù)字化儀的使用通過(guò)上機(jī)操作熟悉和掌握繪圖儀、掃描儀、數(shù)字化儀的安裝和配置、使用方法、適用條件和使用注意事項(xiàng)。四、實(shí)習(xí)報(bào)告要求將所做工作以幻燈片形式或書面形式做以匯報(bào)，內(nèi)容包括原理、過(guò)程、結(jié)果。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二：掃描矢量化軟件的使用及地形圖矢量化（4學(xué)時(shí)）一、目的與要求1.了解GeowayDRG、Geoway軟件的安裝和配置。2.掌握GeowayDRG、Geoway的基本操作。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.人員組織：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)。2.儀器工具：計(jì)算機(jī)、安裝有GeowayDRG、Geoway軟件三、方法與內(nèi)容學(xué)生可根據(jù)教師上課時(shí)講授的方法，熟悉GeowayDRG、Geoway軟件的安裝和配置的過(guò)程，獨(dú)立上機(jī)完成并掌握GeowayDRG、Geoway軟件的基本操作。具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：1.地圖預(yù)處理①變形糾正②二值化2.數(shù)字化采集①地圖調(diào)入②圖形定向③創(chuàng)建圖層④數(shù)字化跟蹤⑤賦屬性值⑥成果輸出3.數(shù)據(jù)后處理①數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入②消除懸掛③消除相交④屬性檢查⑤創(chuàng)建拓?fù)洧迶?shù)據(jù)轉(zhuǎn)出通過(guò)上機(jī)操作，讓學(xué)生掌握和熟悉GeowayDRG、Geoway軟件安裝、配置和基本操作，體會(huì)GeowayDRG、Geoway軟件的使用技巧及方法。四、實(shí)習(xí)報(bào)告要求將所做工作以幻燈片形式或書面形式做以匯報(bào)，內(nèi)容包括原理、過(guò)程、結(jié)果。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三：數(shù)據(jù)編輯與處理（4學(xué)時(shí)）一、目的與要求1.進(jìn)一步掌握Geoway命令的基本操作和使用技巧。2.在數(shù)字化的地形圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和處理操作。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.人員組織：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)。2.儀器工具：計(jì)算機(jī)、安裝有Geoway、ArcView軟件三、方法與內(nèi)容學(xué)生可根據(jù)教師上課時(shí)講授的方法，進(jìn)一步熟悉Geoway軟件的操作和使用技巧，獨(dú)立上機(jī)通過(guò)Geoway、ArcView軟件的基本操作完成對(duì)已矢量化地形圖的編輯和處理。具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：（1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入（2）消除懸掛（3）消除相交（4）屬性檢查（5）創(chuàng)建拓?fù)洌?）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出通過(guò)上機(jī)操作，讓學(xué)生進(jìn)一步掌握和熟悉Geoway、ArcView軟件的基本操作和使用技巧，會(huì)用Geoway、ArcView軟件進(jìn)行地圖編輯和處理。四、實(shí)習(xí)報(bào)告要求將所做工作以幻燈片形式或書面形式做以匯報(bào)，內(nèi)容包括原理、過(guò)程、結(jié)果。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五：空間分析（4學(xué)時(shí)）緩沖區(qū)分析一、目的與要求緩沖區(qū)分析是用來(lái)確定不同地理要素的空間鄰近性和鄰近程度的一類重要的空間操作，通過(guò)本次實(shí)習(xí)，我們應(yīng)達(dá)到以下目的：1.加深對(duì)緩沖區(qū)分析基本原理、方法的認(rèn)識(shí)；2.熟練掌握ARCVIEW緩沖區(qū)分析的技術(shù)方法。3.掌握利用緩沖區(qū)分析方法解決地學(xué)空間分析問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.軟件準(zhǔn)備：Arcview2.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：文件point.dbf，point.shp，point.shx（點(diǎn)文件），文件line.dbf，line.shp，line.shx（線文件），文件polygon.dbf，polygon.shp，polygon.shx（面文件）三、方法與內(nèi)容1.