地理信息系统十题目

1、地理信息系统课程考核作业题目：基于ArcGIS10.0解决实际问题姓名：地质大学班级：064*学号：授课教师：*年*月*日目录题目一、市区择房问题题目二、最短路径问题分析与应用题目三、学校选址 题目四、熊猫分布密度制图题目五、山顶点的提取题目六、寻找最佳路径题目七、上海市行政区划图制作题目八、地形特征信息提取题目九、污染物在蓄水层中的可视化题目十、GDP区域分布图的生成与对比题目一 市区择房问题 要求：（1）离主要市区交通要道200m之外；（2）以商业中心的大小确定影响区域，具体以属性字段YUZHI；（3）名牌高中750m以内；（4）名胜古迹500m以内满足上述条件其中一个的取值为1，不满足取

2、值为0.最后累加得到全部分为4级解析：满足四个范围要求且范围分成四个等级，明显要使用缓冲区分析以及叠置分析。首先，对四个区域进行缓冲分析，将符合要求的区域取值为1，使用栅格计算器，将四个区域相加，即出来结果。具体操作步骤如下：打开city.mxd。查看network.shp的属性表，发现本图层包括很多类型的道路，所以首先提取主要市区交通要道，用前期实验一中的方法，selectionselect by attributes。在出现的对话框中按要求选择“TYPE”=“ST”。选择后，使用buffer wizard工具 对network.shp，marketplace.shp，school.shp，

3、famousplace.shp分别进行缓冲区操作，如果找不到此工具可以在customize mode 中搜索。也可以使用spaciai analyst tools下的euclidean distance，选择输出范围。矢量转栅格，（如果使用欧几里得距离则不必进行操作），使用feature to raster 工具，同理，如果找不到此工具可以在customize mode 中搜索。将缓冲区域矢量转栅格。重分类，spacial analyst toolsreclassreclassify，将符合要求的区域，即主干道200米之外，商业中心影响范围内，名牌高中750米之内，名胜古迹500米之内，取值为

4、1，其他区域取值为0。栅格计算，使用raster caiculator工具。对重分类后的栅格图层相加运算。设置渲染方式，使颜色深的地方表示条件越好，是优选区域。结果展示如图：题目二 最短路径问题分析与应用 要求：分析到达指定目的地的路径选择方案级根据权重得到不同的最佳路径，根据需求找出到过距景点最近的某设施的路径。 指定一超市，分别求出在不同距离、时间限制下从家道超市的最佳路径； 给定访问顺序，按要求找出逐个经过中间位置最终到达目的地的最佳路径； 研究阻强的设置对最佳路径选择的影响。 解析：本题目是网络分析的应用，在设施网络分析工具栏中通过对不同权重的选择得到不同的最佳路径。在utility

5、network analyst工具栏中，先对几个图标实验一下，确定各个图标的作用。 在小旗图标下拉菜单中，有四个图标，分别是：点状要素添加工具、线状要素添加工具、点状要素障碍添加工具、线状要素障碍添加工具。在analysis分析下拉菜单中，有analysis options对话框。在trace task追踪任务下拉菜单中，有各种追踪任务选项，此次均选择find path。解决按钮。 具体操作步骤如下：加载city.mdb。激活网络分析模块。打开plase图层属性表，发现字段HOME中只包含1和0，且1代表家，0代表各种商店，我们以将此字段属性值进行符号化，以便于对家到商店的历经分析更加清楚。打

6、开place属性对话框layer properties，在符号系统中进行设置，主字段选择HOME，类型唯一值添加全部值，双击图标可以根据自己选择图标，点击OK。设置结果如图：打开utility network analyst工具栏，点选，移动光标，将小旗放在家和任何一家商店上面，发现选择的点出现了绿色小方块；analystoptions，打开analysis options对话框，首先将weights和weight filter中的标签项全部设为None，在trace task追踪任务下拉菜单中，选择find path。点击。出现结果后，我们发现在窗口的最下面有total cost的字样。无权

