本科生实习报告书
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实习一：影像配准及矢量化
实验目的：
1.利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准；
2.利用ArcCatalog建立数据库，并建立与栅格数据内容对应的图层，并为图层
3.添加相应的属性字段；
4.编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）；
5.属性数据的录入（高程点、房屋名称、道路名称等）；
实习后问题：
1.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。
答：1）设定数据框的属性，使其坐标系统与扫描地图的坐标系一致。该步骤的必要性是将地图坐标放在真实的坐标系下，为后来的影像配准做准备。2）打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。输入已知点相应的真实坐标。必要性是将配准影像，使其与地理坐标一致。
3）检查控制点的残差和RMS。目的是检验像控点的配准的准确性，剔除残差大的像控点，以确保准确性。
4）矫正并重采样栅格生成新的栅格文件。必要性是矫正和配准，使这些配准后的影像进行分层矢量化。
5）分层矢量化。在ArcCatalog中创建各个要素的图层，然后分别在各个图层中对影像进行数字化。必要性：将地图要素建立一个数据库使图像清晰显而易见，并且便于查询。
6）自定义符号库。必要性：arcgis软件中的符号不全面，这就使我们要自己做相应的符号来数字化影像。
2.分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。
答：
1.原始资料误差。由于数据采集时的测量，记录，绘制等产生的误差。数据采集和录入过程中产生的误差，如制图过程中展绘控制点、编绘或清绘地图、制印和套色等引入的误差，数字化过程中因纸张变形、变换比例尺、数字化仪的精度(定点误差、重复误差和分辨率)、操作员的技能和采样点的密度等引起的误差。
2.数字化制作误差。由于工作人员在输入数据时候的误差，还有存储精度的误差数据叠加以及各种内插处理的误差。
处理方法：几何变换，在数字化过程中，由于地图定向，即数字化仪坐标系与地图投影坐标系不一致所产生的误差，可以通过坐标旋转得到校正.最小二乘法线性校正，分块矫正，图形控制点实际上是分布在图形中的一系列坐标位置点，校正的目的是通过这些已知的控制点，来校正整幅图形，使其满足精度要求.一般情况下，由于数据的相关性，图形中某一点的位置误差与其附近控制点的误差最接近，受这些控制点的影响最大；距离越远，影响越小.为此，可以将这些控制点形成一个个小区域，使该区域内的点仅受相应区域上的控制点控制.
3.为什么要对配准后的数据进行重采样？
答：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。
4.总结ArcGIS中的符号编辑器中能定义符号的特点和不能定制符号的特点。答：能编辑的符号是arcgis中自带的点状符号，通过改变大小，颜色等，重新定义与之自带符号相类似的符号。而不能编辑的点状符号比如路灯，是不能通过符号编辑器产生的，只能手工绘制，然后加载进去。对于线状符号，在编辑器中通过改变宽度或线的虚实来定义，对于带有特殊符号的线状符号是不能在符号定义器中编辑的。
实习二：地形分析及TIN网和DEM网的生成
实验目的：
DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。通过对本次实习的学习，我们应：
1.加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；
2.熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。
3.掌握根据DEM或TIN 计算坡度、坡向的方法。
4.结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力
实习后问题：
实际问题：利用生成的DEM网对某地的休息区可见性进行可视行分析
原理：由高程点，等高线和矢量数据能够生成TIN网和DEM，并通过生成的TIN 和DEM使用3D分析的拓展模块进行分析。
过程：
1.加载矢量数据和等高线以及高程数据。
2.利用3D分析转换将矢量图层转换成TIN，再将TIN转换成栅格，形成TinGrid 形，即为DEM数据。
3.加载DEM数据，利用3D分析中的表面分析对其进行坡度分析。并计算剖面曲率，得到剖面曲率栅格。[Slope of Slope of tingrid]
