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1、地理信息系统课程实验报告学 院： 专 业： 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 日期:2012年12月15日目录：地理信息系统课程实验报告21 MAPINFO简介32实验区域背景33影像数据矢量化33.1实验目的和内容33.2矢量化的目的和意义33.3 基本实验步骤43.3.1 配准栅格文件43.3.2建立基础地理信息图层43.3.3Table表的操作43.3.4地图矢量化44道路交通设施符号数据库54.1实验目的和内容54.2符号制作原理64.3创建符号的意义64.4基本实验操作64.5建立交通标志符号库的意义65交通设施图层加工65.1实验目的和内容65.2 基本实验步骤65.2.1
2、 图形数据加工65.2.2属性数据加工75.3交通设施图层加工的意义76. 空间分析与专题图制作76.1实验目的76.2空间分析76.3绘制所需的专题图基本步骤76.3.1 专题图类型86.3.2 点密度图86.3.2直方图86.3.2饼图86.3.2范围图96.4 专题图制作的意义97实验所遇到的问题和收获97.1控制点坐标和配准意义浅析97.2把握各种文件格式和数据的关系97.3矢量化的含义107.4对数据处理功能不够全面107.4工作空间108.个人实验体会10地理信息系统课程实验报告 （北京交通大学交通运输学院，北京；10044）【摘要】本文应用GIS软件MapInfo，以北京交通大学
3、、西直门立交桥邻近区域为对象，完成数据采集、存储、空间分析以及制图输出等过程，同时分析了个人在实验过程中所遇到的问题；此外，结合交通运输专业的知识，对专题图中所隐含的问题进行描述,并提出自己的改进意见,同时,阐述了自己在课程设计的过程中的收获和心得体会。【关键词】地理信息系统；MapInfo；专题图；交通运输1 MapInfo简介MapInfo地理信息系统平台作为一个图形文字信息完善结合的软件工具，能将所需要的信息资料形象、直观地与地理图形紧密地联结起来，能提供大量常用的分析、查询功能，能将结果以图形或表格的方式显示出来。MapInfo软件也提供与一些常用数据库的接口,可以直接或间接地与这些数
4、据库进行数据交换。其主要功能包括：地图编辑和数字化功能。使MapInfo Professional成为建立地图信息系统数据的必要工具。专题分析、地理查询。数据可视化技术为桌面用户分析和查询数据库中的数据展现了新的视野。决策支持。通过将数据库中的数据转化为所连接的地图对象的可视属性,使得隐藏在数据表格之中的信息通过地图表现出来，为决策支持，宏观管理提供了更加有力的依据。同时，MapInfo软件适用于交通运输应用领域，能对公交站点密度、建筑物的布局合理性进行分析，这些数据也为交通运输决策提供有力的支持与帮助。2实验区域背景北下关位于北京市中心区域，附近不存在工业用地（M），物流仓储用地（W）等，主
5、要以居住用地（R）、公管理与公共服务用地 (A)和商业服务业设施用地（B）等为主。所给区域内经济、交通都较为发达，存在很多的商业区与居民小区。除此之外，区域内也存在北京交通大学、铁道研究所、铁科研等科研与教育单位，还有首都体育馆这一体育单位；而且在下方有北京动物园与海洋馆，存在大片绿地，并有一条河流穿过区域下方。图2-1:交大周围遥感影像截图此栅格图像有四种用途，如下所示： 作为普通地图的蓝本。 用作MapInfo图的背景，采用栅格图像作为地图的基础图层。 作为一幅单独的图像，与MapInfo的地图组成页面布局。 地图编辑，作为地图编辑建立矢量地图。3影像数据矢量化3.1实验目的和内容本次实验
