中国矿业大学地理信息系统课程设计.docx

中 国 矿 业 大 学GIS 课程设计姓名: 学号： 学院： 环测学院班级： 测绘11-1班目 录1.数据格式转换.12.市区择房分析.3.学校选址.4.寻找最佳路径.5.GIS地形表面空间分析.6.入城高速公路配套定车场的分析. 1 数据格式转换1.1实验要求1.2实验思路1.3实验步骤打开ArcMap,加载实验用到的全部数据。图1-1 加载实验用到的原始数据选择系统工具箱，Conversion Tools,转出至地理数据库（Geodatabase） | CAD 至地理数据库（Geodatabase）工具，打开“CAD 至地理数据库（Geodatabase） ”对话框；在“输入 CAD 数据集”文本框中选择需要转换的 CAD 文件，在“输出地理数据库”文本框确定输出的地理数据库的路径与名称，设置必要的参数，单击“确定”按钮，完成转换操作。图1-2 CAD转至地理数据库图1-3 转至地理数据库的结果与图1-1比较，我们可以看到这两幅图像几乎相同，除了颜色有一些差别。可见地理数据要素类不仅可以用CAD格式表示，也可以用个人地理数据库表示，不过他们有不同的优缺点，实际应用中要进行比较选择最适合的。此外可以按照上面的步骤，选择要素转栅格工具，可以将不同的要素类转换为栅格。图1-4 要素转栅格设置图1-5 polygon 转为栅格1.4实验总结2 市区择房分析2.1实验要求2.2实验思路2.3实验步骤打开ArcMap,加载实验所需要的四个要素数据。2.3.1建立主干道噪音缓冲区在交通网络图层(network.shp)上右键选择“打开属性表”，浏览属性表，单击“表选项”按钮，选择“按属性查询” ，打开“按属性查询”对话框。在 SQL 表达式中，设置查询条件表达式：TYPE=ST(需单击 “获取唯一值”将 TYPE 的全部属性值加入上面的列表框中），单击“应用”按钮，选择出市区的主要道路，然后仅适用所选择的要素建立缓冲区，单位为米，指定距离为200.图2-1 选择主干道图2-2 主干道噪音缓冲区的建立2.3.2 商业中心影响范围的建立按照与2.3.1相同的方法，对图层中的要素Marketplace建立缓冲区.图2-3 Marketplace的影响范围2.3.3 名牌高中影响范围的建立按照与2.3.1相同的方法，对图层中的要素类School建立影响范围的缓冲区图2-4 School的影响范围2.3.4名胜古迹的影响范围按照与2.3.1相同的方法，建立图层要素famousplace影响范围的缓冲区图2-5 Famousplace的影响范围2.3.5 进行叠置分析，求出满足上述4个要求的区域2.3.5.1 求取 3 个点图层缓冲区的交集区域打开 ArcToolbox，选择分析工具 |叠加分析| 相交命令，打开交集操作对话框，依次添加商业中心的缓冲区、名牌高中的缓冲区和名胜古迹缓冲区，指定输出文件路径和名称，在“连接”文本框中选择 ALL。图2-6 添加缓冲区图层图2-7 3个点图层缓冲区的交集区域2.3.5.2 求取同时满足四个条件的区域打开 ArcToolbox，选择分析工具| 叠加分析|擦除 命令，打开图层擦除操作对话框，在“输入要素”文本框中选择三个区域的交集数据，在“擦除要素”文本框中选择主干道噪音缓冲区数据，指定输出输出文件路径和名称。图2-8 同时满足4个条件的区域2.3.6 对整个城市区域的住房条件进行评价分别打开商业中心，名牌高中和名胜古迹影响范围的缓冲区图层的属性列表，分别添加 market，school 和 famous 字段，并全部赋值为 1，向主干道噪音缓冲区图层的属性列表中添加 voice 字段，全部赋值为-1，打开 ArcToolbox，选择分析工具|叠加分析 | 联合命令，打开图层合并操作对话框，依次添加 4 个缓冲区图层，设定输出文件的路径和名称，在“连接属性”文本框中选择 ALL。图2-9 四个区域的叠加结果对区域叠加的结果进行分析，打开生成的叠加结果文件图层的属性列表，在属性表中选择选项卡 增加字段，添加一个短整型字段 class，在“编辑器”工具条中，选择编辑器 | 开始编辑，在属性列表中的 class 字段上单击右键，选择“字段计算器”，在打开的“字段计算器”对话框中，输入运算公式：famous+market+school+voice 。