ArcGIS空间分析教程(汤国安)实习报告

地理信息系统原理 期末实习报 告 专专 业 业 资源环境与城乡规划专业资源环境与城乡规划专业 班班 级 级 12011201 班班 姓姓 名 名 xxxxxxxxxxxx 学学 号 号 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师 指导教师 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 二零一五年一月二零一五年一月 目录目录 1 1 重要概重要概 念念 1 1 2 2 实验目实验目 的的 2 2 3 3 数据来数据来 源源 2 2 4 4 要要 求求 2 2 5 5 实验内实验内 容容 2 2 6 6 附附 图图 3 3 实验一 数据处理实验一 数据处理 白水白水 县县 3 3 实验二 寻找最佳路实验二 寻找最佳路 径径 10 10 实验三 土壤稳定性评实验三 土壤稳定性评 估估 20 20 实验四 土壤侵蚀性分析建实验四 土壤侵蚀性分析建 模模 32 32 实验五 水文分实验五 水文分 析析 44 44 实验六 找出某种珍贵药材的生长区实验六 找出某种珍贵药材的生长区 域域 46 46 实验七 地形鞍部的提实验七 地形鞍部的提 取取 48 48 实验八 沟谷网络的提实验八 沟谷网络的提 取取 49 49 实验九 实验九 TINTIN 及及 DEMDEM 的生成与应的生成与应 用用 50 50 实验十 缓冲区分析的应实验十 缓冲区分析的应 用用 5 5 7 7 7 7 实习心实习心 得得 61 61 0 0 1 1 重要概念重要概念 缓冲区缓冲区 缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围 具体 指在点 线 面实体周围一定范围 空间叠置分析空间叠置分析 指用来提取空间隐含信息的方法之一 它是将代表 不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面 叠置结 果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性 通用土壤侵蚀方程通用土壤侵蚀方程 是结合了美国 20 世纪 30 年代起的 8000 多个土 壤侵蚀试验观测点资料统计总结提出的一种用于计算土壤侵蚀强度 的公式 水文分析水文分析 是 DEM 数字地形分析的一个重要方面 使用水文分析工 具 基于 DEM 对地形进行分析 地图地图 指依据一定的数学法则 使用制图语言 通过制图综合在一 定载体上 表达地球或其他天体上各种事物的空间分布 联系及时 间中的发展变化状态而绘制的图形 栅格数据空间分析方法栅格数据空间分析方法 是指针对于栅格数据的空间分析方法 具 有自动分析处理较简单 分析处理模式化很强的特征 TINTIN 是一种复合矢量模型 它采用一组互不叠置的三角形来近似表 示地形 DEMDEM 是一种数字模型 等间距高程数据以栅格格式排列 空间分析空间分析 是基于地理对象的空间布局的地理数据分析技术 土地信息系统土地信息系统 土地信息系统是综合应用地理信息系统和管理信息 系统 对人类在土地利用过程中产生的土地数据进行采集 存储 1 1 检索 分析和管理的信息系统 2 2 实验目的实验目的 掌握 ARCGIS10 空间分析方法 熟练掌握 Model Builder 的创建 和使用 掌握利用 ARCGIS 进行水文分析 缓冲分析 空间叠置分析 邻域分析 重分类等方法与技术 掌握利用 ARCGIS 进行 DEM 及 TIN 的创建 掌握地图的编制 整饰及输出 3 3 数据来源数据来源 汤国安地理信息系统空间分析实验教程 西安科技大学测绘学 院地理信息系统实习教案 4 4 要求要求 1 部分实验需要写出步骤 步骤要图文并茂的反映操作流程 截 图并用文字说明 2 所有附图均需添加姓名 学号 班级 3 实验报告 A4 纸正反面打印 左侧装订 4 重要概念查阅相关文献 电脑输入 不用手工填写 5 附图黑白打印即可 6 实习报告后附实习心得体会 1000 左右 手写 7 此部分内容占总成绩 25 5 5 实验内容实验内容 实验一 用 Model Builder 进行数据处理与分析 实例 汤国安 P130 实验二 