GIS专业课程设计.doc

重庆交通大学《GIS原理及应用》
课程设计汇报书

专 业： 测 绘 工 程
设计课程名称： 《地理信息系统原理及应用》
数 据 单 元： 湖北省
班 级：
设 计 者：
学 号：
指 导 教 师：

完 成 时 间： 6 月 28 日
重庆交通大学《GIS原理及应用》课程设计评分表
序号
项目
评分标准及说明
评分
1
学生自评分（10%）
按任务书要求，学生依据任务完成情况及质量自我评分。多人一组共同完成者，19-20分不超出1人，17-18不超出2人，由组长评分（多人一组独立完成者按独立完成定）。

2
纪律及平时成绩（10%）
按要求时间到试验室完成试验及综合试验，每缺1次试验扣2分，缺4次及以上不得分。

3
系统演示（功效）及答辩（40%）
依据学生PPT汇报、系统演示及回复问题情况，由答辩组(老师)给出答辩等级(直接在此评分表中打“√”)，指导老师按等级对应分值打分
答辩等级
分值

A+
39-40
A
38
A-
36-37
B+
34-35
B
32-33
B-
30-31
C+
28-29
C
26-27
C-
24-25
D
0-23
4
项目设计汇报（40%）
依据学生完成项目设计汇报书情况，由指导老师给定等级(直接在此评分表中打“√”)及成绩（尤其提醒：设计汇报相同者均记0分）
答辩等级
分值

A+
39-40
A
38
A-
36-37
B+
34-35
B
32-33
B-
30-31
C+
28-29
C
26-27
C-
24-25
D
0-23
指导老师：
总分：
目 录
一、课程设计目标 2
二、课程设计任务及内容 2
三、课程设计使用数听说明 3
1、地图数据 3
2、专题数据 3
四、课程设计思绪及技术步骤 3
1、设计思绪 3
2、技术步骤 4
2.1 行政区划、河流和人口 4
2.2 流域分割和三维建模 5
五、课程设计实现具体步骤 6
1、地图矢量化 6
1.1 湖北省裁剪 6
1.2 湖北区县裁剪 6
1.3 湖北行政区划图制作（四色法） 7
2、人口统计地图 8
2.1 数据准备 8
2.2 属性表对照 9
2.3 表格连接 9
2.4 符号化 9
2.5 专题地图制作 9
3、湖北省河流统计 10
3.1 裁剪 10
3.2 汇总统计数据表 11
3.3 频数 11
3.4 连接河流统计表 12
3.5 开始编辑符号化 12
4、湖北省道路分析 15
4.1 创建网络数据集 15
4.2 最短路径分析实现 16
5、Arcsence三维制作 17
5.1 数据准备 17
5.2 栅格镶嵌 18
5.3 按掩模提取 19
5.4 利用ArcSence制作3D模型 19
6、流域分割 21
5.1 数据准备 21
5.2 处理步骤 21
六、结果展示 27
七、课程设计体会 33

《GIS原理和应用》课程设计
一、课程设计目标
1、利用所学基础理论知识，利用现有GIS软件及资料进行基础技能训练。
2、利用课间试验已掌握基础技能，使学生系统全方面地学习并应用已学地理信息系统原理和应用相关知识，锻炼实践技能，为后续学习3S技术打下坚实基础。
3、培养学生实践动手能力和独立工作能力。
4、独立完成一幅地形图整个处理步骤相关工作。
5、熟练掌握ARCGIS软件使用方法，为后续课程学习和工作打好基础。
6、经过ARCGIS软件使用，将所学知识融会贯通，从空间信息数据进入计算机开始，到最终出图为止。而且掌握怎样进行质量检验和控制。
7、巩固已学理论知识，包含扫描矢量化、数据编辑、地图投影、拓扑关系建立、数字地面高程模型等，经过实践达成理论联络实际目标。
8、学习和了解空间信息处理关键步骤及其关键性。
二、课程设计任务及内容
1、 全部数据均转换为ArcGIS软件能接收数据格式，并建立文件数据库；
2、地理空间数据采取地理坐标系80西安坐标系，高程系采取85国家高程基准；
3、栅格数据要求和矢量数据含有相同空间坐标系；
4、专题数据要求入库；
5、地名、河流、道路等名称注记和属性形式在数据库进行存放，并标注出来；
6、全部提交数据均含有元数据。

