GIS矢量数据分析及栅格数据分析实验
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。
矢量数据与栅格数据
矢量数据与栅格数据矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。
它们在数据存储、数据结构、数据处理和数据分析等方面有着不同的特点和应用场景。
本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的定义、特点、应用以及它们之间的转换方法。
一、矢量数据矢量数据是由一系列点、线和面等几何要素构成的数据类型。
每个要素都有其特定的位置和属性信息。
常见的矢量数据格式包括Shapefile、GeoJSON和KML等。
1. 定义和特点矢量数据以几何要素为基础，通过坐标点的位置和属性信息来描述地理现象。
它具有以下特点：- 精确性：矢量数据可以精确地表示点、线和面等几何要素的位置和形状。
- 拓扑关系：矢量数据可以描述要素之间的拓扑关系，如相邻、相交和包含等关系。
- 属性信息：矢量数据可以附加属性信息，用于描述要素的属性特征，如名称、面积和人口等。
2. 应用场景矢量数据广泛应用于各个领域，如地理空间分析、城市规划、环境保护和交通管理等。
具体应用场景包括：- 空间查询：通过矢量数据可以进行空间查询，如查找某一区域内的所有建筑物或道路等。
- 空间分析：矢量数据可以进行空间分析，如计算两个区域的重叠面积或计算两条道路之间的最短路径等。
- 地图制图：矢量数据可以用于地图制图，通过绘制点、线和面等要素来展示地理现象。
3. 矢量数据的转换矢量数据可以与其他数据类型进行转换，如栅格数据和CAD数据等。
常见的矢量数据转换方法有：- 矢量到栅格：将矢量数据转换为栅格数据，可以通过栅格化操作实现。
这样可以方便进行栅格分析和栅格制图等操作。
- 矢量到CAD：将矢量数据转换为CAD数据，可以通过CAD软件进行转换。
这样可以方便进行CAD软件中的编辑和设计操作。
二、栅格数据栅格数据是由像元（像素）组成的二维网格数据。
每个像元都有其特定的位置和属性信息。
常见的栅格数据格式包括TIFF、JPEG和PNG等。
1. 定义和特点栅格数据以像元为基础，通过像元的位置和属性信息来描述地理现象。
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据的比较矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。
它们在数据存储、数据结构、数据精度以及数据分析等方面存在差异。
本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的比较，并探讨它们在不同应用场景下的优势和劣势。
一、数据结构1. 矢量数据：矢量数据是由点、线和多边形等几何要素构成的。
每个要素都有自己的属性信息，如名称、面积、长度等。
矢量数据以几何对象的形式存储，可以表示真实世界中的实体和空间关系。
2. 栅格数据：栅格数据由像元（像素）组成的网格状结构。
每个像元都有自己的数值，代表某种属性或现象的特征。
栅格数据以栅格单元的形式存储，可以表示连续分布的现象，如高程、温度等。
二、数据存储1. 矢量数据：矢量数据以矢量文件格式存储，常见的格式有Shapefile、GeoJSON和KML等。
矢量数据文件通常由多个文件组成，包括.shp（几何要素）、.dbf（属性表）和.shx（索引文件）等。
2. 栅格数据：栅格数据以栅格文件格式存储，常见的格式有TIFF、JPEG和PNG等。
栅格数据文件由一个或多个栅格图层组成，每个图层包含像元值和地理参考信息。
三、数据精度1. 矢量数据：矢量数据具有较高的精度和几何精确性，可以精确表示实体的形状和位置。
矢量数据适用于需要精确测量和分析的应用场景，如土地调查和道路规划等。
2. 栅格数据：栅格数据具有离散性和空间分辨率的特点，其精度受像元大小和采样间隔等因素影响。
栅格数据适用于连续分布现象的模拟和分析，如地形分析和气候模型等。
