课程编码：0941156

学时：36

学分： 2

课程属性：非独立设课

开课单位：地理科学与旅游学院

先修课程：测量与地图学、地理信息系统

一、实验性质

ArcGIS是ESRI的GIS产品家族体系总称，ESRI公司（Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市，公司主要从事GIS工具软件的开发和GIS数据生产，是目前全球范围内最大的GIS软件制造商。ESRI的产品中，最主要的是运行于UNIX/Windows NT平台上的ArcInfo，它由两部分组成：Workstation ArcInfo和Desktop ArcInfo，GIS功能最全、最强大，深受用户青睐。该实验课程重在给学生提出一些专业问题，提供给学生相应的实验数据，让学生自己做实验，全面掌握ArcGIS软件的基本制图功能和空间分析功能，并在学习和掌握该软件的过程中不断回顾以前所学的相关知识，真正实现理论与实践紧密联系，具有很强的实践性、实用性和创新性。

二、实验教学目的和要求

通过实验，学生掌握如何利用ArcGIS实现空间数据的采集与组织、空间数据的转换与处理、空间数据的可视化表达、矢量数据的空间分析、栅格数据的空间分析、三维分析、地统计分析、水文分析以及空间分析建模，较为系统、全面的认识并熟悉ArcGIS的基本功能和空间分析功能。

三、实验项目名称和学时分配

注：1.实验类型指技能训练性、演示性、验证性、综合性、设计性等实验；

2.实验项目编号规则：共10位，第1-7位为课程编码，第8、9、10位为流水号

四、实验项目具体内容

实验项目一：空间数据的加载与显示

实验目的：掌握不同类型的空间数据加载与显示的具体操作流程，包括矢量数据的添加与显示、矢量数据的主题的编辑、栅格数据的添加与显示等基本操作。

实验内容：矢量数据的添加与显示；栅格数据的添加与显示。

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉矢量数据和栅格数据的概念、特点等

实验项目二：属性表的编辑与注记添加

实验目的：掌握属性表的编辑与注记添加的方法。

实验内容：中国行政区数据（市级、县级）的拓扑关系建立

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉空间数据处理与拓扑关系的意义和作用

实验项目三：地图配准与空间校正

实验目的：掌握地图配准的方法和步骤、空间校正的方法和步骤。

实验内容：三种不同类型（有经纬网、有方里网、什么坐标信息都没有）的地图配准；对图形数据进行空间校正

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：了解地图配准的基本原理，回顾地图投影知识。

实验项目四：矢量数据的编辑更新与成图输出

实验目的：熟练掌握矢量数据的编辑更新操作，综合利用其解决实际问题；学会添加新的视图并进行编辑；学会将视图制作成图并输出。

实验内容：四川、重庆重划分的更新；制作一张标注有各省的省会名称、重要铁路航线、经纬网等的中国地图。

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（Windows XP及以上）、专业软件ArcGIS、实验原始数据

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉矢量数据的编辑更新与成图输出的意义。

实验项目五：图层的创建与要素矢量化

实验目的：熟悉点、线、面图层的创建与要素矢量化方法

实验内容：添加点图层并编辑其名为城镇、添加线图层并编辑其名为交通、添加面图层并编辑其名为湖泊；绘制陕西、山西的行政界限

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（Windows XP及以上）、专业软件ArcGIS、实验原始数据

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉图层的创建与要素矢量化的基本原理以及相关操作。

实验项目六：空间数据的重分类

实验目的：通过本实验，使学生加深对数据重分类的概念及其应用意义的理解，熟练掌握使用ArcGIS软件对数据进行重分类的方法和步骤。

实验内容：按照大区对中国地图进行重分类并显示；对栅格数据DEM进行重分类并显示

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7及以上）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com或“地理信息系统”信息化课程BB平台 ）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：了解重分类的概念和应用意义。

实验项目七：专题图的制作及读图分析

实验目的：通过本实验，使学生加深对专题图各要素的概念及其应用意义的理解，熟练掌握专题图的制作方法和相关地图的整饰和的操作步骤，对数字地图制图有初步的认识。

实验内容：制作全国人口分布的专题图

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7及以上）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com或“地理信息系统”信息化课程BB平台 ）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：了解专题图的基本要素、制作的基本原理以及地图整饰的意义

实验项目八：ArcScan交互式矢量化

实验目的：熟练掌握ArcScan矢量化模块的使用方法、步骤。

实验内容：图像的二值化处理；图像的像素级处理；不同方式下矢量化等高线

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：回顾矢量化的相关知识，包括交互式矢量化、自动矢量化等。

实验项目九：空间数据的格式转换与投影变换

实验目的：掌握空间数据格式转换和投影变化的具体操作流程，包括E00格式导入到ArcGIS软件中转为Coverage格式、空间数据的加载与显示、属性表查看、投影类型的变化等基本操作，进而对ArcGIS软件的基本使用有所认识。

