地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)GIS原理課程設(shè)計(jì)古軍中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)GIS課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 環(huán) 測(cè) 學(xué) 院 班 級(jí)： 目錄實(shí)驗(yàn)2 礦區(qū)的基本編輯和處理32.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.2實(shí)驗(yàn)環(huán)境32.3實(shí)驗(yàn)過程32.3.1將 CAD 格式的電子礦區(qū)圖處理成 Shp 格式的數(shù)據(jù)文件32.3.2提取圖中的高程圖層（點(diǎn)圖層），完成 TIN的創(chuàng)建和DEM生成72.3.3生成坡度、坡向8實(shí)習(xí)3 GIS 矢量數(shù)據(jù)空間分析123.1實(shí)習(xí)要求123.2實(shí)驗(yàn)思路123.3實(shí)驗(yàn)步驟123.3.1主干道污染噪音緩沖區(qū)123.3.2名牌高中覆蓋緩沖區(qū)分析133.3.3商業(yè)中心影響范圍建立133.3.4名勝古跡影響范

2、圍建立133.3.5進(jìn)行疊置分析143.3.6對(duì)整個(gè)市區(qū)住房條件進(jìn)行評(píng)價(jià)153.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)17實(shí)習(xí)4 GIS柵格數(shù)據(jù)空間分析之學(xué)校選址184.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?84.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容184.3實(shí)驗(yàn)要求184.4實(shí)驗(yàn)思路184.5實(shí)驗(yàn)步驟194.5.1.高程數(shù)據(jù)派生出坡度數(shù)據(jù)194.5.2.娛樂場(chǎng)所距離關(guān)系緩沖區(qū)分析194.5.3.現(xiàn)有學(xué)校覆蓋緩沖分析204.5.4.重分類各層緩沖區(qū)分析圖層204.5.5.重分類土地利用數(shù)據(jù)集224.5.6.合并各數(shù)據(jù)集以找到最適宜位置234.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析24實(shí)習(xí)5 尋找最佳路徑255.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?55.2實(shí)驗(yàn)思路255.3實(shí)驗(yàn)步驟265.3.1創(chuàng)建成本數(shù)據(jù)集265.3.

3、2計(jì)算成本權(quán)重距離函數(shù)285.3.3求取最短路徑295.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)30實(shí)習(xí)6 GIS地形表面空間分析316.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容316.2實(shí)驗(yàn)要求316.3實(shí)驗(yàn)步驟316.3.1地形坡度信息：316.3.2地形坡向信息：326.3.3地形起伏度信息：346.3.4地形粗糙度信息：366.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)36實(shí)習(xí)7 入城高速公路配套停車場(chǎng)的選址分析377.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：377.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與思路：377.3實(shí)驗(yàn)步驟：377.3.1在距公路出入口500米的范圍內(nèi)：377.3.2有空地可供利用：387.3.3處于商業(yè)區(qū)內(nèi)：397.3.4相交處理407.3.5回答問題：滿足條件的地塊有多少個(gè)？417.4ArcGIS

4、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：42實(shí)習(xí)8 最短路徑問題分析與應(yīng)用438.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求438.2.實(shí)驗(yàn)思路438.3.實(shí)驗(yàn)步驟：438.3.1.無權(quán)重最佳路徑的選擇438.3.2.加權(quán)最佳路徑選擇448.3.3.按要求和順序逐個(gè)對(duì)目的點(diǎn)的路徑的實(shí)現(xiàn)468.3.4.阻強(qiáng)問題478.4.實(shí)習(xí)總結(jié)48實(shí)驗(yàn)2 礦區(qū)的基本編輯和處理2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)，掌握CAD數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)的交換的方法,2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境ArcGIS Desktop10；2.3 實(shí)驗(yàn)過程2.3.1 將 CAD 格式的電子礦區(qū)圖處理成 Shp 格式的數(shù)據(jù)文件在ARCMAP下打開所有的CAD格式的數(shù)據(jù)圖層，在selection下選擇select

5、by atttributes，把layer選為MCoal.dwg Polyline,鍵入公式：Layer = 巷道，選出巷道的線層，然后輸出圖層；同樣方法，把layer選為MCoal.dwg Polygon，制作出巷道面層，然后顯示兩圖層。圖2. 1CAD數(shù)據(jù)圖層圖2. 2選擇要輸出的圖層輸出圖層為Shapefile文件：圖2. 3輸出為Shapefile圖2. 4輸出為Shapefile圖2. 巷道面、線圖層用同樣方法先在CAD下找出所要選擇地物的屬性，然后分別制作出要求的井田邊界、水系（水庫(kù)、水渠、河流、魚塘）、道路層（鐵路、公路）、居民地層。圖2. 5居民地層圖2. 6公路層 圖2. 7

6、水系層圖2. 8 井田邊界層圖2. 9所有圖層顯示結(jié)果2.3.2 提取圖中的高程圖層（點(diǎn)圖層），完成 TIN的創(chuàng)建和DEM生成 1）在selection下選擇select by atttributes，把layer選為MCoal.dwg Point,鍵入公式：Layer = GCD，選出高程的點(diǎn)層，然后輸出圖層。圖2. 10高程點(diǎn)2）執(zhí)行工具欄3D分析中的菜單命令3D分析創(chuàng)建/修改TIN從要素生成TIN；3）在對(duì)話框從要素生成TIN中中定義每個(gè)圖層的數(shù)據(jù)使用方式；4）確定生成文件的名稱及其路徑，生成新的圖層tin5。圖2. 11生成TIN 5）執(zhí)行工具欄3D分析中的命令轉(zhuǎn)換TIN轉(zhuǎn)換到柵格，圖