4.利用3D分析，对坡向进行分析。在坡向的基础上计算平面曲率栅格，并生成平面曲率栅格。
5.加载DEM数据，启用3D分析拓展模块，生成等高线矢量图层。
6.计算地形表面阴影图。用3D分析的表面分析山影的功能生成其地表阴影栅格。
7.DEM渲染。改变图层属性颜色，使其颜色与实际地貌类似，并改变其透明度，改为40%。
8.对其进行可视性分析。由于要对于休息站的的可视性分析，所以加载休息站的矢量信息。利用3D分析中的表面分析中的视域工具生成可视区栅格图。其中粉色的地方看不到休息区，淡绿的地方为看得到休息区，蓝色地区为休息区。
9.对该图某些地区进行地形剖面。
结果及结论：通过DEM分析得到了某地区的休息区的分布及可见情况。由结果可以见得该地区的大部分地方都看不到休息区，只是离休息区很近的地方才能看得到休息区。通过地形剖面对其分析可知，该地区大部分为山地，地势起伏，不平坦，连绵的山遮住了视线，而大多的休息区都在地势较低的地方，导致不可见。另一方面，该地区的村庄或休息区分布不均，若是旅游区会为旅行者造成不便。实验三：网络分析
实验目的：
网络分析是GIS空间分析的重要组成部分，它的主要内容包括：
●寻找最佳行进路线，如：找出两地通达的最佳路径。
●确定最近的公共设施，如：引导最近的救护车到事故地点。
●创建服务区域，如：确定公共设施（医院）的服务区域。
通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：
(1)加深对网络分析基本原理、方法的认识；
(2)熟练掌握ARCGIS网络分析的技术方法。
(3)结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。实习后问题：
网络分析中对道路网络数据有何要求，如何得到符合网络分析要求的街道网络数
据？网络分析原理及应用举例：网络分析模块支持哪几种功能，分别解释其含意，就每一种功能举几个实际应用中的例子。
答：网络分析中对道路网络数据的要求是具有道路网数据集，具有边线数据：边线连接到其他元素，资源赖以流动的连接。交汇点数据：连接边线，使得边线见可以连通。转向数据：记录两条边或多条边线的过渡关系。
如何得到符合网络分析要求的街道网络数据?
答：先建立拓扑关系。打开catalog建立数据集，其中建立线要素类并检查线要素类是否相互连接，然后生成多边形，修正拓扑多边形的错误；然后建立路网。建立网络数据集，添加城市街道的网络线图层和投递点图层；设置经停点图层为所有投递点。
空间分析模块具有：
1.最短路径分析。路径分析是GIS中最基本的功能，其核心是对最佳路径和最短路径的求解.从网络模型的角度看，最佳路径求解就是在指定网络中两结点间找一条阻碍强度最小的路径.最佳路径的产生基于网线和结点转角(如果模型中结点具有转角数据)的阻碍强度.例如两个学校的最短路线
以及有障碍的最短路径
2. 最近设施。最近设施就是为网络中的网线和结点寻找最近(这里的远近是按阻碍强度的大小来确定的)的中心(资源发散或汇集地).例如，西安26中，44中，7中，43中，和建筑科大附属中的最近的商店和超市分析。
3.服务区设计。是指对某一服务设施所影响的范围的分析，或它所能包含的地区。比如对西安的学校的服务区分析。
4.选址。选址功能涉及在某一指定区域内选择服务性设施的位置，例如市郊商店区、消防站、工厂、飞机场、仓库等的最佳位置的确定［2］.在网络分析中的选址问题一般限定设施必须位于某个结点或位于某条网线上，或者限定在若干候选地点中选择位置.选址问题种类繁多，实现方法和技巧也多种多样，不同的GIS
系统在这方面各有特色.造成这种多样性的原因主要在于对“最佳位置”的解释
(即用什么标准来衡量一个位置的优劣)，以及要定位的是一个设施还是多个设施.
实验四：3D 可视分析
实验目的：
（1）对地理数据进行透视观察、三维浏览；
（2）熟悉ArcScene用户界面;
（3）了解制作飞行动画基本操作。
（4）如何将图像作为纹理贴在地形表面。
实习后问题：
1）ArcScene中建立的立体房屋的颜色仅能用单一色彩显示。结合大家所学的3DMax建模知识，回答如何能在ArcScene中显示出较真实的建筑物来。如果不能把3DMax的模型导进是为什么，如果能，请给出操作步骤。
答：能。步骤： A在3ds Max中建模、贴纹理；B、把模型导出成.3ds文件；C、在ArcScene场景中加载该模型
