GIS矢量与栅格数据模型实验
ArcGIS栅格数据与矢量数据的转换
ArcGIS栅格数据与矢量数据的转换ArcGIS是一款广泛应用于地理信息系统（GIS）的软件，它可以处理和分析各种地理数据。
在ArcGIS中，栅格数据（也称为栅格图像）和矢量数据是两种常见的数据类型。
栅格数据由像素组成，每个像素都有一个值，可以表示地表特征的某种属性，如高程、温度、植被类型等。
矢量数据则由点、线、面等几何要素组成，每个要素都具有属性信息，如道路的名称、建筑物的高度等。
在实际应用中，我们可能需要将栅格数据转换为矢量数据，或者将矢量数据转换为栅格数据。
这种转换可以帮助我们更好地分析和可视化地理数据。
下面我将详细介绍ArcGIS中栅格数据与矢量数据的转换方法。
1. 栅格数据转换为矢量数据：1.1 打开ArcGIS软件并加载栅格数据。
可以通过“文件”菜单中的“添加数据”选项来加载栅格数据。
1.2 在ArcGIS的工具箱中找到“Conversion Tools”（转换工具）文件夹，展开该文件夹并选择“From Raster”（从栅格）子文件夹。
1.3 在“From Raster”文件夹中，选择“Raster to Polygon”（栅格转换为面）工具。
1.4 在弹出的“Raster to Polygon”对话框中，选择要转换的栅格数据图层，并指定输出的矢量数据的存储位置和名称。
1.5 点击“确定”按钮，ArcGIS将开始执行栅格数据转换为矢量数据的操作。
转换完成后，您将在指定的输出位置找到生成的矢量数据。
2. 矢量数据转换为栅格数据：2.1 打开ArcGIS软件并加载矢量数据。
可以通过“文件”菜单中的“添加数据”选项来加载矢量数据。
2.2 在ArcGIS的工具箱中找到“Conversion Tools”（转换工具）文件夹，展开该文件夹并选择“To Raster”（转换为栅格）子文件夹。
2.3 在“To Raster”文件夹中，选择“Polygon to Raster”（面转换为栅格）工具。
GIS实验报告(正式版)
实验报告2016 至2017 学年第 1 学期课程名称：地理信息系统院（系）: 地理与城乡规划学院专业：地理科学班级：地理141学号：20140203050126学生姓名：王兴永2016年12 月12日兰州城市学院实验报告院系：地理与城乡规划学院一、实验目的和要求ArcGIS软件的认识及简单的运用；二、实验内容对甘肃地图栅格数据进行转换，并对图层进行要素创建；三、实验数据及环境甘肃省行政区纸质扫描图、ArcMap软件四、操作方法与实验步骤1、新建数据打开ArcCatalog，新建“个人地理数据库.mdb”，在该数据库下新建“要素类”，包括点要素县和市、线要素道路以及多边形要素行政区。
2、添加甘肃省行政区纸质扫描图，打开“编辑器”，点击“创建要素”对话框，对行政区进行要素创建，点击编辑器工具条中的“裁剪面工具”按钮，围绕甘肃省省界线进行裁剪，双击完成裁剪操作，如图1.3、打开行政区的属性对话框，在“显示”选项卡中将透明度调整为50%，按上一步的操作，将甘肃省的市级甚至县级行政区裁剪出来，双击完成操作。
4、打开图层县的属性表，新建字段“县”；对图层县进行创建要素，参照纸质扫描图层，每编辑一个点就在属性表的新字段中做出标记，直至编辑完所有的县。
5、仿照上一步，对市进行相同的编辑操作。
6、对图层县、图层市的样式以及系统符号进行适当的调整；打开图层行政区的属性对话框，在“符号系统”中选择“唯一值”，选择任意字段，调整色带，添加所有值，应用关闭。
五、实验成果及分析实验分析：通过这次实验的学习，我可以灵活应用一些简单的画线、画图等工具，此外还知道一些窗口中基本的面板的位置和如何打开这些面板。
如何搜素这些面板，在这过程中我不但找到了我熟悉的面板而且更加熟悉了菜单栏中其他命令的位置，这对于以后其他命令的应用具有很大的帮助。
在本次应用ARCMAP软件将地图数据矢量化的过程中学习到如何添加点要素、线要素、面要素，将数据甘肃地图中省际矢量化、县际矢量化、国道矢量化、铁路矢量化、市、县进行矢量化。
如何使用GIS矢量化和栅格化数据
数据的矢量化和栅格化一、矢量化1.新建文档，导入图层1）首先安装好GIS软件，双击打开ArcMap图标，新建空白文档，出现如图界面。
2）由于需要矢量化的大多为未定位的图片，所以要先把已经定位好的矢量化省边界.shp图层通过单击找到该图层的所在位置，单击将已经失量化的省边界图添加到ArcMap中。
3）再通过添加需要进行失量化的图片，同第二步添加省边界图层一样。
这里以“广东省10分钟降雨量变差系数等值线”为例。
