空间数据库建库实验指导书.doc

空间数据库建库实验指导书成都信息工程学院环境工程系本科用23目录实验一 林相图空间参考 1实验二 等高线数字化及数字高程的建立 7实验三 投影转换 14实验四 GEODATABASE的创建 18实验五 空间数据库建库综合实验 24附1 空间数据库建库实验报告 25附2 空间数据库建库综合实验样例 26实验一 林相图空间参考一、实验目的通过本练习，应该掌握：1. 加深对地理参考、几何校正、多项式校正数据内插等相关概念的理解；2. 熟练掌握利用ArcGIS进行地理参考的技术路线和方法二、软件准备ArcGIS 三、数据准备data\栅格专题图\地形图.tif；data\shapefile\省级行政区.shp四、实验学时 2学时五、实验要求依据地形图.tif上的方里网，完成地形图的地理参考要求地理参考后与data\shapefile\省级行政区.shp在ArcMap中正确叠加四、实验基础知识1、地理参考地理参考:将图像数据嵌入到一个空间参照系中的过程空间参照系可以是地理坐标系统，也可以是投影坐标系统 思考：地理参考与投影转换的区别？2、我国标准地形图的空间坐标系统我国1：50万到1：1万国家系列比例尺地形图均采用高斯投影（Transverse Mercator），其中1：50万到1：2.5万地形图采用高斯6度带投影，1：1万地形图采用3度带投影。

高斯投影的投影参数为： （1）中央经线（longitude of central meridian ）：6°分带：每带跨越经度6°， 东西经1带的范围为（0 °，6°] ，其余类推中央经线依次为：3° 、9° …3°分带：每带跨越经度3° ，本初子午线为0带中央经线，第1带中央经线为3 °，范围为1 °30‘到4 °30’，依次类推2）中央经线上的比例尺（scale factor at central meridian）；使用数字1（3）中央纬线（latitude of origin）：0 °（4）西偏（false easting） ：500000米（5）北偏（ false northing ）；0米3、从扫描的栅格地形图上查阅地形图的基本参数实验所用的数据是整幅地形图的一部分，该图的左上图阔、右上图阔和比例尺标记如下面三个截图所示：4、地理参考的方法地理参考的数学模型为：转换公式中包含大量的待定系数，这些系数依靠既知扫描坐标和参考坐标的若干控制点求得地理参考两种情况：1）扫描图像上具有地理参考信息；2）同区域的已地理参考的空间数据（矢量或栅格）本实验属于第一种情况地形图上控制点依据方里网交叉点，坐标值如下图示意：4、使用ArcGIS完成地理参考在ArcMap中导入地形图.gif，并在工具区空白处右键，将Georeferencing工具条打勾：Georeferencing工具条如下图所示： Layer表示需要做地理参考的原始栅格数据；用于增加控制点；用于显示控制点表；Georeferencing下拉菜单中Recitfy用于依据控制点完成地理参考，也称图像校正。

Transformation菜单用于设置多项式几何校正的次数ArcGIS支持最高的校正次数为3次设校正次数为n，则至少需要的控制点为(n+1)*(n+2)/2+1地理参考依据的是ArcMap的显示坐标系统，请先正确设置ArcMap的显示坐标系统：使用在方里网交叉点左键精度单击（可通过图像放大提高定位的精度），右键弹出的菜单中执行Input X and Y完成控制点参数的输入：增加控制点后，可使用查看校正误差，下图中Residual为误差值，单位为像素地理参考时的注意事项：1）多项式次数:依图像确定2）控制点位置:精确3）最少控制点：(n+1)(N+2)/2+1，最少<>最好4）分布均匀，变形大的地方多选控制点5）保存控制点:View Link Table -Save6）ArcGIS中只支持将参考后的栅格数据以栅格数据集的形式存储于Geodatabase中请事先在某目录下创建一个File Geodatabase，稍候将该栅格数据集保存于此点击Rectify后，在弹出对话框中确定新栅格的像元尺寸CellSize；图像重采样方法（Resample Type）(支持最邻近、双线性内插和三次卷积)、保存的位置、栅格数据集名称等。

7）地理参考依据的是ArcMap的显示坐标系统扩展实验（学有余力的学生完成） 参照教案，对实验数据data\shapefile\chengdu.shp依据data\栅格专题图\含地理坐标的成都市.tif进行地理参考，要求实验结果chengdu.shp的空间调整可以正确叠加在含地理坐标的成都市.tif或其他具有空间坐标的图层上 实验二 等高线数字化及数字高程的建立一、实验目的通过本练习，应该掌握：1. 掌握数字化的相关技术；2. 熟练掌握利用ArcGIS建立数字高程模型的方法二、软件准备ArcGIS 三、数据准备data\栅格专题图\地形图gcp.tif四、实验学时 2学时五、实验要求依据地形图gcp.tif,选择其中一个方里网，数字化计曲线（粗的等高线），并输入高程；然后转换为格网DEM和TIN原始图像数字化的矢量等高线ArcScene中显示GRID格式的DEMArcScene中显示TIN四、实验基础知识1、等高线矢量化等高线数字化流程为：A、 创建等高线矢量数据（Shapefile或Geodatabase Feature Class）创建等高线矢量数据既可在ArcCatalog中实现；也可在ArcMap中内嵌的Catalog中实现；还可以通过在ArcMap中绘制图形，直接转换为矢量数据。