汤国安地理信息系统空间分析实验教程 P290 寻找最佳路 2 2 径 实验三 土壤稳定性评估 6 6 附图附图 实验一 数据处理实验一 数据处理 白水县白水县 一 一 流程图 流程图 图 1 白水县数据更新变换流程图 2 2 步骤 步骤 1 1 数据加载与环境设置 数据加载与环境设置 1 打开 Arcmap 添加图层 vector 如下图 2 2 幅幅 1 251 25 万数据万数据 DEM1DEM1 和和 DEM2DEM2 1 251 25 万的矢量数据万的矢量数据 vectorvector 1 1 幅幅 1 251 25 万万 DEMDEM 数据数据 白水县行政区划范围白水县行政区划范围 白水县白水县 DEMDEM 数据数据 投影数据投影数据 合并合并 提取提取 裁接裁接 投影投影 3 3 图 2 2 打开 Arctoolbox 右击 点击 环境 设置工作空间如图 3 图 3 2 2 利用模型构建器构建模型 利用模型构建器构建模型 1 1 模型环境设置 模型环境设置 点击打开模型构建器 执行菜单命令模 型属性 设置如图 4 选择环境 处理范围 范围 与图层 vector 相同 如图 5 所示 4 4 图 4 图 5 2 2 白水县行政范围提取 白水县行政范围提取 将 Arcmap 目录下的 vector 拖至 ModelBuilder 中 在 Arctoolbox 中 选择分析工具 提取 筛选 工具 将其拖至 ModelBuilder 窗口中 双击筛选框 在出现的对话 框中选择输入栅格为 vector 输出栅格命名为 Vector Select1 shp 如图 6 所示 确定 结果如图 7 5 5 图 6 图 7 3 3 白水县 白水县 DEMDEM 数据的拼接 数据的拼接 在 ModelBuilder 中点击添加数 据 DEM1 和 DEM2 选择数据管理工具 栅格 栅格数据集 镶嵌至 新栅格工具 将其拖至 ModelBuilder 窗口 双击镶嵌至新栅格 在 出现的对话框中设置如图 8 确定 结果如图 9 所示 6 6 图 8 图 9 4 4 利用白水县范围对 利用白水县范围对 DEMDEM 裁切 裁切 在 Arctoolbox 中选择 spacial analyst 提取分析 按掩膜提取工具 将其拖至 ModelBuilder 中 如图 10 所示 双击按掩膜提取工具框 在出现 的对话框中将 DEM 作为输入栅格 输入栅格数据或要素数据选为 vector select shp 输出栅格为 Extract DEM1 如图 11 裁切结果 如图 12 7 7 图 10 图 11 图 12 5 5 白水县 白水县 DEMDEM 的投影变换 的投影变换 选择数据管理工具 投影与变化 栅格 投影栅格工具 将其拖至 ModelBuilder 窗口中 双击打开投 影栅格对话框 将 Extract DEM1 设为输入栅格 输出栅格命名为 Ext DEM1 Prj 点击输出栅格右边的按钮 进入空间参考属性对 话框 点击选择按钮 浏览坐标系 选择 Projected Coordinate 8 8 Systems Gauss Kruger Xian 1980 Xian 1980 GK Zone 19 prj 重采样技术选择 NEAREST 如图 13 所示 确定 图 13 6 6 运行模型 运行模型 点击运行按钮运行模型 如图 14 所示 图 14 三 实验结果三 实验结果 9 9 1 1 最终模型 最终模型 图 15 白水县数据更新变换模型图 2 2 专题地图 专题地图 图 16 白水县 DEM 图 1010 实验二 寻找最佳路径实验二 寻找最佳路径 一 流程图 一 流程图 图 1 寻找最佳路径流程图 二 实验步骤 二 实验步骤 1 1 激活工具 激活工具 打开 Arctoolbox 激活 spacial analyst 空间 分析和 3D 分析扩展模块 如图 2 自定义 扩展模块 小流域分布图小流域分布图 riverriver高程数据高程数据 DEMDEM 坡度数据坡度数据 起伏度数据起伏度数据 起伏度重分类起伏度重分类 数据数据 坡度重分类坡度重分类 重分类图重分类图 成本数据成本数据 成本距离图成本距离图 回溯连接图回溯连接图 最佳路径图最佳路径图 0 6 0 4 分配分配 权重权重 1111 图 2 2 