地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
长沙市数据采集、处理与制图
目
录
1 概述 ..............................................................................................................................................2 1.1 实验目的 ..............................................................................................................................2 1.2 实验任务 ..............................................................................................................................2 1.3 实验要求 ..............................................................................................................................2 1.4 工作过程 ..............................................................................................................................3 1.5 实验进度安排 ......................................................................................................................3 1.6 实验任务与分配 ..................................................................................................................3 1．6．1 实验任务 .................................................................................................................3 1．6．2 任务分配 ...............................................................................错误！未定义书签。 2 实验过程与方法 ..........................................................................................................................3 2.1 总体流程 ..............................................................................................................................3 2.2地图配准 ...............................................................................................................................3 2.3 新建图层 ..............................................................................................................................6 2.4 矢量化 ..................................................................................................................................7 2.5 地图拼接 ..............................................................................................................................9 3 专题图制作 ................................................................................................................................12 3.1长沙市各地学校在校学生专题图 .....................................................................................12 3.1.1 建立表 ........................................................................................................................12 3.1.2 制作专题图 ................................................................................................................14 3.1.3 加入其他地图要素 ....................................................................................................15 4 实验总结 ....................................................................................................................................23 4.1 实验成果图 ........................................................................................................................23 4.2 遇到的问题及相应解决措施 .............................................................................................24 4.2.1 地图的配准 ................................................................................................................24 4.2.2 矢量化过程 ................................................................................................................24 4.2.3 全要素图形 ................................................................................................................25 4.2.4 专题图制作 ................................................................................................................25 4.3 实验心得 ............................................................................................................................26 4.4 个人总结 ............................................................................................................................26 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
实验内容: 地图矢量化及专题图制作
实验时间: 2009年12月31日—2006年1月13日 实验地点: 测绘楼实验中心 指导老师: 贾泽露
1 概述
1.1 实验目的
本次实验运用地理信息系统导论、地图投影、GIS制图等课程的相关知识，通过应用GIS专业软件ArcGIS制作湖南省长沙市的电子地图及各种专题图.通过两个星期的实验,达到熟练掌握电子地图的数据采集和制作的基本步骤、方法的目的，并熟练专题图的制作方法,加深对GIS专业软件的理解并做到对其的熟练运用，培养团体分工协作的能力。
1.2 实验任务
数据采集、录入、编辑、处理、分析、应用.体表现为， 采 用ArcGIS分层数字化扫描工作地图，并录入相应的属性数据，进行综合地图和各种专题地图的制作；
1.3 实验要求
通过运用本学期所学过的专业知识和专业软件，熟悉电子地图制作的数据采集、成图的基本流程，并熟练掌握查找相关资料并运用的方法。
对栅格图像的配准,要求达到一定的精度(误差
矢量图层包括县界、道路、铁路、水系、政府驻地等。
属性数据参照《湖南省2005年统计年鉴》、湖南统计信息网以及长沙市政府网站。
上交成果数据包括实验日志，数字化的图形数据及收集录入的属性数据，长沙市的综合（全要素地图）电子地图，长沙市的专题地图实验总结报告及个人小结。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
1.4 工作过程
纸图扫描 —→栅格图像配准 —→ 建立图层 —→ 矢量化图层—→ 专题地图的数据资料收集 —→ 建立专题图 —→ 实验总结报告
1.5 实验进度安排
前3天完成地图的矢量化;第4天完成全要素综合地图;第5天查找制作专题图的相关资料;第6天外出参观;第7天确定所要制作的专题图并输入相关数据;第8天制作专题图并对其进行整饰;第9天完成个人小结与实验报告.1.6 实验任务与分配
1．6．1 实验任务
完成对湖南省长沙市地形图的矢量化（包括县界、道路、铁路、水系、政府驻地等）; 拼接和裁剪地图形成长沙市全要素图; 查找长沙市相关资料; 制作长沙市的专题地图
2 实验过程与方法
2.1 总体流程
地图扫描——选择投影——底图配准——地物分类——新建图层——矢量化——拼接地图——图层叠加——完整的长沙市地图——输入属性数据——制作专题图——实验总结
2.2地图配准
打开ArcGIS/ArcMap，在新工作空间的Layer的属性中设置投影——高斯克吕格6度分带和北京54坐标系： 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 确定后，投影就确定了。然后加入我的地图——changsha.jpg，并新建图象金字塔。打开Georeferencing工具条进行配准。配准的时候，选择高斯克吕格投影坐标下的底图四角的四个点作为控制点，在地图上单击2次，在表中输入它的坐标，最后将控制点文件保存。
以后，每次在地图上进行矢量化之前，都需要将控制点文件“load”进来。
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2.3 新建图层
打开ArcCatalog,在文件夹上点右键，选择new->shapefile，新建适当类型的图层。比如一个区域的边界，选择类型为线状，并设置投影。
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我可以修改shapefile中的字段。比如需要为面状图层area_p添加一个字段：name，在area_p的属性中进行修改，输入字段名和相应类型。
2.4 矢量化
