GIS軟件和地圖數(shù)字化實(shí)習(xí)

1、GIS軟件與地圖數(shù)字化實(shí)習(xí)報(bào)告1.實(shí)習(xí)目的.通過本次實(shí)習(xí)，掌握在AutoCAD下柵格地圖數(shù)字化和地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS的使用，重點(diǎn)掌握專題地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的入庫和屬性數(shù)據(jù)的入庫及聯(lián)接，以及根據(jù)錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行地理分析操作。本實(shí)習(xí)不僅僅是學(xué)習(xí)GIS軟件，更重要的是使學(xué)生對(duì)專題信息系統(tǒng)的建立具有初步的直接印象，為以后專題信息系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。通過對(duì)本實(shí)習(xí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的：加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析基本原理，方法的認(rèn)識(shí)； 熟練掌握ARCGIS下進(jìn)行道路網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)方法。結(jié)合實(shí)際，掌握利用網(wǎng)絡(luò)分析方法解決地學(xué)空間分析問題的能力。2.實(shí)習(xí)內(nèi)容AutoCAD（Auto Computer Aid

2、ed Design）是美國(guó)Autodesk公司首次于1982年生產(chǎn)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。在不斷實(shí)踐的過程中更好地掌握它的各種應(yīng)用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS與數(shù)據(jù)庫、軟件工程、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其它多方面的計(jì)算機(jī)主流技術(shù)之后，成功地推出了代表GIS最高技術(shù)水平的全系列GIS產(chǎn)品。ArcGIS是一個(gè)全面的，可伸縮的GIS平臺(tái)，為用戶構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案。ArcGI

3、S的基本體系能夠讓用戶在任何需要的地方部署GIS功能和業(yè)務(wù)邏輯，無論是在桌面、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)還是在野外。FME Desktop是一款操作靈活、功能強(qiáng)大的空間ETL（提取、變換和加載）工具，被全世界數(shù)以萬計(jì)的GIS專業(yè)人員用于數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)換、變換和集成。FME Desktop作為強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)ETL工具，提供以下功能：快速的上百種格式的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換靈活的數(shù)據(jù)模型變換強(qiáng)大的多類型數(shù)據(jù)集成將空間數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換成另一種格式不再費(fèi)時(shí)。FME Desktop具有很強(qiáng)的靈活性，能將數(shù)據(jù)變換成用戶需要的數(shù)據(jù)模型。本次實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容有：在AutoCAD下地圖數(shù)字化，用FME軟件轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)格式，在ArcGIS中建

4、庫，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，制作專題地圖。3.實(shí)習(xí)項(xiàng)目與原理3.1 CAD下地圖數(shù)字化1）圖像定位打開AutoCAD，在【工具】下來菜單中選【光柵圖像】選擇【插入圖像】，找到柵格圖像的路徑，插入圖像。由于實(shí)際坐標(biāo)位置，圖像按假定坐標(biāo)輸入（0,0），指定縮放比例尺選擇1:52000，將柵格圖像導(dǎo)入到CAD中，進(jìn)行數(shù)字化。導(dǎo)入圖像如圖所示：圖3.1-1 插入柵格圖像并定位2）圖像糾正在【工具】菜單下選【光柵圖像】選擇【圖像糾正】，之后在圖像上選取相應(yīng)的點(diǎn)分別輸入它們假定的大地北和大地東坐標(biāo)（此圖選取了四角點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行的糾正），點(diǎn)擊【糾正】，得誤差值，保證其在誤差精度范圍內(nèi)，關(guān)閉窗口完成定位工作。圖像糾正如圖