三、课程设计使用数听说明
1、地图数据
① 1：1000万中国行政区划图（省界），栅格数据，文件名中国.jpg；
② 1：500万中国行政区划图（区县界），矢量数据，文件名bount500.e00；
③ 1：500万中国水系数据，矢量形式；
④ 1：1000万中国水系数据，矢量形式；
⑤ 1：500万中国道路网络图，矢量数据；
⑥中国格网DEM数据，在该网站下载对应区域数据；
2、专题数据
① 人口统计数据，根据省份和年代（1991-1998）统计数据，水资源统计数据；
② 人口统计数据，根据区县统计1992，1995年基础数据，在上下载；
四、课程设计思绪及技术步骤
1、设计思绪
1、制作行政区划图，采取四色着色法来区分相邻区域，能正确反应政区单元各级行政区划（县级），明确标注首府驻地，含有完备专题地图要素；
2、人口密度图：反应各个行政单元（县级）人口分布特征及其密度差异、反应性别组成、反应人口改变情况；
3、统计各个行政单元（县级）内河流情况（包含长度、河流数量、等级），并将统计结果以地图形式表示出来；
4、地图上实现最短路径分析功效；
5、将行政区划、水系和道路等信息融合，结合高程信息制作三维分析模型，实现三维漫游。

2、技术步骤
2.1 行政区划、河流和人口

2.2 流域分割和三维建模

五、课程设计实现具体步骤
1、地图矢量化
1.1 湖北省裁剪
导入实习数据中省界文件，将其显示在左侧内容列表中，将所需要省份中国地图中裁剪下来，以湖北省为例，打开属性表，依据属性选择，输入“NAME=湖北”，然后将你提出来湖北区域导出数据图1所表示：

图1.裁剪
1.2 湖北区县裁剪
接下来我们需要是将湖北全部区县放进上面裁剪好湖北地域里，打开中国区县划分图，然后依据提取出来湖北区域进行裁剪（工具箱—分析工具—提取分析—裁剪），将湖北区县划分裁剪下来。图2所表示：

图2.湖北区县划分裁剪
1.3 湖北行政区划图制作（四色法）
在裁剪下来湖北区县划分数据上进行四色法，使得相邻区域颜色不重合，首先我们在湖北区县划分属性表里新建一个字段，命名为“区县划分”，然后根据1、2、3、4依次进行编号，然后在属性—符号系统—类别里面进行操作，将1、2、3、4四个值添加进去，最终在地图上得到四种颜色，不过这时候她们还是相邻。接下来，我们需要做就是将相邻区域且颜色相同属性里面数字改掉就行了，这么就能够实现四色法了。
完成了四色法以后，我们就需要将湖北区县名称表示出来，和将其首府驻地尤其表示出来。一样我们需要将湖北地域区县中心点也裁剪下来，方法和以前一样。然后点击右键，选择标注—设置属性里面将标注字段设置为“NAME”，得到下面四色图。

图3.湖北行政区划图
然后将其制作成专题地图形式：

2、人口统计地图
2.1 数据准备
首先按区县统计1992、1995年基础数据，在网站上面搜索自己省份区县进行下载，1995年总人口数据和男女百分比在“人口基础情况二”一表中，1995年总人口数据在“人口基础情况一”中，数据下载好后存放在一个Excel表格当中，把编号那一栏改为城市代码，这么方便进行连接，图4所表示：

图4.属性表
2.2 属性表对照
将试验一中做好地图图层拖入本试验图层中，打开属性表，找到每个面属性city_code属性，对照其中名字，注意Excel表格中区县编号对应省市名称对齐。
2.3 表格连接
表格连接后就能够方便地将Excel表格中内容添加到属性表中。图5、6所表示：

