地理信息系统实习报告.doc
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1、地理信息系统实习报告目录1.MAPGIS模块11.1 GDB企业管理器11.2地图编辑器21.3地图集管理系统21.4地图综合21.5 三维基础平台31.6数据分析与处理31.7数据检查系统41.8网络编辑与分析41.9数字地形分析41.10数据中心42.MAPGIS矢量化52.1矢量化介绍52.2矢量化实现53.投影变换83.1投影变换的定义83.2钻探地理坐标转投影平面直角坐标93.3矿区大地坐标转图形投影平面直角坐标系124.栅格分析134.1栅格分析介绍134.2距离制图134.3计算密度154.4邻域统计165.矢量分析165.1问题的提出175.2确定商店的服务范围175.3分析消
2、费者特征196.网络分析206.1网络分析的意义206.2路经分析216.3连通性分析256.4寻找最近设施266.5创建服务区域286.6定位分配316.7多车送货347.统计分析357.1属性统计分析357.2空间回归分析388.DEM分析428.1DEM分析的定义428.2GRID模型的建立428.3TIN模型的建立438.4TIN转GRID449.综合分析459.1度假村选址问题的提出459.2度假村选址的方法4510.学习心得511.MapGIS模块1.1 GDB企业管理器GDB企业管理器以分布式跨平台可拆卸的多层多级体系结构和面向地理实体的空间数据模型,实现对海量空间数据的存储与管
3、理。此解决方案具有如下主要功能:1.空间数据管理 面向实体的空间数据模型、具有面向网络的分布式数据管理机制、多源数据集成管理、针对海量空间数据管理的设计、数据存储、查询管理、空间数据安全管理 、空间数据备份与恢复管理 2.空间信息应用服务 空间信息应用服务,主要是提供基于 SOAP和XML的空间信息Web Services,包含空间数据的存取、交换、空间分析和空间运算、空间信息查询等空间信息服务。 3. 三维动态建模与可视化 MapGIS K9中的三维矢量模型采用面向实体和拓扑的数据组织,实现TIN、三维景观及三维地质模型数据的一体化存储管理;采用栅格数据目录和栅格数据库组织方式,实现DEM与
4、DRG、遥感影像等栅格类数据的统一存储管理。 4.空间信息可视化与制图 空间信息表达就是将大量复杂的空间数据快速、有效的以地图的形式可视化的表现出来。MapGIS K9版秉承了地图出版印刷和地图表现方面的优势,能对2D、3D空间数据完成快速可视化,具有符号库、颜色库管理;具有多样式的要素绘制表现能力。同时MapGIS K9兼顾GIS和数字制图的需要,设计了可视化规则库,应用规则来控制空间数据的可视化和符号化,同一空间要素集应用不同的规则可以得到不同的可视化效果。根据数据量和应用的不同,系统提供多种实现策略来提高可视化的效率;专题制图、辅助分析和决策能力得到较大提升。5.空间元数据管理 空间元数
5、据是地理空间数据的描述信息,主要用于海量、分布式信息数据的检索。MapGIS K9中空间元数据系统主要由元数据采集器和元数据服务器组成,其设计面向元数据的建库管理、网络发布及分布式检索,基于XML和J2EE技术构建,具有分布式、跨平台、能兼容异构数据源等特点。6.时态数据管理 MapGIS K9通过对历史数据建立可追溯的机制,实现时态数据管理,其原理可以简单地称为“元组级基态修正法”,具有以下特点:历史数据记录的粒度可达元组级 基态 +增量修正法 单个实体历史演变可追踪 “历史事件”作为历史追踪的参照点 7. 版本与长事务处理 MapGIS K9数据模型通过一个称为版本化的数据管理框架,提供长
6、事务处理机制来满足这些应用需要。在长事务处理期间,可以自由地添加设计的要素、执行地理分析、编辑地图。版本控制是MapGIS K9长事务的实现机制,它使多个用户可直接编辑某个地理数据库而不用明确地锁定要素或复制数据。 8.工作流管理 通过对GIS网络数据模型和工作流需求的深入研究,提出一个将工作流控制变成网络控制的工作流模型。工作流定义和实例数据统一存放在关系数据库中,实现了业务的灵活调整和定制,解决了 GIS和办公自动化的无缝集成。通过拓扑关系能够自动实现条件判断、循环、会签等功能。工作流控制模块与动态表单模块充分考虑了“MapGIS K9工作流+其他厂商自定义表单”和“其他厂商工作流+Map
