地圖制圖學上機實驗指導書

年4月19日地圖制圖學上機實驗指導書文檔僅供參考地圖制圖學上機實驗指導書（試用版）主編：周青山、唐爭氣適用專業(yè)：GIS、測繪工程測繪工程教研室二零一一年四月學生實驗守則一、每次實驗前必須做好預習，預習內(nèi)容包括仔細閱讀實驗指導書和去實驗室熟悉有關(guān)儀器設(shè)備。二、經(jīng)過預習應(yīng)掌握該項實驗的意義、目的、操作步驟。對輔導教師提出的檢查性問題，應(yīng)能順序回答，否則不得進行實驗。三、實驗時態(tài)度應(yīng)嚴肅認真，更需愛護儀器設(shè)備。非本次實驗使用的儀器設(shè)備不得亂動。四、每次實驗前由小組長填寫儀器設(shè)備領(lǐng)用單。實驗完畢后，應(yīng)將所用儀器設(shè)備擦洗干凈，放回原處，經(jīng)小組長檢查，輔導教師驗收無誤后方可離室。如有損壞，應(yīng)填寫儀器設(shè)備損壞報告單，待后處理。五、實驗結(jié)束后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)提交實驗報告。實驗報告必須獨立完成。書寫、計算、制圖要求公式、計算過程、單位齊全，清晰整齊。實驗成績是期中考核成績的一部分。六、如實驗結(jié)果未能達到要求或因故未作實驗者，應(yīng)申請補做實驗，實驗室同意后，在指定日期內(nèi)進行補做。以上守則同學們應(yīng)自覺遵守實驗一

地圖投影的制作、判別和變換一、實習目的鞏固學過的地圖投影知識；掌握地圖投影判別的方法、步驟；為正確使用地圖投影奠定理論基礎(chǔ)。二、學時2～4學時三、實習材料和條件中國地圖、世界地圖；計算機，鉛筆；MAPGIS軟件等。四、實習方法與步驟1、地圖投影類型回顧1.1、幾何投影中、小比例尺地圖投影：正軸圓錐、圓柱、方位投影；橫、斜軸方位投影；大、中比例尺地圖投影：高斯投影、UTM投影。1.2、條件投影等積錐投影；等角錐投影；等距柱投影。2、投影判別的一般原則2.1、制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置區(qū)域范圍區(qū)域形狀地理位置大尺度近似圓形區(qū)域兩極中尺度南北延伸型區(qū)域赤道附近小尺度東西延伸型區(qū)域中緯度地區(qū)2.2、制圖比例尺大、中比例尺地圖，對制圖幾何精度要求高，制圖區(qū)域范圍小，宜采用高斯投影，UTM等；中、小比例尺地圖概括程度高，制圖范圍大，多采用正軸圓錐、圓柱、方位等投影。2.3、地圖的主題和內(nèi)容要求方向正確，應(yīng)選擇等角投影；要求面積對比正確，應(yīng)選擇等積投影；

教學或一般參考圖，要求各方面變形都不大，則應(yīng)選擇任意投影。2.4、出版方式單幅圖；系列圖、地圖集：同一圖組（或系列）內(nèi)投影盡可能一致，且投影種類不宜過多。3

地圖投影判別的方法與步驟3.1方法1)觀察法：觀測地圖的經(jīng)緯網(wǎng)形狀；2)量測法：經(jīng)緯線方向形狀變形量，3.2步驟1)根據(jù)投影判別的一般原則,并結(jié)合經(jīng)緯網(wǎng)形狀初步確定投影系統(tǒng)；A.經(jīng)緯線形狀的判別：目視并輔以量算判斷。經(jīng)線形狀有：直線，曲線。緯線形狀有：直線，同心圓弧，同軸圓弧，曲線B.經(jīng)緯線是否直交。2)量測中經(jīng)上緯線間距變化，判定投影性質(zhì)。A.在中央經(jīng)線上，找到標準點(線)的位置；圓錐投影、圓柱投影：標準切(割)緯線與中央經(jīng)線的交點。方位投影：投影中心切點。B.從標準緯線（或中心切點）起，沿中經(jīng)判斷緯線間隔變化。間隔從中心向外增大，為等角投影。間隔從中心向外減小，為等積投影。間隔從中心向外不變，為等距投影。五、作業(yè)試述地圖投影判別的方法與步驟。