7、2. 12tin轉(zhuǎn)柵格2.3.3 生成坡度、坡向 1)編輯圖層tin的屬性，在圖層屬性對(duì)話框中，點(diǎn)擊符號(hào)選項(xiàng)頁，將邊界類型和高程前面檢查框中的勾去掉; 2)在添加渲染對(duì)話框中，將所有邊用同一符號(hào)進(jìn)行渲染和所有點(diǎn)用同一符號(hào)進(jìn)行渲染這兩項(xiàng)添加么TIN的顯示列表中，將TIN圖層局部放大。圖2. 13 tin的符號(hào)設(shè)置圖2. 14符號(hào)設(shè)計(jì)后的tin 3)打開tin轉(zhuǎn)柵格后圖層，執(zhí)行菜單命令3D分析表面分析坡度, 指定各參數(shù)，得到坡度柵格Slope_tin5_T1：圖2. 15 Slope_tin5_T1 4)關(guān)閉Slope of jddtingrid的顯示,執(zhí)行菜單命令：3D分析表面分析坡向，得到坡向

8、柵格：Aspect_tin5_1圖2. 16 Aspect_tin5_11.3.4建立緩沖區(qū)和空間位置選擇 1)在selection下選擇select by location,輸入相應(yīng)的圖層數(shù)據(jù)，建立水體200米范圍內(nèi)的所有居民區(qū)。圖2. 17select by location圖2. 18建立水體200米范圍內(nèi)的所有居民區(qū) 3）打開菜單Tools，選擇Buffer Wizard，設(shè)置各種參數(shù)，生成公路的 1000米緩沖區(qū)。圖2. 19生成公路的 1000米緩沖區(qū)實(shí)習(xí)3 GIS 矢量數(shù)據(jù)空間分析3.1 實(shí)習(xí)要求利用ArcGIS Desktop10，使用空間分析中的緩沖區(qū)分析和疊加分析工具作擇房

9、分析，擇房要求有：離主要交通要到200米以外，距名牌高中在750米以內(nèi)，在商務(wù)中心服務(wù)范圍以內(nèi)，距名勝古跡500米以內(nèi)。3.2 實(shí)驗(yàn)思路第一，對(duì)每一個(gè)圖層分別作緩沖區(qū)分析，符合條件的區(qū)域賦值1，不符合條件的區(qū)域取值為0，得到符合每一個(gè)要求的分值地圖。第二，運(yùn)用空間疊加分析對(duì)四個(gè)圖層求和，并分定等級(jí)，作分級(jí)圖。3.3 實(shí)驗(yàn)步驟3.3.1 主干道污染噪音緩沖區(qū)打開交通網(wǎng)絡(luò)圖層屬性表，查詢：“TYPE”=ST,對(duì)選中的主干道利用緩沖區(qū)向?qū)ё骶彌_區(qū)分析，緩沖區(qū)距離為200米，合并緩沖區(qū)間障礙。得出主干道network緩沖區(qū)結(jié)果如圖3. 1所示：圖3. 1主干道污染噪音緩沖區(qū)3.3.2 名牌高中覆蓋緩沖

10、區(qū)分析購(gòu)房應(yīng)選擇距名牌高中近的地方，利于孩子上學(xué)，這里利用緩沖區(qū)分析，緩沖距離為750米，結(jié)果如圖3. 2所示：圖3. 2名牌高中覆蓋3.3.3 商業(yè)中心影響范圍建立對(duì)商業(yè)中心作緩沖區(qū)分析，選擇基于來自屬性的距離選擇項(xiàng)分析：YUZHI，得結(jié)果圖3. 3所示。圖3. 3商業(yè)中心影響范圍建立3.3.4 名勝古跡影響范圍建立對(duì)名勝古跡作緩沖距離為500米的緩沖區(qū)分析，結(jié)果如圖3. 4所示：圖3. 4名勝古跡影響范圍3.3.5 進(jìn)行疊置分析求名牌高中緩沖區(qū)、商業(yè)中心緩沖區(qū)、名勝古跡緩沖區(qū)的交。結(jié)果如圖3. 5所示：圖3. 5名牌高中緩沖區(qū)、商業(yè)中心緩沖區(qū)、名勝古跡緩沖區(qū)的交將以上三個(gè)圖層的交進(jìn)行擦除處

11、理，擦除要素為主干道噪音污染緩沖區(qū)，參數(shù)設(shè)置如圖3. 6所示，擦除結(jié)果如圖3. 7所示：圖3. 6擦除參數(shù)設(shè)置圖3. 7擦除后的結(jié)果3.3.6 對(duì)整個(gè)市區(qū)住房條件進(jìn)行評(píng)價(jià)（1）屬性賦值分別打開名牌高中緩沖區(qū)、商業(yè)中心緩沖區(qū)、名勝古跡緩沖區(qū)、主干道緩沖區(qū)圖層屬性表，分別添加字段school、market、famous、network。打開編輯要素、開始編輯，然后在依次打開上一步中各緩沖區(qū)圖層屬性表，將主干道緩沖區(qū)中字段network設(shè)為-1，其余屬性表中添加字段school、market、famous分別設(shè)為1。停止編輯，保存。（2）圖層合并打開ArcToolbox,選擇分析工具/疊加分析/聯(lián)合

