GIS设计与应用第十五章.ppt

GIS设计与应用,主讲：涂长永 长春师范学院城市与环境科学学院 应用地学教研室,第十五章 分析型GIS项目设计,设计GIS项目 在下面的学习中，我们将进行一个GIS分析项目。我们所进行的工作将有助于学会如何实施自己的GIS项目。项目内容是为Greenvalley城建设新的废水回收工厂选取最佳厂址。 我们不但要学会几种具体的GIS分析技术，更重要的是，将学会怎样计划以及实施一个GIS分析项目。 要找到合适的厂址，需知道工厂选址的标准，确定所需数据，并运用这些数据找到最佳位置。以上是GIS分析的基本要点。,什么是GIS分析,术语“GIS Analysis”（GIS分析）包括许多可以用地理信息系统进行的操作。其范围从简单的显示要素表达到建立复杂、多步骤的分析模型。,显示数据的地理分析,最简单的GIS分析就是显示数据的地理分布。比如警察局可通过绘制被盗地址地图，来分析盗窃方式。警方还使地图包含更多信息，方法是用不同符号代表不同信息，如盗窃时间，入户方式、被盗物品的价值类型。,查询GIS数据,另一种GIS分析的类型是查询或从数据库中选择。查询可使我们查看或集中注意于一些指定要素。有两种GIS查询方式，Attribute query和Locate query。即属性查询和空间查询 前面提到的警察局就可以进行基于数据库的属性来查询，从而得到一种特定类型的犯罪数据。,这是针对crime_cat字段进行查询，查询的条件是该字段的值为9。然后将其结果显示在地图上。 Locate query也称空间查询，它基于要素的位置来查找实体。警察局可以进行基于数据库的空间查询来查找发生在指定区域的犯罪活动,空间查询的方式之一是在地图上圈定矩形。这里警察局已经选中的那些发生在矩形框范围内的犯罪活动。这些犯罪活动就可以被一起研究来判断他们之间是否相关。,识别附近要素,GIS分析的第三个内容是查找某一要素附近的情况。查询要素临近区域情况的一个方法是创建一个环绕该要素的缓冲区。 市议会对一个规划中的机场创建缓冲区，以确定该机场周围1000米范围区域的情况。这个缓冲区可与其它数据层配合一起使用，来显示新机场附近有哪些学校和医院。,叠加不同图层,GIS分析的第四项功能是叠加不同要素图层。可以通过将一个要素层叠加到另一层上，从而创建新的信息。 例如，一个家场主想知道有多少土地可用来种植新庄稼。这种庄稼不能种在山上，并需要高渗透性土壤。 家场主合并家场的两个图层数据：坡度分级的土地层和土壤渗透力图层，对其进行示交叠加。农场主现在则可以选择那些既有低坡度又有高渗透力土壤的多边形地区。,GIS分析项目的步骤,进行GIS分析时，必须确定项目的目标，创建包含要解决问题的项目数据库。使用GIS功能建立分析模型来解决问题，并输出成果。,第一步：确定目标,分析过程的第一步是确定分析的目标。确定目标时需考虑以下几个问题： 要解决的是什么问题？现在该如何解决？使用GIS解决问题时是否有多种方案？ 项目的最终成果是什么是报表、工作地图还是高质量的显示地图？ 谁是这些成果的用户大众、技术人员、规划人员还是政府人员？ 第一步骤很重要，因为在分析时这些问题的答案决定了项目研究的范围，以及如何实现这个分析。,第二步：建立项目数据库,第二步是建立项目数据库。该数据库可以包括不同的数据格式，它取决于所使用的操作方式、拓扑叠加功能需要的Coverage数据，但图层与查询选择可基于shapefiles文件和地理数据库要素类。 创建项目数据有三步：设计数据库、自动生成和收集数据、管理数据库。 设计数据库包括确定所要的空间数据库，决定所需的要素属性，设定研究区域的边界，选择相应的坐标系，以及选择每一类要素所需属性。 自动生成数据包括数字化，从其它系统和其它格式的数据转换的可以使用的数据，以及校验数据、纠正错误和创建拓扑关系。 创建项目数据库在整个项目工作中是一个重要而费时的部分。在我们分析时所用数据的完整性和精确性决定了最终成果的精度。,第三步：分析数据,第三步是分析数据。GIS中分析数据通常是指建立空间模型。模型是现实世界的描述，用来模拟过程、预测未来或分析问题。 空间模型包括：对空间数据应用一到三类GIS 函数。这些函数是 通过GIS，我们可快速实施分析，而这些分析如果手工来做将是相当费时甚至很难实现的。通过改变方法或改变参数并重新分析，我们还可以建立其它的分析方案。,第四步：输出成果,第四步为输出分析。最终成果将我们的发现有效的传递给观众。通常用地图能够最好的显示GIS分析结果。输出成果的另外两种方式是报表和图表。,设计项目,用一个小型的GIS分析项目，我们将学会使用ArcGIS的程序ArcMap、ArcCatlog、ArcToolbox和怎样设计及进行项目的GIS分析。 Greenvalley城正在高速发展,为支持城市发展,该市将修建一个新的污水处理回收厂.该市计划通过节约用水和废水回收的方戒严 满足其所需求水。,确立目标,第一步：确立项目目标 因为议会意识到工厂的选址可能会有争议，他们希望该分析能确定可被用来安置工厂的所有地块，并针对各地块，一个个地列出其适宜度。最佳的厂址将在公众会议上讨论。所用地图应该清晰地标明哪些地块是高度适宜、哪些是一般适宜、哪些是不适宜的。 我们将创建适宜度模型来确定符合城市标准的厂址，然后创建海报那样大的绘有所有可能的工厂位置的地图，以及显示各地块信息的报表。,第二步：创建项目数据库,为该项目创建数据库是多步骤过程。