5、所示：圖3.1-2 圖像糾正配準(zhǔn)3）確定繪圖比例尺在地圖數(shù)字化時(shí)，首先要確定其比例尺，其直接影響后期圖形符號(hào)化時(shí)符號(hào)的形狀和大小，比例尺的確定選【地物】菜單下的【設(shè)置比例尺】，屏幕彈出對(duì)話框。輸入繪圖比例尺1:500.4）點(diǎn)狀地物、線狀地物、面狀地物數(shù)字化首先，在柵格圖像上先對(duì)線狀地物進(jìn)行數(shù)字化，如：公路、鐵路、街道等，選擇相應(yīng)的圖形符號(hào)將其畫出。圖3.1-3 道路中線數(shù)字化然后，對(duì)面狀地物選擇對(duì)應(yīng)的圖像符號(hào)將其畫成閉合的面域。接下來對(duì)圖像中加入注記。由于本圖是是以小組形式共同完成，最后要把每個(gè)成員數(shù)字化的成果圖統(tǒng)一合并，一張完整的柵格圖數(shù)字化完成。成果圖如圖所示：圖3.1-4 CAD數(shù)字化后

6、的圖3.2 ARCGIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在ArcCatalog的目錄樹中，定位到要建立數(shù)據(jù)庫的文件夾，右鍵點(diǎn)擊這該文件夾（本實(shí)驗(yàn)中的“GIS建庫”），在出現(xiàn)的菜單中，點(diǎn)擊new>>Personal Geodatabase，如圖所示，這時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名稱為 “new personal Geodatabase.mdb”的數(shù)據(jù)庫文件，將其名字更改為“mydatabase”圖3.2-1 ARCGIS數(shù)據(jù)庫建立3.3矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與入庫（1）矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：由于CAD中繪制的點(diǎn)線面是矢量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)文件時(shí).DWG格式的，如需將CAD中繪制的圖形數(shù)據(jù)在ArcGIS中進(jìn)行入庫、專題圖制作以及網(wǎng)絡(luò)分析等處理，

7、則必須將.dwg文件通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為ArcGIS可直接處理的文件格式.shp文件，此過程是基于FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件完成的，操作步驟如下：1)打開FME Universal Translator;2)單擊工具欄中的“Translate data”圖標(biāo)（即圖標(biāo)），出現(xiàn)“set Translation Parameters”對(duì)話框，在Reader部分，指定格式為“Autodesk AutoCAD DWG/DXF”，在Dataset文本框中，單擊瀏覽按鈕，打開文件瀏覽，瀏覽至需要轉(zhuǎn)換的文件；3)在Write部分，指定格式為“ERSI Shape”，在Dataset文本框中單擊瀏覽按鈕，打開文件瀏覽窗

8、口，選擇數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的shp文件的存儲(chǔ)路徑，然后點(diǎn)擊“保存”，最后“OK”.圖3.3-2 FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖1圖3.3-1 FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖2（2）入庫在ArcCatalog的目錄樹中右鍵點(diǎn)擊自己創(chuàng)建的個(gè)人數(shù)據(jù)庫“mydatabase”,在出現(xiàn)的菜單條中選擇“Export”>>“Feature class(multiple)”，如圖所示出現(xiàn)的“Feature Class to Geodatabase(multiple)”對(duì)話框，點(diǎn)擊Input features后的打開文件按鈕，從而打開“Input Features”對(duì)話框，選擇將要導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，然后“ADD”，最后“OK”。圖3

9、.3-2 入庫流程1 圖3.3-2 入庫流程2圖3.3-2 入庫流程33.4 專題地圖的制作地圖的編制是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。地圖數(shù)據(jù)的符號(hào)化與注記標(biāo)注，都是為了地圖的編制準(zhǔn)備基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)。然而，要將準(zhǔn)備好的地圖數(shù)據(jù)通過一幅完整的地圖表達(dá)出來，還有很多工作要做，包括版面紙張的設(shè)置、制圖范圍的定義，制圖比例尺的確定、圖名、圖例、坐標(biāo)網(wǎng)、指北針等。1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。在 GIS 的幾何數(shù)據(jù)采集中，如果幾何數(shù)據(jù)已存在于其它的 GIS 或?qū)ｎ}數(shù)據(jù)庫中，那么只要經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝載即可；對(duì)于由測(cè)量?jī)x器獲取的幾何數(shù)據(jù)，只要把測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入數(shù)據(jù)庫即可，測(cè)量?jī)x器如何獲取數(shù)據(jù)的方法和過程通常是與GIS 無關(guān)的。對(duì)于柵