7、重最佳路径选择时，如果网络节点是一条街道的话，发现其指的是经过的街道条数。现实生活中我们不可能仅仅根据经过的街道条数来确定最佳路径。比如在百度地图中，两地之间的路径选择时，我们往往可以看到用时最短，换乘最少等选项。下面通过距离远近和通行时间来选择最佳路径，在analysis options对话框中，Edge weights下全部选择length或minutes，其他步骤不变。 结果对比如图： 给定访问顺序，步骤相同，只不过在用小旗选择商店时多次选择并给定顺序。其他步骤均不变。结果如图： 设置阻强。现实生活中，如果某些地方出现了事故或在修路，对我们的路径选择均有影响。下面我们通过和来设置路况，观

8、察对路径的影响。其间，我设置了两个点状要素障碍和两个边状要素障碍，同是时间最短，变化如图所示：题目三 学校选址要求 ：（1）地势平坦，成本不高，与娱乐设施较近，避开现有学校；（2）各数据权重比：距娱乐设施0.5 距学校0.25 土地利用类型和地势因素均为0.125；（3）实现过程运用ArcGIS的扩展模块中的空间分析部分功能；（4）给出适合新建学校的适宜地区图，并作简要分析。解析：要求地势平坦，我们自然可以想到DEM的应用。对娱乐设施和现有学校距离的要求我们使用缓冲区分析。权重的使用在栅格计算器中可以设置。做简要分析可以将最终结果重新设置渲染效果，使颜色越深的区域表示适宜创建学校。具体实验步骤

9、：打开地图school.mxd。激活spatial analyst 模块。设置空间分析环境。在arctoolbox window 中右击，选择environments。在出现的environment setting 对话框中，workspace 标签项中设置工作路径。在process extent输出范围中选择same as layer landuse。在栅格分析中象元大小选择same as layer landuse。此步骤也可以在生成坡度数据集和缓冲过程中分别设置，放在开始可以省去后面的麻烦。首先应用DEM 生成坡度数据，在Arctoolbox window，3D Analyst中找到Ra

10、ster Surface，使用slope工具。输入dem，输出slope。对娱乐场所和学校分别进行缓冲区分析，在arctoolbox window 中，找到spacial analyst下的distance，双击euclidean distance，分别输入rec_sites和school，选择输出路径和名称，对其进行欧几里得距离缓冲分析。 重分类。我们要求选择的是坡度较小，距离娱乐设施较近，距离现有学校较远的区域。所以对这些区域赋值要大。将坡度数据集，两个缓冲区分别进行重分类，均分为10级，按照要求分别赋值1到10。在spacial analyst下选择reclass，双击reclassif

11、y，在出现的对话框中设置分级。分级后可以改变渲染模式。 结果如图所示： 土地利用对学校选址也有很大影响，比如贫瘠区和湿地等就不适宜学校建址。打开landuse属性表，发现除了OID其他字段属性均为0，并没有表明这十个区域的具体情况。我们对其某字段进行了编辑，自己设定了一些区域。对此字段属性进行符号化，在属性表中将最适宜地区取值最大。对其进行重分类。根据实际，将比较适宜区的属性都赋予较高的值。虽然我自己进行了设定，但没有使用。栅格运算。使用raster calculater。0.5*娱乐重分类+0.25*学校重分类+0.125*坡度重分类+0.125*土地利用重分类。将输出结果中较大的值颜色设为

12、较深。最终我们认为颜色越深的区域表示越适合建造学校。结果展示如下图：题目四 熊猫分布密度制图 要求：熊猫活动具有一定的槽域范围，一个槽域中只有一个熊猫，槽域半径5000米；熊猫活动范围满足以采样点为中心的泰森多边形；以每个熊猫的槽域范围为权重，运用区域分配功能和密度制图完成熊猫分布密度图。 解析：求取熊猫的真正活动范围需要使用区域分配。区域分配就是将栅格单元分配给离其最近的源。我们用欧式分配来完成区域分配，距离源5000米，完成后形成泰森多边形。计算泰森多边形面积，将此字段加入属性表中，再将两个属性表连接，添加字段权重，熊猫槽域面积越大，则密度越小，则权重越小，所以我们使用活动范围除以槽域面积

