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《地理信息系统原理与应用》教学大纲一、说明（一）本课程的目的、要求《地理信息系统原理与应用》是人文地理与城乡规划专业方向必修课，适用于人文地理与城乡规划专业本科生教学。
通过本课程的学习，学生能够了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的数据结构、GIS数据输入存储编辑方法、GIS空间分析方法、GIS产品等知识点；学会把GIS技术、GIS思想应用于人文地理与城乡规划方面。
通过本课程的学习，学生应对GIS有一个较全面的了解，掌握利用GIS解决人文地理与城乡规划方面实际问题的能力。
（二）内容选取和实施中注意的问题1.本课程主要介绍GIS的基本概念、基本理论和方法。
在教学中应尽量采用通俗易懂、形象化语言和多媒体，密切联系生产、科研、实际，着重讲清GIS基本概念、基本理论和分析问题、解决问题的方法。
2.注意培养学生利用GIS解决实际问题的思路。
3.安排一定学时的实习实践课。
使学生在基本理论指导下，掌握GIS软件的一般使用方法，提高解决问题的能力。
4.根据课程进程的需要，适当的布置课外作业，帮助学生巩固课堂所学知识，锻炼学生分析问题的能力。
（三）教学方法本课程通过课堂讲授、实习操作、课后习题等方式来达到教学目的。
（四）考核方式考核按平时作业（占10％）、实验（占30％）和期末考试（占60％）考核。
期末考试采用闭卷考察的方式。
（五）教学内容与学时分配二、大纲内容第一章绪论1.数据与信息的概念以及两者之间的关系，地理信息与地理信息系统的概念2.地理信息系统的基本组成3.地理信息系统的基本功能和应用领域4.地理信息系统的发展概况说明和要求:本章讲解GIS一些最基本的概念，地理信息系统的概念、数据与信息之间的关键。
第二章地理信息系统的数据结构1.地理空间的概念及空间实体的表达方法2.空间数据的基本特征3.空间数据的计算机表达方法4.矢量数据结构、栅格数据结构的特点5.空间数据结构的建立方法说明和要求：本章主要讲解GIS空间数据的概念、矢量数据和栅格数据的结构及空间数据的拓扑关系。
![[ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程实习教材].汤国安.扫描版](https://uimg.taocdn.com/5c5068e95ef7ba0d4a733bcc.webp)
实例与练习练习1：某地区地块的拓扑关系建立1． 背景：拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义，拓扑经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。
2． 目的：通过本例，让读者掌握创建一个要素数据集的拓扑关系的整个流程，并对创建拓扑后的一些工作，如拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作有一个较全面的了解。
3． 要求：在Topology 数据集中导入上述两个Shapefile ，建立该要素数据集的拓扑关系，使拓扑生效后检测拓扑错误，修改拓扑错误，最后进行拓扑编辑。
4． 数据：Blocks.shp 、Parcels.shp ，存放在…/ChP3/Ex1中,请将其拷贝到E ：/ChP3/Ex1。
结果数据存放于…/ChP3/Ex1/Result 中。
5． 操作步骤：（1）创建地理数据库1） 在ArcCatalog 树中，右键单击Result 文件夹，单击New ，单击Personal Geodatabase ，输入所建的地理数据库名称：NewGeodatabase 。
如图1所示。
在新建的地理数据库中创建要素数据集，如图2所示。
打开New Feature Dataset 对话框，如图3所示。
将数据集命名为：Topology 。
图1创建地理数据库 图2创建要素数据集2）3）单击Edit按钮，打开Spatial Reference属性对话框，如图4所示。
图3 New Feature Dataset对话框图4 Spatial Reference属性对话框4）单击Import按钮，选择要与之具有相同坐标系统的数据集：Blocks.shp或Parcels.shp，如图5所示。
5）单击Add按钮，返回Spatial Reference属性对话框。
这时要素数据集定义了坐标系统。
单击确定按钮。
（2）向数据集中导入数据1）在ArcCatalog树中，右键单击Result文件夹中的Topology数据集，单击Import，单击Feature Class(multiple)，如图6所示。
《GIS空间分析原理与方法》实验大纲课程性质：非独立开设课程属性：专业实验课学时学分：总学时 54 实验学时 18 实验学分 0.5开出时间：二年级下学期适用专业： 06地理信息系统综合性、设计性实验项目数： 1 个 4 学时一、课程简介GIS空间分析原理与方法是地理信息系统专业的必修课，地理信息系统真正的功能在于其利用空间分析技术对空间数据的分析，空间分析是地理信息系统的核心、灵魂。
通过教学，使学生了解GIS空间分析的基础知识，包括对地理空间、地理坐标系统、地理网格、地理空间数据特征的理解；掌握地理坐标系统的建立方法和空间数据的量算及空间统计分析方法；熟悉二维和三维栅格及矢量数据的空间分析方法；理解空间决策支持系统的理论；具有运用GIS空间分析理论和方法分析、评价具体地理空间问题的初步能力。