10、格數(shù)據(jù)的獲取，GIS 主要涉及使用掃描儀等設(shè)備對(duì)圖件的掃描數(shù)字化，這部分的功能也較簡(jiǎn)單。因?yàn)橥ㄟ^掃描獲取的數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)格式的圖像文件，大多可直接進(jìn)入 GIS 的地理數(shù)據(jù)庫。從遙感影像上直接提取專題信息，需要使用幾何糾正、光譜糾正、影像增強(qiáng)、圖像變換、結(jié)構(gòu)信息提取、影像分類等技術(shù)，主要屬于遙感圖像處理的內(nèi)容。在本實(shí)驗(yàn)中所需要的數(shù)據(jù)是在CAD中進(jìn)行數(shù)字化之后在經(jīng)過FME進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換成*.shp格式。本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)包括三個(gè)圖層：JMD_text（從CAD中轉(zhuǎn)換過來的注記層）、DLSS_line（道路中心線）、DLSS_polygon（面域?qū)樱?。圖3.4-1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備2、設(shè)置頁面大小和打印機(jī)屬性。從CAD

11、轉(zhuǎn)換過來的注記標(biāo)記層，在ArcMap打開時(shí)顯示的都是點(diǎn)，沒有顯示文字，為了做出的道路專題圖標(biāo)有道路名稱等，必須得把文字顯示出來。圖3.4-2 沒顯示標(biāo)注 圖3.4-3 顯示標(biāo)注右鍵標(biāo)注的圖層名（JMD_text），在下拉菜單里選擇“Label Feature”這一項(xiàng)，文字注記即可顯示出來。在ARcMap里從“Data View”轉(zhuǎn)到“Layout view”視圖，在“Layout View”里進(jìn)行編輯。圖3.4-4 進(jìn)入版面試圖右擊虛擬頁面并單擊彈出式菜單上的“頁面和打印設(shè)置（Page and Print Setup）”。也可以從File菜單或Print對(duì)話框中打開頁面和打印設(shè)置對(duì)話框。 圖3

12、.4-5 頁面和打印設(shè)置1 圖3.4-5 版面和打印設(shè)置2因?yàn)闆]有連接打印機(jī)，所以只能選擇彈出的對(duì)話框下方獨(dú)立于系統(tǒng)打印機(jī)的地圖頁面設(shè)置。單擊標(biāo)準(zhǔn)大小，下拉箭頭并單擊適戶地圖的頁面大小。 作為選擇，用戶可以在寬度和高度文本框中輸入頁面大小以定義一個(gè)自定義頁面大小。本組決定選擇A2的圖紙輸出。圖3.4-6 選擇輸出圖紙3、定制數(shù)據(jù)框。重命名數(shù)據(jù)框，單擊內(nèi)容表中的，輸入新的名字中國(guó)大連。圖3.4-7 修改數(shù)據(jù)框名字 圖3.4-8 數(shù)據(jù)框名字改為“中國(guó)大連“給數(shù)據(jù)框添加邊框。右擊內(nèi)容表中的數(shù)據(jù)框并單擊“Properties ”，單擊“Frame“選項(xiàng)卡，單擊Border下拉箭頭并單擊3.0point