如下图：4）若在窗口看不到添加的图片可选中需要显示的图层点击图标查看全图，或者选中需要显示的图层右击，单击“zoom to layer”,都可缩放至该图层。
运用此操作可进行图层之间的切换显示。
如下图2.地理配准1）为方便需要矢量化的图片和该省边界图层进行地理配准，首先对省边界图的图层的边框和颜色进行修改。
如下图:2）可将省边界的图层内部颜色去掉，边界线条改粗，颜色加深，最终如下图：3）右键单击工具栏空白处，调出地理配准工具栏，对添加的图片进行地理配准。
4）首先，要目测寻找添加图片和省边界图层中的一一对应的一些特殊控制点，尽量使寻找的控制点均匀分布，使得能够精确的进行地理配准。
如下图红色点处的点等：5）切换到需要矢量化的图层，单击在图片上点击一下寻找的第一个控制点，然后运用“zoom to layer”切换到省边界图层，点击对应的点，这样第一个配准点就找就好了。
（注意配准时一定要先点击图片上的点，在点击省边界图层的对应点）以此类推，只少选择8个控制点，应控制在20多个左右。
6）每配准完成一个点都会出现下图箭头所示标志。
（注意每次选择控制点时都要先选择图形中的控制点，在点击省边界图层中的对应点。
）7）如果不慎配准点选择错误，或者配准误差较大可先选中要删除的配准点，可通过配准点查看窗口，选择需要错误或者误差较大的配准点进行删除，如下:8）保证误差在允许范围内后，然后选择“2nd Order polynomial”，如误差过大，配准不准确可删除误差较大点，重新寻找控制点进行配准。
实验4-1 GIS空间分析(空间分析基本操作)
实验4-1、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。
GIS矢量数据分析与栅格数据分析实验
GIS矢量数据分析与栅格数据分析实验在当今数字化和信息化的时代，地理信息系统（GIS）已成为处理和分析地理数据的重要工具。
GIS 中的数据主要分为矢量数据和栅格数据两种类型，对这两种数据的分析是 GIS 应用的核心内容。
为了更深入地理解和掌握 GIS 矢量数据和栅格数据的分析方法，我们进行了一系列实验。
首先，让我们来了解一下什么是矢量数据和栅格数据。
矢量数据是通过点、线、面等几何图形来表示地理实体的位置和形状，具有精度高、数据量小、便于编辑和分析等优点。
比如，道路、河流、行政区划等都可以用矢量数据来表示。
而栅格数据则是将地理空间划分成规则的网格单元，每个单元赋予一个值来表示相应的地理属性，常见的如卫星影像、数字高程模型等。
在实验中，我们首先获取了一组矢量数据和栅格数据。
对于矢量数据，我们拿到的是一个城市的道路网络和建筑物分布数据。
通过 GIS软件，我们可以清晰地看到道路的线条和建筑物的多边形轮廓。
而栅格数据则是该城市的卫星影像图，不同的颜色和灰度值代表了不同的地表覆盖类型。
接下来，我们开始进行矢量数据分析。
其中一个重要的操作是缓冲区分析。
比如，我们以城市的主要道路为对象，设定一定的缓冲距离，从而得到道路两侧一定范围内的区域。
这对于规划城市的商业区、绿化带等具有重要的参考意义。
另外，叠加分析也是矢量数据分析中常用的方法。
我们将建筑物分布数据与土地利用数据进行叠加，就可以了解哪些建筑物位于哪种土地利用类型上，有助于城市土地的合理规划和利用。
在栅格数据分析方面，我们首先进行了重分类操作。
根据卫星影像图中像素值的范围，将其重新划分为不同的类别，比如将植被覆盖区域、水体、建设用地等区分开来。
然后，我们进行了地形分析，通过数字高程模型计算出坡度、坡向等地形参数。
这对于农业规划、水利工程建设等有着重要的指导作用。
在实验过程中，我们也遇到了一些问题和挑战。
比如，矢量数据和栅格数据的精度不一致可能会导致分析结果的误差。
GIS矢量数据分析与栅格数据分析实验
4)将输出要素类命名为Sites.Shp，并单击用于输入表达式的SQL，输入表达式。
11)启动 ArcMap添加Emidalat,至图层，图层重命名为TASK1&3打开AtcToolbox右击Arctoolbox，选择Evironment,设定第十二章数据为当前和过期工作空间。。双击Spatial Amalyst Tools/Math工具及下的TIMEs，在出现的对话框中，选择Emidalat,为
自然距离量测运算
距离可以表达为自然距离和耗费距离。
自然距离量测运算是计算与源像元的直线距离。
配置与方向
配置栅格中的像元值对应于距该像元最近的源像元。
方向栅格中的像元值对应于距它最近的源像元的方向值。
其他的栅格数据运算
1.栅格数据管理的操作包括剪取（Clip）和镶嵌（Mosaic）。
