地理信息系统原理
综合训练项目三：空间数据库建立
目 录
1、项目名称 ····························································································································· 3 2、项目目的和要求 ················································································································· 3 3、项目基本情况 ····················································································································· 3 4、项目原理 ····························································································································· 3 5、项目过程 ····························································································································· 2 6、项目总结 ····························································································································· 3
1、项目名称
空间数据库建立
2、项目目的和要求
理解空间数据库的建库标准，掌握空间数据库的建库方法；要求学生借助GIS 软件，独立完成建库过程。
3、项目基本情况
完成时间：2015.05.11-2015.05.19
个人工作情况：在实践期间对所给栅格图像进行了屏幕数字化操作，认真了解了GIS 相关软件的应用，熟悉空间数据库建立的全过程。
4、项目原理
空间数据库包括数字线划图（DLG ）、数字高程模型（DEM ）、数字正射影像（DOM ）、数字栅格地图（DRG ）以及相应的元数据库（MD ）。
空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。空间数据库的研究始于20 世纪 70年代的地图制图与遥感图像处理领域, 其目的是为了有效地利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图。由于传统的关系数据库在空间数据的表示、存储、管理、检索上存在许多缺陷，从而形成了空间数据库这一数据库研究领域。而传统数据库系统只针对简单对象，无法有效的支持复杂对象（如图形、图像）。
数据是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。数字、文字、符号、图像都是数据。
信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息来源于数据，是数据内涵的意义和对数据的内容和解释；信息是一种客观存在，而数据是客观对象的一种表示，其本身并不是信息；数据所蕴涵的信息不会自动呈现出来，需要利用一种技术，如统计、解译、编码等对其解释，信息才能呈现出来。
数据采集是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计
算机可以处理与接收的数字形式。数字采集分为属性数据采集和图形数据采集。属性数据采集经常是通过键盘直接输入；图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。数据采集过程中难免会存在错误，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这是数据模型要解决的问题。GIS 就是根究地理数据模型实现在计算机上存储、组织、处理、表示地理数据的。数据模型组织的好坏直接影响到GIS 系统的性能。
5、项目过程
在开始前需要点击【自定义】→【扩展模块】，对【3D Analyst】及【Spatial Analyst】授权。
1. 生成坡度栅格图
（1）点击【文件】【添加数据】添加【gcd.shp 】文件。
（2）点击【ArcToolbox 】： 【3D Analyst工具】→【TIN 管理】→【创建TIN 】，
在【输出要素类】中选择输出路径并命名【createtin 】，【输入要素】选择【gcd 】。生成【TIN 】网如下图。
（3）点击【ArcToolbox 】→【3D Analyst 工具】→【转换】→【由TIN 转出】→【TIN 转栅格】，【输入TIN 】为【creattin 】，【采样距离】为【CELLSIZE 20】，生成栅格图，如下图所示。
（4）【ArcToolbox 】又【3D Analyst 工具】→【栅格表面】→【坡度】，【输入栅格】为【createtin 】，【输出栅格】命名为【Slope_Grid】，生成坡度图，如下图所示。
