3S技术概论实验指导书08.docx
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3S技术概论实验指导书08
《3s技术概论》实验指导书
实验前准备工作:
每人在自己所用机器的E盘建立一个文件夹——森保2005,然后在该文件夹下建立一个以自己名字命名的文件夹。
例:
E:
\森保2005\贾炜玮,每次实验材料及实验结果都存放在自己的文件夹里。
实验一、ArcViewGIS简介
实验目的:
初步了解目前主流的地理信息系统软件ArcView3.3的主要模块构成,功能,了解它的安装,在此基础上,掌握软件的初步基本操作技能,并了解项目管理器的结构,为以后的后续实习奠定基础。
实验内容:
ArcView3.3介绍;ArcView3.3主要功能模块及特点;ArcView3.3安装;基本操作界面;项目管理器结构及操作等。
一、ArcViewGIS简介
ArcView是美国ESRI(环境系统研究所)的GIS产品,ESRI是地理信息系统业界的巨子,其发展基本上代表了国际地理信息系统技术的最前沿水平,ESRI另一与ArcView相媲美的GIS产品即著名的Arc/Info,它们都以技术可靠、算法先进、实用性强而著称于世。
相对于ArcView,Arc/Info更专业化和适于解决更复杂、更专业化的空间分析问题,而ArcView却是新一代桌面地理信息系统的代表,其方便、灵活、操作简单、通用性强,特别适用于地理信息系统应用的普及和对传统信息系统的GIS化。
何谓桌面地理信息系统?
GIS界目前还没有一个完全一致的定义。
一般认为:
所谓桌面地理信息系统,就是运行于桌面计算机(图形工作站及微型计算机的统称)上的地理信息系统。
但也有人认为,桌面地理信息系统是不以专门的地理信息工程为目标,而是通过地图界面查询各种信息并融合常用地理分析技术的信息系统。
总之,桌面地理信息系统可理解为是运行于较低硬件性能指标上的较为大众化、普及化的地理信息系统。
桌面地理信息系统是地理信息统走向普及和社会化的标志,其技术水平也反映了地理信息系统技术的应用水平和普及化程度。
从这点上说,桌面地理信息系统也是一项发展的技术。
随GIS总体技术的发展和GIS应用的普及,桌面地理信息系统的功能也在不断的增强与发展之中,今天有代表性的桌面地理信息系统,已不是早期的只为管理信息系统提供地图查询界面和实现简单功能的地理分析,而是不断融合了地理信息系统各种成熟了的实用技术,如空间分析、网络分析、三维分析等等,使得原来只在极专业化地理信息系统中出现的地理分析模型也进入了桌面地理信息系统,这其中,ArcView可谓是它们的典型代表。
二、ArcView的基本功能模块及其扩充
ArcView采用了可扩充的结构设计,整个系统由基本模块和可扩充功能模块构成。
其基本模块包括对视图(Views)、表格(Tabies)、图表(Charts)、图版(Layouts)、和脚本(ScriPts)的管理。
这些基本功能模块,可以完成:
1、创建基于GIS的电子地图
ArcView的矢量数据模型,支持创建基于GIS的电子地图,电子地图中的任何图元对象,都具有系统赋予的唯一内部标识,从而可以对其进行各种访问;
2、电子地图中的地理对象连接属性信息
ArcView对电子地图中具有内部标识的任一图元对象,都可以组织和建立与其相关的属性信息,从而形成完整地图对象的信息结构;
3、图空间数据与属性数据的交叉查询
在ArcView所创建的电子地图中,可以通过地图对象查询得到其相应的属性信息,也可以通过属性值或属性值的范围,通过SQL(结构化查询语言)查询操作,构造符合查询条件的逻辑表达式,在地图中查找到相应的空间数据对象,从而实现地图空间数据与属性数据的交叉查询;
4、建立基于空间数据与属性数据的分析图表
ArcView支持六种类型的图表:
面图(area),水平直方图(bar),柱状图(column),线图(line),饼图(pie)和坐标散点图(XYScatter)。
且每种类型的图表均有几种变型可供选择。
ArcView图表实现了对表格数据的动态与直观显示,图表将信息快捷直观地传递给用户,而这些信息用其它方法获取,则需花很长时间进行统计和综合。
图表可利用已有的ArcView表格数据,图表的类型决定显示的方式。
使用图表可以显示、比较、查询属性信息,如点击饼图中某一扇片,则可以自动查询出其表达的记录数或其它信息。
另图表也是动态的,因为图表表达的是表格数据的当前状态,对表格数据的改动,会自动反映到图表中。
5、作地图图版
图板是一个文档,ArcView通过图板设计,可以创建和输出高质量的地图。
图板可以由各种文档、图形和文本组成,项目中的视图、表格、图表也可以放在图板之中。
图板的设计是在ArcViewGIS的图形用户接口(GUI)中完成的。
在图板的GUI中,有按钮和其他工具以供绘制、拖放和编辑图板选用。
图板设计完成后,可以将之保存为图板模版供日后使用,也可以将图板打印或绘制成硬拷贝。
除了这些基本模块之外,ArcView还包括大量可扩充功能模块,正是籍助于这些可扩充的功能模块,ArcView可以完成大量的空间分析任务。
这些可扩充的功能模块包括:
1、空间分析(SpetialAnalyst)模块:
使桌面用户可以创建、查询、分析基于栅格的光栅地图,通过多数据层查询信息。
基于栅格的光栅数据的空间分析和可视化工具与ArcView的基于矢量的操作的结合,提高了ArcView在分析、建模、可视化、制图方面的能力;
2、网络分析(NetWorkAnalysis)模块:
用于解决各类地理网络问题(街道、高速公路、河流、管线)。
如寻找效率最高的行车路线,生成行车方向,寻找最近的应急或服务设施,根据时间确定服务或销售区域等;
3、三维分析(3DAnalysis)模块:
为桌面用户提供了三维表面模型以及交互式的三维透视观察功能。
为了支持复杂的三维表面分析,三维分析模块支持在ArcView中建立和使用不规则三角网(TIN)。
三维分析模块还支持光栅数据分析,并提供由表面数据内插Z值生成三维ShaPe文件的工具,可以在ArcView中建立、显示以及分析三维数据;
4、绘图输出(ArcPressforArcView)模块:
主要用于绘图文件光栅化。
它帮助ArcView用户将绘图文件转化成光栅格式,提高绘图输出质量。
使用绘图输出模块将地图或影像输出到不同型号的标准绘图设备,或转化为其他格式,这为ArcView用户提供了很好的输出工具;
5、影像分析(ImageAnalystforArcView)模块:
为已有的基于栅格的空间分析工具作了补充,提供一种简单的、直观的方法来访问大量的影像数据,完成影像可视化、影像增强、地图注册、特征提取、影像分类及简单的变化监测功能;同时提供一种直接的途径可以对ErdasImage进行复杂的地学成像和处理;
6、追踪分析(TrackingAnalystforArcView)模块:
允许在ArcView环境中直接接收、回放GPS(全球定位系统)等实时数据,并允许实时地利用这些数据进行空间分析,它还可以应用于车辆跟踪、飞行跟踪、野生动物追踪及其他一些领域;
7、ArcView因特网地图发布(ArcViewInternetMapServer)模块:
为用户提供Internet功能,如为用户提供现成的HTML网页,也可按需要生成网页片断,嵌入用户的网页中。
用户可用ArcView的开发工具Avenue来实现制图和查询功能。
三、ArcView系统的安装
ArcView系统的安装,和一般的计算机软件安装基本相同,运行系统盘上的“SETUP.EXE”安装程序,按照安装程序的有关提问做出回答,即可正确安装ArcView系统,但需注意以下几点:
1、ArcView系统下的安装程序,只对系统主模块进行安装,对于其它外挂模块,还必须运行该外挂模块相应的安装程序;
2、3.1版以前的ArcView,这些外挂模块,并不完全都是独立的,如“三维分析”模块和“空间分析”模块,就存在某种依赖关系,“三维分析”模块必须在“空间分析”模块存在时才能正确运行,一般安装时也必须先安装空间分析模块,再安装三维分析模块,否则三维分析模块不能正确运行;
3、加挂多个外接模块的系统中,其相应功能的调用,需要在File菜单下的Extensions子菜单中设定。
设定时,系统打开一个Extensions对话框(图1-1):
用户只需选定AvailableExtensions列表框中相应的选项,按OK(确认)按钮即可
四、ArcView的基本操作界面
1、系统进入运行的初始界面
打开ArcView系统,首先呈现在用户面前的,是如下所示的一个项目管理器和欢迎对话框(图1-2):
这时,用户面临三种选择:
(1)建立一个新的视图;
(2)建立一个新的项目;
(3)打开一个已有的项目;
这是一个模式对话框,用户必须有所应答或关闭该对话框方可进行下一步,但用户可去掉该对话框最下行检查框中的选定标记,在以后的启动中不再出现该对话框,而直接到菜单栏中点取相应的菜单功能。
ArcView以项目(Project)作为基本的应用单元,所以,启动ArcViewd的同时也打开一个项目管理器,此时无论用户作何回答,该项目管理器都会进入管理状态。
有关项目管理器的详细说明见随后的描述。
2、建立一个新视图
当用户选中该欢迎对话框的“withanewview”,即建立一个新的视图时,ArcView则以缺省名称—“Untitled”打开一个项目管理器,并打开一个视图窗口(View1)和一个问讯对话框,询问用户是否马上进行空间数据的输入操作,并为输入操作准备好相应的菜单和图标资源(图1-3):
一般情况下,这时用户应进行空间数据的输入操作,如打开已有的shape文件,或遥感影像文件等等,也开以直接创建这些ArcView文件,有关更详细的操作说明将在以后的章节中逐步论及。
3、打开一个空项目
当用户选中该欢迎对话框的“asablankproject”——即打开一个空项目时,ArcView则打开一个尚没有任何ArcView文档加入的项目窗口,以等待用户为其加入文档,或在该项目下建立新文档(图1-4)。
图1-4打开一个空项目
4、打开一个已有的项目
当用户选中该欢迎对话框的“Openanexistingproject”——即打开一个已有的项目时,ArcView则打开一个打开项目对话框,打开项目对话框实际上就是一般的文件名输入对话框,用户可以在整个磁盘空间寻找要打开的ArcView项目文件(扩展名“.apr”)。
图1-5打开一个已有的项目
五、关于项目管理器
ArcView中的项目管理逻辑上是管理着服务于同一应用目的的一组ArcView文档,所以,项目管理器可以对视窗(Views)、表格(Tablets)、图表(Charts)、图板(Layouts)、脚本(Scripts)等信息形式进行管理,它们都是同一项目下,为某种应用而组织起来的原始信息或派生信息。
如果系统还加用了其它的功能模块,项目管理器管理的信息形式还可能增加,如三维视图(3DSences)等。
项目管理器中文档结构示意图如图1-6所示:
图1-6工程文件和文档结构示意图
项目管理器上部三个按钮分别用来建立、打开和添加视图、表格、图表、图板、脚本等等,具体要看左侧代表各种信息形式的那些图标的选择状态。
管理器中间列表框则显示该项目下已有的内容,它们一般都与一个磁盘文件相对应。
选择该内容并执行“打开”命令,就会打开该信息项的工作窗口。
项目界面图如图1-7所示:
图1-7项目界面图