13、作为权重完成密度制图。具体步骤如下：加载数据XMpoint。激活空间分析模块。设置输出范围。arctoolbox window environmentsenvironment setting 对话框，process extentsame as layer display。生成泰森多边形。Spacial analystdistanceeuclidean allocation(欧式分配)，在出现的对话框中如下图设置。 生成结果如图： 下面求取各个区域的面积，面积=栅格数*栅格大小。之前设置的栅格大小为500。打开“区域分配”图层属性表，我们看到字段COUNT即栅格数。首先添加字段，在属性表最左上角

14、下拉菜单中有add field 选项，名称设为“面积”，类型设为“long int”(长整型)。生成后我们发现数值全部为0，现在使用字段计算器改变数值，在“面积”旁边右击选择field calculator，公式写“COUNT*500*500”，确定，值发生了变化。再进行密度制图功能时，我们使用【活动范围/“面积”】作为各个点的权重，但是现在“XMpoint”图层中并没有此字段，我们现在把“区域分配”中的“面积”字段加入到“XMpoint”属性表中。在TOC“XMpoint”旁边右击，选择joins and relates（连接和关联）join，在出现的对话框中如图设置，最后属性表中就添加了“

15、面积”字段，相当于两个字段联合在一起。再使用字段计算器，power=3.1415926*5000米*5000米/面积。 下面进行密度制图。密度制图中的核密度制图比较平滑，在此选择此项。也可以选择简单的点密度制图。Spacial analyst Tools Density Kernel Density。出现的对话框中，设置参数，多试几次，设置合适的象元大小和搜索半径。输出后结果如图：颜色越深的地方表示密度越大。题目五 山顶点的提取要求：（1）应用栅格数据空间分析模块中的等高线提取功能，分别提取等高距为15m和75m的等高线图，并按标准地形图绘制等高线方法绘制等高线，作为山顶点提取的地形背景；（2

16、）通过邻域分析和栅格计算器提取山顶点。解析：提取等高线的方法我们在DEM应用中已经练习过。地形背景要求我们使用生成山体阴影图。邻域统计是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定距离，基于这些扩展栅格数据进行函数运算，由此得到此栅格的值。提取山顶点问题很明显属于提取最大值。具体步骤如下：加载数据dem，激活Spacial Analyst模块。DEM应用之提取等值线和生成山体阴影。Spacial Analyst ToolsSurfaceContour（Hillshade），如图所示： 三维立体等高线如图：邻域分析提取山顶点。邻域统计是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定距离，基于这些扩展栅格数据进行函

17、数运算，由此得到此栅格的值。提取山顶点问题很明显属于提取最大值。为此我们必须设计邻域分析窗口，设置形状和合适的大小，进行类似于滤波的过程，使用正确的邻域统计方法MAXIMUM，将最大值提取出来。Spacial Analyst ToolsNeighborhoodFocal Statistics（焦点统计）。 栅格计算。邻域分析后的图层与dem对应处的值除了最大值处其他地方均不相同，我们进行栅格运算，将最大值提取出来，最大值设为1，其他不同的地方均为0，使用“=”，类似于条件判断。Spacial Analyst ToolsMap Algebra（地图代数）Raster Calculator。前面已

18、经使用过很多次。如图所示：重分类。现在SD图层中有数值0和1，现在我们只需要值为1的部分。Spacial Analyst tools reclass reclassify。 栅格转矢量。Conversion Tools From Raster Raster to Point。 人工判断编辑。邻域分析时，我们设置的邻域分析窗口大小不一定合适，太大会遗漏某些点，太小又会提取出过多的不是山顶点的点，因此要对结果进行编辑。使用Editor工具条，添加或删除某些点。 最终结果展示如图：题目六 寻找最佳路径要求：（1）新建路径成本较少，路径较短；（2）避开主干河流；（3）河流成本是总成本中的较关键因素，先

19、将坡度和起伏度按照0.6:0.4权重和合并，然后将与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下：cost=reclass_river+(reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4)；（4）运用距离制图中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格运算；（5）提交最短路径路线图。解析：从要求（3）和要求（4）中可以明显看出本题目的思路。先按照题设权重算出综合成本，再根据此成本进行成本距离分析和最短路径分析。使用的工具要求（4）也明显给出。具体步骤如下：添加数据road.mxd；激活Spacial Analyst 模块。生成总成本数据集。对dem进行坡