（5）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，对坡度图进行重分类。其中坡度在0-5度时，单因子的权重为7；坡度在5-10度时，单因子权重为5。生成坡度栅格分类图，如下图。
（6）【ArcToolbox 】→【数据管理工具】→【栅格】→【栅格数据处理】→【裁剪】，【输
入要素】为【Reclass_Slope】, 【输出要素】为【xzqh 】，勾选【将输入要素用于裁剪几何】，将【No data】设为【127】。生成裁剪后的栅格图，如下图所示。
2. 生成土壤分类栅格图
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【trfl.shp 】文件。
（2）【ArcToolbox 】→【转换工具】→【转为栅格】→【要素转栅格】，生成土壤分类栅
格图，如下图所示。右键点击此图层【属性】→【符号系统】→【类别】，将【字段】改为【trlx 】，就能按黑土、褐土、沙土、水域显示。
（3）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，根据土地对农业用地的适宜程度，相应的对土地的类型分配相应的权重，其中黑土得到的权重为7，褐土得到的权重为5，沙土得到的权重为3，水域得到的权重为1，如下图所示。
3. 生成水系缓冲区栅格图
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【sx.shp 】【xzqh.shp 】文件。
(2)【ArcToolbox 工具】→【分析工具】→【邻域分析】→【多环缓冲区】，对水系进行缓冲区分析，如下图所示。
（3）【ArcToolbox 工具】→【转换工具】→【转为栅格】→【要素转栅格】，生成缓冲区
栅格图，如下图所示。
（4）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst工具】→【重分类】→【重分类】，根据土地对农
业用地的适宜程度，相应的对土地的类型分配相应的权重，其中0～150米得到的权重为7，150～300米得到的权重为5，300～450米得到的权重为3，大于450米得到的权重为1，如下图所示。
（6）【ArcToolbox 】→【数据管理工具】→【栅格】→【栅格数据处理】→【裁剪】，【输
入要素】为【g_g_feature】, 【输出要素】为【xzqh 】，勾选【将输入要素用于裁剪几何】，将【No data】设为【65536】。生成裁剪后的栅格图，如下图所示。
4. 三个成果叠加运算
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【r_feature】【g_g_clip】【r_s_clip1】文件。 （2）【ArcToolbox 工具】→【Spatial Analyst工具】→【地图代数】→【栅格计算器】，生成土地适宜性评价图，如下图所示。
（3）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，综合权重分类在3～7为不适宜，分类等级为1；综合权重分类在7～12为临界适宜，分类等级为2；综合权重分类在12～16为次适宜，分类等级为3；综合权重分类在16～21为最适宜，
分类等级为4，如下图所示。
6、项目总结
地理信息系统（GIS ，Geographic Information System）是一门综合性学科，结合地
理学与地图学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，也有称GIS 为“地理信息科学”（Geographic Information Science ）。一个地理信息系统(GIS) 是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上, 这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。
在课堂上我们对地理信息系统原理概论有了一定的理论基础，但并没有真正的运用到实践中去。通过本次实践，在学习地理信息系统原理概论的理论知识的基础上，我们动手进行了实践操作。在操作过程中，更加深入的了解了GIS 相关软件的应用，理解了空间数据库的建库标准，掌握了空间数据库的基本建库方法。熟练使用mapinfo 软件的各种工具对栅格图像进行数字化，为以后学习更深层次的地图制图打下基础。同时也明白地图的生成过程十分复杂，需要非常细心并用极大的耐心来完成这项工作。
在绘制过程中，有很多问题不实际操作是无法想到的。例如在绘制多边形的过程中，经常有因为边线为一条直线的原因忘记在交点处设置结点，造成在之后需要利用这条公共边线时没有结点可以选择，必须使用“增加结点”工具在边线上增加一个结点才能继续绘制；在遇到区域相互覆盖较复杂时，必须多次擦除才能完成信息的录入；在鼠标处于“选择”状态时，拖动已绘制完成的多边形时，会将已完成的区域拖拽到其他区域；在利用“多边性”工具进行绘图时，若滑动鼠标滚轮，则会造成绘制失败。另外，在将文件移到其他文件夹后出现了无法正常打开工作空间的情况，后经过再次配准和投影才使已绘制好的图像正常运行。
在绘制过程中也经常遇到软件无法继续运行的情况，在保存时也多次因为无法更新表信息造成数据丢失，也降低了工作效率。
通过此次实践，我对相关软件有了更深的了解，更深入的了解了配准、数字化等定义，熟悉了制图的整个流程。同时也学习到一些快捷运用的小技巧。