视图(Views)是最重要的信息类型,它一般是矢量或栅格地图的电子展示。
它可以组合同一地域的若干个地图主题(Theme),如高程、水系、居民点、道路、土地利用、行政区界等众多的信息,这众多的信息,既可以单独显示,也可以组合显示或全部显示(如图1-8):
图1-8视图中的主题及其组合显示
表格对应着主题中地理对象的属性信息,对于绝大多数的地理信息系统,使用关系数据库管理属性数据,所以,这里的表格,实际上也是属性数据库中相应数据表格的映射。
所不同的是,在浏览状态下,这里的数据表格还不能随意操作,如更改、添加、和删除等等。
图1-9ArcView表格
图表(Chart)是ArcView直观显示表格数据的工具,图表可利用已有的ArcView表格数据,图表的类型决定显示的方式。
使用图表可以显示、比较、查询属性信息,如点击饼图中的某一扇片,则可以自动查询出其表达的记录数或其它信息。
图表是动态的,因为图表表达的是表格数据的当前状态,对表格数据的改动,都会自动反映到图表中。
ArcView的图表有面积图、柱状图、线图、饼图和X、Y散点图六种类型,本书第三章中有更详细的介绍及使用说明。
图1-10ArcView图表
图版(Layout)是一种文档,它综合多种ArcView文档以及制图要素(如指北针,比例尺条等)和图形(如边框、徽标等)生成高质量地图。
图1-11ArcView图版
ScriPt文档类似于文本编辑器,利用它可编写Avenue程序,Avenue程序可以以自动化方式完成各种任务,为ArcView添加新功能,当然也可创建应用。
图1-12ArcViewScriPts界面
六、使用ArcView的帮助系统
ArcView提供了内容完善、功能强大和形式广泛的联机帮助系统,既有主题解释,也有例子说明。
不管是在ArcView窗口还是在各文档窗口的菜单栏中,其最后都有“帮助”(Help)菜单,并且在按钮栏中都有帮助按钮。
在Windows中,ArcView的联机帮助系统与其他Windows应用程序的帮助系统一样,采用超文本结构,提供非线性路径查询,因而能够帮助用户迅速找到问题的类别归属,然后按系统指出的步骤,引导用户进行正确操作。
1.ArcView帮助系统的进入
进入ArcView帮助有以下几种方式:
(1)通过菜单使用帮助
用鼠标单击菜单栏上的“帮助”,或按Aft+H组合键,都将打开帮助菜单;
(2)使用工具栏上的帮助按钮
获得帮助
单击工具栏上的“帮助”图标,然后用鼠标单击某个菜单项、按钮、工具或某个窗口,或按F1键,系统将显示关于该控件或当前窗口的帮助信息;
2.ArcView帮助系统的使用
如图1-12,ArcView的帮助菜单提供了三个选项:
帮助主题(HelpTopics)、如何获得帮助(HowtoGetHelp)和关于ArcView(AboutArcView),其中,除AboutArcView是提供有关ArcView的版本、权属声明等相关信息外,前两项都是与帮助系统有关的选择。
(1)选择“帮助主题”
如果选择了帮助主题,ArcView将打开帮助主题对话框,该对话框含有两个选项卡。
选择“目录”选项卡,ArcView将打开“目录”对话框(图1-12),在目录对话框的列表中滚动,查找到有关帮助的标题,双击该标题,即可打开其下一级标题,直至查找到具体的帮助内容,在按Enter键或单击该标题或目录对话框下部的“显示”按钮,系统将显示有关的帮助信息。
选择“索引”选项卡,ArcView将打开“索引”对话框(图1-13),在索引对话框的列表中滚动,查找到有关帮助的主题词,双击该主题词,若该主题词唯一,系统会显示有关的详细信息,否则会出现“找到的主题”对话框,在该对话框内进一步选择要求解释的主题词,再按Enter键或单击该主题词,系统将显示有关的详细信息。
(2)选择“如何获得帮助”