6、目的是掌握一种地理信息数据获取的一种方法，即利用卫星遥感影像或航拍影像数据等栅格数据产生矢量地理信息数据；实验内容为通过互联网获取交大附近的卫星遥感影像数据，在MapInfo环境下与北京市基础地理信息数据配准，作为地图矢量化的底图，形成道路网、水系、建筑物、街区和单位等矢量图层。3.2矢量化的目的和意义地图矢量化，就是把栅格数据转换成矢量数据的处理过程。当纸质地图经过计算机图形、图像系统转换为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化后，生成的一种计算机数据文件矢量化电子地图，这种数据文件可以进行地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印。3.3 基本实验步骤3.3.1 配准栅格文件栅格图
7、像配准有两种方式：手工输入坐标值配准；屏幕确定坐标值配准。由于已给定坐标值，同时地图有经纬线格网，所以采用手工输入坐标值配准方法。理解物理坐标与用户坐标的概念及其转换关系,准备好图像四个角的经纬度坐标数据，对研究区域进行配准。图像的四个角所在的经纬度坐标数据为：左上角：(116.30950927734372,39.970805680527725)；右上角：(116.35620117187497,39.970805680527725)；右下角：(116.35620117187497,39.93606595478707)；左下角：(116.30950927734372,39.93606595478
8、707)。其中坐标系为：WGS84坐标系。图片要求：足够清新，能显示各个路口、道路和建筑物的形状和大小。3.3.2建立基础地理信息图层掌握GIS空间数据库建立的基本方法，数字化中国图上全部要素，并针对不同的要素分别建立图层。图层包括包括建筑物、道路线层、道路面层、单位、绿地、水系图层。同时，掌握GIS属性数据库建立及其与空间数据库关联的方法，建立相应的属性数据结构。意义：原地图是综合性的，其上密密麻麻地布满各种信息，不利于信息的分类和查找。MapInfo 采用分层，使复杂的地图变成了简单易处理的多层次的地图层3.3.3Table表的操作MapInfo以表Table的形式组织信息，将数据与地图有
9、机地结合在一起，每一个表都是一组MapInfo文件，这些文件组成了地图文件和数据库文件。为使用MapInfo，就需要有组成表的用户数据和地图文件。这些文件可以来自MapInfo或者由用户创建。用户要想在MapInfo中工作，就必须打开一个或多个表。3.3.4地图矢量化利用MapInfo Professional的绘图工具分别对建筑物、道路线层、道路面层、单位、绿地、水系图层进行矢量单位。得到总的矢量化图和各个图层的矢量化图如下：图3-1：矢量化叠加效果图由于时间的限制，实验只是针对部分区域进行细致的矢量化，主要是北京交通大学主校区和周边部分区域。上图为矢量化的叠加效果图。对于单位图层，由于时间
10、的限制，单位划分和单位图层建立得不够细致，但是我们可以看出研究区域占地面积较大的北京交通大学和、海洋馆和动物园以及中国农业科学院，同时区域内存在很多事业单位，商场单位占地不大。图3-2：道路线层矢量化图通过查询工具，可得，区域内道路总长30.3053km，区域面积为15.10km2 ，根据道路网密度计算公式可得干路的道路网密度为： 区域干路道路网密度为2.007km/ km2，北京市人口密集，城市人口远远大于5万，根据城市道路规划标准表3-1，可以得知北下关区域的道路网密度指标未达标，应该要多修建道路，满足市民需要。表3-1：城市道路网规划道路网密度指标项目城市人口（万人）干路支路道路网密度