2 设置环境 加载数据 设置环境 加载数据 1 打开 Arcmap 添加 river shp startpot endpot 和 DEM 数据 如图 3 打开 Arctoolbox 右击选择环境 设置工作空间如 图 4 图 3 图 4 2 点击按钮打开模型构建器 执行菜单模型 模型属性 常规 设置模型名称及标签 如图 5 左所示 确定 菜单模型 图 属性 符号系统 样式 2 如图 5 右 确定 将数据 1212 river shp startpot endpot 和 DEM 数据拖至模型构建器窗口中 如图 6 图 5 图 6 3 3 利用利用 modelbuildermodelbuilder 构建模型 构建模型 1 1 生成坡度成本数据集 生成坡度成本数据集 选择 Spacial Analyst 工具 表面 分析 坡度 将坡度工具拖拽至模型构建器窗口中 双击坡度工具 框 在出现的对话框中 输入 dem 输出栅格命名为 slope 如图 7 左所示 确定 运行如图 7 右 1313 图图 6 6 选择 Spacial Analyst 工具 重分类 重分类 将其拖至模型 构建器 双击重分类对话框 输入 slope 字段为 Value 点击分类 按钮 分类方法为相等间隔 类别为 10 如图 8 所示 确定 图 8 2 2 生成起伏度成本数据集 生成起伏度成本数据集 选择 Spacial Analyst 工具 邻域 分析 焦点统计 将其拖至模型构建器中 双击焦点统计工具框 输入 dem 输出栅格命名为 QDF 具体设置如图 9 所示 确定 右击 1414 重分类工具框 选择运行 图 9 选择 Spacial Analyst 工具 重分类 重分类 将其拖至模 型构建器中 双击重分类对话框 输入 QDF 数据层 点击分类按钮 选择相等间隔分类方法 类别选为 10 如图 10 确定 分类结果如 图 11 输出栅格为 Reclass QDF 确定 图 10 1515 图 11 3 3 生成河流成本数据集 生成河流成本数据集 选择 Spacial Analyst 工具 重分类 重分类 将其拖至模型构建器中 双击重分类工具框 选择 river 数据层 其他设置如图 12 确定 图 12 4 4 加权合并单因素成本数据 生成最终成本数据集 加权合并单因素成本数据 生成最终成本数据集 选择 Spacial Analyst 工具 地图代数 栅格计算器 并将其拖至模型构 建器中 双击栅格计算器 计算公式为 cost Recriver 重分类流 1616 域数据 Reclassslop 重分类坡度数据 0 6 ReclassQFD 重 分类起伏度数据 0 4 如图 13 所示 确定 图 13 5 5 计算成本权重距离函数 计算成本权重距离函数 选择 Spacial Analyst 工具 距离 分析 成本距离 将其拖至模型构建器中 双击成本距离 输入栅 格为 startpot 输入成本栅格为 cost 输出距离栅格为 CostDis star1 输出回溯连接栅格为 blanklink 如图 14 所示 图 14 6 6 求取最短路径 求取最短路径 选择 Spacial Analyst 工具 距离分析 成本 1717 距离 将其拖至模型构建器中 双击成本路径工具框 在出现的对 话框中输入栅格为 endpot 目标字段为 Id 输入成本距离栅格为 CostDis star1 输入回溯连接栅格为 blanklink 输出栅格为 CostPat endP1 如图 15 所示 确定 图 15 7 7 运行模型 运行模型 点击运行按钮运行模型如图 16 图 16 4 4 加载模型运行结果图 加载模型运行结果图 在 Arcmap 中加载模型运行后的结果 如图 18 所示 1818 图 17 3 3 实验结果实验结果 1 1 模型 模型 图 18 最佳路径模型图 2 2 专题图 专题图 1919 图 19 最佳路径专题图 2020 实验三 土壤稳定性评估实验三 土壤稳定性评估 一 流程图 一 流程图 图 1 土壤稳定性评估流程图 2 2 实验步骤 实验步骤 1 1 激活工具 激活工具 打开 Arctoolbox 激活 spacial analyst 空间分 析和 3D 分析扩展模块 如图 2 自定义 扩展模块 DEMDEM 土地利用矢量图土地利用矢量图 