如果选择了如何获得帮助,ArcView将打帮助系统,并停留在该帮助系统的“HowtoGetHelp”,主题处,以方便用户的使用。
3.使用Glossary快速获得有关专业词汇的解释
选择如何获得帮助或用F1键打开ArcView的帮助系统,再选择“Glossary”,ArcView
图1-14ArcView的帮助目录
图1-15按主题词的帮助索引
图1-16ArcView“如何获得帮助”的帮助信息
系统将打开一个“ArcViewGlossary”对话框(图1-16):
图1-16Glossary对话框
使用该对话框,根据要查找专业词汇的第一个字母,在该窗口上部选择与该词汇第一个字母相同的字母,帮助系统将在词汇列表中列出与第一个字母相同的所有词汇,您可以从中查找到您需要了解的词汇而获得帮助,也可以直接在词汇列表中滚动,查找到您需要了解的词汇的解释信息。
实验二、ArcView中图象导入和配准
实验目的:
通过实习操作,掌握使用ArcView3.3导入栅格图象的基本方法,并掌握在软件中对图象进行配准的方法和步骤,深刻理解图像配准的意义。
实验内容:
ArcView3.3软件中图像的导入,对图象进行配准,将象素坐标转换为大地坐标。
一、视图的创建与主题的添加
在项目管理窗口中,选中视图(Views),再执行New命令,即可创建一个视图。
在一个项目下可以有多个视图,缺省的视图名称分别为View1,View2,View3等等,但利用视图属性对话框可以改变视图的这些名称。
新建的视图是不包含任何主题的空视图,其特征主题需要用户逐步添加。
但一旦在项目中添加了视图,则视图名称即会立即会被列在项目窗口中。
给视图添加特征主题
给视图添加特征主题,可以使用View菜单下的“AddTheme”菜单项,也可以直击工具栏中的“AddTheme”按钮,在“AddTheme”对话框中,选定数据源类型(DataSourceType)。
数据源类型有两种选择,featuredatasource(特征数据源)和Imagedatasource(影像数据源),用户可根据添加数据源的类型选择其一。
在“AddTheme”对话框中,选择好数据源类型后,按住Shift键,可以一次选择多个数据源,从而添加多个主题(如图2-4)。
另外,添加到视图中的主题并不立刻显示,但其名称已出现在视图的主题列表中,用户需要显示时,只需点击主题显示状态框即可。
二、图像导入
栅格图象图象的导入
1、拷入底图栅格图于E:
\森保2005\个人姓名文件夹下。
2、启动Arcview
3、击File---选扩充功能Extensions----选√JPEGimagesupport--OK
4、新增一主题:
Newview—addtheme
5、设影象源类型imagedatasource,设路径,,双击影象文件名,即可导入
6、激活主题,显示底图
7、存项目文件于指定文件夹
8、熟悉图像的放大,缩小,移动等基本操作。
三、Arcview中图像的配准
在ArcView3.3中可以将扫描的图像文件的象素坐标配准成大地坐标。
具体方法是:
(1)在ArcView3.3中所要配准的影像文件是.jpg格式,所以如果扫描的图象是其他格式,可在Photoshop中将其转换成.jpg格式。
(2)ArcView3.3打开该格式文件,并建立一个线型新专题,将影像文件作为背景文件。
分别左上角和右下角分别沿着公里网的横、纵坐标画两条线成十字叉,记下该十字叉交点的象素坐标以及地理坐标:
分别记为
、
、
、
。
然后根据公式:
=
(1)
=
(2)
(3)
(4)
其中
值是Theme的属性(Property)中的
值。
(3)新建一个文本文件,在文本文件中按下面的格式写出计算结果:
0
0
其值保留小数点后八位。
保存文本文件,然后将其重命名为.jgw格式,文件名字要与.jpg的名字相同,并且这两个文件路径要相同。