實驗二、地形圖的矢量化和地圖綜合

一、實習目的

理解并掌握中、小比例尺地形圖閱讀、編輯方法和步驟。二、學時2～4學時三、實習材料和條件二、實：2.5萬地形圖樣圖，計算機，四、實習方法與步驟1、地形圖閱讀1.1、地形圖閱讀文字說明成圖時間，單位，資料使用情況等，采用的坐標系、高程系、基本等高距，地物的表示方法等；1.2、數(shù)學要素的閱讀地形圖表示地表各種自然與社會經(jīng)濟要素,包括地形地貌、土質(zhì)植被、水系、居民點、交通線、境界縣等。1.3、輔助要素的閱讀1）圖名、圖號了解所在區(qū)域的地理位置、范圍、主題等；

2）圖例地圖讀圖的基本工具，

（1）比例尺：了解地圖內(nèi)容的詳細程度與精度；

（2）地圖投影：大比例尺地形圖高斯-克呂格投影；

小比例尺地形圖雙標準緯線等角園錐投影。（3）三北方向偏角圖的閱讀了解真方位角、磁方位角、坐標方位角間的關(guān)系。1.4、圖形要素的閱讀先詳細閱讀六大要素，然后按區(qū)域綜合分析

1)地形、地貌的閱讀a.等高線法基本原理b.山地：山頂（圓山頂、尖山頂、平山頂）、凹地、山脊、山谷、鞍部、坡面形態(tài)等；c.丘陵、臺地；d.平原。

2）水系的閱讀a．河流類型：內(nèi)流河，外流河；河流性質(zhì)季節(jié)河，常年流水河，咸水湖，淡水湖；河流上、中、下游各段情況等。b．湖泊類型、性質(zhì)等。c．流域水系類型：樹枝狀、格子狀、平行狀、輻射狀、扇狀、網(wǎng)狀、瓣狀，亂流狀。

3）土質(zhì)、植被的閱讀a.土質(zhì)：沼澤、沙地、鹽堿地、殘丘地、、龜裂地、光板地等；b.植被：林地類型：森林、幼林、矮林、疏林、灌木林等其它植被：蘆葦、草地等。

4）居民地閱讀a.居民地類型：城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村二大類。b.居民地結(jié)構(gòu)：居民地外部輪廓、居民地內(nèi)部結(jié)構(gòu)、居民地行政等級等。

5）交通網(wǎng)的閱讀a.陸地交通：鐵路、公路、大車路、鄉(xiāng)村路、小路等；b.水上交通；c.空中交通。

6）境界線的閱讀標明地圖上各級行政區(qū)劃單元或自然區(qū)劃單元范圍歸屬的分界線。a.政治區(qū)劃界國界、大區(qū)界；b.行政區(qū)劃界省界、地區(qū)界（自治州市界）、縣（市、鎮(zhèn)、區(qū)）界c.自然區(qū)劃界；d.特殊區(qū)域界——保護區(qū)、禁區(qū)等。2、地形圖的矢量化根據(jù)已有地形圖底圖以及數(shù)字化測圖原理，在cass軟件里對糾正好的地形圖進行矢量化，并生成添加地形圖輔助要素，加載地形圖公里網(wǎng)。3、地圖綜合

1）依教學提供的1：1000地形圖，或者矢量化得到的1：1萬地形，在cass或mapgis軟件里，根據(jù)地圖綜合基本原理，利用選取和綜合兩種方法編繪1：5萬地形圖，并將地圖坐標系變成高斯平面直角坐標系。2)寫出地圖負載量的計算公式，計算地圖的面積負載量和數(shù)值負載量。五、實習報告根據(jù)上述方法、步驟完成所給資料和書上理論知識，地形圖樣圖的閱讀、矢量化、地圖綜合方法和原理，每人并寫出實習報告和上交電子版圖一份。實驗三

