地理信息系统原理方法与应用
实验报告
学号： 姓名： 班级：
2010-05-10
实验一、使用ArcMap浏览地理数据
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一、学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ArcGIS Desktop主要特点。
1、预备知识： 理解GIS的三种角度
(1)、GIS 就是空间数据库：GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。
(2)、GIS就是地图：从空间可视化的角度看：GIS是一套智能地图，同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。
(3)、GIS 是空间数据处理分析工具集：从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。这些空间处理功能从已有数据集提取信息，然后进行分析，最终将结果导入到数据集中。 2、ArcGIS Desktop 主要特点
在ESRI ArcGIS Desktop中分别用ArcCatalog（GIS是一套地理数据集的观点）、ArcMap（GIS是一幅智能的地图）和ArcToolbox（GIS是一套空间处理工具）来表达。这三部分是组成一个完整 GIS的关键内容，并被用于所有GIS应用中的各个层面。
ArcCatalog用于组织和管理所有 GIS数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。ArcCatalog应用模块帮助你组织和管理你所有的 GIS信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。
ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。
二、GIS中两种基本查询的原理是什么？
根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面 GIS 软件必须提供的功能。查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。在 GIS中，这是很容实现的，因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是(描述性的特征)相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。
在 GIS 中，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。另一类型的GIS查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。 在这种情况下，用户最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。在这类查询中，用户知道他感兴趣的
三、回答如下问题：
1.在ArcMap中,打开Redlands.mxd。街道名称为“NEW YORK”的是什么类型的道路？Local street（本地街道）Minor street（次要街道）Interstate（州际道路）Major street（主要街道） 答：街道名称为“NEW YORK”的是Local street（本地街道）。 2.在ArcMap中,打开Redlands.mxd。在Railroads图层中有多少条铁路线？ 答：在Railroads图层中有11条铁路线。
实验二、空间数据库管理及属性编辑
一、阐述基本原理和概念(要素类、要素数据集)
要素类：具有相同几何形状的要素的几何，点、线或多边形。
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要素数据集。一个结构化的相关要素数据的集合体，包括要素数据本身和要素数据间的联系。数据集独立于应用程序而存在，是数据库的核心和管理对象。
二、Geodatabse空间数据库模型的特点。
Geodatabase数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式－称为Personal Geodatabase，另一种是基于Oracle或SQL Server 等RDBMS 关系数据库管理系统的数据模型。
GeoDatabase是geographic database的简写，Geodatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。Geodatabase是ArcGIS 软件中最主要的数据库模型。
Geodatabase支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。在Geodatabase 数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。
Geodatabase可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。比如：水系可以同时表示线状和面状的水系。
三、1:M空间查询的实现原理及应用实例。
在表A中的一个记录，在表B中有多个记录与之匹配。
了解属性编辑的过程，要在要素类公交站点中添加 3 个公交站点。首先，在工具栏显示区的空白处点击右键，在出现的菜单在选中“编辑器”，从而打开编辑器工具栏。
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在编辑器工具栏中，点击“编辑器”下拉菜单，选择“开始编辑”命令。按下按钮在地图显区内随意地添加 3 个公交站点。
在图层列表控制面板（TOC）中，右键选择图层－“公交站点”，在出现的菜单中，选择“打开属性表”命令，将显示公交站点的属性编辑窗口，在其中输入站点名称和公交站点编号。字段 OBJECTID 是关键字段，是自动生成的不需要输入
在图层列表控件面板（TOC）中，点击“数据源”选项页，切换到数据源视图下，右键选择属性表－“公交线路”，在出现的菜单中，选择“打开”命令，将会显示“公交线路”的属性编辑窗口。按下图所示输入几条公交线路（公交站点编号、公交线路）。
点击“编辑器”工具栏中的“编辑器”下拉菜单，选择“停止编辑”命令，将以上所作的编辑结果保存。点击属性查询按钮，查询地图显示区中任意公交站点的属性，可以看到经过公交
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站－“云南大学”的公交线路有 3 条，可进一步查询每条公交线路的详细数据。
四、比较连接(Join)和关联(Link)关系的区别和应用。
1、区别：
连接：连接可以添加额外的属性数据到到当前图层，也可以使用这些额外的属性数据进行标注。
关联：关联可以使数据关联到当前图层关联的数据并不像连接那样添加到图层的属性表中，而是在处理图层的属性数据的时候可以获取关联的数据。 2、应用：
连接：生成虚拟连接（并不修改数据源）虚拟表，适用：一对多，多对一。
关联：在表A中选择一个记录，可以关联并同时选择表中多条记录，适用：一对多。
实验三 影像配准及矢量化
一、总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。
第1步、地形图的配准－加载数据和影像配准工具
必要性：所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢 量化工作顺利进行。 第2步、输入控制点
必要性：在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点――公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。利用它们同名性质列方程，求待定系数来获取其在规定坐标系下的坐标。
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第3步、设定数据框的属性
必要性：统一标准，单位m，参考坐标系统80西安坐标系（Xian 1980 Degree GK CM102E），可以求得真实坐标。
第4步、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件
必要性：矫正，和配准。使用这些配准后的影像进行分层矢量化。 第5步、分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层 第6步、从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中
二、分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。
（一）、误差来源：
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1、数据采集：实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）
2、数据输入：数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显边界引起的误差（地类界）
3、数据存贮：数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）空间精度不能满足
4、数据操作：类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起） 5、多层数据叠加误差 多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形） 6、各种内插引起的误差 （二）、质量控制方法：
1、手工方法：与原始地图或者属性数据比较；
2、元数据法：元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。
3、地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量，如利用地表特征的空间分布进行分析。
三、为什么要对配准后的数据进行重采样？
配准后的数据和原来未配准的数据是不同的，是新生成的符合地理坐标系统的数据，
将来的操作分析等工作是要在新数据基础上进行的，故要进行重采样。
四、在学习的基础上，完成测绘校区的影像配准及矢量化工作，本实习要求进行图形配准, 至少有四个图层，其相关表结构如下：
(控制点control)图层: 编号 点名 X坐标 Y坐标 (道路road)图层: 编号 名称 类型 起点命 终点名 (房屋house) 图层: 编号 名称 类型
(动场Sports Ground)图层: 编号 名称 类型 (记层labels)图层: 编号
对所给的图像，对测绘校区进行影像配准，取12个点进行配准：
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在ArcCatolog中建立相应要素类，再在ArcMap中实现矢量化，如下：
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