20、度slope分析，并对其重分类，采用等值分类，平均分为10级。为使结果鲜明，改变其渲染方式，使颜色深的地方（坡度大）表示成本大。起伏度成本。起伏度是指计算栅格与其邻域的关系，我们可以想到使用焦点统计，统计方法RANGE（邻域单元值的取值范围）。同理也要进行重分类。河流成本。主干河流对成本的影响最大，我们可以通过对河流的重分类来改变各个河流的影响程度。从大到小，分别设为10、8、5、2、1 。 总成本。各个成本叠置分析。颜色越深，成本越大。 计算成本权重距离函数。我们将起点输入，使用成本距离工具将与总成本相关的距离成本计算出来。Spacial Analyst Tools Distance Cos

21、t Distance。最终生成距离栅格数据和回溯连接图。如图所示： 求取路径。以上已经对起点进行了成本距离分析，接下来使用成本路径工具，输入终点后求取路径。Spacial Analyst Tools Distance Cost Path。为了使结果更加清晰，将最终结果栅格转矢量，对dem数据提取等高线并作山体阴影，对起点和终点的符号进行重新设置。最终结果如图所示：题目七 上海市行政区划图制作 要求：数据符号化显示（区域、道路、地铁线、区县界限、区县政府、市政府）；注记标注（区名、江名、地铁线、G103、区县政府、市政府）；绘制网图（默认）；添加图幅整饰要素（图例、指北针、比例尺）。解析：主要考

22、察的是空间数据的可视化表达，包括数据符号化、地图标注、布局设计、地图整饰等。具体步骤如下：加载实验一中的点状、线状、面状shp数据。 （1）数据符号化打开QXJM区县界面的图层属性对话框，在符号系统中设置，之前已经做过很多类似步骤，字段选择NAME。DL的符号化于此相同，只需将字段改为CLASS。如图： 其他符号化与上面相同，按照要求分别设置QXJM、DTX、QXZF、SZF。（2） 地图标注 自动标注均在图层属性中的labels标签项中选择，包括要素选择，输出字段，输出位置，输出字体和大小等。按照各个标注要求设置即可。 在对G103进行标注时，不能选择“以相同方式对所有要素加标注”，打开SQ

23、L Query，会出现以下对话框，如图设置。 手动标注相对来说麻烦一点。打开绘图工具栏，选择splined text，在双线河上点击，即出现以下对话框，我们可以在里面设置字体，字号，斜体和字体方向纵向。 单击设置按钮，在双线河上画一条弧线，双击结束。文本框中输入“黄浦江”，间距根据效果自己调整，设置字体字号斜体等，更改符号对话框中，勾画CJK。（3） 设置网格 ArcMap窗口包括数据视图和布局视图，我们应该按照数据视图来设计布局尺寸。View layout view ，如果布局不适合，就通过页面设计来设置。右击，选择page and print setup，设置宽和高，试着改变数据找到最合适

24、的大小。 也可以使用layout工具栏来设置。数据框上右击，选择properties，在出现的对话框中，选择Grids标签项，选择new grids，出现如下对话框，按照要求，我们采用索引参考格网，参数全部默认。（4） 地图整饰插入图例。Insert legend。在图例向导对话框中，可以设置列数，图例名称，字体，样式等。完成后，将图例拖拽到合适的位置，也可以改变大小。 插入指北针和比例尺。Insert north arrow；Insert scale bar。完成后保存地图。最终结果如图所示：题目八 地形特征信息提取 要求：通过所给区域的DEM数据，提取该区域的山脊线、山谷线栅格数据层。 解

25、析：坡向是指地表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与该点的正北方向的夹角，取值为0360度。山脊线与山谷线的特征是两边的坡向差值大约在180度左右。要提取山脊线和山谷线，我们可以将其过程类比于求函数最大值和最小值，首先对函数求导，找出递增区间、递减区间、导数为0的点，再判断是先增再减还是先减再增来区分极大值和极小值。使用邻域分析求取平均值，用原数据减去平均值，大于0的值表示是山脊，小于0的部分代表是山谷，即可以判断出正负地形分布区域；对DEM进行坡向分析，对坡向数据进行坡度分析，得到坡向变率a，即可以提取出变化较大的点（比如坡向向南与坡向向北），为了使坡向变率更加精确，我们还可以进行反地