專題地圖設(shè)計與編制一、實習目的

理解并能區(qū)分分級和分區(qū)統(tǒng)計圖法的差異；

基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)特征選擇正確的方法制圖。二、學時2～4學時三、實習材料和條件

中國各直轄市、?。▍^(qū)）人口（能源、災害、GDP等）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國政區(qū)地圖；計算機，MAPinfo、cass軟件，其專題她統(tǒng)計資料。四、實習方法與步驟1、分級統(tǒng)計圖法按照各區(qū)劃單位的統(tǒng)計資料，根據(jù)現(xiàn)象的相對指標（密度、強度或發(fā)展水平）劃分等級，依照級別的高低，在地圖上，分區(qū)填繪深淺不同的顏色或疏密不同的景線，以表示各區(qū)劃單位間數(shù)量上的差異的一種表示法。

1）分級原則和方法根據(jù)地圖用途，事物分布特點和數(shù)量指標決定，一般以5-10級為宜。方法有等差分級(如0-10,10-20,20-30,……)、等比分級（如-100,100-200,200-400，400-800,……）、任意分級（如0-10,10-25,25-50,50-100……）等。分級不宜過多，過多會使圖面復雜，顏色深淺差別不明顯，缺乏表現(xiàn)力，但也不宜太少。

2）表示方法按照分級，用暈線或顏色的表示。分級統(tǒng)計圖法宜于表示相對數(shù)量指標，且區(qū)劃單位愈小愈好，愈小可使分級比值圖的反映的現(xiàn)象愈近于實際。一般用于表示人口密度（人口數(shù)/單位面積），耕地占全區(qū)大地百分比等。2、分區(qū)統(tǒng)計圖法把制圖區(qū)域分成若干個區(qū)劃單位（一般以行政區(qū)為單位），根據(jù)各區(qū)劃單位的統(tǒng)計資料制成不同的統(tǒng)計圖表繪在相應(yīng)的區(qū)劃單位內(nèi)，以表示現(xiàn)象的總和及其動態(tài)變化的方法稱為分區(qū)統(tǒng)計圖法。表示方法：利用圖形符號的大小與個數(shù)來表示現(xiàn)象的數(shù)量差異，并可在圖形內(nèi)劃分幾個部分表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時還可經(jīng)過不同時相圖形對比反映一定時期內(nèi)現(xiàn)象的發(fā)展動態(tài)。一般多用來表示制圖區(qū)域單元之間絕對數(shù)量差異。3、實習步驟

1）根據(jù)制圖目的及統(tǒng)計數(shù)據(jù)特征，選擇合適的表示方法。選擇分級統(tǒng)計圖法，編制中國人口密度分布圖：根據(jù)所給的統(tǒng)計資料，先計算每個直轄市、?。▍^(qū)）人口密度。分析全國人口密度數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征，選擇合適的數(shù)據(jù)分級方法，要求分出8個等級。然后選擇不同密度暈線或深淺不同顏色表示各密度人口分布。

中國人口數(shù)量統(tǒng)計分布圖：選擇分區(qū)統(tǒng)計圖法。根據(jù)所給的統(tǒng)計資料，分析全國各直轄市、省（區(qū)）人口數(shù)量分布統(tǒng)計特征，按要求分為8個等級。選擇分級絕對比例統(tǒng)計圖反映各制圖單元人口數(shù)量分布狀況。

地圖整飾：包括圖名、圖框、圖例、制圖資料截止日期、制圖人、制圖日期等。2）操作步驟3）專題圖的制作流程五、實習成果圖及報告要求每人選擇一種制圖表示法或不同專題內(nèi)容，并完成相應(yīng)的電子和紙質(zhì)圖件實驗四

遙感圖判讀與遙感制圖一、實習目的

1）初步了解當前主流的遙感圖象處理軟件ENVI4.5的主要功能模塊，在此基礎(chǔ)上，掌握視窗操作模塊的功能和操作技能，為遙感圖像的幾何校正等后續(xù)實習奠定基礎(chǔ)