7、GIS K9自定义表单”两种情况,与多层安全体系挂钩,不同用户可以对应不同表单,支持多级子表和数据字典。1.2地图编辑器MapGIS K9编辑器提供强大的图形输入与编辑系统,提供了多种灵活方便、高效、开放的输入方式,如扫描矢量化输入、其它数据源的数据接口、图形输出等。MAPGIS编辑器主要功能如下。影像校正:对校正的影像添加一定数量控制点后,即可利用这些控制点信息对影像进行校正处理。编辑器中影像校正功能可对各种比例尺的地形图经扫描、几何纠正,形成在内容、几何精度上与原图保持一致的栅格数据文件。图形输入:编辑器提供了手工矢量化,半自动矢量化,自动矢量化等方法。用户可以根据自己不同的数据需要选择适
8、合自己的矢量化方法。通过矢量化操作将扫描原图栅格数据转换成矢量数据,再进行编辑、输出。图形编辑:点、线、面、注记要素及属性数据编辑与处理等。通过图形编辑能够改善图形精度,更新图形内容,丰富图形表现力,以“所见即所得”的工作方式面向用户,使用方便简单。图形输出:编辑器图形输出读取MAPGIS的各种输出数据,进行版面编辑处理、排版,进行图形的整饰,最终形成各种格式的图形文件,并驱动各种输出设备,完成MAPGIS的输出工作。1.3地图集管理系统为研究解决基础地理信息数据管理、应用等方面的关键性技术问题,结合国家基础地理数据的种类和建库需求,中地数码开发了基于自主产权GIS平台-MapGIS的基础地理
9、信息地图集管理系统,整合多种类型的基础地理数据,建立一体化管理的数据库,实现对基础地理信息数据的一体化管理,为社会可持续发展的测绘保障提供科技支撑。目前,此系统经过测试 ,已经为国产平台软件能力成熟度的提高产生了实质性的影响。系统具有以下特点:基于MapGIS平台搭建的地图集管理系统,达到了TB级的存储规模,对多源异构海量空间数据的管理能力得到增强。实现了管理1:25万、1:5万数据集; 系统可满足国家、省、市三级基础地理信息的管理需要,具有管理省级1:1万数据的能力;地图集管理系统实现了国家级基础地理信息系统的集成管理,实现了多比例尺、多空间参照系统、多投影带数据的集中管理;地图集管理系统实
10、现了基础地理信息数据库结构维护、备份与恢复、网络并发访问、权限管理及安全控制等;基于空间数据转换研究的成果,开发出了MapGIS平台通用的数据转换工具;建库流程自动化,可搭建化,能使系统管理员定制建库流程。基于工作流引擎的集成建库工具使多任务的建库过程简捷化,智能化;基于MapGIS空间数据模型的地图集管理,实现了基于元数据库的元数据管理,统一管理各子系统、中间件及元数据信息。1.4地图综合地图综合解决方案是以中地数码的MapGIS K9软件为底层GIS平台,结合MapGIS K9强大的数据组织与管理、图形显示与缩放、图形编辑和拓扑处理等功能,并吸取专业地图综合软件的一些优秀思路和算法,开发出
11、一系列交互综合功能和自动综合功能的综合工具,而推出的一款地图综合软件。地图综合包括了地图自动综合,地图自动综合是地图综合的一种实现方式,它是和手动地图综合相对应的。地图自动综合的应用和实现都依赖于地图综合理论研究的成果。地图自动综合就是在数字环境下,根据地图的用途,地图比例尺和区域内地理实体的特点,由计算机通过建立的综合模型,设定的规则,对存储在计算机中的地理要素进行选取,概括,移位和化简等综合操作。也就是说,地图自动综合是借助计算机的处理,根据一定的算法,辅助人们进行综合操作,将传统的手动地图综合中繁重的重复劳动过程交给计算机根据编程实现,而综合的决策仍由制图员做出,从而大大减小制图员的工作
12、量。在地图自动综合中,综合的质量由建立的模型、制定的规则、使用算法的合理性、完备性以及智能化程度决定。地图自动综合试图将地图人地图的关系转化为地图计算机地图的关系,但是鉴于目前人工智能和计算机研究水平的现状,我们不能指望将地图综合的任务完全交给计算机完成,这是不切合实际的。计算机只能起到辅助制图员,尽可能减小制图员工作量的功能,大部分的综合操作还需要人工干预。1.5 三维基础平台MapGIS K9三维平台是中地公司MapGIS K9平台下的一个子平台,以MapGIS数据中心服务理念为指导思想,主要提供行业内基于真三维GIS的解决方案服务,实现了空间信息表达的完整性,多源数据管理的一致性,丰富的