幸运的是，城市的好几个公共部门有GIS数据，。 因为一个数据库包含许多已有的我们想要的数据，就不必花费大量时间来设计与采集项目数据库了。但不管怎样，我们还是要为项目数据库做一些设计工作。 在本步骤里，我们进行如下事情： 确定我们分析所需数据层及数据集 管理数据以保证数据在相同的坐标系统内 确定分析要素应有的属性，并添加没有的那些属性 因为这些数据层还不是以电子地图的形式存在，你可以从现有数据或通过数字化创建的方式获取所需数据,确定数据层,该市提供给你一系列适宜厂址的要求，选做厂址的地块必须是： 低于海拔365米 在洪泛平原之外 在城市范围内 距河流1000米以内 距居民区150火以外 另外该市希望该地块必须是： 距废水汇合点1000米以内 距道路50米以内 在可被开发的荒地上 面积至少是150000平方米,分析中每个标准需要一个数据层，现在我们要拿到现有数据的清单，并确定你需要获得、创建或提取的数据。 要找到低于海拔365米的地区，我们需要高程数据集，我们将用一个低于低于365米的区域多边形，这个多边形有个属性为Grid_code，代表低于海拔365米的地区。该数据是shapefile格式，因此需要转换为coverage格式。 要找到洪泛平原以外的区域，我们使用城市规划部门的洪水区数字化图层。该数据层有一个属性为Flood_zone，我们用它来确定所有在洪水区外的区域。由于洪水区数据层包括了城市界限，我们用这个数据层来所选区域在城市边界内。,要确定距河流1000米以内区域，我们先需要河流图层。国家水资源部有shapefile格式的河流地图。我们由此shapefile文件建立coverage文件，然后创建缓冲区来确定距河1000米以内区域。 要确定距道路50米以内区域我们使用现有的GreenvalleyDB地理数据库中的道路要素类数据。我们将用ArcMap来选择这些地块。 我们需要在研究区域中地块的coverage数据。市税务局有各地块的分块数据库，其中有两个分块涉及到我们的研究区域。该地块数据库包含土地利用属性。我们用其来确定闲暇地块。这些亲暇地块没有适宜度属性，因些将增加一个属性到地块的coverage数据中。我们还要添加一个距离属性，该属性保存每个适宜地块的距离代码。我们用地块的面积属性来确定那些面积至少150，000平方米的地方。 要找出距居民区150米以外的地区，我们先用税务局的地块图层。由这些地块图层获得新的居住区图层数据，然后围绕居民区创建150米缓冲区。,要找出距主要废水汇合点区1000米以内的地区，我们需要需要这些汇合点的图层数据。市公共事业部有主要废水管和汇合点的图层数据。由该图层数据获得距汇合点1000米以内区域，市议会要求我们将距汇合点500米以内区域定议为关闭地区，距汇合点500到1000米之间区域为可接受区，距汇合点1000米以外则因太远而定义为不适合地区。 项目区域里有一个最近才发现的历史遗迹。市计划在该地周围建公园，但该规划公园边界还未放于任何GIS数据层中，我们通过数字化一张公园边界的扫描图来将此信息加入到数据库中。与该公园相交的地块也是不适于做厂址的。,自动生成数据,采集数据包括数字化或转换其它系统和格式的数据为统一的格式，以及校验数据、纠正错误和创建拓扑关系。 我们现在看一下那些数据需要创建或从其它格式转换。 有二套数据为shapefile格式的，它们必须转换为coverage。河流的shapefile文件需转换为线型的coverage文件；低地的shapefile需转换为多边形的coverage文件。 环绕古迹的规划公园的边界需要数字化。我们用ArcMap软件的编辑工具来数字化扫描的规划边界图。,管理数据库,管理数据库包括将空间数据放到真实世界的坐标系统中，连接相邻的图层，为缺少属性的图层增加字段。现在我们看一下管理数据需要做些什么？ 郡政府在其GIS数据库中使用了与市不同的坐标系统。我们必须保证在叠加操作中使用的数据是同一坐标系统。我们将使用ArcToolBox来定义投影。并且设计向导来将数据放置到正确的坐标系统中。 从税务局得到的两个分块的地块数据需要合并在一起。我们可以利用ArcToolBox的添加向导将这两个分块数据合并为一个图层。 税务局的地方数据不包括我们所需要的两个属性，我们要用ArcCatalog在合并得到的地块图层中添加这些属性。我们将添加一个适宜度属性来表示模型中每一地块所获得的适宜度值。还要添加一个距离属性来表示每个地块的距离代码。,创建可提取数据,一旦我们获得了分析所需的现有数据，我们将从中提取所需要的其它数据。 我们要创建几个缓冲区。汇合点将建二次缓冲区，以便我们确定距汇合点500米以内区域，距汇合点1000米以内区域及呀汇合点1000米以外区域。 我们将用ArcToolBox的Buffer（缓冲区）工具来创建这些缓冲区。其它的二个图层，河流及居住区，都只需创建一次缓冲区，这二个缓冲区可以使我们找出距河流1000米以内区域及距居民区150米以内区域。在创建居民区地块缓冲区前，还要从税务局土地利用图层中将居民区图层提取出来。我们将用Extract Wizard（提取向导）来创建适当的居民区地块图层。,第三步：分析数据,我们要求项目数据库进行属性查询分析数据，以确定符合城市要求的最佳厂址。我们用定位查询来找出这些地区中的地块，并且编辑所选地块的属性来反映它们的适宜度。 我们还要给地块一个距离代码，以便于观察适宜地