11、（km/ km2) 53-43-51-54-54-6 15-66-8图3-3：区域部分建筑物和绿地矢量化图 由图可见，该区域内有少部分梯形、折角型、正方形以及不规则的建筑物，但大多数建筑物以长方形建筑物为主，长宽比例基本为30:1左右。区域内建筑物所占面积为4.284 km2。绿地面积约为1.367 km2。建筑物和绿地所占区域比例分别约为27.98%，8.93%，根据国家标准，可以得知，区域内建筑密度达到标准。图3-4：水系矢量化图图3-5：道路面层矢量化图由图可见，道路宽度在区域的不同地方宽度有所不同。但是平均宽度在35.5m。4道路交通设施符号数据库MapInfo应用于测绘界，建立完整的
12、地形图符号库至关重要，因为地形图符号是描述地图要素特征，科学地反映实地形态的重要手段。4.1实验目的和内容本次实验目的是掌握地理信息系统平台图符式样扩充的方法，建立道路交通设施图符及式样数据库；实验内容为针对收集到的道路交通设施图符式样的国家或行业标准，使用MapInfo线型编辑器和符号编辑器，形成关于道路网、公交线网、路口、立交桥、公交站点和交通标志、标线的图符及式样数据库。图4-1:道路交通标志、标线图4.2符号制作原理点状、线状、面状符号的制作原理为：点状符号即为windows中光栅、矢量和true type字体，可以通过设置字体大小来满足地形图符号尺寸大小的要求。线状符号通过MapIn
13、fo系统中的milisted.exe应用程序来开发，其主要思想是把一个线状符号分解成几个组合图形，通过分层透明叠加合成.面状符号实际上是一个闭合的多边形中规则排列或随机排列点状或线状符号。4.3创建符号的意义符号是指有一定意义的图形、文字等。如道路十字交叉符号用于警告；禁止通行符号符号表示禁止一切车辆和行人通行等。其意义和作用主要有三点： 用符号能简单明了地表示事物； 用符号可避免由于外形不同引起的混乱； 用符号可避免表达的文字语言不同而引起的混乱。虽然MapInfo系统本身提供了点、线、面符号，但是这些符号都是示意性描述符号，其尺寸大小规范不能满足我国各种比例尺地形图的需要。因此，需进行符号
14、制作并建立一套完整的地形符号库以适应交通运输行业成图需求。4.4基本实验操作打开MapInfo Professional配置工具管理器开启符号编辑器按照标准制作道路交通标志符号，形成符号库关闭MapInfo Professional将需要插入符号的图层置于可编辑状态插入自定义符号。4.5建立交通标志符号库的意义公路交通标志是用图形符号和文字传递特定信息，用以管理交通、指示行车方向以保证道路畅通与行车安全的设施。适用于公路、城市道路以及一切专用公路，具有法令的性质，车辆、行人都必须遵守。表4-1：道路交通标准和标线道路交通标志1、警告标志2、禁令标志3、指示标志4、指路标志5、旅游区标志6、道路
15、施工安全标志7、辅助标志道路交通标线8、禁止标线9、指示标线10、警告标线交通标志的主要作用如下：提供道路信息，起到道路语言作用；指挥控制交通，保障交通安全；指路导向，提高行车效率；为交通管理部门提供执法依据。建立矢量化交通设施符号库，其意义主要是建立一个管理地图符号的数据库系统。这个符号库系统能提供各种符号的创建、组织、检索、管理和应用功能。5交通设施图层加工5.1实验目的和内容实验目的是掌握交通设施专题图层划分和数据加工方法；实验内容为在影像数据矢量化和交通设施图符式样数据库基础上，进一步加工交通设施的专题图层，包括道路网（一、二、三、四级道路的面层、中心线、边线）、公交线路、公交站点、路
16、口、立交桥、信号灯、交通标志、标线等图层，并建立信号灯和公交站点的属性数据。5.2 基本实验步骤5.2.1 图形数据加工建立公交线路（87路和运通105路）和公交站点（87路和运通105路在制作区域范围内的站点）图层。图5-1:公交线路和站点矢量图5.2.2属性数据加工加工公交线路和公交站点两个图层的属性数据。包括线路名称、线路编号，线路长度和站点名称、 线站点编号、方向等字段信息，或利用表浏览器输入属性数据。图5-2：公交线路属性表更新列，获取公交站点的X、Y坐标信息。表：5-1：公交站点属性表5.3交通设施图层加工的意义实现各类交通设施信息统一录入、统一管理，首先可以对交通信息进行分析，同