2）經(jīng)過實驗操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法和步驟，深刻理解遙感圖像幾何校正的意義3）經(jīng)過上機操作，了解圖像增強、圖像裁剪，圖象融合處理的過程和方法，加深對圖象預處理的理解。4）經(jīng)過上機操作，初步掌握遙感信息復合的方法，深入理解遙感信息復合在信息解譯中的意義5）進一步理解計算機圖像分類的基本原理以及監(jiān)督分類的過程，達到能熟練地對遙感圖像進行監(jiān)督分類的目的，同時深刻理解監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的區(qū)別二、學時2～4學時三、實習材料和條件益陽市遙感影像地圖、益陽市規(guī)劃圖，控制點坐標，郴州市遙感影像地圖，郴州市礦區(qū)線劃圖、郴州市礦區(qū)地形圖，計算機，envi4.5軟件，其專題她統(tǒng)計資料。四、實習方法與步驟1）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，準備下載的遙感圖片jpg格式文件，打開mapgis軟件，進入“圖像處理”子系統(tǒng)的“圖像分析”界面，打開“文件”菜單，在下拉菜單中選擇“數(shù)據(jù)輸入”，打開如圖所示對話框，選擇“轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型”，在此選jpg格式，單擊“添加文件”選擇要轉(zhuǎn)化的文件，回車，單擊“轉(zhuǎn)化”，即成功將圖片文件轉(zhuǎn)到，通用格式msi格式文件，再在“圖像分析”界面的文件下拉菜單選“數(shù)據(jù)輸出”，在對話框中“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類型”中選tiff格式，將前面得到的msi文件轉(zhuǎn)到tiff；3)打開envi軟件，在菜單下拉選項中選擇打開影像文件（openimagefile）,找到剛才轉(zhuǎn)化好的tiff文件，打開，在彈出的Avilablebandslist對話框中選擇“RGBColor”選項，再在上面的影像文件的選擇不同的波段進行三原色波段匹配，單擊“l(fā)oadRGB”，察看不同波段組合和不同順序組合影像顯示顏色變化。選擇“GrayScale”，選定影像一個波段，單擊“NOdisplay”，選“newdisplay”，打開單波段影像，對比兩副影像。4）影像的幾何糾正第一步：顯示圖像文件（DisplayImageFiles）首先，在ERDAS圖標面板中點擊Viewer圖表兩次，打開兩個視窗（Viewer1/Viewer2），并將兩個視窗平鋪放置，操作過程如下：ERDAS圖表面板菜單條：Session→TitleViewers然后，在Viewer1中打開需要校正的Lantsat圖像：tmAtlanta,img在Viewer2中打開作為地理參考的校正過的SPOT圖像：panAtlanta,img第二步：啟動幾何校正模塊（GeometricCorrectionTool）Viewer1菜單條：Raster→GeometricCorrection

→打開SetGeometricModel對話框（2）→選擇多項式幾何校正模型：Polynomial→OK

→同時打開GeoCorrectionTools對話框（3）和PolynomialModelProperties對話框（4）。在Polynomial

Model

Properties對話框中，定義多項式模型參數(shù)以及投影參數(shù)：→定義多項式次方（PolynomialOrder）→定義投影參數(shù)：（PROJECTION）→Apply→Close→打開GCPToolReferenseSetup對話框（5）第三步：啟動控制點工具（StartGCPTools）首先，在GCPToolReferenseSetup對話框中選擇采點模式：→選擇視窗采點模式：ExistingViewer→OK→打開ViewerSelectionInstructions指示器→在顯示作為地理參考圖像panAtlanta,img的Viewer2中點擊左鍵→打開referenceMapInformation提示框；→OK→此時，整個屏幕將自動變化為如圖7所示的狀態(tài)，表明控制點工具被啟動，進入控制點采點狀態(tài)。第四步：采集地面控制點（GroundControlPoint）GCP的具體采集過程：在圖像幾何校正過程中，采集控制點是一項非常重要和繁重的工作，具體過程如下：1、