12、命令,打開圖層合并.得圖3. 8所示結(jié)果。圖3. 8四個(gè)緩沖區(qū)圖層合并后的效果（3）分級(jí)打開上一步的結(jié)果圖層屬性表，增加整形字段class,選擇編輯器/開始編輯。在class字段上右擊，選擇“字段計(jì)算器”。輸入運(yùn)算公式：school + famous + market + network，如圖3. 9所示。圖3. 9計(jì)算class（4）應(yīng)用class字段進(jìn)行符號(hào)化分層設(shè)色顯示第一等級(jí)數(shù)值等于3，第二等級(jí)數(shù)值等于2，第三等級(jí)數(shù)值等于1，第四等級(jí)數(shù)值等于0，第五等級(jí)數(shù)值等于-1，得到整個(gè)地區(qū)住房適宜性分級(jí)圖，如圖3. 10。圖3. 10住房條件居住地區(qū)等級(jí)評(píng)價(jià)圖3.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 本次實(shí)習(xí)，將GIS

13、技術(shù)應(yīng)用到我們關(guān)心的買房條件確定問題，應(yīng)用了空間緩沖區(qū)分析，疊加分析，如求交、合并、擦除、分級(jí)設(shè)色等空間分析技術(shù)，加深了筆者對(duì)空間分析的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，也使用了ArcGIS軟件。筆者認(rèn)為還可將此技術(shù)應(yīng)用到房地產(chǎn)開發(fā)商對(duì)房產(chǎn)的定價(jià)上面。實(shí)習(xí)4 GIS柵格數(shù)據(jù)空間分析之學(xué)校選址4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^練習(xí)，熟悉ArcGIS 柵格數(shù)據(jù)距離制圖、成本距離加權(quán)、數(shù)據(jù)重分類、多層面合并等空間分析功能；熟練掌握利用ArcGIS 空間分析功能，分析類似學(xué)校選址等實(shí)際應(yīng)用問題。熟悉柵格數(shù)據(jù)距離分析、柵格數(shù)據(jù)成本距離加權(quán)、柵格數(shù)據(jù)重分類、柵格數(shù)據(jù)多層合 并、最短路徑等功能。4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容合理的學(xué)?？臻g布局，有利于學(xué)生的

14、上課與生活。學(xué)校的選址問題需要考慮地理位置，學(xué)生娛樂場(chǎng)所配套，與現(xiàn)有學(xué)校的距離間隔等因素，從總體上把握這些因素確定出適宜 性較好的學(xué)校選址區(qū)。4.3 實(shí)驗(yàn)要求（1）新學(xué)校選址應(yīng)該注意這些問題： A. 新學(xué)校位于地勢(shì)較為平坦地方； B. 新學(xué)校選址的建立應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)有土地利用類型綜合考慮，選擇成本不高的區(qū)域 ； C. 新學(xué)校應(yīng)該與現(xiàn)有娛樂設(shè)施相配套，學(xué)校距離這些設(shè)施愈近愈好； D. 新學(xué)校應(yīng)該避開現(xiàn)有學(xué)校，合理分布；（2）各因素的權(quán)重比例為：距離娛樂設(shè)施為0.5，距離學(xué)校占0.25，土地利用類型和地勢(shì)位置因素各占0.125； （3）實(shí)現(xiàn)過程采用ArcGIS 的Spatial Analyst 擴(kuò)展模

15、塊； （4）給出適合新建學(xué)校的適宜地區(qū)圖，并做簡(jiǎn)要分析；4.4 實(shí)驗(yàn)思路要實(shí)現(xiàn)學(xué)校選址分析，首先要利用現(xiàn)有學(xué)校數(shù)據(jù)集、現(xiàn)有娛樂場(chǎng)所數(shù)據(jù)集和高程數(shù)據(jù)派生出坡度數(shù)據(jù)以及到現(xiàn)有學(xué)校、娛樂場(chǎng)所的距離數(shù)據(jù)集。然后重分類數(shù)據(jù)集到相同的等級(jí)（1到10）范圍，再按照上述數(shù)據(jù)集在學(xué)校選址中的影響率賦予權(quán)重值，最后合并這些數(shù)據(jù)即可創(chuàng)建顯示新學(xué)校適宜位置分布的地圖。4.5 實(shí)驗(yàn)步驟4.5.1. 高程數(shù)據(jù)派生出坡度數(shù)據(jù)啟動(dòng)ARCMAP，打開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊SPATIAL ANALYST工具欄下拉，選擇表面分析，點(diǎn)擊Slope；在彈出的Slope對(duì)話框中，在Input surface中選擇“dem”，點(diǎn)擊Extent選項(xiàng)

16、卡，選擇Analysis Extent項(xiàng)下拉箭頭，點(diǎn)擊Same as Layer“l(fā)anduse”。點(diǎn)擊Cell Size選項(xiàng)卡，選擇Analysis Cell Size項(xiàng)下拉箭頭，點(diǎn)擊Same as Layer “dem”。output raster中選擇保存文件夾，點(diǎn)擊OK。得到slope_dem1,如圖4. 1：圖4. 1slope_dem14.5.2. 娛樂場(chǎng)所距離關(guān)系緩沖區(qū)分析點(diǎn)擊Spatial Analyst工具欄下拉，選擇Distance，點(diǎn)擊“Euclidean Distance”。在彈出的“Euclidean Distance”對(duì)話框中，輸入“rec_sites”,Outpu