13、的符號(hào)，選擇它。單擊Color下拉箭頭并選擇黑色；輸入邊框偏離數(shù)據(jù)框的邊的XY距離，兩者都為0 ；設(shè)置背景顏色BackColor，藍(lán)色，點(diǎn)擊確定，設(shè)置完成。圖3.4-9 版面屬性設(shè)置1 圖3.4-9版面屬性設(shè)置24、添加指北針。單擊主菜單上的Insert菜單并單擊North Arrow，在彈出的對(duì)于畫框選擇第四種。并在地圖上把指北針放在合適的位置和設(shè)置好現(xiàn)實(shí)大小。圖3.4-10 添加指北針1 圖3.4-10 添加指北針25、添加比例尺。單擊Insert，在下拉菜單中選擇ScaleBar，選擇第一種比例尺條。在地圖上布設(shè)好比例尺條的位置，雙擊比例尺圖標(biāo)，進(jìn)入它的屬性框，對(duì)其進(jìn)行屬性信息的修改。圖

14、3.4-10 添加比例尺3 圖3.4-10添加比例尺46、添加圖例。圖例包括地圖上出現(xiàn)符號(hào)及其相關(guān)的解釋文字標(biāo)注。當(dāng)用戶使用單個(gè)符號(hào)表示圖層中的要素時(shí)，圖例中就用圖層的名稱來標(biāo)注該圖層。單擊Insert菜單并單擊Legend，進(jìn)入圖例向?qū)А］斎雸D例標(biāo)題。并修改相關(guān)設(shè)置。圖3.4-11 添加圖例1 圖3.4-11 添加圖例2圖3.4-11 添加圖例3 圖3.4-12 修改圖例屬性圖3.4-13 完成的道路專題圖3.5 網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)建庫與空間分析（1）網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)建庫首先，在“mydatabase”中需要進(jìn)行網(wǎng)路分析的道路中心線層（即DLSS_line）上右鍵點(diǎn)擊，在出現(xiàn)的菜單條中選擇Export

15、選項(xiàng)，從中選擇“To Shapefile（single）”，如圖所示，出現(xiàn)“Feature class to Feature class”對(duì)話框，在output Location位置點(diǎn)擊打開文件對(duì)話框按鈕，出現(xiàn)output Location對(duì)話框，選擇文件的輸出路徑，然后“ADD”，接著在Output Feature Class中輸入所輸出的要素類的名稱，默認(rèn)文件后綴是“.shp”格式，最后“OK”。圖 轉(zhuǎn)換類型其次，基于Shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。在轉(zhuǎn)換后的shp文件（本實(shí)驗(yàn)中是DLSS_line_shp）上右鍵點(diǎn)擊，在出現(xiàn)的菜單選項(xiàng)中選擇new_network_dataset選項(xiàng)，出現(xiàn)new

16、_network_dataset對(duì)話框，如圖所示，點(diǎn)擊“下一步”， 如圖3.5.4所示在出現(xiàn)的對(duì)話框中選中Connectivity, 在出現(xiàn)的對(duì)話框中打開connectivity的下拉列表，選擇Any Vertex選項(xiàng)，然后“OK”，回到3.5.4所示的對(duì)話框，點(diǎn)擊“下一步”，再“下一步”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇“No”，點(diǎn)擊“下一步”，直到出現(xiàn)一個(gè)信息框如圖3.5.8，選擇“有”，點(diǎn)擊“下一步”，最后“finish”。圖 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖1 圖3.5.3 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖2圖 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖3 圖3.5.5 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖4圖

17、 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖5 圖3.5.7 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖6圖 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖7 圖3.5.9 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖8圖 shp文件創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的流程圖9（2）道路最短路徑分析首先在ArcMap中加載啟用NetWork Analyst網(wǎng)絡(luò)分析模塊： 執(zhí)行菜單命令Tools>>Extensions， 在Extensions對(duì)話框中點(diǎn)擊 Network Analyst 啟用網(wǎng)絡(luò)分析模塊，即裝入Network Analyst空間分析擴(kuò)展模塊。如圖所示圖啟用網(wǎng)絡(luò)分析模塊其次是道路最短路徑分析，即根據(jù)給定的?？奎c(diǎn)，查找最佳路徑（最省時(shí)