坡度等级图坡度等级图 阴 阳坡等级阴 阳坡等级 图图阴阳坡等级图 土地利用栅格图土地利用栅格图 级土地利用等级级土地利用等级 图图 坡度图坡度图坡向图坡向图 土壤稳定性数据 加权平均 土壤稳定性数据 加权平均 土壤稳定性专题图土壤稳定性专题图 重分类重分类 重分类重分类 重分类重分类 赋予赋予 权重权重 2121 图 2 2 2 设置环境 加载数据 设置环境 加载数据 1 打开 Arcmap 添加 DEM 和 landuse shp 数据 如图 3 打开 Arctoolbox 右击选择环境 设置工作空间如图 4 所示 图 3 图 4 2 点击按钮打开模型构建器 执行菜单模型 模型属性 常 规 设置模型名称及标签 确定 菜单模型 图属性 符号系统 样式 2 确定 如图 5 所示 将 Arcmap 中的 DEM 及 laduse shp 数 据拖至模型构建器窗口中 如图 6 2222 图 5 图 6 3 3 构建模型 构建模型 1 1 提取坡度 提取坡度 打开 spacial analyst 工具 表面分析 坡度 将坡度工具拖拽至模型构建器窗口中 双击坡度工具框 在出现的 对话框中将 dem 设为输入栅格 输出栅格为 slope 如图 7 确定 右击坡度工具框 选择运行 如图 8 所示 2323 图 7 图 8 2 2 坡度重分类 坡度重分类 选择 spacial analyst 工具 重分类 重分类 工具并将其拖拽至模型构建器中 双击重分类工具框 在出现的对 话框中选择 slope 作为输入栅格 值字段选择 value 如图 9 点击 分类按钮 类别选为 6 方法选为手动 修改中断值如图 10 确定 图 9 图 10 打开将重分类对话框中的新值一栏依次改为 10 8 7 5 3 1 输出栅格命名为 Re slope 如图 11 所示 确 2424 定 模型如图 12 图 11 图 12 3 3 提取坡向 提取坡向 打开 spaciaal anlyst 工具 表面分析 坡向 将坡向工具拖至模型构建器窗口 双击坡向工具框 在工具对话框 中输入 l dem 输出栅格命名为 Aspect 如图 13 确定 右击坡 向工具框 选择运行 如图 14 所示 2525 图 13 图 14 4 4 坡向重分类 坡向重分类 选择 spacial analyst 工具 重分类 重分类 工具并将其拖拽至模型构建器中 双击重分类工具框 在出现的对 话框中选择 Aspect 作为输入栅格 值字段选为 Value 点击分类 类别选为 4 方法选为手动 中断值改为 0 90 270 360 如图 15 确定 将新值一栏改为 5 10 1 10 输出栅格命名为 Re Aspect 如图 16 所示 模型如图 17 2626 图 15 图 16 图 17 2727 5 5 土地利用图的转换 土地利用图的转换 选择转换工具 转为栅格 面转栅格 将其拖至模型构建器 双击面转栅格工具 在其对话框中输入 landuse 值字段 LANDUSE 输出栅格命名为 landusegrid 像元大小 设为 100 如图 18 确定 右击面转栅格 运行 结果如图 19 图 18 图 19 6 6 对 对 landusegridlandusegrid 重分类 重分类 选择 spacial analyst 工具 重分 类 重分类工具并将其拖拽至模型构建器中 双击重分类工具框 在出现的对话框中选择 landusegrid 作为输入栅格 值字段选为 LANDUSE 新值分别改为 2 8 6 10 输出栅格命名为 Re land 如 图 20 确定 模型如图 21 2828 图 20 图 21 7 7 空间叠加分析 空间叠加分析 选择 spacial analyst 工具 叠加分析 加 权总和 并将其拖至模型构建器窗口中 双击打开加权总和对话框 逐个添加 Re slope Re Aspect 和 Re land 字段均选为 VALUE Re slope 的权重为 0 3 Re Aspect 的权重为 0 3 Re land 的权重为 0 4 输出栅格为 stability 如图 22 所示 模型如图 23 点击菜 单中的按钮运行 图 22 2929 图 23 4 添加模型运行结果数据 添加模型运行结果数据 在 Arcmap 中加载叠加分析结果 stability 