对于3DMAX软件的使用，建好模型后直接点击“文件—>导出”，将模型以*.3ds 格式输出即可。然后在ArcScene里生成三维模型。通过改变数据符号来完成，ArcScene支持四种三维数据格式*.3ds、*.flt、*.skp、*.wrl。根据实际的需要在相应的地方导入对应的三维模型，有两种方式。一是选中所需要改变符号的图层，打开Symbol Selector对话框，点击Priview进入Symbol property editor 对话框，在Properties里导入自建的3d模型，3ds格式、skp格式的三维模型，或者bmp格式的图片也可。在Size里面设置模型大小，Angle里设置模型的偏转角度。当模型需要适当的压缩与拉伸时，即不成比例变形时，可以将Keep aspect ratio前面的框选去掉，同时可以在3D Placement里面设置模型的偏移量，使模型不至于会交叉。另一种是直接在Symbol Selector对话框中，More Symbols里选择系统自带的三维模型。
可以使用3ds max创建的模型。步骤如下：
一、首先，在3ds Max中，新建一个工程，并使用标准基本体中的平面、圆柱体和长方体，如搭积木般搭建起一个房子
二、保存该工程（名为house.max），可先把相关的纹理图片拷贝到与该工程同一个目录下，有柱子的纹理，有地面的纹理，还有顶部四方体的纹理
三、贴纹理
1、打开材质编辑器
2、选择其中一个材质球，点击环境光后面的灰色方格，打开调色板，把环境光调整为白色，漫反射也变白
3、打开漫反射后面的M，弹出材质/贴图浏览器，选择位图，弹出纹理图片浏览器，选择地面的纹理贴图
4、在透视视口区中，选中地面，然后在材质编辑器中，点击材质球下面的第三个按钮“将材质指定给选定对象”，并点击第九个按钮“在视口图中显示贴图"，再用同样的方法给柱子贴纹理
5、由于四方体有六个面，我们可以给其中的四个立面贴不同的纹理。首先需要
在透视视口中选中长方体，然后对该长方体增加一个“编辑网格”的修改器。展开该修改器，选中“多边形”，然后再在透视视口的长方体中选择其中一个面，给该面贴纹理
四、保存该工程，并导出该模型为 house.3ds 文件，和纹理图片放在一起，供外部软件使用。五、使用ArcScene，打开一个三维场景
六、对场景中代表房子的点进行符号定制，打开符号选择器，并对该符号进行设置
七、使用3D Maker Symbol，在弹出的窗口中浏览到刚才所做的house.3ds所在的路径下并选中它，则该模型被加载进ArcScene中。连续点击 OK，则该模型加载到了ArcScene的场景中
2）对比Google Earth及ArcGlobe 的主要特点，分析三维GIS主流技术及相关软件发展趋势。
答：Google Earth具有十分突出的三个特点：一是可以显示矢量数据地标，包括点、线、面等几何类型；二是具有栅格图像叠加的功能，允许用户将本机上或从网上下载下来的地图图片叠加到Google Earth上,并且可以调整加载图片的透明度，此功能可以方便用户进行深入的观察和分析；三是具有三维虚拟模型，提供了一些城市的三维模型，允许用户使用三维对象。
ArcGlobe是使用GIS数据层，显示geodatabase和所有支持的GIS数据格式中的信息。ArcGlobe具有地理信息的动态3D视图。ArcGlobe图层放在一个单独的内容表中，将所有的GIS数据源整合到一个通用的全球的框架中。它能处理数据的多分辨率显示，使数据集能够在适当的比例尺和详细程度上可见。但是相对于Google Earth来说，arcglobe在速度、效率以及用户体验上仍然略逊一筹，同时伴随而来昂贵的价格壁垒则屏蔽了无数大众用户的使用。
三维GIS的主流技术是他强大的空间分析能力。在未来的发展趋势来看，三维GIS应向实景GIS发展，海量实景影像数据管理起来，又能将影像数据与传统4D数据以及报表数据进行有机融合，为用户提供浏览、搜索、标注、链接与测量五大功能，同时开放接口源代码，和主流GIS平台软件方便对接，并支持二次开发。实景三维GIS真实的展现城市的现状和未来规划，还将广泛应用于城市景观仿真虚拟、城市发展历史演进过程的再现、城市灾害事故和突发事件的动态模拟、城市基础设施信息和城市综合社会效应的可视化表达等多个领域。可以预见，随着3S技术、移动互联网、物联网、智慧城市等的发展，未来的世界将是实景三维的世界。
实验五基于GIS的城镇土地分等定级
一、实验目的：
1.掌握不同数据格式与ArcGIS软件之间的数据转换方法
2. 通过具体问题的分析和解决，提高综合利用各种常用软件如AUTOCAD、ArcGIS等的能力
3.了解城镇土地分等定级的基本原理与方法
二．实验准备：
1．软件准备：AutoCAD， Arcinfo, Arcview，Excel，ArcGIS
2．方法准备：《城镇土地分等定级规程》
3．数据：dj-lu.dwg (道路分布图)；
面状图
线状图
二、设计方案：
1.CAD数据的整理及向ArcGIS转换：收集某地区土地信息资料并整理，将CAD的dwg 文件通过转换建立数据库。在Arcmap中将图形打开。打开Arcmap后建立空地图后,在主菜单的[FILE]下的[add data]中将CAD格式的图片导入。将各个CAD图形转化成shape格式的矢量图形。利用[ArcToolBox]下的[Data Management Tool]下的[Feature]将图形和线形进行转换成shape文件，在弹出的对话框中确认转换后的文件名和存放地点，进行转换。