原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(1)點(diǎn)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析(2)線數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析(3)面數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析2.應(yīng)用實(shí)驗(yàn)(1)水源污染防治point層面表示了水源（如：水井）的位置分布，要求利用緩沖區(qū)分析提出水源污染防治的方案。方法：I、添加水源(例如：水井)分布的點(diǎn)主題point.shp。II、在【Analysis】菜單中選擇【Finddistance】命令。III、顯示并激活由point.shp產(chǎn)生的新柵格主題，Distancetopoint.shp。IV、雙擊左邊的圖例，在彈出的LegendEditor對(duì)話框中可重新調(diào)整分級(jí)。新的柵格主題顯示了區(qū)域內(nèi)每個(gè)柵格距最近的水井的距離，其中藍(lán)色的柵格距各個(gè)井的距離最近，對(duì)水源的影響最大；紅色的柵格距各個(gè)井的距離最遠(yuǎn)，影響最小。在本例中認(rèn)為距各個(gè)水井0.1以內(nèi)的區(qū)域?qū)λ|(zhì)的影響和污染最大，因此，在【Analysis】菜單中選擇【MapQuery】工具，可將Distancetopoint≤0.1以內(nèi)的區(qū)域提出作為緩沖區(qū)進(jìn)行專項(xiàng)的污染防治。(2)受污染地區(qū)的分等定級(jí)point層面表示的是幾個(gè)點(diǎn)狀污染源，距污染源的遠(yuǎn)近不同，受污染的狀況也不同，距污染源越近，受污染越嚴(yán)重，據(jù)此對(duì)污染源附近地區(qū)進(jìn)行分等定級(jí)。I、對(duì)point層面執(zhí)行【Finddistance】命令；II、對(duì)得到的新層面Distancetopoint進(jìn)行MapQuery運(yùn)算，分別提取Distancetopoint≤0.1和Distancetopoint≤0.15andDistancetopoint≥0.1的區(qū)域，分別得到MapQuery1層面和MapQuery2層面；III、對(duì)MapQuery2層面進(jìn)行重分類運(yùn)算（【Analysis】菜單中的【Reclassify】命令），使得原來(lái)的True（1）值為0，F(xiàn)alse（0）值為1，得到ReclassofMapQuery2層面。IV、將MapQuery1層面與ReclassofMapQuery2層面相加（【Analysis】菜單中的【MapCalculator】命令），得到分等定級(jí)的結(jié)果層面MapCalculation1。(3)城市化的影響范圍urban層面表示的是城市化進(jìn)程中的一些工業(yè)小城鎮(zhèn)，還包括一個(gè)自然生態(tài)保護(hù)區(qū)。這些小城鎮(zhèn)的城市化會(huì)對(duì)周邊地區(qū)產(chǎn)生一些擴(kuò)張影響，但自然生態(tài)保護(hù)區(qū)周圍0.05的范圍內(nèi)不能有污染性的工業(yè)，因此其城市化的范圍就受到限制。I、對(duì)urban層面中的自然保護(hù)區(qū)圖斑執(zhí)行【Finddistance】命令，得到DistancetoLakeofurban層面；對(duì)urban層面中的除了自然保護(hù)區(qū)的所有圖斑執(zhí)行【Finddistance】命令，得到exceptLakeDistancetourban層面；II、對(duì)DistancetoLakeofurban層面進(jìn)行MapQuery運(yùn)算，提取DistancetoLakeofurban≤0.05的區(qū)域，并進(jìn)行重分類，使得原來(lái)的True（1）值為0，F(xiàn)alse（0）值為1，得到ReclassofMapQuery3層面；III、對(duì)exceptLakeDistancetourban層面進(jìn)行MapQuery運(yùn)算，提取exceptLakeDistancetoLakeofurban≤0.06的區(qū)域，得到MapQuery4層面；IV將MapQuery4層面與ReclassofMapQuery3層面相乘，得到城市化范圍MapCalculation2層面。四、實(shí)習(xí)報(bào)告要求將所做工作以幻燈片或書面形式做以匯報(bào)，內(nèi)容包括原理、過(guò)程、結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)分析一、目的與要求通過(guò)對(duì)本實(shí)習(xí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的：1.加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析基本原理、方法的認(rèn)識(shí)；2.熟練掌握ARCVIEW網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)方法。3.