四、数据分析1. 矢量数据：矢量数据在空间分析方面具有优势，可以进行拓扑关系分析、缓冲区分析、网络分析等。
矢量数据可以进行几何操作，如叠加、裁剪和合并等，以获取更多的空间信息。
2. 栅格数据：栅格数据在表面分析方面具有优势，可以进行高程提取、坡度计算和视域分析等。
栅格数据可以进行代数运算，如加减乘除和逻辑运算等，以推导出新的栅格图层。
有关gis的实验报告和心得体会
有关gis的实验报告和心得体会实验报告本次实验是关于GIS的，主要是在地图软件上进行矢量和栅格数据的收集、处理和分析，通过对数据进行进一步的分析和加工，得到新的数据信息。
在实验中，我通过大量的实践操作，逐步掌握了GIS的一些基本操作，包括数据的导入、图层的设置和样式、属性表的编辑、查询、统计和符号化等等。
在此，我将分享我的一些心得体会。
首先，我个人非常欣赏GIS软件为我们省去了手工制作地图等大量工作，为地理信息的快速处理和传播提供便利。
通过GIS软件，我们可以实现更为高效、精确的数据处理，加快更新周期，保证地图数据详实、准确，并方便各类用户获取各种形式的地图数据。
其次，在实验过程中，我不断思考并总结了其中的核心思想：GIS作为一种地理信息系统，其核心是对地理信息的数字化、管理与应用，它涉及到数据收集、传输以及处理、分析、展示等多个方面。
因此，GIS技术在各个领域有着广泛的应用价值，其中包括城市规划、环境保护、农业发展、交通管理等多个方面。
除此之外，我在实验中也强调了突出重点，避免走进一些非本质的细节。
比如说，我们需要在一些不必要的属性的时候，即要排除掉这些信息所造成的干扰，更要着重考虑与我们研究主题相关的要素。
而比如属性数据的筛选、符号化等重要步骤，则为我们获得合理性分析、图形化展示提供了极大的方便。
此外，思辨是学会GIS必不可少的一个能力。
如果仅仅局限于钦定的操作步骤，那么我们可能遇到一些提出问题时显得不知所措的困境。
因此，在学习过程中要勇于思考，要反复尝试不同手段，达到更好的结果分析，并无限提高自己的操作效率。
最后，我还想强调语言表达的准确性和清晰度。
在报告中不能出现过多的错别字和语病，不仅显得粗糙，而且会严重影响读者对这篇文章的阅读感受。
因此，我一直在努力提高自己的语言表达能力，将知识的体验与情感的表达有机结合，以有意义的方式将我的体验和见解呈现给读者。
总的来说，通过本次GIS实验的学习和实践，不仅将理论知识转换为了实际操作技能，同时也加深了我对GIS技术本身的深入理解。
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。
矢量数据与栅格数据
矢量数据与栅格数据引言概述：在地理信息系统（GIS）中，矢量数据和栅格数据是两种常见的数据类型。
它们分别以不同的方式来表示和存储地理空间信息，各自具有特定的优势和应用场景。
本文将从矢量数据和栅格数据的定义、特点、优势和应用等方面进行详细介绍。
一、矢量数据1.1 定义：矢量数据是通过点、线、面等几何要素来描述地理空间信息的数据类型。
1.2 特点：具有几何精确性，能够精确表示地理要素的形状和位置关系。
1.3 优势：适合于表示复杂的地理要素，如河流、道路、建造等，具有较高的几何精度。
二、栅格数据2.1 定义：栅格数据是将地理空间信息分割成规则的像元格网，每一个像元具有惟一的值来描述地理要素。
2.2 特点：数据结构简单，易于存储和处理，适合于遥感影像等连续型数据。
2.3 优势：适合于表达连续型的地理现象，如高程模型、遥感影像等，具有较高的数据处理效率。
三、矢量数据与栅格数据的应用3.1 矢量数据应用：常用于地图制作、空间分析、地理定位等领域，如绘制城市规划图、进行地理空间分析等。
3.2 栅格数据应用：广泛应用于遥感影像处理、数字地球模型构建、环境监测等领域，如进行遥感影像分类、数字高程模型生成等。
3.3 综合应用：矢量数据和栅格数据往往结合使用，以满足不同的地理信息需求，如绘制地图时结合矢量数据和栅格数据，提供更加全面的地理信息。
四、矢量数据与栅格数据的转换4.1 矢量数据转换为栅格数据：通过栅格化处理将矢量数据转换为栅格数据，常用于遥感影像分类、地形分析等。