a、在ArcCatalog创建ArcCatalog中创建ShapefileArcCatalog中创建线状Shapefile 在创建Shapefile时，务必设置其空间坐标系如下图，在ArcCatalog中可以使用Select选择一个预定义坐标系统；可使用Import将具有空间坐标系的其他图层的坐标系统定义导入给新的Shapefile；还可以使用New新建坐标系统 b、ArcMap中创建ShapefileArcMap中使用绘图工具栏绘制线：然后执行Convert Graphics To Features将图形转换为Shapefile：注意，在ArcMap中设置新Shapfile的空间坐标系有两种方式：一是显示坐标系统；二是ArcMap已经导入的其他图层：B、 建立高程字段，字段类型必须为数字型高程字段既可在ArcCatalog中完成，也可在ArcMap中完成在ArcMap中，打开属性表，执行Add Field在增加字段之前，必须要停止编辑a、在ArcCatalog创建在ArcCatalog中，右键图层——属性（Properties），在属性对话框的Fields选项卡中可输入新字段，如下图所示：b、在ArcMap创建首先图层右键，执行Open Attribute Table:打开图层属性表增加字段菜单 注意：Add Field菜单必须在停止编辑时才可用。

C、利用ArcMap的Editor以地形图gcp.tif为底图，完成数字化输入和高程赋值；在ArcMap中，首先加载Editor工具条执行Editor——Start Editing: 然后使用Line工具绘制线2、数字高程模型的建立A、从等高线转换为格网DEM使用Topo to Raster工具，如下图所示添加数字化后的矢量等高线，设置Field为你建的高程字段；设置适当的输出像元尺寸（Output Cell Size），确定保存的GRID路径C、 从格网DEM转换为TIN使用Raster To Tin工具，如下图所示设置输入的栅格数据和保存的新TIN路径3、ArcScene中显示三维效果启动ArcScene，添加格网DEM，设置基础高程依据图层本身，如下图所示：对于TIN数据，直接添加到ArcScene即可扩展实验（学有余力的学生完成） 参照教案，任选data\ Lidar\下一个LAS文件，生成DEM，并计算出森林冠层密度提示，需要利用LIDAR数据依据高层植被生成一个数字表面，然后使用它减去DEM）实验三 投影转换一、实验目的通过本练习，应该掌握：1. 理解投影定义、投影转换的概念及其区别；2. 熟练掌握利用ArcGIS定义投影和投影转换的方法。

二、软件准备ArcGIS 三、数据准备data\shapefile\省级行政区.shp；data\shapefile\省会.shp；data\表格数据\山南地区乡政府.txt四、实验学时 2学时五、实验要求1）将省级行政区.shp、省会.shp和山南地区乡政府.txt三层数据在ArcMap中正确叠加显示，如下图所示：2）完成省级行政区.shp投影转换，将其转换为Albers投影投影参数如下：1st standard parallel [0 0 0.00]: 25 0 02st standard parallel [0 0 0.00]: 47 0 0central meridian [0 0 0.00]: 105 0 0latitude of projection’s origin [0 0 0.00]: 0 0 0false easting(meters): 0false northing(meters): 0四、实验基础知识1、两种坐标系统显示坐标系统：Layers的坐标系统文件坐标系统：Layer的坐标系统A、显示坐标系统Layers的坐标系统。

在ArcMap的Layers右键属性，在Coordinate System选项卡中可查看和更改 显示坐标系统是地图显示时的坐标系统地图由多个图层组成，这些图层即使是同一个区域的空间数据，也可能具有不同的文件坐标系统通过使用统一的显示坐标系统，可将同区域的空间数据无缝地叠加显示 B、文件坐标系统：图层本身存储的坐标系统通过图层---右键---Properties---Source选项卡中查看GIS空间数据的坐标值通过文件方式存储坐标值需要使用投影文件进行定义，才能与实际地面关联起来对坐标值进行定义的投影文件反应的是该图层的文件坐标系统空间数据的坐标值不可能丢失，除非将空间对象删除；但投影文件可能丢失当对坐标值定义的坐标系统描述丢失后，坐标值就失去了与实地地面关联的信息2、ArcGIS显示空间数据的机制Layers显示坐标系统默认依据第一个导入的图层的文件坐标系统，也可修改如果图层有坐标系统定义，图层自动转换文件坐标系统到显示坐标系统下显示3、常见的空间坐标系统A、地理坐标系统GCS_WGS_1984：Select-GCS-WorldGCS_Xian_19。