在ArcView3.2a中重新打开的.jpg文件其右上角的坐标就变成了大地坐标。
因此,就可以准确的知道图中任意一个明显地物点的大地坐标,为矢量化确定控制点的坐标做准备。
这样,对同一影像文件矢量化不同要素时,不用每次进行坐标变换,因为我们输入的每点都是地理坐标。
实验三建立线主题
实验目的:
通过实习操作,了解林相图中各线图元的含义,线型。
掌握在ArcView3.3建立线专题,添加线性要素的方法。
实验内容:
熟悉林相图的基本内容,识别林相图各线型的含义,在ArcView3.3软件建立线专题,添加线要素。
一、线图元概念
线图元是广义线概念,包括等高线、河流、林场线,林班线,公路等。
二、创建线的新主题(theme)
1、打开实习一建的项目文件
2、视图窗口界面中,选定“视图”(View)下拉菜单中的“NewTheme”项。
3、在弹出的对话框内选择“线”(line)图形要素类型(注意:
只能选择点、线、面——多边形三种基本类型其中一种),并单击“OK”钮确认。
4、在随后出现的新的对话框内,指定ArcView将要创建的、您所想要添加的新主题的Shape文件的名称为“林场界”。
保存位置为实习一所建立文件夹。
单击“OK”钮。
这样,一个新的、空白的主题将出现在您的当前视图的主题目录表中。
注意该新生主题的主题名称显示区呈弹起状态,表明它已自动成为当前活动主题,同时其左侧的“显示检测框”(矩形小框)四周又被另一个矩形虚线框所包围,表明当前主题自动进行可编辑状态。
该状态将允许您使用绘图及编辑工具往这一新主题视图内添加图形要素。
5、给新主题添加线图形要素:
单击常用工具条中的“绘图工具”项(注意:
点击过程应当稍微长一些),调出下拉式绘图工具中添加“线”要素的图形示例
,然后即可在“视图”图形显示框内进行绘图。
根据底图在“林场界”主题里绘制林场界线。
绘图工作结束后,ArcView将会自动生成一个与当前主题图形要素相对应的“主题属性表”,打开该表即可见其外型。
新表仅含有两个字段“Shape”和“ID”。
其中,前者记录着用户给当前主题所添加的所有“图形要素”的“类型名”(本例为“Polyline”);后者的所有记录均为0(即为“空白”记录)。
6、同5,分别建立各专题层,如林班线,等高线,河流等。
7、全部绘制完毕,从theme菜单中,选择stopeditingtheme,关闭图层,存盘.
8、再存项目文件于实习二指定文件夹。
四、林相图基本图例参考
编号
图层名
图层类型
颜色
实义
1
等高线
线层
棕黄
等高线,属性是高程
2
河流线
线层
蓝
3
林场界
线层
黑
线型是3长两点
3
林班界
线层
黑
线型是粗虚线
4
小班界
线层
黑
人工林是点式
5
公路层
线层
黑
公路
6
铁路层
线层
黑
铁路
7
小班多边形
UU.SHP
面层
多种彩色,多种图案
8
图框汉字
附于<图框线><河流>,独立随意输入.
实习四建立小班多边形及其属性库
实验目的:
通过实习操作,了解林相图中林班小班的内容。
掌握在ArcView3.3建立面专题,添加多边形要素的方法;了解对小班主题的标注方法。
。
实验内容:
熟悉林相图中林班,小班的内容,,在ArcView3.3软件建立小班多边形专题,添加多边形要素,小班主题标注方法。
一、创建多边形主题(theme)
1、打开上次实习建的项目文件(线的层已建毕)
2、视图窗口界面中,选定“视图”(View)下拉菜单中的“NewTheme”项。
3、在弹出的对话框内选择“面”(polygon)图形要素类型,并单击“OK”钮确认。
4、回答主题指定路径和文件名(小班面.shp),OK,
二、建立多边形
1,从theme菜单中,选择startediting
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