图5.表格连接方法
图6.选择连接基于字段
2.4 符号化
表格连接后就能够依据目标分别修改每个图层属性符号系统，比如95年人口密度能够选择数量中分级色彩，人口改变能够选择图表中柱状图，男女百分比能够选择图表中饼图，等等。图7、8所表示：

图7.柱状图表示人口密度
图8.饼状图表示男女百分比
2.5 专题地图制作
点击插入，选择其中百分比尺、图例、标题、指北针、图框等要素，图例选择中选择你想表示出来要素，然后设置图例属性，最终完成专题地图制作，图9所表示：

图9.人口统计专题地图
3、湖北省河流统计
3.1 裁剪
将试验数据中一级河流、三级以上河流、四级河流、五级河流按区域裁剪下来（记得投影变换），图13所表示

图13.河流裁剪
3.2 汇总统计数据表
点击ArcTOOlbox工具箱，选择提取工具——叠加分析——标识，分析工具——统计分析——然后设置好属性，输出路径自选。分别将上面4个等级河流表弄出来，图14所表示：

图14.汇总统计数据表
3.3 频数
点击ArcTOOlbox工具箱，选择分析工具——统计分析——频数，然后设置好属性，输出路径自选，图15所表示。分别将上面4个等级河流表弄出来。经过这个方法我们也能够统计出各个区县每个等级河流长度统计出来，图16所表示：

图15.区县各级河流长度
3.4 连接河流统计表
点击湖北省面要素，选择连接和关联选项，点击连接，将河流统计表连接至对应属性列表中，最终得到以下结果（包含每个区县各级河流条数、各级河流长度、区县河流总条数、区县河流总长度）图17所表示：

图16.连接河流统计表
3.5 开始编辑符号化
点击湖北省面要素选择属性—符号系统，将对河流对应情况进行统计，同理，将河流长度和河流条数等级进行统计，这里我们使用柱状图表示每个区县各级河流总条数和等级情况，用分级符号表示区县河流总长度分布情况，图18所表示：

图18.河流统计符号化
最终制作成专题地图模样，图19所表示：

图19.河流统计图
4、湖北省道路分析
4.1 创建网络数据集
（1）我拿到道路数据里面不存在拓扑错误，所以就没有做拓扑检验，直接新建网络数据集，和可见试验一样，因为网络数据集需要建立在要素数据集下，所以我新建了一个要素数据集—湖北最短路径分析，然后将湖北道路要素导入进去，建立网络数据集，图11所表示。

图10.建立网络数据集
（2）依据课间试验做过经验，在“设置转弯模型”、“是否利用高程模型”、“是否构建方向”，全部选择否。在连通性处选择任意节点连通，在赋值器处将length改为shape_length。然后建立网络数据集。图11所表示：

图11.网络数据集最终结果
4.2 最短路径分析实现
（1）先在菜单栏自定义中选择扩展模块，勾选Network Analyst，然后在菜单栏空白处右键选择Network Analyst选项，在出现工具框中点击Network Analyst下拉菜单，选择新建路径。
（3）在Network Analyst选项中选择键，创建网络位置工具，然后在图上选择两个点，然后点击键，求解最短路径，此时在图上出现路径即为最短路径，图12所表示：

图12.最短路径分析
5、Arcsence三维制作
5.1 数据准备
进入网站里面下载数据。
（1）进入网站，将“Data selection method”里选中“Input Coordinates”,然后下一列选中“Degrees：Minutes：Seconds”，图20所表示

图20.填经纬度
（2）你能够有两种方法进行下载，第一个就是网上baidu你所做区域经纬度，输入到网站要求位置，然后点击“Click here to Begin Search”；或是你自己大约估算你所做区域，然后在图上去选择大致方块区域，然后点击“Click here to Begin Search”，图21所表示：