13、的三维建模方法,多样化的模型可视化表达,专业特色的三维分析应用以及2D,3D一体化的数据处理分析等功能。完整的MapGIS K9三维平台可对地下三维地质模型、地上三维景观模型、地表三维地形模型等进行快速建立和一体化管理,并可对三维数据的综合可视化和融合分析。通过建立三维地质模型可精确表示地表地形、地物信息,也完全满足地层、断层、坑道等复杂地下构造的显示和分析,如三维地层、断裂、矿体和巷道的真三维动态显示、剖面的生成等,给地学人员提供可视化的、详细的地质体资料,让他们能直接、完整、准确地理解和分析地质体的特征,这既给地学工作带来极大的便利,又大大的提高了传统地质学与地质工作的研究水平。另外,通过
14、影像、电子地图、高程等数据可生成虚拟的三维景观地理场景,让用户能随意在逼真的三维的数字化城市虚拟场景中沿着街道行走,并提供专业分析功能,可更直观地了解情况,为道路规划、综合管线规划、城市绿化等进行分析、决策和审批提供了一个重要手段。1.6数据分析与处理数据分析与处理是GIS系统的重要功能之一,是GIS系统与计算机辅助绘图系统的主要区别。使用MapGIS K9数据分析与处理模块可以通过对数据空间迭加、属性分析、数据检索、统计分析等功能的操作而得出新信息,为用户提供合适的答案得出所希望的结果,此模块应用十分广泛。数据分析与处理模块主要提供了矢量数据、栅格数据、属性数据分析与处理功能,以及MapGI
15、S K9主要使用的工具。数据分析包括:矢量数据分析、栅格数据分析、属性数据分析几大类。空间分析:叠加分析包括点对区、线对区、区对区、点对线、区对点运算;缓冲区分析包括等距型、变距型两种类型。还提供历史分析、对比分析、空间统计分析等。影像分析:色彩空间变换、影像运算、空域滤波、频域滤波、监督分类等。DEM分析:剖面分析、连线可视分析、全局可视分析、地形图分析、洪水淹没分析、路径分析等。属性数据统计分析:属性汇总、属性统计。统计分析:包括聚类分析、线性回归分析、非线性回归分析、梯度分析、时间序列分析、趋势面分析、主成份分析、判别分析、相关分析、马尔科夫预测分析、空间聚类分析。数据处理包括:矢量、栅
16、格、属性数据处理两大类。矢量数据处理:数据裁剪包括多边形裁剪、区文件裁剪;投影变换包括单点投影成批投影或转换;整图变换。栅格数据处理:影像旋转、影像重采样、影像镶嵌、影像融合、影像裁剪、影像投影。属性数据处理:属性合并、属性连接。MapGIS K9的主要工具有离线编辑、版本管理、SDO数据管理、规则检查、地图及管理等。1.7数据检查系统数据检查是一套集合了常规检查、属性检查、空间检查、图属检查等于一体,提供了一套完整全面的数据检查体系。数据检查包括的方面非常多,如:数据的参照系检查,属性结构是否符合条件,属性值检查,点、线、区图元拓扑关系检查,以及图层之间的图属检查等,有效的确保了用户数据的准
17、确和完整。1.8网络编辑与分析网络是由若干线性实体互联而成的一个系统,资源由网络来传输,实体间的联络也经由网络来达成。网络数据模型是真实世界中的网络系统(如交通网、通讯网、自来水管网、煤气管网等)的抽象表示。构成网络的基本元素是上述线性实体以及这些实体的连接交汇点,前者称为网络线,后者成为网络点。网络编辑与分析包括对网络线、网络点的编辑和对网的分析。网络编辑包括网络编辑的设置、输入点、输入折线、删除、移动、参数编辑、属性编辑等。网络分析包括元素的信息、网标的设置、分析方式的选择、流向分析等。网络分析与应用包括查最近设施、查服务范围、查最佳新路、定位分配、多车送货等。1.9数字地形分析栅格分析可
18、将研究区域内相关的栅格数据有效地组织起来,并根据其地理分布建立统一的空间索引,快速调度数据库中任意范围的数据,进而达到对整个栅格数据库的无缝漫游和分析处理。同时,栅格数据库与矢量数据库可以联合使用,并可以复合显示各种专题信息,进行矢栅转换处理。1、数据管理:支持金字塔层管理、数据更新、数据提取、数据编辑和和数据质量检查等。2、数据编辑:支持对高程点的查询,高程点坐标的查询、高程点的编辑、方位的变换与平移、数据集的裁剪、数据集重采样和高程值的替换等。3、数据分析:支持地形因子分析、高程剖面分析、表面长度计算、表面体积计算、等值线的追踪、立体格网的绘制、洪水淹没分析和地下分析等。1.10数据中心M
