2023年4月18日发(作者：绘图地理五诀)[键入文字]
实验一 空间量算
组名
学号 姓名 分工 成绩
一、 实验目的
通过本实验能够掌握 ArcGIS 中空间分析的基本操作及其实现原理：
1. 能够对数据进行预处理，包括进行正确的地图投影与地图单位的设置；
2. 能够通过不同方法实现周长与面积的量算；
3. 实现对面积的中心与重心的计算；
4. 通过查询政府公报确定福州各区县的面积，并且以此作为真实的面积，计算数字
化后的面积的误差；
5. 在计算周长以及面积的基础上计算不同的形状指数；
6. 利用数据中的GDP属性，制作GDP专题地图；
二、实验原理
根据ArcGIS中的ArcToolBox、GeoDataba、Calculate Geometry等实现
对面状地物周长以及面积的提取，根据收集到的官方数据，作为标准以计算出面
积误差，并计算出其形状指数，最后依据各个地区的GDP，制作专题制图。
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三、实验设备与数据
1. 硬件：计算机
2. 软件：ArcGIS9.3
3. 数据：GIS导论实验七福州市政区矢量图
四、实验步骤
（一）数据预处理
1.通过Mapinfo中“工具”----“通用转换器”，将TAB格式转换成Shape格式
2.已知原始数据的坐标系统为WGS84坐标系统
图1 原始数据
2.查看投影信息
图2投影信息
（二）周长和面积的计算方法
表1. 面积计算误差分析
地名 实际面积 栅格面积误差 矢量面积误
差
13,040,000 罗源县 1,081,000,000 10,907,392
61,200,000 福州市1,014,000,000 61,017,408
区
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五、分析与讨论
1、关于投影与坐标的介绍
地理坐标系统：地理坐标系统是使用经纬度来定义球面或椭球面上点的位置的参照系
统，是一种球面坐标。最常见的位置参考坐标系统就是以经纬度来量算的球面坐标系统。地
球坐标系统不是地图投影，只是对球体或椭球体的模仿。地理共青团团旗
坐标系统有经线和纬线组成，
经纬度以地心与地表点之间的夹角来量算的，通常以度分秒（DMS）来度量。地理坐标系统
使用一个三维椭球体来定义地球上的位置，其经常被误认为是生活趣事
一个数据，但是数据仅仅是地
理坐标系统的一部分，地理坐标系统包括角度测量单位、本初子午线和数据（数据是基于椭
球体）。地理坐标系统参数必须具备Spheroid和Datum两个基本条件，系统参数才算完整。
投影坐标体系：在球面坐标上进行测量非常困难，所以地理数据通常都要投影到平菠菜怎么炒好吃
面
坐标上。投影坐标系统是定义在一个二维平面的坐标系统，与地理坐标系统不同的是，投影
坐标系统在二维平面上有着恒定的长度、角度和面积，投影坐标系统总是基于地理坐标系统，
而地理坐标系统又是基于球体或椭球体。在投影坐标系统中，以网格中心为原点，使用x，
y坐标来定位，每个位置用两个值确定（水平方向和垂直方向）。
地图投影：实际上是一种三维平面到二维平面的转换缅甸安全吗
方式，换句话说，地图投影旨在
建立地表点与投影表面之间的一一对应关系，地图投影即可是表示整个地表，也可表示其中
的一部分。地图投影在早期是指将光源透过椭球体照射到二维平面上来实现这一过程、由于
地球椭球体是不可展曲面，不可能用物理的方法将它展为平面。所以用地图投影方法。地图
投影，就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点的地理
坐标与地图上相应点的平面直角坐标或平面极坐标间，建立一一对应的函数关系。
福州，简称“榕”，为福建省省会，位于闽江下游，系我国东南沿海重要都市。北纬
2515′-2639′，东经11808′-12037′。操美女同事
由于我国的情况所致，我国一般采用的
是高斯-克里格投影，根据所选择的数据的实际情况，可以选择采用北京54坐标系，或者
WGS-84坐标系统。我国 1：25 万~1：50 万地形图均采用 6 度带投影，1：1 万及更大比
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例尺地形图采用 3 度带。根据福州的实际情况可以采用3度带投影，所以在实验中采用的
是北京54坐标系，高斯-克里格投影，中央经线为117度，在第39带上。
2、通过形状指数对数字化的图形的面积紧凑度进行判断
空间形状指数(spatial shape index)是一种应用较为广泛的空间形态分析指标，它通
过计算地物图斑与参照形状之间的偏离程度来测量其形状的复杂程度 。目前，该领域的研
究与应用主要集中在以紧凑形状(即构成图形的所有点尽可能结合在中央的形状，为参照标
准、基于边界紧凑度的一维空间形状指数。 北京外地车限行时间
3、针对实验得到的面积与实际的面积进行比较出现的误差
分析。
我们计算的基础是根据数字化好的矢量地图，数字化的过程和扫描进入电脑的底图的
精度对实验得到的结果都有很大的影响，具体有一下几个方面：
1、数字化产生的误差。（数字化人员的操作熟练程度，态度，数字化时放大的倍数等
等）。
2、扫描误差。（扫描过程中由于机器本身，操作者的缘故都会产生误差）
3、采用的底图存在年限问题，可能过期，没有实时性，底图本身由于一些原因，变形
等产生的误差。
5、利用软件计算采用的不同算法，由于算法本身的原因存在的误差。（没有一种算法
可以说是非常完善，尽善尽美的，肯定会存在一定的误差）
6、由于一些人为的或者其他地质原因使面积发生改变。
4、误差来源分析
基于矢量计算面积和周长，直接在数字化的数据的基础上进行计算，不用进行转换，
根据几何特征，直接利用软件计算出图形的面积和周长，软件中根据矢量计算有几种不同的
计算方式，不同的计算方式的计算中四舍五入不一样，导致的结果又一点不同。
栅格数据时GIS空间分析中常用到的数据格式，在GIS中将矢量数据转换成栅格数据
称之为栅格化或矢量栅格化。这个是一个有损转换的过程，无论怎样提高转换精度，都会产
[键入文字狗的品种图片
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生误差。针对栅格数据而言，计算面积是基于每一个网格来计算，在一个单元格内进行四色
五入，在栅格上计算，采用不同的方法，由于都是在单元格内，所以每一种方法的差值相对
矢量会比较小。
“栅格化”误差产生原因：由于每个栅格单元只有单一属性值，当在一个栅格范围内
多于一种地物的情况下，而表示在相应的栅格数据中仅是一个代码，这时误差就必将产生。
并且，这个属性误差与矢量 GIS中的面状要素的属性误差是不一样 ，它是一个处理过程误
差。由于栅格属性值的误差，必将导致各类型的面积统计误差。
5、其他几种形状指数。
几何形状指数：面积的开方/周长，
景观形状指数：景观指数作为分析景观格局里的定量化指数，可以对土地利用类型、
土地利用格局空间分析（基于GIS的土地利用数据进行尺度变换，将转换后的数据导入景观
格局分析程序Fragstats3.3计算不同尺度下景观格局指数的值）。它包括：。在
Fragstats3．3中，景观指数包括斑块水平 (patch leve1)、斑块型水平 (class leve1)和
景观水平 (1andscape leve1)3种类唐吉诃德的囧途
型。
参考文献
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stream network positions [J]. Water Resources Rearch, 2002, 38(4):131-134.
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of terrain
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