結(jié)合實(shí)際、掌握利用網(wǎng)絡(luò)分析方法解決地學(xué)空間分析問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.軟件準(zhǔn)備：Arcview2.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：文件s_fran.dbf，s_fran.shp，s_fran.shx，文件hospital.dbf，hospital.shp，hospital.shx，文件del_loc.dbf，del_loc.shp，del_loc.shx三、方法與內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)分析是GIS空間分析的重要組成部分，它的主要內(nèi)容包括：1.尋找最佳行進(jìn)路線，如：找出兩地通達(dá)的最佳路徑。2.確定最近的公共設(shè)施，如：引導(dǎo)最近的救護(hù)車到事故地點(diǎn)。3.創(chuàng)建服務(wù)區(qū)域，如：確定某零售店的服務(wù)區(qū)域，從而查明區(qū)域內(nèi)的顧客數(shù)等等。1.Arcview網(wǎng)絡(luò)分析模塊的裝入從【Files】菜單選擇【Extensions】命令，在Extensions對(duì)話框中選中NetworkAnalyst，單擊OK，即裝入NetworkAnalyst空間分析擴(kuò)展模塊。2.尋找最佳路徑例：為郵遞員設(shè)計(jì)最佳投遞路線，該路線應(yīng)是投遞時(shí)的最短路線，并選擇最有效率的投遞順序。具體的操作如下：(1)添加城市街道的網(wǎng)絡(luò)線層面S_fran和投遞點(diǎn)層面Del_loc。(2)從【Network】菜單選擇【FindBestRoute】命令。(3)出現(xiàn)路徑Route1對(duì)話框，單擊Property按鈕，在下來(lái)出現(xiàn)的Properties對(duì)話框中，從CostField下拉列表中選擇街道層面屬性表中的一個(gè)字段作為費(fèi)用字段用來(lái)計(jì)算最佳路線，費(fèi)用可以是穿過(guò)一個(gè)特征所須的平均時(shí)間或平均距離。從WorkingUnit下拉列表中選擇工作單位，工作單位確定了該路線的總的費(fèi)用，在本例中選擇Meters（街區(qū)長(zhǎng)度）作為費(fèi)用字段，Meters為工作單位。(4)同時(shí)，視圖中添加缺省名為“Route1”的新主題來(lái)包含最佳路線。(5)在街道主題上指定投遞起點(diǎn)（郵遞員從郵局出發(fā)）及各個(gè)投遞站點(diǎn)，可以采用兩種方法可以選擇訪問(wèn)站點(diǎn)：1)從工具欄中選擇添加位置工具，在線主題上用鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊，確定起點(diǎn)與各投遞點(diǎn)。2)在Route1對(duì)話框中選擇LoadStop按鈕，在LoadStops對(duì)話框中添加一個(gè)點(diǎn)主題作為站點(diǎn)位置。(6)當(dāng)指定站點(diǎn)后，他們被加入到Route1對(duì)話框中的站點(diǎn)列表的Label欄中。列表中第一個(gè)站點(diǎn)是投遞路線的起點(diǎn)，其他投遞點(diǎn)將以其在列表中出現(xiàn)的次序被訪問(wèn)；要改變?cè)L問(wèn)次序，選中站點(diǎn)，用箭頭工具和在列表中移動(dòng)它；按下按鈕可刪除站點(diǎn)。(7)郵遞員投遞完畢之后須返回郵局，選中Route1對(duì)話框中的Returntoorigin復(fù)選框，保證路線的終點(diǎn)是郵局；選中Findbestorder復(fù)選框，得出最有效的投遞順序。(8)單擊solve按鈕，計(jì)算投遞的最短路線，其路線顯示在Route1主題中；穿過(guò)該路線所需的距離顯示在Route1對(duì)話框中站點(diǎn)列表中的miles欄中。(9)在Route1對(duì)話框中，單擊Direction按鈕，在Direction對(duì)話框中對(duì)生成的最佳路線進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。3.確定最近設(shè)施例：尋找最近的醫(yī)院。(1)添加包含醫(yī)院位置的點(diǎn)主題Hospitals和城市街道的網(wǎng)絡(luò)線層面S_fran。(2)激活街道線層面S_fran.shp。(3)從【Network】菜單選擇【FindClosestFacility】命令,打開(kāi)設(shè)施Fac1對(duì)話框，同時(shí)，在視圖目錄表中添加缺省名為“Fac1”的新主題來(lái)包含事件到最近設(shè)施的最佳路線。(4)在Fac1對(duì)話框中單擊Property按鈕，出現(xiàn)Properties對(duì)話框，從線主題的特征表中選擇費(fèi)用字段,本例中為Meters（距離），NetworkAnalyst將根據(jù)此字段來(lái)查詢最近設(shè)施；同時(shí)指定工作單位，本例中為meters（米），NetworkAnalyst將根據(jù)此單位來(lái)計(jì)算通向最近設(shè)施所需的總開(kāi)銷，單擊OK。在Fac1對(duì)話框中有以下幾個(gè)選項(xiàng)：Facilities在Facilities下拉列表中選擇一個(gè)點(diǎn)主題作為設(shè)施主題，本例中為Hospitals。