二、实验目的及要求本实验课程的教学目的是使学生通过实验掌握GIS软件在地学空间分析中的应用方法，培养学生的实际应用能力，同时加深对理论知识的理解。
三、实验方式及要求在实验方式上，综合采用演示、讨论等方式。
1、演示指导教师利用多媒体技术进行计算机辅助教学(CAI), 充分发挥多媒体的图、声、字的功能，把标准的实验方案、实验方法步骤、注意事项等制作成Powerpoint动画片，形成一个全新的图文并茂、声像结合、数形结合的多媒体教学环境。
同时，要求学生把自己制订的实验方案、实验方法步骤利用多媒体方式表现出来。
有利于学生学习积极性的提高，也可加强师生之间的交流，便于更好地解决问题。
2、课堂讨论运用讨论式教学方式可以激发学生参与热情，充分挖掘学生想象力和创新能力。
教师给学生留有充分探索空间，不提供完整的解决方案，不给出实验的结果，组织学生在设计和结论分析过程中，充分发表意见和尝试，达到实验教学的目标。
3、独立性与团队合作相结合强调独立性是指综合性实验中，每个学生的实验任务和要求不应完全一样,完全由学生自己设计和完成实验任务，指导教师只写出实验方向、技术指标、目的，实验方案、实验方法步骤则要求学生自己编写，这样可防止相互抄袭,充分发挥学生自己的主观能动性,培养学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力。
Value Engineering———————————————————————作者简介:李茂林（1962-），男，仡佬族，贵州道真人，测绘高级工程师，本科，研究方向为地理信息系统。
0引言地图制图是地图制图工作者利用地理信息软件，对地理数据进行加工、处理，生成满足国防、科研、规划等部门所需的地理信息产品，从地图制图的范围看，地图制图可分为普通地图制图和专题地图制图，从使用的制图软件来看其种类繁多，但从使用的广范程度和便利性看，使用ArcGIS 软件制作地图无疑是地图制图工作者的最佳选择，该软件是美国ESRI 在全面整合了GIS 与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS 最高技术水平的全系列GIS 产品。
ArcGIS 是一个全面的、可伸缩的GIS 平台，为用户构建一个完善的GIS 系统提供完整的解决方案[1]。
1地理数据及编制地理数据是ArcGIS 软件加工处理的对象，地理数据既包含空间数据又包含属性数据，是地理数据区别于其它数据的显著特点。
即地理数据不仅有位置信息而且还有属性信息，非地理数据只有属性信息，地理数据的特点是量大，形态复杂，对地理数据的管理，在ArcGIS 中，运用ArcCatalog 软件对地理数据进行建库管理，保证地理数据的系统性和完整性，在ArcCatalog 软件中将要素与属性字段绑定，实现对要素的数据驱动和对要素的灵活表达，为地理数据的编制、运用创造了条件。
同时，为方便在ArcMap 中调用地理数据，ArcGIS 通过内嵌ArcCatalog 软件，实现地理数据的无缝链接，提高了软件使用的灵活性。
地图在使用过程中给用户传递出什么样的信息，这是地图制图工作者必须要考虑的问题。
各类地图因其用途不同，所用数据不一，即采用什么类型的地理数据以及采用地理数据的多少，取决于对该地图的策划、设计，地图制作的实现，就是围绕地图设计，运用地图制图理论，利用制图软件提供的功能，对地理要素进行制图综合、概括，对地理数据进行编辑、处理以及对地理数据进行矢量化操作，完成地图要素的符号化，从而构成地图表达所需的点、线、面要素，成为地图内容的重要组成部分，即地图主体内容的实现。
A r c G I S林业图制作简要方法集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-A r c G I S林业图制作简要方法ArcGIS是目前广泛使用的地理信息系统平台，隆阳区林业局2007年林改以来开始使用该软件对林业各方面进行画图操作，我通过地形图的扫描、栅格图像配准、矢量化数据的建立、编辑、小班属性数据的输入、地图版面设计等操作，简单介绍了林业地图制作的方法和步骤。
关键词：ArcGIS林业制图制作林业图传统的方式是利用photoshop、CAD等软件来实行，主要是利用软件的图形编辑文字处理和符号制作功能对林业用图进行操作，完全依赖于操作人员对软件的熟练程度。
随着社会的发展，面对林业各类数据，老的制图方法图形与数据分离，没有一一对应关系，难以管理和动态分析，ArcGIS软件是一个全面的，可伸宿的GIS平台，为用户提供了制图、编辑、矢量、栅格、测量分析等方面快捷的制图方法，该操作软件很好的弥补了以上软件的不足，被广泛应用于林业各类专题图的制作。
一．地理信息系统的定义地理信息系统（简称GIS）是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、处理、存储、分析、显示、描述的技术系统。
地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图象数据、属性数据等，主要用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
ArcGIS是美国环境系统研究所开发的新一代GIS软件。
二．ArcGIS在林业中的应用在林业方面被广泛应用于林业调查、林业规划设计、森林分类经营管理?、森林资源信息管理、森林分类经营管理、森林限额采伐管理、更新造林管理等。
三．制图方法3．1地形图扫描将扫描仪与电脑连接，并正确安装扫描仪的驱动程序，然后将纸质地形图放在扫描仪进行扫描，注意为了减少误差，地形图在平展，不要有褶皱。