2.栅格数据提取是指从一个现有栅格提取数据生成一个新的栅格。提取栅格数据的工具可以是一个数据集、图形对象或查询表达式。
3)同时还有局域运算，用Combine进行的局域运算，邻域运算，分区运算，数据查询中的自然距离量测运算，栅格数据的提取操作等。
2、实验材料及相关设备：
1)安装有ArcmapArccatalog软件的Windows7电脑一台，
2)数据来源：《地理信息系统导论》配套光盘中的GIS文件中的datesets_v7中的第十一章和十二章
3.栅格数据的综合归纳包括聚合（Aggregate）和区组（Regiongroup）。
如何进行栅格数据与矢量数据的互转换与融合
如何进行栅格数据与矢量数据的互转换与融合栅格数据与矢量数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的空间数据类型。
栅格数据由像素组成，每个像素都有一个特定的属性值，常用于表达连续变量，如高程和温度。
而矢量数据则由点、线和面等几何图形组成，用于表达离散的空间要素，如道路、建筑物和行政边界。
在实际应用中，如何进行栅格数据与矢量数据的互转换与融合，是一个常见而重要的问题。
首先，我们来探讨如何进行栅格数据到矢量数据的转换。
在很多情况下，我们可能需要将栅格数据转换为矢量数据以便进一步分析或进行可视化展示。
这时，我们可以利用栅格数据中的像素属性值来生成对应的矢量要素。
例如，对于一张代表土地利用类型的栅格图像，我们可以将每个像素根据其属性值转换为相应的矢量面要素，从而得到不同类型土地的边界。
转换过程中，需要注意栅格数据的像素分辨率对结果的影响。
较大的像素分辨率可能会导致精度较低的矢量图形，而较小的像素分辨率则会增加矢量数据的复杂性和体积。
因此，在转换过程中我们需要根据实际需求进行适当的像素分辨率调整，以在高精度和数据体积之间找到平衡。
除了栅格数据到矢量数据的转换，我们还常常需要进行相反的操作，即将矢量数据转换为栅格数据。
这种转换在一些特定的分析过程中十分有用。
例如，在洪水模拟中，我们可以将不同高程的矢量面转换为相应的栅格，以便进行洪水扩展模拟。
这时，我们需要根据矢量数据的要素属性和分辨率参数对栅格数据进行生成，以确保结果的准确性和可靠性。
除了数据类型之间的转换，栅格数据与矢量数据的融合也是一个重要的问题。
在实际应用中，我们往往需要将栅格和矢量数据进行融合，以便综合利用它们的优势和特点。
例如，我们可以将栅格高程数据与矢量道路数据进行融合，得到具有高程属性的道路要素，从而更好地进行交通规划和分析。
在栅格与矢量数据融合的过程中，需要解决不同数据类型之间的不一致性和匹配问题。
一种常见的方法是通过空间参考系统（SRS）的转换来实现数据的一致性。
GIS矢量与栅格数据模型实验资料
4)单击ArcToolbox Window打开ArcToolbox窗口，用Conversion Tools/To Shapefile工具集的Feature Class to Shapefile（multiple）工具，可将coverage转换成shapefile。
二、创建文件geodatabase、要素数据和要素类
所需数据：elevzone.shp和stream.shp，两个具有相同坐标系和范围的shappefiles文件
1)右击chap3，单击NEW，选择File Geodatabase。命名为Task2.gdb。
2)创建一个新的要素数据集。
3)右击Area 1，单击Import，选择Feature Class(multiple)。选择elevzone.shp和stream.shp作为输入要素，输出geodatabase的路径为Area 1。
a)右击land polygon，单击Export，选择To Shapefile（single）。在其后的对话框中，将chap3设定为输出路径，输入land_polygon作为输出要素类的文件名。
5)查看land_polygon的属性表。其中包含General、XY坐标系、Fields和Indexes等，Fields栏显示shapefile中的字段和属性，Indexes栏显示shapefile的空间索引，可提高数据显示和查询的速度。
数字高程模型（DEMs）
数字高程模型（DEM）由一组有序的空间高程数据组成。
图形文件
许多流行的图形文件为栅格格式，如TIFF（标记图像文件格式）、GeoTIFF（是TIFF格式的具有地理坐标参照的版本）、GIF（图形交换格式）和JPEG（联合图像专家组）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四、带m值的聚合线构成的路径