并重新建立多边形和线的拓扑关系，其中多
边形进行转栅格图，线要根据自身的属性建
立TIN。然后将其在ArcToolBox中转换成
Coverage的格式。打开ArcToolBox，选择
[ConversionTools]的下拉菜单中的[To
Coverage]在其中选择[Feature Class To
Coverage]。
重建拓扑关系。利用得到的Coverage文件对
其进行建立拓扑，也就是进行Clean操作。
打开[Arccatalog],在自定义的文件夹下新建
一个[New Personal Geodatabase],往里边导入
Shapefile文件后,对其单击右键,[Export]选择
[To Coverage],双击，弹出转换文件的对话
框，选择转换的文件和转换后的文件存放位
置和相关类别。
3.在Arcmap下，对已经完全处理好的矢量
的图形进行栅格化。
（1）将线状的图形各自利用其定级因子
的属性进行建TIN操作。选择线状的图形，然后在[3D analysis]下面选择[Create/Modify Tin],[Create TIN From Features]。然后在弹出的对话框中选择，要进行建TIN的文件，以及依照的字段，建TIN的方式等。
建成的TIN如下所示（以道路的通达度为作用的TIN）：
然后，利用得到的TIN进行[Tin To Raster]处理，也就是转成栅格，从而建立各种不同定级因子的DEM模型。（如图所示，转成栅格：）
（2）其次，将面状图形进行直接的转栅格操作，以定级因子为栅格的值，直接弹亮面状图形文件，在[Spatial Analysis]菜单下选择[Convert Feature To Raster]处理，同时在转换时选择定级因子为转换的栅格值。如图转换后的面状图形：
3.计算单元图中每个单元各个因子值。（通过专家打分得到的），求得各单元的总分值。各因子的权重如下：
●商服繁华：0.14
●道路通达度：0.12
●对外交通：0.09
●基础设施：0.09
●公用设施：0.12
●环境条件：0.17
●规划限制条件：0.17
●人口密度：0.1
4.计算单元图中各单元总分值。在[Spatial Analysis]中选择[Raster Calculator]进行图层操作，对各个定级因子都乘上各自对应的专家权重值后，进行求总和。这样得到，每个栅格值就是最后包含着全部定级因子和专家权重的定级值。
利用[Spatial Analysis]下的[Zonal Statistics]进行区域计算,设置“单元图shape”为Zone dataset，Zone field为单元图的“编码”，对上一步的结果进行平均值计算。
5.单元分级并进行修正。对单元图进行JOIN操作。右击“单元图”，[Join and Relate],[Join]命令。然后以平均值[Mean]为value对单元图进行矢量转栅格操作.接着对转换后的栅格进行重分类。
三、结果
收获与体会
通过本次实习我更深入的了解了arcgis软件，并学会了把arcgis软件放到实际的应用中去。在本次实习中我又接触了3D制作，这是以前没有接触到的，使我对arcgis软件以及其相关的拓展模块有了很浓厚的兴趣，3D模拟的部分很有意思，在空间网络分析以及tin,DEM的应用部分也非常实用，使我感受到了用地理信息系统知识解决问题的成就感。但是在实习中，也不是一帆风顺的，我还是感到这次实习的难度，有很多次没有好好的研究就马上着手做题，使的最后的有很多不必要的错误，不得不重新做一遍。还有很多问题指导书上并没有详细的描述步骤，我和同寝室的同学一起研究解决的方法，同样，在实习过程中又更加加深了我们同学之间的交流。但是在实习中我也发现了我自身的很多问题，知识不扎实，上学期学过的东西这学期就忘记了，也归咎于平时我没有认真的复习课上学习的内容，并且学的不够扎实，基本功不好。
这次实习，我觉得是非常有意义的，因为我们不再是以前的随堂实习，只是熟悉软件和了解如何操作。这次的实习是真正意义上的用来解决实际问题，我们需要动脑筋想这一步怎么做，下一步是什么，这是对我们的考验，并且也许对以后的工作有很多帮助。对此，我觉得我应该好好反省自己，因为我并没有完全脱离指导书和网络，对于一些问题也需要同学帮忙，实属惭愧，但是我也会从中吸取教训，扎实的学习专业课。
在实习中我也遇到很多问题，比如3D，网络分析，由于之前没有做过相关的联系，感觉完成的很困难，尤其是3D，第一次使用arcscene,也是第一次接触，很不习惯，尤其是其中涉及到CAD文件转换到Arcgis文件，也很生疏，由于不