数据 如图 24 图 24 5 5 土壤稳定性的分级显示 土壤稳定性的分级显示 在 Arcmap 中右击 stability 打开属 性对话框 选择符号系统 显示选为已分类 点击分类 设置分类 方法为手动 类别为 3 将中断值设为 4 7 10 如图 25 所示 将 每个范围对应的标注分别改为 不稳定 较稳定 和 很稳定 3030 并选择合适的拉伸色带 如图 26 图 25 图 26 3 3 实验结果实验结果 3131 图 27 土壤稳定性专题图 3232 实验四 土壤侵蚀性分析建模实验四 土壤侵蚀性分析建模 一 流程 一 流程 图 1 土壤侵蚀性分析建模流程图 二 实验步骤 二 实验步骤 1 1 加载数据 加载数据 打开 Arcmap 并添加数据 studyarea shp vegetation shp soilsgrid shp 如图 2 所示 图 2 植被类型矢量数据植被类型矢量数据土壤类型栅格数据土壤类型栅格数据 DEMDEM 矢量数据矢量数据 植被类型栅格数据植被类型栅格数据 DEMDEM 栅格数据栅格数据 坡度图坡度图 重分类坡度图重分类坡度图 土壤侵蚀栅格图土壤侵蚀栅格图 25 25 25 25 50 50 加权叠加加权叠加 3333 2 2 激活工具 激活工具 打开 Arctoolbox 激活 spacial analyst 空间分 析和 3D 分析扩展模块 如图 3 自定义 扩展模块 图 3 3 3 数据前期处理 数据前期处理 1 右击 vegetation 打开属性 properties symbology Unique value 值字段选择 vegtype 选择好色带 点击 Add All Values 如图 4 所示 点击 ok 图 4 3434 2 2 调整图层顺序为 studyarea vegtation soilsgrid 如图 5 保存地图文档 图 5 4 4 利用利用 ModelBuilderModelBuilder 构建模型 构建模型 1 1 设置属性与环境 设置属性与环境 点击打开模型构建器 ModelBuilder 如图 6 所示 执行菜单命令 model modelpropertis 设置如图 7 选择 environment 设置如图 8 点击 value 设置处理范围为 Same As Layer StudyArea 如图 9 确定 图 6 图 7 3535 图 8 图 9 在 modelbuiler 窗口中执行菜单 Model Diagram Propertis 选择 style2 如图 10 图 10 2 2 加载数据 加载数据 将 ArcMap 中的 vegtation soilsgrid 拖至 ModelBuilder 窗口中 3 3 将 将 DEMDEM 数据转为栅格数据 数据转为栅格数据 从 Arctoolbox 中将 Conversiontools to raster 下的 DEM to Raser 拖至 ModelBuilder 窗口中 如图 11 所示 在 modelbuilder 中双击 DEM 3636 to raser 在出现的工具设置对话框中指定输入 USGS DEM 文件为 elevation dem 选择输出路径 确定 如图 12 图 11 图 12 4 4 生成坡度数据 生成坡度数据 将 Arctoolbox 中 3D Analyst Tools Raster Surface slope 拖至 modelbuilder 窗口中在 ModelBuilder 窗口中 点击添加连接按钮将派生数据图框 DEMToRa elev1 与工具图框 slope 连接在一起 完成后效果如下图 13 所示 3737 图 13 右键点击图框 output raster 将其改名为 坡度图 5 5 坡度数据重分类 坡度数据重分类 将 Arctoolbox 中 Spatial Analyst Tools Reclass 下的工具 Reclassify 拖放到 ModelBuilder 窗口 中 点击按钮将派生数据图框 坡度图 与工具图框 Reclassify 连 接在一起 如图 14 所示 图 14 在 ModelBuilder 窗口中 双击工具图框 Reclassfy 对坡度图 3838 重分类 输入栅格为坡度图 字段为 value 点击 