17、t raster中選擇保存地址，點(diǎn)擊OK。即得與娛樂場(chǎng)所的距離關(guān)系圖EucDist_rec_3，見圖4. 2：圖4. 2 EucDist_rec_34.5.3. 現(xiàn)有學(xué)校覆蓋緩沖分析點(diǎn)擊Spatial Analyst工具欄下拉，選擇Distance，點(diǎn)擊“Euclidean Distance”。在彈出的“Euclidean Distance”對(duì)話框中，輸入“school”,Output raster中選擇保存地址，點(diǎn)擊OK。即得與現(xiàn)有學(xué)校的距離關(guān)系圖，見圖4. 3：圖4. 3現(xiàn)有學(xué)校緩沖區(qū)4.5.4. 重分類各層緩沖區(qū)分析圖層點(diǎn)擊Spatial Analyst工具欄下拉，選擇Reclassif

18、y。在彈出的“Reclassify”對(duì)話框中，Input raster中選擇“slope_dem1”；點(diǎn)擊classify，Method選擇“Equal Interval”，classes改為“10”，點(diǎn)擊OK，回到Reclassify對(duì)話框，將New value的值從上到下更新為10至1，在Output raster中選擇保存地址，點(diǎn)擊OK。即得重新分類后坡度圖如圖4. 4：圖4. 4坡度重分類圖如此重復(fù)此重分類過程，分別得到重分類后的距離娛樂區(qū)域、距離現(xiàn)有學(xué)校區(qū)域圖，分別為圖4. 5，圖4. 6：圖4. 5娛樂區(qū)域重分類圖圖4. 6學(xué)校區(qū)域重分類圖注意點(diǎn)：由于希望把新學(xué)校建在遠(yuǎn)離現(xiàn)有學(xué)校的

19、位置（因?yàn)樗鼈兪亲钸m宜的位置），所以將給距離現(xiàn)有學(xué)校較遠(yuǎn)的位置賦較高的值。由于Reclassify對(duì)話框中的New value缺省情況是把較高的新值（有較高適宜性）賦給在重分類前就具有高值的單元（那些遠(yuǎn)離現(xiàn)有學(xué)校的位置），這一次不要做任何改動(dòng)。直接點(diǎn)擊OK。4.5.5. 重分類土地利用數(shù)據(jù)集考慮到在不同土地利用類型的土地上建設(shè)學(xué)校的費(fèi)用的不同，城鎮(zhèn)規(guī)劃者們商討決定在為新學(xué)校選址時(shí)，某些土地利用類型的土地比其他類型的土地更有優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在將重分類土地利用類型數(shù)據(jù)集，較低的值表示該特定土地利用類型比較不適宜建設(shè)新學(xué)校。土地利用類型為水體和濕地的單元將被賦空值（NoData），因?yàn)闊o法在上面建設(shè)學(xué)校，所

20、以應(yīng)當(dāng)剔除這些單元。點(diǎn)擊Spaitial Analysis工具欄下拉箭頭，然后點(diǎn)擊Reclassify。點(diǎn)擊Inpute raster項(xiàng)下拉箭頭，點(diǎn)擊landuse。點(diǎn)擊Resclass field項(xiàng)下拉箭頭，點(diǎn)擊landuse。在New values列中為各土地利用類型輸入如下一些對(duì)應(yīng)值：Agriculture/public/vegetable10，City center 3，Barren land6，Glass 8，F(xiàn)orest4，Transitional5，其余為空值。刪除土地利用類型為Water和Wetland的屬性，把它們改為空值，點(diǎn)擊Delete Entries按扭。選中Chang

21、e missing vlues to NoData復(fù)選框，點(diǎn)擊OK。右擊目錄表中的重分類后的圖層，點(diǎn)擊Properties，點(diǎn)擊Symbology選項(xiàng)卡。點(diǎn)擊Display NoData as 項(xiàng)下拉箭頭，然后點(diǎn)擊Arctic White，用這種顏色來顯示空值單元（水體和濕地），即下圖中白色顯示水體和濕地，最后得土地利用情況為圖4. 7：,圖4. 7土地利用重分類4.5.6. 合并各數(shù)據(jù)集以找到最適宜位置點(diǎn)擊Spatial Analysit工具欄下拉箭頭，點(diǎn)擊Map Algebra/Raster Calculator，在彈出的對(duì)話框中的條件框下根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的權(quán)重比例輸入條件：Reclass_E

22、ucD4 * 0.5 + Reclass_EucD3 * 0.25 + Reclass_land6 * 0.125 + Reclass_Slop3 * 0.125,即： 得到加權(quán)分析結(jié)果如圖4. 8：圖4. 8評(píng)價(jià)結(jié)果此時(shí)得到一個(gè)更為直觀的選址分析如圖4. 9：圖4. 9分析結(jié)果4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析讀結(jié)果圖可知，比較適宜的地址都是靠近娛樂場(chǎng)所，遠(yuǎn)離現(xiàn)有學(xué)校，地形相對(duì)平坦并且屬于某種特定的土地利用類型。到現(xiàn)有學(xué)校的距離和娛樂場(chǎng)所距離兩個(gè)因子由于有較高權(quán)重，因此在決定哪些是適宜位置時(shí)有很強(qiáng)的影響力。圖中藍(lán)色區(qū)域?yàn)樗w和濕地，因此這是首先排除在外的地理位置；紅色區(qū)則為根據(jù)權(quán)值分配所得的最佳位置。但是