26、形分析，得到反地形的坡向变率b，使用(a+b)-|a-b|/2使数据更精确。由于使用工具前面已经多次使用，本次不做具体截图。具体步骤如下：加载数据dem，激活Spacial Analyst 模块。求取正负地形分布区域。使用邻域分析中的焦点统计工具。Spacial Analyst Tools Neighborhood Statistics。使用矩形邻域分析窗口，大小设为11*11，统计类型设为MEAN，得到数据层“mean”。使用栅格计算器，公式使用“dem”-“mean”，可得到正负地形分布区域，数据：“正负地形分布”。求取原始dem，正地形的坡向变率。首先对dem 进行坡向分析，Spacia

27、l Analyst Tools Surface Aspect，生成数据aspect1；再对其进行坡度分析，Spacial Analyst Tools Surface Slope，求取正地形的坡向变率，得到数据slope1。求取反地层的坡向变率。Dem的最大高程值max=1153.79，使用栅格计算器，输入公式max-“dem”，得到反地形DEM数据，对其使用求取slope1的方法求取slope2。求取精确度高的坡向变率。使用栅格计算器，输入公式(“slope1”+“slope2”-abs(“slope1”-“slope2”)/2，得到无误差的DEM坡向变率slope3。求取山脊线。栅格计算器，

28、输入公式“正负地形分布”>0&“slope3”>70。求取山谷线。栅格计算器，输入公式“正负地形分布”<0&“slope3”>70。得到山体阴影数据，对结果进行查看，注意栅格数据的叠放次序。结果如下图所示：题目九 污染物在蓄水层中的可视化要求：利用所给数据，实现污染物状况的三维可视化显示、点状水井的矢量要素的突出显示、污染物的符号化突出显示。分析：从要求中可以看出本题目比较简单，只要在图层属性对话框中改变其属性即可。目的是使我们掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化表达方法。具体步骤如下：打开ArcScene 10，加载数据well.shp

29、（水井）、facility.shp（污染物）、contamination（污染物浓度）、c_tin。各个方向移动数据，我们发现污染程度并没有在三维场景中很好的显示出来，显示如下图。接下来我们主要通过改变各个图层的属性来改变他们的显示方式，是场景更加立体化，直观化。要求一：污染物状况的三维可视化显示。将栅格图层叠加到空间表面上，可以显示污染物的体积和污染程度。打开contamination（污染物浓度）的属性对话框，选择Base Heights选项卡，选择c_tin为基准高程，如图设置各个参数，拉伸倍数设置为200，也可以设为其他值。 选择合适的渲染方式。结果展示如图： 要求二： 点状水井矢量要

30、素突出显示。打开well.shp图层的属性表，我们发现只能对其字段“depth”进行显示。打开图层属性对话框，选择Extrusion选项卡，如图设置各个参数。结果显示如图。可以直观看到空间中的水井。 要求三：污染源的符号化突出显示。显示生活中，清理各个污染源的紧急程度是不同的，打开facility.shp（污染物）图层的属性表，我们会看到“Priority1” 字段，表示了各个污染源处理的优先级。打开图层属性对话框，选择Extrusion选项卡，计算突出表达式为“Priority1”*100。对Priority进行分级显示。设置完成后结果如下图所示。 我们能够从各个角度观测到污染程度大小，各个

31、污染源的影响程度，水井在空间中的显示，各种物质在空间中的位置关系，为显示生活中处理污染提供了良好的解决思路。题目十 GDP区域分布图的生成与对比要求：（1）经济的发展具有一定的连带效应和辐射效应。以该地区各区域年GDP数据为依据，采用反距离加权和样条函数内插方法创建该地区的GDP空间分异栅格图；（2）分析每种插值方法的主要参数变化对内插结果的影响；（3）分析两种插值方法的差异性，简单说明原因；（4）熟练掌握两种内插方法的适用条件。分析：本题目属于对比栅格插值的方法。现实生活中，我们采集的数据一般是离散的，为采样点处均没有数据，采用栅格插值，将生成一个连续的表面。插值结果的对比，我们可以采用栅格计算器对结果进行相减分析，看出差异。具体步骤如下：打开数据GDP.mxd。激活空间分析模块。（1） 反距离权重插值结