所需数据：decrease24k.shp，显示华盛顿州公路的shapefile文件
1)启动ArcMap。命名数据帧为Task3，将decrease24k.shp加到Task3中。打开decrease24k.shp的属性表。表中，Shape表示decrease24k为带测度的聚合线组成的shapefile，SR字段存储州路径的代码。右击decrease24k.shp选择属性，在该数据层属性对话框的路径中，选择SR作为路径代码。
二、创建文件geodatabase、要素数据和要素类
所需数据：elevzone.shp和stream.shp，两个具有相同坐标系和范围的shappefiles文件
1)右击chap3，单击NEW，选择File Geodatabase。命名为Task2.gdb。
2)创建一个新的要素数据集。
3)右击Area 1，单击Import，选择Feature Class(multiple)。选择elevzone.shp和stream.shp作为输入要素，输出geodatabase的路径为Area 1。
数字高程模型（DEMs）
数字高程模型（DEM）由一组有序的空间高程数据组成。
图形文件
许多流行的图形文件为栅格格式，如TIFF（标记图像文件格式）、GeoTIFF（是TIFF格式的具有地理坐标参照的版本）、GIF（图形交换格式）和JPEG（联合图像专家组）。
栅格数据压缩
数据压缩指数据量的减少。
有多种技术可以用于图像压缩，压缩技术又可以分为无损压缩和有损压缩。
基于对象的数据模型把空间数据和属性数据存储在一个系统中；
基于对象的数据模型允许一个空间要素（对象）与一系列属性和方法相联系。
类和类之间的关系
类是一系列具有相似属性的对象。
类之间的关系包含：联合（Association）、聚合（Aggregation）、合成(Composition)、类继承（Type inheritance）和实例化（Instantiation）。
实验时间：2015/03/12
实验类型：■验证实验□综合实验□
1、实验目的和要求：
(1)将coverage转换成shapefile，并查看coverage和shapefile的数据模型，并将两个shapefile（一个为线要素，一个为多边形要素）转换为栅格数据；
(2)了解使用文件geodatabase的基本要素；
邻接性:弧段有方向性，且有左多边形和右多边形。
Shapefile
Shapefile是用于Esri产品的一种标准的非拓扑数据格式。
尽管Shapefile将点看做一对x、y坐标值，把线看作一系列点，把多边形看作一系列线段，但没有文件描述这些空间几何体之间的空间关系。
基于对象的数据模型
基于对象的数据模型在两个重要方面不同于地理关系数据模型：
Geodatabase
Geodatabase是ArcObjects的一部分，包含许多对象、属性和方法，为ArcGIS Desktop提供基础。
Geodatabase数据结构
Geodatabase将矢量数据集组织成要素类和要素数据集
要素类存储具有相同几何类型的空间要素；
要素数据集则存储具有相同坐标系和区域范围的要素类。
4)右击Task2.gdb，选择Properties，有General和Domains栏。Domains用于建立属性的有效值或值的有效范围，以最大限度减少数据输出错误。
5)右击elevzone，查看属性表。
三、将shappefile转成个人geodatabase要素类
1)所需数据：landsoil.shp，一个多边形shapefiles，其面积和周长不正确
图和表用于研究空间几何对象的分布及其空间关系。
地理关系数据模型
地理关系数据模型用两个独立的系统分别存储空间和属性数据：用图形文件存储空间数据(“地理”)，用关系数据库存储属性数据（“关系”）。
Coverage
Coverage支持以下三种基本拓扑关系：
连接性:弧段间通过节点彼此连接。
面定义:由一系列相连的弧段定义面。
2)用Select Features工具从decrease24k.shp中选择一条公路，单击Identify Route Locations工具，再沿选中的公路单击某个点。该操作打开了Identify RouteLocations Results对话框，并显示刚才单击的那个点的测度值以及最小测度、最大测度和其他信息。
2)单击landsoil.shp，在Preview栏中，将预览类型改成Table。预示了两套面积和周长的值。