如果用選擇工具事先已選中了部分設(shè)施，則在解決問(wèn)題時(shí)只考慮被選中的設(shè)施；如果無(wú)任何設(shè)施被選中，則所有的設(shè)施都被考慮。Numberoffacilitiestofind在此框中確定要找出的最近設(shè)施的數(shù)目。Cutoffcost在此輸入框中輸入一個(gè)最遠(yuǎn)閥值，對(duì)最近設(shè)施的最遠(yuǎn)距離進(jìn)行限制。如果不做限制，則此項(xiàng)為空白。其單位應(yīng)與指定的工作單位一致。Event指定發(fā)生的事件?？刹捎肁ddLocation工具在線主題上點(diǎn)直接點(diǎn)擊，事件的位置將以綠色符號(hào)顯示在視圖上；也可用Loadevent按鈕裝入一個(gè)包含事件的點(diǎn)主題。如果采用工具指定事件，事件的缺省名為“Graphicpick<n>”，n是唯一的編號(hào)。Traveltoevent/Travelfromevent指定路線的行進(jìn)方向，Traveltoevent表示路線方向從設(shè)施到事件；Travelfromevent表示路線方向從事件到設(shè)施。(5)單擊solve按鈕，找出最近的醫(yī)院，并顯示最佳路線。最近設(shè)施的名稱顯示在Fac1的Label欄中，其距事件的距離顯示在meters欄中。4.創(chuàng)建服務(wù)區(qū)域創(chuàng)建服務(wù)區(qū)時(shí)，必須指定行進(jìn)方向，從某地點(diǎn)到周圍地區(qū)或從周圍地區(qū)到某地點(diǎn)。因?yàn)榻煌ǚ绞?、行駛速度、單行線及禁止轉(zhuǎn)彎等因素的影響，路線行進(jìn)方向不同，服務(wù)區(qū)域?qū)?huì)不同。NetworkAnalyst可建立兩種服務(wù)區(qū)域：一般服務(wù)區(qū)Generalarea和緊湊服務(wù)區(qū)Compactarea。一般服務(wù)區(qū)比緊湊服務(wù)區(qū)稍大，邊界較為光滑，一般服務(wù)區(qū)可能會(huì)與行進(jìn)時(shí)間或距離確定的范圍之外幾個(gè)街道相迭；緊湊服務(wù)區(qū)即指服務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，通常有參差不齊的邊界，它與區(qū)域外的街道交錯(cuò)較少，但可能漏掉一些應(yīng)在服務(wù)區(qū)內(nèi)的位置。在特殊情況下，例如：當(dāng)線主題中的某些線特征橫跨另一些線特征（如立交橋）時(shí)，NetworkAnalyst將提示不能生成緊湊服務(wù)區(qū)，而生成一個(gè)一般服務(wù)區(qū)。NetworkAnalyst可創(chuàng)建包含多個(gè)地區(qū)的服務(wù)區(qū)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，如對(duì)上面提到的零售店，可創(chuàng)建1公里范圍內(nèi)、1-2公里、2-3公里范圍內(nèi)的服務(wù)區(qū)域，外部的區(qū)域?yàn)榄h(huán)狀，不包括內(nèi)部的區(qū)域。(1)激活街道線主題S_fran.shp和點(diǎn)主題del_loc.shp。(2)從【Network】菜單選擇【FindServiceArea】命令,打開(kāi)Sarea1和Snet1對(duì)話框，同時(shí)，在視圖目錄表中增加兩個(gè)新的主題，缺省名為“Snet1”的新主題包含服務(wù)區(qū)內(nèi)的街道網(wǎng)絡(luò)。缺省名為“Sara1”的新主題包含服務(wù)區(qū)的多邊形區(qū)域。在Sarea1和Snet1對(duì)話框中按下Property按鈕，在Properties對(duì)話框中定義費(fèi)用字段Meters（距離）和工作單位meters。(3)在街區(qū)線主題中指定零售點(diǎn)的位置。(4)雙擊地點(diǎn)列表中的費(fèi)用字段Meters，刪除缺省值，鍵入行進(jìn)距離1000米，并確保它的單位和工作單位一致，從而指定服務(wù)區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)的范圍。如果想為一個(gè)地點(diǎn)指定多個(gè)時(shí)間或距離，例如：距零售店1－2公里的服務(wù)區(qū)，可分別鍵入1000和2000，并用空格或逗號(hào)分開(kāi)它們。選中CompactArea復(fù)選框，可創(chuàng)建一個(gè)緊湊的服務(wù)區(qū)，否則，將生成一般意義的服務(wù)區(qū)域。選擇Travelfromsite選項(xiàng)表示行進(jìn)方向從地點(diǎn)到服務(wù)區(qū)，Traveltosite表示行進(jìn)方向從服務(wù)區(qū)到地點(diǎn)。(5)單擊solve按鈕，生成服務(wù)區(qū)和網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)區(qū)包含在Sarea1主題中，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)包含在Snet1主題中。在Sarea1和Snet1對(duì)話框的上部，顯示了服務(wù)區(qū)的