19、apGIS K9数据中心集成开发平台”简称为“数据中心”,是基于新一代GIS架构技术及新一代开发模式的集成开发平台,是集“基础”与“应用”为一体的综合开发与应用集成平台。数据中心既是一个“资源管理器”又是一个“系统开发器”。“资源管理器”管理“数据资源”和“功能资源”两大资源。数据资源通过数据仓库管理;功能资源通过功能仓库管理。“系统开发器”采用柔性设计理念,使系统能够被快捷地搭建出来,并且能适应需求的变化迅速做出调整,真正实现可视化GIS系统开发。数据中心的技术目标是实现多源异构数据的统一、层次化管理;能够在统一的框架下实现多地理信息系统的协调工作;支持应用方案的集成搭建,为开发地理信息应用
20、系统提供基础支撑。包含产品示例,数据中心功能示例,工作流编辑器,数据中心功能仓库,数据中心设计器,数据中心数据仓库等内容。2.MAPGIS矢量化2.1矢量化介绍计算机中显示的图形一般可以分为两大类矢量图和位图。矢量图使用直线和曲线来描述图形,这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等,它们都是通过数学公式计算获得的。例如一幅花的矢量图形实际上是由线段形成外框轮廓,由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得,所以矢量图形文件体积一般较小。矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真;最大的缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。2.2矢
21、量化实现具体步骤:1. 创建地理数据库在GDB企业管理器中创建名为vector.hdf的地理数据库,并导入map.tif,或直接附加已经包含map.tif图像文件的地理数据库2.添加光栅文件map.tif图层,将扫描原图的光栅文件或将前次采集并保存的光栅数据文件装入工作区3.光栅求反将工作区中的二值或灰度图像进行反转,如实二值图像的白色变成黑色,黑色变成白色。在矢量化的过程中,是以灰度级高的像素为准的,即只对灰度级高的像素进行矢量化,灰度级低的像素作为背景。若扫描进来的图像与此相反,则需要求反后才能正确的矢量化操作。如二值图像,正常的光栅数据显示出来的是黑底白线,说明图像黑白相反,需要求反,图
22、2.2为白底黑线,则不需要求反,可以开始正确的矢量化操作。4.矢量化设置(1)设置矢量化范围(2)设置矢量化参数 新建图层map,设为当前编辑状态,设置矢量化参数,参数包括当前高程,高程增量实习地形图等高矩为10m 5.矢量化矢量化追踪的基本思想就是沿着栅格数据线的中央跟踪,将其转化为矢量数据线(1)非细化无条件自动矢量化无条件全自动矢量化无须人工干预,系统自动进行矢量追踪,对于那些画面清洁,线条比较分明,干扰因素比较少的图,跟踪效果比较好,它具有无须细化处理,处理速度快,不会出现细化过程常见的毛刺现象,矢量化精度高的特点(2)交互式矢量化对于那些图面复杂,干扰因素太多的图,无条件全自动矢量化
23、就不能很好地反映了,需要人工导向自动识别跟踪矢量化。进入交互式矢量化状态,移动光标,选择需要的追踪矢量化的线,屏幕上即显示出追踪的踪迹,遇到交叉的地方,通过键盘上的功能键,选择下一步跟踪方向跟路径(3)封闭单元矢量化对于地图上的居民地等一些凸缘,它们本身是封闭的,然而,由于内部填充有阴影线等内容,无论是自动矢量化还是交互式矢量化都无法将其一次完整的矢量化出来,这时用封闭式单元矢量化就能很好地将其矢量化。分为两种:1.是以这个光栅单元的外边界为准进行矢量化2.是以边界的中心线为准进行矢量化3.投影变换3.1投影变换的定义投影变换是将一种地图投影点的坐标变换为另一种地图投影点的坐标的过程。研究投影
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