打开ArcMap，选择Add Data，将changsha.jpg添加进来并加载控制点，同时把建立好的图层也添加进来，以扫描得到的图作为底图在ArcMap中对各个图层进行矢量化。首先添加Editor工具条：在非工作区中点击右键，选择Editor。点击Editor中Start Editing,然后在Target中选择需要矢量化的图层，在Task中选择Create New Features，利用sketch工具就可以开始矢量化了。矢量化过程中，打开SNAPING工具当光标在一定范围时，会自动落在顶点上，使两条线的端点重合，线段连续。
我得到的图层有点状的，如图为政府驻地图层：
地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 线状图层有道路、铁路、区划线、水系：
面状图层有行政区、水域：
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当我完成线状图层的矢量化后，绘制面状图层的时候利用自动跟踪，可以减少很多工作量。比如利用县界绘制面状的县。Target中选择area_p,将要跟踪的线段选中，选择Trace Tool开始跟踪，最后回到起点的时候双击鼠标，就会得到闭合多边形。
接着打开属性表，为每一个对象输入相应的属性值。
选择标注字段为“name”,并在area_p上点右键，在Lable features前打勾，县名就标注了：
2.5 地图拼接
因为每个组的地图都是规则的长方形，难免有些需要的县在别人的地图上，而自己图上的不一定是需要的。这使地图的拼接成为必要。我组需要将张家界和地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 怀化地图的一部分拼接在一起。在各组矢量化完成后，从别的组的图层上选择我组需要的部分，粘贴到相应图层上；同时把图层中不需要的部分删除掉，得到完整的长沙市的各个图层。最后将各图层叠加，添加图名、图例，得到全要素地图。
步骤如下：
1．新建长沙市文件夹，在文件夹中建立需要的shapefile图层，并添加相应的属性和投影。
2．将长沙市、张家界和怀化地区的县界图层信息添加到ArcMap中，然后将所有信息复制到已经建立好的长沙市的shapefile图层中。
3．在新建的长沙市shapefile图层中修改信息，将属于长沙市的区域保留，将不属于长沙市的区域删除。在县界图层上，修改节点位置、添加删除节点，使各条线段连续。在面状图层上，重新自动跟踪原图上不完整的部分。
4．将其他图层按照以上步骤添加到益阳市相应的shapefile图层中，并进行相应的修改。
5．将各图层叠加在一起，在ArcMap layout view中对其进行全要素制图。如添加边框、底色、标题、比例尺、图例、指北针、经纬网等。边框、底色的添加是在工作区单击右键，选择Properties，在Frame对话框中选择需要的边框和底色。
标题、比例尺、图例、指北针的添加分别为点击工具条上的Insert->Text ,Insert->Scale Bar , Insert->Legend ,Insert->North Arrow，添加工作便完成。
经过图幅整饰，效果图如下： 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
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3 专题图制作
的地图全部绘制完毕，我就开始了新的实验任务——专题图的制作，首先先确定了八个题目。每个人负责两个，包括：财政收入支出、农林牧渔产量、农民平均每人纯收入、在校学生、年末总人口数、国内生产总值、耕地面积、消费额。我用的资料是湖南省2005年年鉴。
下面就其中一个专题图来做说明：
3.1长沙市各地学校在校学生专题图
3.1.1 建立表
首先，在中选择需要输入属性信息的图层，在这里也就是在上面点右键，选择属性：
打开的菜单如下图所示，在其中添加相应字段：普通高等学校（college）,中等学校（Secondary）中等职业教育（Vocational）,普通中学（Regular_Se）高中(Senior)，初中(Junior)，普通小学(Primqry)。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
添加完，点击确定，打开打开，现在开始添加具体的属性信息；
先将地图显示在页面里打开下面的工具栏：
选择开始编辑，然后选中其中的一块区域，点击属性框然后将年鉴中的相应信息输入：
可以查看信息，
，选择的是A4的纸，
将刚才添加属性字段的图层
将所有的县市地区的信息全部输入，为了让图较为好看，将每一个县都绘制了不同的颜色，
选择 ，点右键，选择属性，按照县名来填充。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
点击确定后就比较好看了。
3.1.2 制作专题图
在右边的图层框中重新加入数据选择在上面点右键，选择属性。
，将其改名为在校学生，
弹开下面的对话框我就中等职业教育（Vocational）,高中(Senior)，初中(Junior)，普通小学(Primqry)四个字段来制作专题图，选择的是柱状图。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
点击确定就可以显示，这时的地图并不完整，所以要加入其他要素。
3.1.3 加入其他地图要素
首先是加入网格线，在图层上单击右键选择属性，弹出下面的对话框，然后选择新建
； 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
因为我选择为北京54坐标系，所以要选择第二种网格。
一直选择下一步，然后点击确定。网格线就加好了。
第二步要添加地图名、指北针、比例尺、图例、制图人。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 选择菜单中的添加（Insert） 第一个是加入图名
第二个加入指北针
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第三个添加图例
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第四个添加比例尺