图21.区域显示
（3）下载数据，就在上图下方有一个“Data Download(HTTP)”，即可下载。
5.2 栅格镶嵌
假如数据不止一个，就需要镶嵌。点击ArcToolbox工具箱—数据管理工具—栅格—栅格数据集—镶嵌。图22所表示：

图22.镶嵌至新栅格
得到结果，图23所表示：

图23.镶嵌结果
5.3 按掩模提取
对栅格数据进行裁剪， 打开Toolbox→打开“spatial analyst”下拉菜单→打开“提取分析”下拉菜单→打开“按掩模提取”
在“按掩模提取”里面选镶嵌后栅格数据，掩模选择湖北区县，结果图24所表示：

图24.掩模提取结果
5.4 利用ArcSence制作3D模型
（1）将裁剪后图层保留，再从ArcSence打开，高度调高，不妨设置为20，图层形成层次感，图25所表示，效果图图26所表示：

图25.图层偏移

图26. 层次效果
（2）将“河流”、“道路”全部显示在栅格平面上，方法一致，效果图27所表示：

图27. 设置各投影属性

6、流域分割
5.1 数据准备
流域分割是基于栅格数据做，所以它初始数据也是湖北省栅格数据，以下图28所表示：

图28.湖北省栅格
5.2 处理步骤
（1）打开arcmap操作界面，加载水系DEM数据，单击customize【自定义】点击extensions【扩展模块】选择spatial analyst将arctoolbox中spatial analysis tool处于激活状态，图29所表示：

图29.激活扩展模块
（2）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|fill【填洼】，在fill属性窗口中设置保留路径，图30所表示：

图30.填洼及其结果
（3）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flow direction【流向】，生成效果图31所表示：

图31.流向及其结果
（4）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flow accumulation【汇流累积】，在属性窗口中选择要素、保留路径并在outputdata type【输出格式】选择integer整形。

图32.汇流累积及其结果
（5）点击map algebra【地图代数】|raster calculator【栅格计算器】，在属性框中选择汇流累积结果，输入”湖北省汇流累积”>=（5928287/30），将汇流总数超出最大值三十分之一点提取出来，图33所表示：

图33.栅格计算及其结果
（6）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|reclass【重分类】|reclassify【重分类】，选择raster1要素，将old values中0改为new中no data；

图33.重分类及其结果
（7）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|stream link【河流连接】，在stream link属性窗口中选择要素。

图34.河流连接及其结果
（8）选择spatial analyst tools【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|watershed【盆域分析】，在生成图属性symbology中修改unique values

图35.盆域分析及其结果
六、结果展示

七、课程设计体会
经过一周半时间，此次课程设计总算是圆满结束了，即使在这个过程中有很多磕磕绊绊，但总算还是全部处理了，我想也只有经历这些磕磕绊绊后才能有学习进步吧。
此次实习是地理信息系统原理和应用集中实习，经过这次实习，我对ArcGIS软件有了更深刻了解，也对它掌握愈加熟练，经过这次实习，锻炼了我对于ArcGIS各方面知识能力，更关键是锻炼了我对于ArcGIS操作能力。这也使我愈加了解了相关ArcGIS软件部分基础知识，只有更多了解这些，才能有利于我们以后愈加好作图，标准作图，也是经过这次实习我才能了解到原来作图也有那么多知识点。这次实习是在老师和同学指导下，利用所学理论知识结合实际问题去培养分析问题和处理问题能力一个实践活动，经过此次实践活动，我利用了课间试验已掌握基础技能，系统全方面地学习并应用已学地理信息系统原理和应用相关知识，锻炼实践技能，为后续学习3S技术打下坚实基础，培养了我们实践动手能力和独立工作能力，不仅巩固已学理论知识，包含扫描矢量化、数据编辑、地图投影、拓扑关系建立、数字地面高程模型等，经过实践达成理论联络实际目标。因为我们这个专业以后全部是要和地图打交道，所以我会认真学习它，而且学好它，为了以后有愈加好发展，也为了以后自己事业能有好发展。总来说、此次实习收获很大，相信这对我以后学习和工作全部会有很大帮助。