教学单位归档保管。
地理信息系统原理
综合训练项目三：空间数据库建立
目 录
1、项目名称 ····························································································································· 3 2、项目目的和要求 ················································································································· 3 3、项目基本情况 ····················································································································· 3 4、项目原理 ····························································································································· 3 5、项目过程 ····························································································································· 2 6、项目总结 ····························································································································· 3
1、项目名称
空间数据库建立
2、项目目的和要求
理解空间数据库的建库标准，掌握空间数据库的建库方法；要求学生借助GIS 软件，独立完成建库过程。
3、项目基本情况
完成时间：2015.05.11-2015.05.19
个人工作情况：在实践期间对所给栅格图像进行了屏幕数字化操作，认真了解了GIS 相关软件的应用，熟悉空间数据库建立的全过程。
4、项目原理
空间数据库包括数字线划图（DLG ）、数字高程模型（DEM ）、数字正射影像（DOM ）、数字栅格地图（DRG ）以及相应的元数据库（MD ）。
空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。空间数据库的研究始于20 世纪 70年代的地图制图与遥感图像处理领域, 其目的是为了有效地利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图。由于传统的关系数据库在空间数据的表示、存储、管理、检索上存在许多缺陷，从而形成了空间数据库这一数据库研究领域。而传统数据库系统只针对简单对象，无法有效的支持复杂对象（如图形、图像）。
数据是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。数字、文字、符号、图像都是数据。
信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息来源于数据，是数据内涵的意义和对数据的内容和解释；信息是一种客观存在，而数据是客观对象的一种表示，其本身并不是信息；数据所蕴涵的信息不会自动呈现出来，需要利用一种技术，如统计、解译、编码等对其解释，信息才能呈现出来。
数据采集是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计
算机可以处理与接收的数字形式。数字采集分为属性数据采集和图形数据采集。属性数据采集经常是通过键盘直接输入；图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。数据采集过程中难免会存在错误，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这是数据模型要解决的问题。GIS 就是根究地理数据模型实现在计算机上存储、组织、处理、表示地理数据的。数据模型组织的好坏直接影响到GIS 系统的性能。
5、项目过程
在开始前需要点击【自定义】→【扩展模块】，对【3D Analyst】及【Spatial Analyst】授权。
1. 生成坡度栅格图
（1）点击【文件】【添加数据】添加【gcd.shp 】文件。
（2）点击【ArcToolbox 】： 【3D Analyst工具】→【TIN 管理】→【创建TIN 】，
在【输出要素类】中选择输出路径并命名【createtin 】，【输入要素】选择【gcd 】。生成【TIN 】网如下图。
（3）点击【ArcToolbox 】→【3D Analyst 工具】→【转换】→【由TIN 转出】→【TIN 转栅格】，【输入TIN 】为【creattin 】，【采样距离】为【CELLSIZE 20】，生成栅格图，如下图所示。
（4）【ArcToolbox 】又【3D Analyst 工具】→【栅格表面】→【坡度】，【输入栅格】为【createtin 】，【输出栅格】命名为【Slope_Grid】，生成坡度图，如下图所示。