23、，要真正更好的評(píng)價(jià)地址的好壞仍需要我們到實(shí)地考察之后才能確定。實(shí)習(xí)5 尋找最佳路徑 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾S著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，公路的重要性日益提高。在一些交通欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，公路建設(shè)迫在眉睫。如何根據(jù)實(shí)際地形情況設(shè)計(jì)出比較合理的公路規(guī)劃，是一個(gè)值得研究的問題。 目的：通過練習(xí)，熟悉 ArcGIS 柵格數(shù)據(jù)距離制圖、表面分析、成本權(quán)重距離、數(shù)據(jù)重分類、最短路徑等空間分析功能，熟練掌握利用 ArcGIS 上述空間分析功能分析和結(jié)果類似學(xué)校選址的實(shí)際應(yīng)用問題的基本流程和操作過程。 要求：(1) 新建路徑成本較少； (2) 新建路徑為較短路徑； (3) 新建路徑的選擇應(yīng)該避開主干河流，以減少成本； (4)

24、新建路徑的成本數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，考慮到河流成本是路徑成本中較關(guān)鍵因素，先將坡度數(shù)據(jù)和起伏度數(shù)據(jù)，按照 0.6：0.4 權(quán)重合并，然后與河流成本作等權(quán)重的加和合并。(5) 尋找最短路徑的實(shí)現(xiàn)需要運(yùn)用 ArcGIS 空間分析（Spatial Analyst）中距離制圖中的成本路徑及最短路徑、表面分析中的坡度計(jì)算及起伏度計(jì)算、重分類及柵格計(jì)算器等功能完成 (6) 最后提交尋找到的最短路徑路線圖 5.2 實(shí)驗(yàn)思路數(shù)據(jù)： (1) dem(高程數(shù)據(jù)) (2) startPot (路徑源點(diǎn)數(shù)據(jù)) (3) endPot (路徑終點(diǎn)數(shù)據(jù)) (4) river (小流域數(shù)據(jù)) 實(shí)驗(yàn)思路：ArcGIS 中實(shí)現(xiàn)最佳路徑分析

25、，首先利用高程數(shù)據(jù)派生出坡度數(shù)據(jù)以及起伏度數(shù)據(jù)集。然后重分類流域數(shù)據(jù)、坡度、起伏度數(shù)據(jù)集到相同的等級(jí)范圍，再按照上述數(shù)據(jù)集在路徑選擇中的影響率賦權(quán)重值，最后合并這些數(shù)據(jù)即可得到成本數(shù)據(jù)集。在得到成本數(shù)據(jù)集之基礎(chǔ)上，計(jì)算柵格數(shù)據(jù)中各單元到源點(diǎn)的成本距離與方向數(shù)據(jù)集。最后執(zhí)行最短路徑即得到最佳路徑。 5.3 實(shí)驗(yàn)步驟5.3.1 創(chuàng)建成本數(shù)據(jù)集 考慮到山地坡度、起伏度對(duì)修建公路的成本影響比較大，其中尤其山地坡度更是人們首先關(guān)注的對(duì)象，則在創(chuàng)建成本數(shù)據(jù)集時(shí)，可考慮分配其權(quán)重比為：0.6：0.4。但是在有流域分布的情況下，河流對(duì)成本影響不可低估。在此情形下，成本數(shù)據(jù)集考慮為合并山地坡度和起伏度之后的成本

26、，加上河流對(duì)成本之影響即可。 坡度成本數(shù)據(jù)集 選擇 DEM 數(shù)據(jù)層，點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉列表框，選擇 Surface Analysis 并點(diǎn)擊 slope，生成坡度數(shù)據(jù)集，記為 Slope_dem3。 選擇 Slope_dem3 數(shù)據(jù)層，點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉鍵頭，選擇 Reclassify 命令實(shí)施重分類。對(duì)坡度數(shù)據(jù)集實(shí)施重分類的基本原則是：采用等間距分為 10 級(jí)，坡度最小一級(jí)賦值為1，最大一級(jí)賦值為10，得到圖5. 1所示坡度成本數(shù)據(jù)(Reclass_Slop2）。圖5. 1坡度成本數(shù)據(jù)起伏度成本數(shù)據(jù)集 選擇 DEM 數(shù)據(jù)層，點(diǎn)擊 Spatial

27、 Analyst 下拉列表框，選擇 Neighborhood /block Statistics，生成起伏度數(shù)據(jù)層。 選擇 起伏度數(shù)據(jù)層，點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉鍵頭，選擇 Reclassify 命令，按 10 級(jí)等間距實(shí)施重分類，地形越起伏，級(jí)數(shù)賦值越高，即最小一級(jí)賦值為 1，最大一級(jí)賦值為 10 ，得到圖5. 2所示地形起伏成本數(shù)據(jù)。 河流成本數(shù)據(jù)集 選擇 River 數(shù)據(jù)層，點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉鍵頭，選擇 Reclassify 命令，按照河流等級(jí)如下進(jìn)行分類：4 級(jí)為 10；如此依次為 8，5，2，1，生成圖5. 3所示河流成本（reclass_r