4.2 栅格数据转换为矢量数据：通过矢量化处理将栅格数据转换为矢量数据，常用于提取地理要素的边界、进行空间分析等。
4.3 转换方法选择：在进行数据转换时，需要根据具体的应用需求和数据特点选择合适的转换方法，以确保数据的准确性和有效性。
五、矢量数据与栅格数据的未来发展5.1 数据融合：未来矢量数据和栅格数据的融合将更加深入，实现更加全面的地理信息表达和分析。
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栅格数据与矢量数据
1.空间实体选择网络，那个点既没有长宽，也没有方向，只能反应一个位置吧，不能反应其它的。
线的话有长短，但是只有一边不能知道大小，我们土管只有线状地物是用一条线来表示的，其它的地类什么的都不能只有一条线的。
区的话虽然有了一个形状和大小，但是不能知道这个区域的坐标和其它信息的。
面也只能知道这一片区域的面积大小和位置，但是地类、权属什么的都不能知道，网络的话这一系列信息就可以都清楚了。
2.我的话应该会选择栅格数据模型吧，从那个它们的互相比较来看，虽然它的的精度比矢量数据要低的多，但是它的数据结构比较简单，那么处理数据的人就理解容易一点，我们使用的人也容易看懂，太复杂的数据像那个矢量数据就不是那么好理解的。
虽然它的数据量会多一些，但是我们用电脑来处理的话就很方便了，量大而不是量复杂对于电脑是最好的。
而那个栅格数据的空间分析和数学建模都容易的多，分析和数据的运用是有关联的，数学模型建立也容易，那么它的运用会广泛的多。
我们土地资源管理要用上遥感影像图和什么卫星航片的吧，我知道矢量数据是不管放大或者缩小多少倍它都是不会变形的，就是不管分辨率多少精度是很高的，而遥感影像图那些它们的精度和分辨率是有关系的，而栅格数据它放大缩小就会变形的。
那遥感影像图什么的用的应该是栅格数据吧，那么我们的土地管理与遥感影像图离不开的肯定要用栅格数据了。
而那个图形输出后是不是美观的话我们土地管理就不会太注重这个，只要能够真实的反应土地的情况就好了。
还有栅格数据的取值类型很多，课件上面列举了很多，而且图片不美观的话我们可以将图片进行处理呀，像我们每次都会对遥感影像图有个图像的预处理，校正、将低分辨率和多光谱融合之类的，这样也能够使图像美观一点。
所以我选择栅格数据模型。
3.那个空间数据结构我选择栅格数据结构，因为栅格数据的编码方法多而且更简单，矢量结构的编码方法都比较复杂，处理起来麻烦那么花费的时间长，明显不利于我们土地管理要求信息的现势性，信息的共享性。
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7)一个有平地与四个主要方向的坡向栅格Aspect_Gd,
8)一个表示爱达荷州年平均降水量的栅格，Precipgd,一个流域栅格，
9)一个表示河流的栅将Strmgd,一个高度分带的栅格Elevgd
3、实验理论依据或知识背景：
矢量数据分析矢量数据以点、线与面空间要素为输入数据。分析结果的准确性取决于空间特征的位置及形状的准确性。拓扑关系是一些矢量数据分析（如建立缓冲区与叠置分析）的一个因素。
3.栅格数据的综合归纳包括聚合（Aggregate）与区组（Regiongroup）。
模式分析包括点模式分析、量测空间自相关的莫兰指数（Moran’s I）与量测高/低聚集度的G统计量。
栅格数据分析
栅格数据分析是基于栅格像元与栅格的。
栅格数据分析能在独立像元、像元组或整个栅格全部像元的不同层次上进行。
一些栅格数据运算使用单一栅格，而另一些则使用两个或更多栅格数据。
栅格数据分析也应考虑像元数值类型（数字型数值，类别型数值）。
实验时间：2015/05/14
实验类型：■验证实验□综合实验□
1、实验目的与要求：
1)了解使用矢量数据分析，栅格数据分析的基本工具。包括建立Buffer、Overlay，Select与Clip等。
2)用Calculate Geometry计算面积与周长。以及多组多边形的地图叠置操作，点线距离测量的两种方法，与空间自相关等。