ArcGIS空间分析模块学习指南ArcGIS具有功能强大、应用领域非常广泛，在社会公共安全与应急服务、国土资源管理、遥感、智能交通系统建设、水利、电力、石油、国防、公共医疗卫生、电信等方面和领域都有深入的应用。
强大的空间分析功能是ArcGIS9的特点与核心之一。
无论对于栅格数据还是矢量数据、低维的点、线、面对象还是三维动态对象，都可以通过其空间分析功能的实现得到较为理想的结果。
ArcGIS9的空间分析模块（ArcGIS Spatial Analyst）功能的实现主要是基于栅格数据进行的，其可以完成常用的数据转换、分析、统计、分类和显示等功能。
空间分析模块是Arcgis9进行空间分析的主要模块，但其并不囊括Arcgis9的所有空间分析功能，其他的一些模块可以帮助用户进行专题性较强、较有特色的空间分析，如统计分析模块、三维分析模块等。
ArcGIS9的空间分析功能主要包括于空间分析模块、3D分析模块、地统计分析模块、分析模块、跟踪分析模块等之中，如图所示。
对于空间分析功能的实现，各模块具有各自的特点和优势，这里就其能够实现的功能和特点作一简要的说明。
ArcGIS Spatial Analyst模块，是ArcGIS Desktop中增加了一组全面的高级空间建模和空间分析工具，应用ArcGIS Spatial Analyst，用户可从现存数据中得到新的数据，分析空间关系和空间特征，应用空间分析模块可以进行：1、距离制图（Distance）：直线距离函数（Straight Line）、分配函数（Allocation）、成本距离加权函数（Cost Weighted）、最短路径函数（Shortest Path）。
2、密度制图（Density）：密度制图中内插的是密度，也是就是每个栅格的值不是绝对值，而是用绝对值除以了搜索范围的面积。
3、栅格插值（Interpolate to Rastor）：反距离权重插值（Inverse Distance Weighted）、样条函数插值（Spline）、克里格插值（Kriging）。
ARCGIS空间分析基本操作一、实验目的1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。
2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、栅格重分类(Raster Reclassify)、栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、面积制表（Tabulate Area）、分区统计(Zonal Statistic)、缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、栅格单元统计（Cell Statistic）、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。
3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。
二、实验准备预备知识：空间数据及其表达空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分。
空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。
它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。
在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。
有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。
两种数据格式间可以进行转换。
空间分析空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。
空间分析是地理信息系统的主要特征。
空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。
空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。
空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。
空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。
空间分析步骤根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。
通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。
《A r c G I S地理信息系统空间分析实验教程》重点(自制)(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。
功能分为以下五个方面：①数据采集与输入；②数据编辑与更新；③数据存储与管理；④空间数据分析与处理；⑤数据与图形的交互显示。
世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。
5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次：①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数；③按分析的复杂性程度。
第二章的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。