28、iver）。 加權(quán)合并單因素成本數(shù)據(jù)，生成最終成本數(shù)據(jù)集 點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉箭頭，選擇Raster Calculator 命令合并數(shù)據(jù)集，計(jì)算公式如下：Reclass_rive1 + Reclass_Slop2 * 0.6 + BlockSt_dem1 * 0.4，得到圖5. 4所示最終成本數(shù)據(jù)集，其中淺色表示成本高的部分。圖5. 2起伏度成本數(shù)據(jù)圖圖5. 3河流成本數(shù)據(jù)圖圖5. 4最終成本數(shù)據(jù)集5.3.2 計(jì)算成本權(quán)重距離函數(shù) 點(diǎn)擊 Spatial Analyst 模塊下拉箭頭，選擇 Distance 中的 Cost Weighted，設(shè)置參數(shù)如圖5. 5，點(diǎn)擊 OK

29、 按鈕。生成圖5. 6所示成本距離圖，其中淺色為源點(diǎn)；圖5. 7所示成本方向圖，圖5. 5設(shè)置參數(shù)圖圖5. 6成本距離圖 圖5. 7成本方向圖5.3.3 求取最短路徑 點(diǎn)擊 Spatial Analyst 下拉框，選擇 Distance 中的 Cost Path，設(shè)置參數(shù)如圖5. 8所示，分析得如圖5. 9所示的最短路徑圖。圖5. 8Cost Path參數(shù)設(shè)置圖5. 9最短路徑分析圖5.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過練習(xí)，熟悉 ArcGIS 柵格數(shù)據(jù)距離制圖、表面分析、成本權(quán)重距離、數(shù)據(jù)重分類、最短路徑等空間分析功能，熟練掌握利用 ArcGIS 上述空間分析功能分析和結(jié)果類似學(xué)校選址的實(shí)際應(yīng)用問題的基本流程

30、和操作過程。 實(shí)習(xí)中運(yùn)用 ArcGIS 空間分析（Spatial Analyst）中距離制圖中的成本路徑及最短路徑、表面分析中的坡度計(jì)算及起伏度計(jì)算、重分類及柵格計(jì)算器等功能完成,最后提交尋找到的最短路徑路線圖，可以將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于交通欠發(fā)達(dá)的地區(qū)公路建設(shè)中，如何根據(jù)實(shí)際地形情況設(shè)計(jì)出比較合理的公路規(guī)劃。實(shí)習(xí)6 GIS地形表面空間分析6.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析地形表面，提取地形指標(biāo)。6.2 實(shí)驗(yàn)要求給出地形坡度、地形坡向、地形起伏度和地表粗糙度等信息。其中，地形起伏度：是指特定的區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)海拔與最低點(diǎn)海拔高度的差值，是描述一個(gè)區(qū)域宏觀地形特征的宏觀性指標(biāo)。地形粗糙度：是指特定區(qū)域內(nèi)，地球表面積與

31、其投影面積的比例，也是反映地表形態(tài)的指標(biāo)。6.3 實(shí)驗(yàn)步驟6.3.1 地形坡度信息：在Spatial Analyst工具菜單下選擇Surface Analysis/slope；彈出對(duì)話框,并設(shè)置其中所要求，按OK便得圖6. 1的地形的坡度圖：圖6. 1坡度數(shù)據(jù)用同樣的方法在對(duì)上述坡度圖求坡度，則得出坡度變率如，即坡面曲率。圖6. 2坡度變率6.3.2 地形坡向信息：在Spatial Analyst工具菜單下選擇Surface AnalysisAspect；并設(shè)置其中所要求，按OK便得原始地形的坡向圖見圖6. 3：圖6. 3原始DEM坡向數(shù)據(jù)對(duì)上述坡向數(shù)據(jù)圖求坡度，即Slope of Aspec

32、t,如圖6. 4 Slope_Aspect1所示：求取反地形DEM，通過柵格計(jì)數(shù)器，計(jì)算（1153.79-dem），其中1153,79為原始DEM的最大高程，得到反地形DEM數(shù)據(jù)如圖6. 5所示，圖6. 4原始DEM坡向變率Slope_Aspect1圖6. 5反地形DEM數(shù)據(jù)基于反向DEM求坡向變率，即Slope_Aspect2，如圖6. 6反地形DEM坡向變率Slope_Aspect2利用柵格計(jì)數(shù)器求(Slope_Aspect1 + Slope_Aspect2) - Abs(Slope_Aspect1 - Slope_Aspect2) / 2，得出無誤差的坡向曲率如圖6. 7所示：圖6. 7

33、無誤差的坡向曲率6.3.3 地形起伏度信息：（3.1）在Spatial Analyst工具菜單下選擇Neighborhood Statistics；在彈出的對(duì)話框中輸入數(shù)據(jù)選擇dem，Statistic Type選擇Maximun，如圖6. 8所示，求地形的最高海拔得圖6. 9：圖6. 8參數(shù)設(shè)置在Spatial Analyst工具菜單下選擇Neighborhood Statistics；在彈出的對(duì)話框中輸入數(shù)據(jù)選擇dem，Statistic Type選擇Minimun，求地形的最低海拔圖6. 10：根據(jù)地形起伏度的定義，在Spatial Analyst工具菜單下調(diào)出柵格計(jì)算器，用公式Bloc

34、kSt_dem1 - BlockSt_dem2計(jì)算出地形起伏度圖6. 11：圖6. 9最高海拔圖6. 10最低海拔圖6. 11地形起伏度根據(jù)結(jié)果圖及其信息可分析得越白處地形起伏越大。最黑的地方則起伏度最小。6.3.4 地形粗糙度信息：地形粗糙度：是指特定區(qū)域內(nèi)，地球表面積與其投影面積的比例，也是反映地表形態(tài)的指標(biāo)。在前面工作的基礎(chǔ)上，在Spatial Analyst工具菜單下調(diào)出柵格計(jì)算器，用公式1 / Cos(Slope_dem1 * 3.1415926 / 180)計(jì)算出地形粗糙度圖6. 12：圖6. 12地形粗糙度根據(jù)結(jié)果圖及其信息可分析得越白處地形越粗糙。最黑的地方則粗糙度為最小。6.