load 装入数据表 将坡度分为 10 级 具体设置如图 15 所示 图 15 8 8 植被类型矢量数据转栅格 植被类型矢量数据转栅格 将 Arctoolbox 的 Conversion Tools TO Raster feature to raster 拖放到 ModelBuilder 窗口 中 在 ModelBuilder 窗口中 点击按钮将数据图框 vegetaion 与工具图框 feature to raster 连接在一起 如图 16 所示 图 16 双击与 Vegetaion 相连的工具图框 Feature to Ratser 在出 现的对话框中 设置字段为 VEGTYPE 选择输入栅格 Vegetaion 和输 出路径 确定 如图 16 右击 Feature to Raster 执行命令 3939 Run 如图 17 图 16 图 17 9 9 加权叠加分析 加权叠加分析 添加工具 添加工具 将 Arctoolbox 中 Spatial Analyst Tools Overlay Weighted Overly 拖至 modelbuilder 中 如图 18 图 18 添加数据 添加数据 双击 Weighted Overly 在出现的设置框中点 击按钮 在出现的框中输入 soilsgrid 字段选为 S value 如 图 19 确定 同理 添加植被栅格 字段值为 vegtype 如图 20 4040 和 Reclass slop1 字段值为 value 如图 21 添加结果如图 22 所示 图 19 图 20 图图 2121 图图 2222 设置因子 如图设置因子 如图 2323 所示 所示 SoilsgridSoilsgrid 根据不同土壤类型对土壤侵蚀危险性的影响力 不同的土壤类型给定不同的的数值 数值 1 表示改天土壤侵蚀危险 度较低 9 表示较高 植被栅格 植被栅格 根据不同植被类型对土壤侵蚀危险性的影响力 不 同的植被类型给定不同的的数值 数值 1 表示改天土壤侵蚀危险度 4141 较低 9 表示较高 water 设为 restrieted Reclass slop1Reclass slop1 根据不同坡度低的区域发生土壤侵蚀的危险 系统较小 坡度较大的区域发生土壤侵蚀的危险系数较大 不同坡 度对应不同数值 数值 1 表示改天土壤侵蚀危险度较低 9 表示较 高 第 10 级也设置为 9 图图 2323 权重配置 权重配置 将上述三个因子的权重分别设置为 soilsgrid 25 植被栅格 25 Reclass slop1 为 50 如图 24 所示 4242 图 24 1010 最终模型如图 最终模型如图 2525 图 25 4343 三 实验结果 三 实验结果 图 26 土壤侵蚀危险性专题图 xxxxx 4444 实验五 水文分析实验五 水文分析 一 流程图一 流程图 图 1 水文分析流程图 2 2 实验结果实验结果 图 2 水流方向专题图 DEMDEM 数数 据据 无无 洼洼 地地 的的 DEMDEM 填洼填洼 流流 向向 分分 析析 流流 量量 分分 析析 提取提取 河流河流 网络网络 流域分析流域分析 xxxxx x 4545 图 3 流水累积量专题图 图 4 流域专题图 4646 实验六 找出某种珍贵药材的生长区域实验六 找出某种珍贵药材的生长区域 1 1 流程 流程 图 1 寻找某种珍贵药材的生长区域流程图 2 2 模型模型 等高线数据等高线数据 生成生成 DEMDEM 数据数据 坡向数据坡向数据 提取阳坡提取阳坡 洼地填充洼地填充 水流方向水流方向 水流累积量水流累积量 沟谷沟谷 沟谷缓冲区沟谷缓冲区 采样点采样点 温度分布温度分布 10 10 温度温度 12 12 数据降雨量分数据降雨量分 布布 550 550 降雨量降雨量 680 680 数据药材分布区域图 叠加分析 专题制图 求算面积 数据药材分布区域图 叠加分析 专题制图 求算面积 4747 图 2 寻找某种珍贵药材的生长区域模型图 三 专题图三 专题图 图 3 某种珍贵药材的生长区域专题图 4848 实验七 地形鞍部的提取实验七 地形鞍部的提取 1 1 流程图流程图 图 1 地形鞍部的提取流程图 二 实验结果二 实验结果 图 2 地形鞍部点专题图 DEMDEM 数据数据 山脊山脊 山谷山谷 鞍部点