17、时，也方便对交通设施维护、维修及备案。6. 空间分析与专题图制作6.1实验目的实验目的是掌握地理信息系统常用的空间分析与专题图制作的方法；实验内容为基于已加工的交大周边地理信息数据，采用地理信息系统常用的查询、量算、叠合、分类和邻近等空间分析方法进行空间分析，并绘制直方图、饼图和点密度等地理信息专题图。6.2空间分析在MapInfo 中，根据需要可以对图层及其相关数据进行有关操作来获得自己想要的结果。其中，空间分析的基本功能有：查询、量算、叠合和邻近功能。量算主要用于距离量算、周长面积和相关坐标等信息获得。查询主要是根据属性数据进行查询。叠合主要是将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠
18、相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系，用来更新单位图层所在的位置属性。邻近主要用于创建空间缓冲区。6.3绘制所需的专题图基本步骤确定要分析的对象，新建了其他图层，如区域，并在新建图层上建立自己所需要的属性，如总面积，商店数目，再制作专题地图，并对所得到的专题图进行分析。（附注：本次实验数据，仅本人根据自己的知识和经验，不存在任何可靠性。）6.3.1 专题图类型Mapinfo有六种专题地图类型，我们可以根据需要进行选择，制作某种要素的专题图。 图6-1：专题图类型6.3.2 点密度图专题图点密度图是利用的点的疏密来表示食事物的多少或密集程度的。其基本步骤为：新建区
19、域图层，在区域图层新增属性：商点数目（inter）。并输入数据。选择点图专题图，制作区域内商店数目分布点图。图:6-2：区域内商店数目点密度图通过专题图，我们可以看出北京交通大学附近的商店较少，商店主要集中在西直门和动物园附近。这主要是由于西直门是公交枢纽，动物园是旅游景点，聚集了大量人流。6.3.2直方图专题图直方图是利用的方块的高低来表示事物的数量的。其基本步骤为：新建区域图层，在区域图层新增属性：商业用地面积（float）和总面积(float)。并输入数据。选择直方专题图，制作区域内单位商业用地面积和总面积的。其中黑色实体为总面积，黑色虚点体为商业用地面积。图:6-3：商业用地面积和总面
20、积直方图通过专题图，我们可以看出北京交通大学附近的商业用地较少，商业用地主要集中在西直门和动物园附近。6.3.2饼图专题图饼图是利用的扇形所占整个圆的多少来表示事物在整体中的比例的。新建区域图层，在区域图层新增属性：商业用地面积（float）和绿地面积(float)。并输入数据。选择专题图类型，专题图中，红色为商业用地面积，绿色为绿地面积。图:6-3：商业用地面积和绿地面积直方图从图中可以看出北京交通大学绿地面积比例较大，主要是由于其为教育科研用地，有大量绿化带。同时由于动物园是属于绿地，其相应的绿地面积比例差不多占了总面积比例的90%。6.3.2范围图专题图范围值图是利用的面区域颜色的深浅或
21、者形状的不同来表示事物的某个范围。新建区域图层，在区域图层新增属性：绿地面积(float)。并输入数据。选择专题图类型，制作绿地面积范围值图。图:6-3：绿地面积范围值图从图中可以看出，绿地面积主要集中在动物园附近，同时由于范围值图给的是区域面积，所以对于其他面积较大的区域，也会出现绿地面积较大的情形。因此，对于绿地面积范围值图应该选择绿地面积比例制作范围值图，这样才能得到所需要的数据。6.4 专题图制作的意义传统的数据表格并不能直观地反应出那些隐含在数据里面的趋势和模式，为了能充分地利用数据，我们往往借助于诸如直方图、饼图之类的图表来分析数据。在MapInfo中，专题地图是用来分析和表现数据