地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 第五个添加制图人信息
改变其他的边框等格式就可以出图了,下面是完成图: 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
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4 实验总结
4.1 实验成果图
第一阶段出图
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全要素图：
4.2 遇到的问题及相应解决措施
4.2.1 地图的配准
1) 地图出现扭曲,要注意的有两点: a.应该先选择投影坐标系, 再选择控制点进行配准.坐标系选择为:高斯克里格下的北京54坐标系,根据地图所在经纬度,选择19度带; b.配准的工具条Georeferencing中应该使Auto Adjust为未选中状态.2) 误差较大,我就配准了很多次,从中选择误差最小的作为矢量化底图.3) 保存配准后图形为rectify文件,图形显示效果会变暗变黑,可以通过图像处理软件处理或者通过改变其属性中的灰阶级别来改变显示效果,减少矢量化中因为原图不清楚而可能导致的误差.如果没有保存为rectify文件,则每次打开原图时需要加载控制点信息和坐标系信息.4.2.2 矢量化过程
1) 各个图层要在统一的坐标系统下进行矢量化,否则会出现图层不能叠加到一起的情况,这时在窗口中显示的就是左右两边各有一部分图层,且显示的图形很小,调整图层使用菜单工具条Spatial Adjustment,使用工具New Displacement Link,在两边不同图层中寻找四个以上的相应点,然后使用Spatial Adjustment的下拉菜单中的Set Adjust Data„选择要叠加的图层,再Adjust就可以把图层叠加在一起,全图显示时所有图层在正中显示,这样地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告 才正确.2) 矢量化图层中遇到的一些问题.(1)面状湖泊或河流中存在岛屿或者沙洲,可以根据岛屿或沙洲的轮廓矢量化岛屿或沙洲的两边图形要素,再合并.我学会了一种更方便的方法,简称为“挖洞”,可以先不考虑沙洲或者岛屿,直接矢量化出河流或者湖泊的轮廓,然后选中该河流或湖泊,使用工具条Editor,画出沙洲或岛屿的多边形(即要挖出的洞),选中该多边形,选择Editor中的Clip,确定后删除该多边形,就挖好洞了,即得到了岛屿和沙洲的轮廓图.(2)矢量化过程中由于缩放比例不同,精度有欠缺,最后在放大到能看见栅格图形的程度来调整结点等的细节工作,提高矢量化精度.(3)要保证同一内容的不同类型的图层的对应.如县界的线状边界和县界面状图的边界应该一样,则需要使用自动跟踪,根据线画面,或者根据面画线,使用Editor中工具Trace Tool,从某一结点开始,可以自动跟踪结点,最后双击成图.这样就不会产生边界不重合,出现碎屑多边形等情况.(4)所有图层叠加到一起,图层内容有冲突,比如小支流河流穿过了面状河流,或者部分结点出现冗余或者不到位,还有面与面的合并可能会出现碎屑多边形或者间隙,都需要调整结点,提高精确度.4.2.3 全要素图形
图形的拼接.(1)对Merge图形的处理,由于水系网、公路网或者多个单独的面被合并为一个图形要素,但是只需要选择其中的一部分,这时需要还原其到没有合并之前的情况,选中需要拆分线段结点的图层内容,使用工具菜单Advanced Editor中的工具Explore Multi-Part Feature,就可以恢复到其没有合并之前,可以选择需要的内容了,而不需要手动去截断线或者面,其中,多个合并单独面的分割也可以使用“挖洞”的办法去除多余的面.(2)两个图层内容的合并,可使一个图层可视,另一个不可视,复制当前可视图层内容,再使当前可视图层不可视,当前不可视图层可视,粘贴复制内容,则当前可视图层就包括了两个图层的内容,一般当前图层为我的工作图层.4.2.4 专题图制作
1) 专题图制作要注意数据的输入和保存,有时候稍有改动,就有可能丢失数据或者改变已编辑内容,需要重新编辑.2) 专题图或者其它的工作空间保存,即使设置了相对路径后,在其他的机子上还是无法打开相应的图层,只得重新导入数据.点击图层右键,选择属性中的source或者Data->Set Data Source将数据直接导入.3) 放大专题图，在专题信息显示处会有线段出现，而且线段会随着图层放大与缩小改变方向。这是引导线的问题，需要在图层属性中的Symbology中的按钮Properties„弹出菜单中，使Leader Lines中的Show为未选中状态。 地理信息系统专业 2007级 《GIS原理与应用》 课堂实验报告
4.3 实验心得
通过这次基础实验中，极大地巩固了我平时GIS导论实验课的实际操作能力，这次的实验给了我一个具体的操作对象和目标，用到了很多平时所学的理论知识，如地图投影，GIS导论，GIS制图，加深了我对GIS的理解，学会了电子地图的数据采集和制作，以及专题图的制作，以及这些具体实践的思想，让我懂得了很多东西老师都不一定能给你，但是自己不要总是靠老师来帮忙解决，要学会自己思考和探索，发现问题，解决问题，做出自己的成绩。
本次实习的主要问题有：
1、
2、面状河流的矢量化过程中，因为面状河流中间存在沙洲等非水体，并不是一个完完整整没有孔洞的面，
专题图制作中，在专题信息显示处会有线段出现，这个问题我最初并没有多加注意，在对比别人的专题图时才发现自己的不完善之处，这是引导线的问题，而且线段会随着图层放大与缩小改变方向，需要在图层属性中的Symbology中的按钮Properties„弹出菜单中，使Leader Lines中的Show为未选中状态。
4.4 个人总结
通过本次基础实验，我加深了对理论知识的理解，提高了专业软件操作的熟练度，巩固了我平时所学的理论课程和实验操作，特别是对ArcGis软件的具体应用到电子地图的制作上有了一个较全面的理解，学习了电子地图制作和专题图制作的思想，这些对我以后的基于软件操作上的更深一层次的学习是很有帮助的，我成功地完成了此次基础实验的任务，学习别人的长处，帮助别人解决问题，从中又提高了自己，不仅仅是知识方面，也学习了很多为人处事的道理。
大家都学到了很多新的东西，从理论到实践，从书本到具体操作，我都很高兴有这么一次基础实验，真真正正提高了我的能力。