在GCP工具對話框中，點擊SelectGCP圖表，進入GCP選擇狀態(tài)；2、

在GCP數(shù)據(jù)表中，將輸入GCP的顏色設(shè)置為比較明顯的黃色。3、

在Viewer1中移動關(guān)聯(lián)方框位置，尋找明顯的地物特征點，作為輸入GCP。4、

在GCP工具對話框中，點擊CreateGCP圖標，并在Viewer3中點擊左鍵定點，GCP數(shù)據(jù)表將記錄一個輸入GCP，包括其編號、標識碼、X坐標和Y坐標。5、

在GCP對話框中，點擊SelectGCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)。6、

在GCP數(shù)據(jù)表中，將參考GCP的顏色設(shè)置為比較明顯的紅色，7、

在Viewer2中，移動關(guān)聯(lián)方框位置，尋找對應(yīng)的地物特征點，作為參考GCP。8、

在GCP工具對話框中，點擊CreateGCP圖標，并在Viewer4中點擊左肩頂巔，系統(tǒng)將自動將參考點的坐標（X、Y）顯示在GCP數(shù)據(jù)表中。9、在GCP對話框中，點擊SelectGCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)，并將光標移回到Viewer1中，準備采集另一個輸入控制點。10、不斷重復1-9，采集若干控制點GCP，直到滿足所選定的幾何模型為止，爾后，沒采集一個InputGCP，系統(tǒng)就自動產(chǎn)生一個Ref.GCP，經(jīng)過移動Ref.GCP能夠優(yōu)化校正模型。第五步：采集地面檢查點（GroundCheckPoint）以上采集的GCP的類型均為控制點，用于控制計算，建立轉(zhuǎn)換模型及多項式方程，。下面所要采集的GCP類型是檢查點。第六步：計算轉(zhuǎn)換模型（ComputeTransformation）

在控制點采集過程中，一般是設(shè)置為自動轉(zhuǎn)換計算模型。因此隨著控制點采集過程的完成，轉(zhuǎn)換模型就自動計算生成。

在Geo-CorrectionTools對話框中，點擊DisplayModelProperties圖表，能夠查閱模型。第七步：圖像重采樣（ResampletheImage）重采樣過程就是依據(jù)未校正圖像的像元值，計算生成一幅校正圖像的過程。原圖像中所有刪格數(shù)據(jù)層都要進行重采樣。ERDASIMAGE提供了三種最常見的重采樣方法。圖像重采樣的過程：首先，在Geo-CorrectionTools對話框中選擇ImageResample圖標。然后，在ImageResample對話框中，定義重采樣參數(shù)；→輸出圖像文件明（OutputFile）:rectify.img→選擇重采樣方法（ResampleMethod）:NearestNeighbor→定義輸出圖像范圍：→定義輸出像元的大小：→設(shè)置輸出統(tǒng)計中忽略零值:→定義重新計算輸出缺省值：第八步：保存幾何校正模式（SaverectificationModel）在Geo-CorrectionTools對話框中點擊Exit按鈕，退出幾何校正過程，按照系統(tǒng)提示，選擇保存圖像幾何校正模式，并定義模式文件，以便下一次直接利用。第九步：檢驗校正結(jié)果（VerifyrectificationResult）基本方法：同時在兩個視窗中打開兩幅圖像，一幅是矯正以后的圖像，一幅是當時的參考圖像，經(jīng)過視窗地理連接功能，及查詢光標功能進行目視定性檢驗。5）影像的增強直方圖均衡化（HistogramEqualization）：直方圖均衡化實質(zhì)上是對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，是一定灰度范圍內(nèi)的像元數(shù)量大致相同。這樣，原來直方圖中間的峰頂部分對比度得到增強，而兩側(cè)的谷底部分對比度降低，輸出圖像的直方圖是一較平的分段直方圖。注意：認真對比直方圖均衡化前后的圖像