22、的一种强有力的方式。利用专题地图。可根据表中对象的值来赋给地图对象颜色、图案和符号从而把各种数据图形化。很直观地显示在地图上。专题图是各类信息可视化的最直观的表达形式，是突出反映一种或几种主体要素的地图，这些主体要素多是根据专门用途确定的，它们应表达得很详细，其他的地理要素则根据表达主体的需要作为地理基础迭绘。同时，直观化的专题图有利于数据分析，可以根据自己所需要的数据进行制作各种类型的专题图。7实验所遇到的问题和收获7.1控制点坐标和配准意义浅析问一开始时候由于没有意识到配准的含义所在，在录入四个坐标点的具体坐标时，忽视了相应的位置。造成之后进行矢量化操作时，你画的直线与你设定的位置差别很大
23、，但是由于不清楚原因，所以一直都没法再继续做课程设计。地图配准的意义有一点：一、地图的地理位置的纠正；二、将地图进行地理定位；三、给地图赋坐标值。因此，细心填写和设置控制点坐标是非常必要的，如果错误的设置了控制点坐标，那么在跟踪地图时，就不能正确判读数字化仪移动头的位置。此外，MapInfo地图配准要求至少要有3个控制点，并且只有三个控制点时不能都在同一条直线上，由于我们的坐标是老师给的，四个坐标，比三个坐标的精度要高一些。主要是因为，控制点越多，从数字化板到地图的坐标变换越精确。7.2把握各种文件格式和数据的关系我们在使用MapInfo软件时，经常会遇到这样的问题：为什么拷贝了地图了却总是无
24、法打开，通常都只是有“地图”没数据。主要是因为 “地图”是MapInfo默认保存的格式的文档；又如，你把保存文件之后再打开时，会出现一片空白，其主要是原因是复制相关的数据文件或者改动文件路径。当我们遇到问题时，对于这样一个刚刚熟悉的软件，在使用的时候，一定要先了解各自保存的文档格式与其相关数据的关系，这样出现问题的时候也容易判断，便于自己发现错误进行改正。以下便是我根据老师上课讲解和查阅资料所找到了一些关于MapInfo的文件格式和数据关系。MapInfo以表的形式组织数据。图形对象与MapInfo表中一条记录对应。表中除属性字段外，还包含一个OBJ列，保存对象信息，实现图形和属性的无缝连接。
25、一个MapInfo表可能由以下后缀文件组成：. tab属性数据的表结构文件（主文件）。属性数据表结构文件定义了地图属性数据的表结构，包括字段数、字段名称、字段类型和字段、宽度、索引字段以及相应图层的一些关键空间信息描述。同时.tab也是一个文本文件，可以直接打开。. map存储图形对象数据。具体包含了各地图对象的空间数据。空间数据包含空间对象的几何类型、坐标信息和颜色信息等。另外还描述了该空间对象对应的属性数据记录在属性数据文件(.DAT)中的记录号。这样，当用户从地图上查询某一地图对象时，就能够方便地查到与之相关的属性信息。. id图形对象索引文件，连接图形和属性。交叉索引文件记录了地图中每
26、一个空间对象在空间数据文件(.MAP)中的位置指针。每四个字节构成一个指针。指针排列的顺序与属性数据文件(.DAT)中属性数据记录存放的顺序一致。交叉索引文件实际是一个空间对象的定位表。. ind地图对象的查找索引。索引文件并不是必须的，只有当用户规定了数据库的索引字段后MapInfo才会自动产生索引文件。索引文件中对应于每个文件索引字段都有一个索引表。在每个索引表中，先给出总的数据库记录数目，然后按照索引顺序给出每条属性数据记录在对应的索引字段处的具体属性数据和该记录在属性文件(.DAT)及交叉索引文件(.ID)中的记录号。. dat属性数据文件。属性数据文件中存放完整的地图属性数据。在文件