35、4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過此次ArcGIS課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原來以前上機(jī)實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)的都是最皮毛、最粗略的ArcGIS操作方法，因此在實(shí)習(xí)中遇到了不少問題和困難。但經(jīng)過各種途徑，使自己慢慢地適應(yīng)ArcGIS并逐漸熟悉了解其相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，加上與教材知識(shí)原理的相結(jié)合，顯得更容易接受。不管過程多艱巨，但真正做下來后，感覺收獲不少，這不僅是對(duì)課堂知識(shí)的一次鞏固，也使自己認(rèn)識(shí)到ArcGIS對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的緊密聯(lián)系以及對(duì)實(shí)際問題的強(qiáng)大分析功能，同時(shí)意識(shí)到自身對(duì)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用學(xué)習(xí)的不足之處，鞭策自己往后加強(qiáng)對(duì)基本原理的學(xué)習(xí)與理解，同時(shí)為今后發(fā)展尋找方向。實(shí)習(xí)7 入城高速公路配套停車場(chǎng)的選址分析7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：

36、入城高速公路是進(jìn)入城市的重要通道，為了方便車主使用，停車場(chǎng)應(yīng)該靠近入城高速公路的出入口位置；為了減少對(duì)社區(qū)居民的影響、降低成本，停車場(chǎng)應(yīng)該建在已經(jīng)規(guī)劃好且沒有被使用的區(qū)域內(nèi)。在此需滿足以下條件：1.在距公路出入口500米的范圍內(nèi)；2.有空地可供利用；3.處于商業(yè)區(qū)內(nèi)。7.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與思路：實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)：1.街道中心線數(shù)據(jù)：屬性字段STR_NAME=I10表示入城高速公路，CLASS=9即CLSS_DESC=”Intersatae Ramp”的要素表示高速公路的出入口；2.土地利用數(shù)據(jù)：屬性字段LU_CODE=VAC表示空地，即未利用的土地；3.城市規(guī)劃數(shù)據(jù)：屬性字段ZONE_CODE=COM表示

37、商業(yè)區(qū)。實(shí)習(xí)思路：先利用緩沖區(qū)分析求在距離公路入口500米的范圍區(qū)域，同樣的求得有空地利用，處于商業(yè)區(qū)的各圖層，最后做相交處理，即可得到所需結(jié)果。7.3 實(shí)驗(yàn)步驟：7.3.1 在距公路出入口500米的范圍內(nèi)：根據(jù)街道中心線數(shù)據(jù)信息CLASS=9即CLSS_DESC=”Intersatae Ramp”表示高速公路的出入口，因此使用主菜單工具Selection下的Select By Attributes選擇符合條件的點(diǎn)；其選擇結(jié)果為下圖中藍(lán)色區(qū)圖7. 1：對(duì)選出的各出入口制作緩沖區(qū)，緩沖區(qū)半徑為500米。在工具欄上找到Buffer Wizard，特征圖層選擇Street，其緩沖區(qū)分析有效區(qū)域?yàn)閳D7

38、. 2中的灰色區(qū)：圖7. 1選中高速公路入口圖7. 2各入口緩沖區(qū)分析就此，條件1已得以分析，并得到相應(yīng)的滿足區(qū)域范圍。7.3.2 有空地可供利用：根據(jù)土地利用數(shù)據(jù)信息知道屬性字段LU_CODE=VAC表示空地，即未利用的土地，則使用主菜單工具Selection下的Select By Attributes選擇符合條件的空地。圖7. 3中藍(lán)色區(qū)域內(nèi)表示滿足條件區(qū)：圖7. 3滿足條件的空地在圖層Landuse上右鍵點(diǎn)擊，選擇DataExport Data，輸出查詢圖層圖7. 4：圖7. 4空地圖層就此，條件2已得以分析，并得到相應(yīng)的滿足區(qū)域范圍。7.3.3 處于商業(yè)區(qū)內(nèi)：根據(jù)城市規(guī)劃數(shù)據(jù)信息知道屬

39、性字段ZONE_CODE=COM表示商業(yè)區(qū)，亦使用主菜單工具Selection下的Select By Attributes選擇符合條件的商業(yè)區(qū)；輸出查詢圖層圖7. 5：圖7. 5滿足條件的商業(yè)區(qū)圖層就此，條件3也得以分析。7.3.4 相交處理在前面三個(gè)條件的分析基礎(chǔ)上，將三個(gè)條件進(jìn)行相交處理分析選址：打開ArcToolbox下的Analysis ToolsOverlayIntersect：圖7. 6所示：圖7. 6疊加分析設(shè)置按OK后即得到最終結(jié)果如圖7. 7：圖7. 7入城高速公路配套停車場(chǎng)選址分析結(jié)果圖中區(qū)域即為最終入城高速公路配套停車場(chǎng)選址分析結(jié)果。7.3.5 回答問題：滿足條件的地塊有