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中的第十一章与十二章
常见的邻域类型有矩形、圆形、环形与楔形。
分区运算
分区运算用于处理相同值或相似要素的像元分组。这些组称为分区。分区可以是连续的或不连续的。
分区运算可对一个或两个栅格进行处理。
若为单个输入栅格，分区运算量测每个分区的几何特征，如面积、周长、厚度（Thickness）与重心。
给定两个栅格（一个输入栅格与一个分区栅格），要求以分区栅格的区域为范围对输入栅格进行分区运算生成输出栅格，输出栅格对分区栅格的每个分区概括了输入栅格的像元值。
对线要素建立缓冲区未必在线两侧都有缓冲区，可以只在线的左侧或右侧建立缓冲区。
缓冲距离（又叫缓冲大小）未必为常数，可以根据给定字段取值而变化。
缓冲区边界也可以被融合掉，使得缓冲区之间没有叠置区。
地图叠置操作是将两个要素图层的几何形状与属性组合在一起，生成新的输出图层。
输出图层的几何形状代表来自各输入图层的要素的几何交集。
本科学生实验报告
姓名尹永义学号1443206000113
专业地理科学班级2014B＿
实验课程名称地理信息系统概论（实验）
实验名称矢量数据分析与栅格数据分析
指导教师及职称速绍华（讲师）
开课学期2014＿至＿2015＿学年＿下学期
云南师范大学旅游与地理科学学院编印
一、实验准备
实验名称：实验（矢量数素包含所有输入图层的属性组合，而这种组合不同于其邻域。
所有叠置方法都是基于布尔连接符的运算，即AND、OR与XOR。
若使用AND连接符，则此叠置操作为求交（Intersect）。
若使用OR连接符，则此叠置操作称为联合（Union）。
若使用XOR连接符，则此叠置操作称为对称差异（Symmetrical Difference）或差异（Difference）。
若使用以下表达式[（Input Layer）AND（Identity Layer）] OR（Input Layer），则该叠置操作称为识别（Identity）或减去（Minus）。
模式分析是关于二维空间点要素空间分配的研究。
在整体水平上，模式分析可以揭示某分布模式是随机、离散还是集聚的。
在局部水平上，模式分析可以检测出分布模式中是否含有高值或低值的局部集聚。
栅格数据分析环境包括分析的区域范围与输出像元大小。
局域运算
局域运算是一个像元接一个像元运算，建立栅格数据分析的核心。
局域运算由单个或多个输入栅格生成一个新的栅格。
格局域运算:单一栅格
假定以单一栅格为源数据，基于输入栅格的像元值，局域运算通过空间数学函数计算输出栅格的每个像元值。
由于可以用多个栅格图层进行运算，所以局域运算相当于基于矢量的地图叠置操作。
3)数据Landuse，Soil,与Sewers的Shp文件，
4)记录有博伊西国家森林19086一1996年的森林火情况的Boise_Fire文件，1986年的林火记录Fire1986,Fire1992等，Deer.Shp,Edge.Shp,Adabg00.Shp
5)一个象元大小30m的高程栅格Emidalat,
自然距离量测运算
距离可以表达为自然距离与耗费距离。
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）与镶嵌（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。
基于邻近（Proximity）概念，建立缓冲区可把地图分为两个区域：一个区域位于所选地图要素的指定距离之内，另一个区域在指定距离之外。
在指定距离之内的区域称为缓冲区。
围绕点建立缓冲区产生圆形缓冲区。围绕线建立缓冲区形成一系列围绕每条线段的长条形缓冲带。围绕多边形建立缓冲区则生成由该多边形边界向外延伸的缓冲区。
除了可用于独立栅格的数学公式外，其他的基于输入栅格的像元值或其频率的度量也都可存储于输出栅格。
邻域运算
邻域运算，涉及一个焦点像元与一组环绕像元。环绕像元是按其相对于焦点像元的距离与（或）方向性关系来选定的。
邻域运算得到的既可以是最小值、最大值、值域、总与、平均值、中值、标准差等统计值，也可以是众数、少数与种类数等测量值列表。