27、头之后，为表结构描述，其后首尾相接地紧随着各条具体的属性数据记录。. worMapInfo的工作空间文件。. dbf /.xls /.tif导入的属性或图像。7.3矢量化的含义在一开始的软件操纵中，虽然清楚地图矢量化，就是把栅格数据转换成矢量数据的处理过程，但是却不明白为什么要进行矢量化。MapInfo支持一种图片格式：矢量格式，它是一种基于坐标的数据结构，每个对象被表达成一系列顺序的x，y坐标。把栅格图片转化成矢量图片后，即可在矢量图上附加数据而且还能很方便地放大、缩小地图。矢量化的优点主要是以下几点：矢量图形最大的优点是用矢量表示的对象易于放大或者压缩，而且不会降低其在计算机中的显示质量，
28、矢量图像的放缩能够保持边角的尖锐等特性，不会出现模糊影响显示质量。矢量图像由简单的几何图元组成,表示紧凑，所占存储空间小。矢量图像易于进行编辑，对矢量图像进行编辑的时候，如进行旋转、拉伸、平移等操作时仅需要修改相应几何图元的参数信息。但是矢量化也有相应的缺点，比如难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。7.4对数据处理功能不够全面在专题图制作过程中，比如我们在制作绿地面积范围专题图时，属性数据表中只有绿地面积数据，而我们要分析的是绿地面积占总区域的比例，虽然我们可以进行计算，得到相应的比例，但是会增加很大的计算量，也增加了操作的繁琐性。因此MapInfo应增强数据处理功能，在范围专题图中应增加某一
29、变量与另一变量的比例的范围值功能。同时，在属性数据输入表格中应增强数据编辑功能，像简单的加减乘除功能应该在属性编辑表上可以直接进行，而不用人工计算。这样会给用户提高了很大的便利性。绿地面积比例可以直接在属性表上给出，这样可以直接进行范围值专题图的绘制。7.4工作空间我们在软件操作过程中，会发现工作空间保存后，在别的电脑中无法打开，只能在原来做的电脑上打开。对于这种问题，就必须懂得工作空间的意义。工作空间是指当时的工作状态，记录了已打开的所有窗口的大小，在屏幕的位置，各种对象、工具的样式、颜色、字体字号、填充图案等。保存当前工作状态为工作空间，就保存了这些需要繁琐设置的内容和操作，要想在其他电脑
30、中打开工作空间，必须吧当前所打开的表、地图等文件都另存到自己的文件夹中，然后重新打开，保存工作空间，因为在别处要想打开，你所用到的文件必须与当时的路径完全相同，否则无法打开。8.个人实验体会开始接触MapInfo，会发现他和其他软件（CAD）一样，都具有相应的图形的输入与编辑功能。但是，我在刚开始的时候很难能将书本上学习的知识与GIS软件应用相结合起来。之后，通过MapInfo进行地图矢量化，我们近一步熟悉并掌握了这一软件其他的基本功能与应用。MapInfo在制图上清晰易用，在应用分析上方便多功能。它的界面及功能的人性化设计使得我们更有意愿了解它，掌握它。我在用它制图时发现它的上述优势。Map
31、Info除以上优势以外它在某些方面还存在一些缺憾。比如在上面的论文分析中已给出的矢量化的优缺点，我就不在此重复叙述。此外，在制图及应用分析过程中我发现MapInfo的数字化模块的一些不足，虽然它也能进行基本的数字化功能，但是数字化时不能通过滚动滑轮来放大和缩小地图，这就造成经常是在数字化时不经意的滚动了滑轮，结果造成地图的大范围的移动，比较麻烦。其次，在制图过程发现理论与实际还是有很大差距的，在课上学习的一些理论操作性的知识在实际应用时常常会有一些细节上的变动。这在处理上往往会有一些小技巧，这就考验了我们的理论联系实际的能力及变通能力。通过本次课程设计，我掌握常见GIS软件的应用，提高GIS软件应用技能，MapInfo软件操纵部分涉及空间数据的采集、建库、管理、分析和应用等诸多方面。总的来说，我熟练掌握了MapInfo软件的操作步骤和基本方法。也对专业知识有了进一步的了解和掌握。在实习过程中不免遇到各种各样的问题，通过请教同学，这些问题最终得以解决。同时，这次课程设计培养了独立思考分析的能力。总之，从这次制图当中我们不仅学会了有关理论、软件实践的知识，同时还对二者之间的联系性有了更高的认识。