40、多少個(gè)？右鍵點(diǎn)擊Interse圖層，打開其屬性表：通過此屬性表可得知其總共有44條記錄，說明滿足入城高速公路配套停車場(chǎng)選址條件的地塊共有44個(gè)。7.4 ArcGIS實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過此次ArcGIS課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原來以前上機(jī)實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)的都是最皮毛、最粗略的ArcGIS操作方法，因此在實(shí)習(xí)中遇到了不少問題和困難。但經(jīng)過各種途徑，使自己慢慢地適應(yīng)ArcGIS并逐漸熟悉了解其相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，加上與教材知識(shí)原理的相結(jié)合，顯得更容易接受。在此次實(shí)驗(yàn)中，解決困難的途徑主要有上網(wǎng)查詢問題、圖書館查閱相關(guān)書籍和自己不斷的摸索軟件工具使用方法以及與同學(xué)相互討論探討等等。不管過程多艱巨，但真正做下來后，感覺收獲不少，

41、這不僅是對(duì)課堂知識(shí)的一次鞏固，也使自己認(rèn)識(shí)到ArcGIS對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的緊密聯(lián)系以及對(duì)實(shí)際問題的強(qiáng)大分析功能，同時(shí)意識(shí)到自身對(duì)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用學(xué)習(xí)的不足之處，鞭策自己往后加強(qiáng)對(duì)基本原理的學(xué)習(xí)與理解，同時(shí)為今后發(fā)展尋找方向。實(shí)習(xí)8 最短路徑問題分析與應(yīng)用8.1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求在現(xiàn)實(shí)生活中尋求最短，最快，提高效率有著重大意義，而交通網(wǎng)絡(luò)中要素的設(shè)置如權(quán)重的改變和阻強(qiáng)的設(shè)置對(duì)最短路徑的選擇也有著很大的影響，研究這些因子的改變究竟對(duì)最短路徑能造成多大的影響，對(duì)于現(xiàn)實(shí)也有一定的指導(dǎo)意義。 目的：學(xué)會(huì)用 ArcGIS10 進(jìn)行各種類型的最短路徑分析，了解內(nèi)在的運(yùn)算機(jī)理。 要求： 應(yīng)該能夠給出到達(dá)指定目

42、的地的路徑選擇方案根據(jù)不同的權(quán)重要求得到不同的最佳路徑，并給出路徑的長(zhǎng)度；根據(jù)需求找出最近的設(shè)施的路徑，這里是以超市為例。 （1）在網(wǎng)絡(luò)中指定一個(gè)超市，要求分別求出在距離、時(shí)間限制上從家到超市的最佳路徑。（2）給定訪問順序，按要求找出從家經(jīng)逐個(gè)地點(diǎn)達(dá)到目的地的最佳路徑。 8.2. 實(shí)驗(yàn)思路本實(shí)驗(yàn)根據(jù)最佳路徑求解原理，先對(duì)家到超市做無權(quán)重的最佳路徑分析，緊接著在對(duì)最短路徑分析分別以路徑長(zhǎng)度、所需時(shí)間作為權(quán)重約束條件，進(jìn)行最佳路徑分析。以上是在定點(diǎn)間做分析，如果在多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)間分析，即在每一段路程加以約束，如某一段路正在維修或者高峰期較多，必然所需時(shí)間就會(huì)多，這樣的話，最佳路徑分析情況更為復(fù)雜，在本

43、實(shí)驗(yàn)中我們對(duì)所選路段分別逐個(gè)地做路徑分析。本實(shí)驗(yàn)最后研究道路阻強(qiáng)的問題，對(duì)道路某一段的節(jié)點(diǎn)或者某一段路加以相應(yīng)的阻強(qiáng)，則最佳路徑情況就會(huì)改變。8.3. 實(shí)驗(yàn)步驟：將 place 點(diǎn)狀要素以 HOME 字段屬性值進(jìn)行符號(hào)化，1 值是家，0 值是超市.8.3.1. 無權(quán)重最佳路徑的選擇 1）在設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具條上，點(diǎn)選旗標(biāo)和障礙工具板下拉箭頭，將旗標(biāo)放在家和想要去的超市點(diǎn)上。 2）確認(rèn)在 Analysis 下拉菜單中的 Options 按鈕打開的 Analysis Options 對(duì)話框中的 weight 和 weight filter 標(biāo)簽項(xiàng)全部是 none，這樣使得進(jìn)行的最短路徑分析是完全按照這個(gè)網(wǎng)絡(luò)自身的長(zhǎng)短來確定的。 3）點(diǎn)選追蹤工作（Track task）下拉菜單選擇尋找路徑（find path）。單擊 solve 鍵，則最短路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態(tài)列，圖8. 1:圖8. 1無權(quán)重參照的最佳路徑的顯示 8.3.2. 加權(quán)最佳路徑選擇 1）在設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具條上，點(diǎn)選旗標(biāo)和障礙工具板下拉箭頭，將旗標(biāo)放在家和想去的某個(gè)超市點(diǎn)上。 2）選擇 Analysis 下拉菜單，選擇Option 按鈕，打開 Analysis Option 對(duì)話框，選擇 Weight