18、的線路），具體步驟如下：1）將需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集加載到ArcMap中，在ArcMap中點(diǎn)擊圖標(biāo)添加“DLSS_line_shp_ND”數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)的提示框中選中“否”，即可將道路中心線層加載進(jìn)入ArcMap；2）創(chuàng)建路徑分析圖層：在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄 Network Analyst上點(diǎn)擊下拉菜單Network Analyst，然后點(diǎn)擊New Route菜單項(xiàng)。 此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)分析窗口 Network Analyst Window中包含一個(gè)空的列表，顯示?？奎c(diǎn)(Stops)，路徑(Routes)，路障(Barriers)的相關(guān)信息。同時(shí)，在TOC(圖層列表)面板上添加了新建的一個(gè)路徑分析圖層R

19、oute組合。3）添加?？奎c(diǎn)：a:在在網(wǎng)絡(luò)分析窗口Network Analyst Window中點(diǎn)選Stops(0)。 b: 在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄Network Analyst上點(diǎn)擊"新建網(wǎng)絡(luò)位置"Create Network Location工具。c: 在地圖的網(wǎng)絡(luò)圖層的任意位置上點(diǎn)擊以定義一個(gè)新的?？奎c(diǎn)。 程序?qū)⒃诰W(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)的計(jì)算并得到一個(gè)距離給定位置最近的停靠點(diǎn)，已定義的?？奎c(diǎn)會(huì)以特別的符號(hào)進(jìn)行顯示。停靠點(diǎn)會(huì)保持被選中的狀態(tài)，除非它被明確地反選(Unselected)或者又新增了一個(gè)另外的?？奎c(diǎn)。停靠點(diǎn)的所在的位置會(huì)同時(shí)顯示一個(gè)數(shù)字"1"，數(shù)字表示經(jīng)停

20、的順序。d: 再添加4 個(gè)停靠點(diǎn)。 新增加的?？奎c(diǎn)的編號(hào)為2，3，4，5。經(jīng)停的順序可以在網(wǎng)絡(luò)分析窗口Network Analyst Window中更改。第一個(gè)停靠點(diǎn)被認(rèn)定為出發(fā)點(diǎn)，最后一個(gè)停靠點(diǎn)被認(rèn)定為是目的地。 如果一個(gè)?？奎c(diǎn)無法定位于道路網(wǎng)絡(luò)上，則會(huì)顯示一個(gè)"未定位"的符號(hào)。 "未定位"的?？奎c(diǎn)可以通過移動(dòng)操作將其定位到道路網(wǎng)絡(luò)上，在網(wǎng)絡(luò)分析Network Analyst工具欄上點(diǎn)選選擇/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)位置 Select/Move Network Location按鈕，使用此工具將"未定位"的?？奎c(diǎn)拖放到附近的道路網(wǎng)絡(luò)上。e：運(yùn)行最佳

21、路徑分析得到分析結(jié)果在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄Network Analyst上點(diǎn)擊"求解"Solve按鈕。4）設(shè)置故障： 通過在行駛路徑步增加障礙，表示真實(shí)情況下，道路上無法通行的路障。在進(jìn)行最佳路徑分析將會(huì)繞開這些路徑查找替代路線 a:在網(wǎng)絡(luò)分析窗口Network Analyst Window中單擊"路障"Barrier (0)。 b:在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄Network Analyst上點(diǎn)擊"新建網(wǎng)絡(luò)位置"Create Network Location工具按鈕。 c:在窗口中最佳路徑上的某個(gè)位置放置一個(gè)路障。d:在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄Network Analyst上點(diǎn)擊"求解"Solve 按鈕，得到新的最佳路徑，從而避開路障,如圖所示5）保存分析結(jié)果a: 在網(wǎng)絡(luò)分析窗口Network Analyst Window中右鍵點(diǎn)擊"路徑"Routes (1) ，在出現(xiàn)的右鍵菜單中點(diǎn)擊"導(dǎo)出數(shù)據(jù)"Export Data菜單命令。b:在"導(dǎo)出數(shù)據(jù)"Export Data對(duì)話框中指定導(dǎo)出的文件