应用 class 字段的属性值进行符号化分级显示。图2-10 整个地区居住适宜性的分级图图中紫色区域最适合居住。2.4实验总结3 学校选址3.1实验要求3.2实验思路3.3实验步骤3.3.1打开ArcMap添加实验所需要的数据图层，加载 Spatial Analyst 模块设置空间分析环境，主要注意的是在“处理范围 Analyst Extent”下拉框中选择“与图层 landuse 相同”，在“环境设置”对话框中的“栅格分析”的“像元大小”选项，在下拉框中选择“与图层 landuse 相同”。3.3.2 从DEM提取坡度数据集选择 DEM 数据层，单击 ArcToolBox 下的“3D analyst工具-栅格表面-坡度”命令，生成 Slope_dem1 数据集。图3-1 Slope_dem1数据集3.3.3 提取娱乐场所直线距离数据选择“rec_sites”数据层，选择 ArcToolBox-Spatial Analyst 工具-距离分析-欧氏距离命令，生成 disre-csites 数据集。图3-2 娱乐场所欧氏距离分析3.3.4 提取学校直线距离数据集选择 School 数据层，选择 ArcToolBox-Spatial Analyst 工具 - 距离分析- 欧氏距离 命令创建数据层，得到dis_School 数据集。图3-3 School数据层欧氏距离分析3.3.5 重分类数据集3.3.5.1重分类坡度数据集对坡度数据重分类，得到坡度适宜性数据集。对平坦的地区赋予较大的适宜性值，对较陡峭的地区赋予较小的适宜性值。图3-4 坡度重分类结果3.3.5.2 重分类娱乐场所直线距离数据集按学校距娱乐场所的距离对disre-csites 进行重分类，得到娱乐场所适宜性图 reclassdisr。距离娱乐场所最近适宜性最高，赋值 10；距离最远的地方赋值 1。图3-5 重分类娱乐场所直线距离3.3.5.3 重分类现有学校直线距离数据集对距离学校最远的单元赋值 10，距离最近的单元赋值 1。得到重分类学校距离图 reclassdiss。图3-6 重分类学校距离图3.3.5.4 重分类土地利用数据集对Landuse图层分为10类，深色部分为比较适宜区，浅色部分表示适宜性比较差，白色表示该处不允许建学校。图3-7 重分类土地利用数据3.3.6 适宜区分析单击Spatial Analyst 工具-地图代数-栅格计算器命令对各个重分类数据集的合并计算，最终适宜性数据集的加权计算公式为：Suit （最终适宜性） =reclassdisr （娱乐场所） *0.5+reclassdiss （现有学校） *0.25+reclassland土地利用数据）*0.125+reclassslope（坡度数据）*0.125。图3-8 栅格计算器图3-9 适宜性数据集Suit将大于 7.5 的区域提取出来，得到 Suitsite，确定其为最佳选址区域.图3-10 最佳选址区域（绿色部分）3.4实验总结4 寻找最佳路径4.1实验要求4.2实验思路4.3实验步骤4.3.1运行 ArcMap设置必要的参数加载 Spatial Analyst 模块，单击 “文件” 菜单下的 “打开” 命令，打开加载数据或地图文档对话框，选择 road.mxd,按要求设置空间分析环境，“图层范围”设置为“与图层DEM相同”，“栅格分析”的“像元大小”选项设置为“与图层DEM相同”。4.3.2创建成本数据集4.3.2.1坡度成本数据集选择 DEM 数据层，单击3D Analyst 工具-栅格表面-坡度命令，生成坡度数据集，选择Slope 数据层，单击Spatial Analyst 工具-重分类-重分类命令实施重分类，得到坡度成本数据：图4-1 坡度成本数据 reclass -slope4.3.2.2 起伏度成本数据集选择 DEM 数据层，选择Spatial Analyst 工具-邻域分析-块统计命令，按要求设置参数，单击 OK 按钮，生成起伏度数据层，记为 QFD。对该数据层进行等距离重分类，得到地形起伏成本数据。图4-2起伏度数据层图4-3 地形起伏成本数据4.3.2.3 河流成本数据集选择 River 数据层，选择Spatial Analyst 工具-重分类-重分类命令，按照河流等级如下进行分类： 4 级为 10；如此依次为 8， 5， 2， 1，生成河流成本数据集。