地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。
第三章1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。
2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程，中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。
4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。
5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。
6.地理数据库建立的一般过程：①地理数据库设计；②地理数据库建立；③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据；⑤进一步定义地理数据库。
7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。
9.创建拓扑的优势：①根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，就可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系；②利用拓扑关系便于空间要素查询；③可以根据拓扑关系重建地理实体。
浅析各类土方计算方法优缺点1.土方量计算的原理求取地表物质体积差是土方量计算的目标，而其关键在于对原始地形和改造后地形的表述。
改造后地形是人为设计的结果，而且往往是规则的，易于清楚、准确地表述出来。
原始地形的表述则存在一个矛盾：地表是由无数个点组成的表面，而我们所获得的只是离散的有限数据。
因此对于原始地形的任何表述只能是模拟和近似。
各种模拟和近似的方法，都是基于地表连续和渐变的假定，这也是连续和渐变这一朴素的哲学思想在地理学领域的应用。
2.土方计算方法现以计算土方流行软件南方CASS 软件里所描述的土方计算方法进行浅析。
2.1 DTM 法土方计算由DTM 模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。
DTM 法土方计算共有3 种方法，一种是由坐标数据文件计算，一种是依照图上高程点进行计算，第三種是依照图上的三角网进行计算。
前两种算法包含重新建立三角网的过程，第三种方法直接采用图上已有的三角形，不再重建三角网。
对于这种方法笔者以为最好运用第三种，即建立三角网，然后很直观地根据实地情况判断三角网的正确性，通过修改三角形建立合理准确的三角网，最后再通过已有三角网进行计算，从而保证计算结果的准确性。
2.2 用断面法进行土方量计算断面法土方计算主要用于公路土方计算和区域土方计算，对于特别复杂的地方可以用任意断面设计方法。
断面法土方计算主要有：道路断面、场地断面和任意断面3 种计算土方量的方法。
2.3 方格网法土方计算由方格网来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。
系统首先将方格的4个角上的高程相加（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程），取平均值与设计高程相减，然后通过指定的方格边长得到每个方格的面积，再用长方体的体积计算公式得到填挖方量。
01 ArcGISChapter软件背景及功能01020304用于城市空间布局、交通规划、公共设施选址等。
城市规划应用于环境监测、生态评估、自然保护区规划等。
环境保护支持灾害风险评估、应急响应、灾后重建等。
灾害管理用于精准农业、农业资源管理、农业气候分析等。
农业领域应用领域与案例01ArcGIS界面包括菜单栏、工具栏、图层窗口、属性窗口等部分。
020304常用操作习惯包括使用快捷键、定制工具栏、保存工作空间等。
图层管理是关键操作之一，涉及添加、删除、调整图层顺序和透明度等。
属性表编辑也是常用操作，用于查看和编辑空间数据的属性信息。
界面布局及操作习惯02数据管理与处理Chapter数据类型及格式支持栅格数据矢量数据以像素为单位的图像数据，支持GeoTIFF、ERDAS Imagine式。
属性数据导入数据导出数据数据转换030201数据导入与导出方法数据编辑与整理技巧编辑工具属性表编辑拓扑处理数据裁剪与合并03地图制作与可视化Chapter图层操作包括图层的添加、删除、重命名、调整顺序、设置可见性等基本操作，以及图层的属性设置、符号化、标注等高级操作。
图层概念图层是地图的基本组成单元，用于组织和管理空间数据，每个图层代表一种地理要素或现象。
图层属性图层属性包括空间范围、坐标系统、数据格式、字段信息等，可以通过图层属性窗口进行查看和修改。
地图图层概念及操作符号化表达方法符号类型ArcGIS提供了丰富的符号库，包括点符号、线符号、面符号等，用于表达不同地理要素的形状、颜色、大小等特征。
符号设置可以通过符号选择器选择合适的符号，也可以通过符号属性编辑器自定义符号的样式、颜色、大小等参数。
动态符号化根据地理要素的属性值动态设置符号的样式和颜色，实现地图的交互式表达。
01020304数据准备专题图设置专题图类型选择地图整饰专题图制作流程04空间分析功能介绍Chapter空间查询与统计方法空间查询空间统计空间插值缓冲区分析原理及应用缓冲区分析原理应用示例4. 结果分析与解释对叠加结果进行分析和解释，提取有用信息并应用于实际问题中。