（5）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，对坡度图进行重分类。其中坡度在0-5度时，单因子的权重为7；坡度在5-10度时，单因子权重为5。生成坡度栅格分类图，如下图。
（6）【ArcToolbox 】→【数据管理工具】→【栅格】→【栅格数据处理】→【裁剪】，【输
入要素】为【Reclass_Slope】, 【输出要素】为【xzqh 】，勾选【将输入要素用于裁剪几何】，将【No data】设为【127】。生成裁剪后的栅格图，如下图所示。
2. 生成土壤分类栅格图
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【trfl.shp 】文件。
（2）【ArcToolbox 】→【转换工具】→【转为栅格】→【要素转栅格】，生成土壤分类栅
格图，如下图所示。右键点击此图层【属性】→【符号系统】→【类别】，将【字段】改为【trlx 】，就能按黑土、褐土、沙土、水域显示。
（3）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，根据土地对农业用地的适宜程度，相应的对土地的类型分配相应的权重，其中黑土得到的权重为7，褐土得到的权重为5，沙土得到的权重为3，水域得到的权重为1，如下图所示。
3. 生成水系缓冲区栅格图
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【sx.shp 】【xzqh.shp 】文件。
(2)【ArcToolbox 工具】→【分析工具】→【邻域分析】→【多环缓冲区】，对水系进行缓冲区分析，如下图所示。
（3）【ArcToolbox 工具】→【转换工具】→【转为栅格】→【要素转栅格】，生成缓冲区
栅格图，如下图所示。
（4）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst工具】→【重分类】→【重分类】，根据土地对农
业用地的适宜程度，相应的对土地的类型分配相应的权重，其中0～150米得到的权重为7，150～300米得到的权重为5，300～450米得到的权重为3，大于450米得到的权重为1，如下图所示。
（6）【ArcToolbox 】→【数据管理工具】→【栅格】→【栅格数据处理】→【裁剪】，【输
入要素】为【g_g_feature】, 【输出要素】为【xzqh 】，勾选【将输入要素用于裁剪几何】，将【No data】设为【65536】。生成裁剪后的栅格图，如下图所示。
4. 三个成果叠加运算
（1）点击【文件】→【添加数据】添加【r_feature】【g_g_clip】【r_s_clip1】文件。 （2）【ArcToolbox 工具】→【Spatial Analyst工具】→【地图代数】→【栅格计算器】，生成土地适宜性评价图，如下图所示。
（3）【ArcToolbox 】→【Spatial Analyst 工具】→【重分类】→【重分类】，综合权重分类在3～7为不适宜，分类等级为1；综合权重分类在7～12为临界适宜，分类等级为2；综合权重分类在12～16为次适宜，分类等级为3；综合权重分类在16～21为最适宜，
分类等级为4，如下图所示。
6、项目总结
地理信息系统（GIS ，Geographic Information System）是一门综合性学科，结合地
理学与地图学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，也有称GIS 为“地理信息科学”（Geographic Information Science ）。一个地理信息系统(GIS) 是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上, 这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。
在课堂上我们对地理信息系统原理概论有了一定的理论基础，但并没有真正的运用到实践中去。通过本次实践，在学习地理信息系统原理概论的理论知识的基础上，我们动手进行了实践操作。在操作过程中，更加深入的了解了GIS 相关软件的应用，理解了空间数据库的建库标准，掌握了空间数据库的基本建库方法。熟练使用mapinfo 软件的各种工具对栅格图像进行数字化，为以后学习更深层次的地图制图打下基础。同时也明白地图的生成过程十分复杂，需要非常细心并用极大的耐心来完成这项工作。
在绘制过程中，有很多问题不实际操作是无法想到的。例如在绘制多边形的过程中，经常有因为边线为一条直线的原因忘记在交点处设置结点，造成在之后需要利用这条公共边线时没有结点可以选择，必须使用“增加结点”工具在边线上增加一个结点才能继续绘制；在遇到区域相互覆盖较复杂时，必须多次擦除才能完成信息的录入；在鼠标处于“选择”状态时，拖动已绘制完成的多边形时，会将已完成的区域拖拽到其他区域；在利用“多边性”工具进行绘图时，若滑动鼠标滚轮，则会造成绘制失败。另外，在将文件移到其他文件夹后出现了无法正常打开工作空间的情况，后经过再次配准和投影才使已绘制好的图像正常运行。
在绘制过程中也经常遇到软件无法继续运行的情况，在保存时也多次因为无法更新表信息造成数据丢失，也降低了工作效率。
通过此次实践，我对相关软件有了更深的了解，更深入的了解了配准、数字化等定义，熟悉了制图的整个流程。同时也学习到一些快捷运用的小技巧。
教学单位归档保管。