图4-4河流成本数据4.3.4 加权合并单因素成本数据选择Spatial Analyst 工具-地图代数-栅格计算器命令合并数据集，计算公式如下：Cost=reclass_river （重分类流域数据） + （reclass_slope （重分类坡度数据） *0.6+reclass_QFD（重分类起伏度数据）*0.4），得到最终成本数据集。图4-5 最终成本数据集4.3.5 计算成本权重距离函数选择Spatial Analyst 工具-距离分析-成本距离命令，按要求设置参数单击 “确定”按钮。生成成本距离图，其中浅色为源点。图4-6 成本距离图4.3.6 计算权重距离函数选择Spatial Analyst 工具-距离分析-成本回溯链接 （定义在最近源的最小累积成本路径上为下一单元的相邻点）命令，按要求设置参数，单击“确定”按钮。生成成本距离图，其中浅色为源点，尖点为源头。图4-7 路径权重距离函数4.3.7 求取最短路径选择Spatial Analyst 工具-距离分析-成本路径命令；按要求设置参数，单击“确定”按钮，生成最终的最短路径图，其中紫色细线部分为确定的路径。图4-8 最短路径4.4实验总结5 GIS地形表面空间分析5.1实验要求5.2实验思路5.3实验步骤打开ArcMap,加载实验要用到的全部数据。5.3.1 坡度变率选中 DEM 图层数据，选择表面分析中的坡度（Slope）工具，提取坡度，得到坡度数据层，命名为 Slope。图5-1 坡度数据层选中坡度数据层 Slope，对其在用上述的方法提取坡度，得到坡度变率数据层，命名为SOS。图5-2 坡度变率数据层5.3.2 坡向变率求取原始 DEM 数据层的最大高程值，记为 H；通过ArcToolBox-Spatial Analyst 工具-地图代数-栅格计算器命令，公式为（HDEM） （H 为原始 DEM 数据层的最大高程值 1153.79） ，得到与原来地形相反的 DEM 数据层，即反地形 DEM 数据 InverseDem。图5-3 反地形DEM基于反地形 DEM 数据计算求算坡向值。由原始 DEM 数据求算出的坡向变率值为 SOA1（图 5-6）。利用 SOA 方法求算反地形的坡向变率，记为 SOA2。图5-4基于反地形 DEM 数据计算求算坡向值Aspect_Inver1图5-5 SOA2图5-6 SOA1选择ArcToolBox-Spatial Analyst 工具-地图代数-栅格计算器命令， 公式为 SOA=（SOA1+SOA2） Abs(SOA1Soa2） /2，即可求出没有误差的 DEM 的坡度变率。图5-7 栅格计算器图5-8 SOA5.3.3 地形起伏度选中 DEM 数据，选择ArcToolBox-Spatial Analyst 工具-邻域分析-块统计命令，设置相关参数。设置 Statistic type 为最大值，邻域的类型为矩形，邻域的大小为 33，记为 Max。重复这一 步，只是把 Statistic type 值设置为最小值，即可得到 DEM 数据的最小值层面，记为 Min。图5-9 Max图5-10 Min选择ArcToolBox-Spatial Analyst 工具-地图代数-栅格计算器命令， 公式为”Max”“Min”，得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定领域的地形起伏度。图5-11 地形起伏度5.3.4 地面粗糙度点击 DEM 数据层，选择表面分析中的坡度（Slope）工具，提取得到坡度数据层，命名为 Slope。点击 Slope 数据层，在 Spatial Analyst 下使用栅格计算器 Raster Calculator 公式为：1/Cos(Slope*3.14159/180),即可得到地面粗糙度数据层。图5-12 计算地面粗糙度图5-13 地面粗糙度5.4实验总结6 入城高速公路配套定车场的分析6.1实验要求6.2实验思路6.3实验步骤打开ArcMap加载实验需要的数据图层。6.3.1 选取符合条件的数据打开landuse图层的属性表，选择属性为“VAC”的数据图6-1 按属性选择数据图6-2 空地对 zone 数据图层也执行同样的处理，得到商业用地。图6-3 商业用地对 street 图层进行同样的操作，按要求进行选择图6-4 选中的