3)右击chap3，单击NEW，选择personal geodatabase。将personal geodatabase重命名为Task3.gdb。右击Task2.gdb，单击Import，选择Feature Class（single）。在其后的对话框中，选择landsoil.shp作为输入要素。确认Task3.gdb为输出位置，输入landsoil作为输出要素的名称。Landsoil作为Task2.gdb中一个独立要素被创建。
1.像元值：栅格中的每个像元携有一个值，它代表由该行该列所决定的该位置上空间现象的特征。像元值可以是整型或浮点型栅格数据。
2.像元大小：决定了栅格数据的分辨率。
3.像元深度：是所有像元的比特数和数据类型的符号。
4.栅格波段：栅格数据可能具有单波段或多波段。
5.空间参照：栅格数据必须具有空间参照信息，这样在GIS中它们才可以和其他数据集进行空间配准。
6)landsoil.shp，一个多边形shapefiles，其面积和周长不正确
7)decrease24k.shp，显示华盛顿州公路的shapefile文件
8)emidatin，由数字高程模型制备的TIN
9)nwroads.shp和nwcounties.shp，这两个shapefile分别表示美国Pacific Northwest的主要公路和县份。
2、实验材料及相关设备：
1)安装好ArcGIS10.0的Windows7电脑一台
2)数据：《地理信息系统导论》配套光盘中的GIS文件中的datesets_v7中的第三章和第四章
3)指导：《地理信息系统导论》中的操作步骤
4)land，一个coverage
5)elevzone.shp和stream.shp，两个具有相同坐标系和范围的shappefiles文件
a)右击land polygon，单击Export，选择To Shapefile（single）。在其后的对话框中，将chap3设定为输出路径，输入land_polygon作为输出要素类的文件名。
5)查看land_polygon的属性表。其中包含General、XY坐标系、Fields和Indexes等，Fields栏显示shapefile中的字段和属性，Indexes栏显示shapefile的空间索引，可提高数据显示和查询的速度。
路径
路径是诸如高速公路、自行车道或河流等线要素，但它与其他线要素不同在于它有度量系统，可使线性测量用于投影坐标系统中。
栅格数据模型
栅格表示连续的表面，但当进行数据存储和分析时，栅格由行、列、像元组成。像元又称为影像的像素。
栅格数据用单个像元代表点，用一系列相邻像元代表线，用连续像元的集合代表面。
栅格数据模型要素
3)双击Feature to Raster工具。选择nwcounties作为输入要素，选择FIPS作为字段，将输出栅格数据保存为nwcounties_gd，输入5000作为输出像元大小，然后单击OK运行。在地图中显示的nwcounties_gd带有不同的图符，表示从1—119的分类值（119是县份数目）。双击nwcounties_gd。在Symbology栏下，于Show框中选择Unique Values并单击OK。地图就用唯一图符来表示各个县城来显示nwcounties_gd。
小波变换（wavelet transform）是用于图像压缩的最新选择，将一幅图像看作是一个波，并且逐求：详细写清楚本次实验的完成的主要内容、具体实施步骤和实验结果。纸张不够可以自行添加。）
一、查看coverage和shapefile的数据文件结构
实验结果：
矢量数据转化为栅格数据：nwcounties_gd具有157行和223列（5000）。如果用2500作为输出像元大小，那么输出格网将有315行，445列。
三、实验小结
1、实验中出现过的问题（或错误）、原因分析
(3)通过将一个多边形shapefile图层转换成个人geodatabase要素类，来更新面积和周长；
(4)观看了解带m值的聚合线构成的路径；
(5)查看属于水文地理coverage的分区和路径亚类；
(6)练习如何在ArcGatalog和ArcMap中查看TIN；
(7)熟练使用ArcGatlog和ArcMap。
3、实验理论依据或知识背景：
矢量数据模型
为了准备计算机处理的空间数据，矢量数据模型首用点及其x、y坐标表示点、线和面的空间要素，然后把几何对象及其空间关系整合为计算机可以读取、解译和处理的数字数据文件。
简单要素
矢量数据模型用点、线和面等几何对象来表示简单的空间要素。
拓扑
拓扑是研究几何对象在弯曲或拉伸等变换下仍保持不变的性质。
Q
本科学生实验报告
姓名尹永义学号**********113