实验内容：空间数据的格式转换；空间数据的投影变换

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉空间数据的格式转换和投影变换的意义和作用。

实验项目十：区域土地利用变化分析与预测

实验目的：熟悉ArcGIS的空间叠合分析来研究区域土地利用变化，并在此基础上对土地利用变化情况进行预测。

实验内容：土地利用变化分析；基于马尔科夫模型的土地利用变化预测

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉矢量数据叠合分析的基本原理以及马尔科夫模型的概念。

实验项目十一：统计数据的网格化

实验目的：熟悉ArcGIS渔网工具及如何将空间划分成有限个制定尺寸的单元，用于实现区域内统计数据的网格化。

实验内容：人口统计数据的网格化

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉网格化的原理及依据。

实验项目十二：空间数据点的内插与三维显示

实验目的：熟悉ArcGIS的空间插值方法；掌握如何利用IDW内插方法和Spline内插方法等进行空间点的分析，以此来对空间插值有一个更深刻的认识；熟悉ArcScene的三维场景搭建方法及要素三维显示。

实验内容：学校选址；寻找最佳路径； GDP区域分布图的生成与对比

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉点的内插、三维显示原理。

实验项目十三：DEM分析

实验目的：熟悉基于DEM的ArcGIS表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解，熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。

实验内容：地形指标提取；表面创建及景观图制作；污染物在蓄水层的可视化；山脊、山谷线的提取；地形鞍部的提取

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：了解山脊线和山谷线、坡度和坡向等地形指标的指示意义。

实验项目十四：矢量数据的空间分析

实验目的：熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠置分析操作，综合利用各项空间分析工具解决实际问题。

实验内容：一条铁路贯穿的省份及在各省份中的长度统计；市区择房分析

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉缓冲区分析和叠置分析的原理

实验项目十五：栅格数据的空间分析

实验目的：熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并等空间分析功能；熟练掌握利用ArcGIS空间分析功能，分析类似学校选址等实际应用问题；熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能；掌握如何利用IDW内插方法和Spline内插方法进行GDP空间分布特征的分析，以此来对空间插值有一个更深刻的认识。

实验内容：学校选址；寻找最佳路径； GDP区域分布图的生成与对比

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉栅格数据分析的基本原理以及分析环境的设置。

实验项目十六：水文分析

实验目的：掌握水流方向、汇流累积量提取原理及方法；利用水文分析的方法提取地形鞍部点，通过多种GIS空间分析方法的应用，提高对知识的综合运用能力。

实验内容：污染物在蓄水层的可视化；山脊、山谷线的提取；地形鞍部的提取

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：了解TIN生成的原理；了解基于DEM水文分析方法提取山脊线和山谷线的原理。

实验项目十七：空间数据的处理与组织

实验目的：掌握空间数据的点、线、面三种要素类型的处理及类型转换；掌握在空间数据库中创建拓扑关系的具体操作流程，包括拓扑创建、拓扑查错、拓扑编辑等基本操作

实验内容：空间数据的格式转换；空间数据的投影变换

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉空间数据的格式转换和投影变换的意义和作用。

实验项目十八：地统计分析与空间分析建模

实验目的：通过实验，熟练掌握并理解每种克里格方法的原理及实现过程，体会在具体应用中的适应性；练习一个复杂模型的建立过程，熟悉和掌握ArcGIS图解建模的全过程；练习如何在模型中调用用户自定义的模型，明晰模型嵌套的过程。

实验内容：克里格方法内插生成高程曲面；明暗等高线制作；提取坡向变率

主要仪器：计算机硬件（主机、显示器、键盘、鼠标）、计算机系统软件（WindowsXP或Win 7）、专业软件ArcGIS、实验原始数据（//gis.jingcaiwin.com）

教学方式：集中辅导、答疑

预习要求：熟悉地统计分析的基本原理以及克里格方法的算法；熟悉空间分析模型及其分类，空间分析建模的过程。

五、实验课考核方式

（1）实验记录：内容应包括实验名称、实验时间、实验地点、实验目的、实验内容、主要仪器、实验步骤，统一格式（封面、具体内容5号宋体，单倍行距，插入图片规格按照竞彩网站 学报自然科学版要求），用word排版（A4）并打印（双面），页数控制在1.5~2页，电子版和打印文稿一同上交；

（2）实验报告：内容应包括实验名称、实验时间、实验地点、实验目的、实验内容、主要仪器、实验步骤，统一格式（封面、具体内容5号宋体，单倍行距，插入图片规格按照竞彩网站 学报自然科学版要求），用word排版（A4）并打印装订（左边），页数控制在15～20页，电子版和打印文稿一同上交；

（3）实验课的考核方式和成绩评定办法：每次实验考勤，实验报告成绩满分为100分，折合20％加入到理论课成绩中。

六、实验指导书以及主要参考书（宋体小四号加粗）

1.实验指导书

牟乃夏. ArcGIS10地理信息系统教程从初学到精通. 测绘出版社，2014（12）

2.主要参考书

（美）普赖斯　著，李玉龙，闫卫东，王杨刚等译. ArcGIS地理信息系统实验教程（第五版）. 电子工业出版社，2012（3）

汤国安，杨昕编著. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）. 科学出版社，2012（4）