中国矿业大学地理信息系统GIS课程设计2.docx
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中国矿业大学地理信息系统GIS课程设计2
中国矿业大学 成绩：
地理信息系统
课程设计
学 号：
姓 名：
班 级：
指导教师：
学 院：
2011年12月28日
目录
实验1CAD数据与GIS数据的交换
实验2GIS矢量数据空间分析
实验3GIS栅格数据空间分析之学校选址
实验4GIS栅格数据空间分析之寻找最佳路径
实验5GIS地形表面空间分析
实验6入城高速公路配套定车场的选址分析
实验1CAD数据与GIS数据的交换
一、实验内容
1）运用ArcGIS提供的工具实现数据交换。
2）运用MapInfo提供的工具实现数据交换
二、实验步骤
1、运用ArcGIS提供的工具实现数据交换
打开ArcMap,ArcToolbox->转换工具->转为Shapefile->要素类转Shapefile（批量）。
在中添加五个图层。
（图1-1）
图1-1
加载polyline图层
2、运用MapInfo提供的工具实现数据交换
打开mapinfo,在菜单栏中选择工具栏>通用转换器，出现对话框，在格式中选择AutoCADdwg格式，在文件中选入输入目录文件，在目标格式中选择MapInfotab格式，目录中选入输出途径，如下图，点击ok。
如下图
输出多个图层文件，举一例如下：
实验2GIS矢量数据空间分析
一、实验目的
熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠置分析操作，综合利用各项空间分析工具解决实际问题。
二、实验数据
城市交通网络图（network.shp）；商业中心分布图（Marketplace.shp）；名牌中学分布图（school.shp）；名胜古迹分布图（famousplace.shp）
三、实验要求：
1.寻求的区域满足以下条件
离主要交通要到200m之外，减少噪音污染。
距名牌高中在750m之内，以便小孩子上学便捷。
在商业中心服务范围以内，服务范围以商业中心规模的大小来确定（属性字段YUZHI）。
距离名胜古迹500m以内，环境优雅。
2.对每个条件进行缓冲区分析，将符合条件的区域取值为1，不符合条件的取值为0，得到各自的分值图。
3.运用空间叠置分析对上述4个土层进行叠加求和，并分等定级，确定合适的区域。
定级标GIS准为：
A．满足其中四个条件为第一等级。
B．满足其中三个条件为第二等级。
C．满足其中二个条件为第三等级。
D．满足其中一个条件为第四等级。
E．不满足其中任何条件为第五等级。
四、实验过程
首先打开ArcMap，加入四个图层
1、主干道噪音缓冲区的建立
1）选择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表，在菜单中选择selectbyattributes，在selectbyattributes对话框中，左边选择“TYPE”双击将其添加到对话框下面SQL算式表中，点中间“=”，再单击Getuniquevalues将TYPE的全部属性值加入上面的列表框中，然后选择“ST”属性值，双击添加到SQL算式表中，单击APPLY按钮，就将市区的主要道路选择出来了。
（图2-1）
2）
图2-1交通道路图
3）点击缓冲区按钮，对选择的主干道进行缓冲区的建立，首先在缓冲区对象图层
4）选择交通网络图层（network），然后将下面的UseOnlytheSelectedFeature（仅对选择的要素进行分析）选中，单击next；
5）确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法（Ataspecifieddistance），指定
6）缓冲区半径为200米，单击next；
7）选择第一种边界设定类型（Dissolvebarriersbetween），然后指定好缓冲区文件的存放路径
8）和文件名后，单击OK，完成主干道噪音污染缓冲区的建立。
（图2-2）
图2-2市区交通要道200米之外缓冲区
2、商业中心影响范围建立
1）建立大型商业中心的影响范围。
首先点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择商业中心分布图层（network），单击next；
2）确定尺寸单位，选择第二种缓冲区建立方法，以其属性字段YUZHI为缓冲区半径，单击next；
3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，
单击OK，完成商业中心影响范围缓冲区的建立。
（图2-3）
图2-3商业中心影响范围缓冲区
3、名牌高中的影响范围建立
1）点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择名牌高中分布图层（school），单击
next；
2）确定尺寸单位米，选择第一种缓冲区建立方法，指定750米作为半径，设置好后，单击next；
3）选择的第一种边界设定类型，指定缓冲区文件的存放路径和文件名，
单击OK，完成名牌高中的覆盖范围缓冲区的建立。
（图2-4）
图2-4名牌高中的覆盖范围
4、名胜古迹的影响范围建立
1）点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择名胜古迹分布图层（famousplace）
2）单击next，确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法，指定500米
3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，
单击OK，完成名胜古迹的覆盖范围缓冲区的建立。
（图2-5）
图2-5名胜古迹的周边覆盖影响范围
5、进行叠置分析将满足上述四个要求的区域求出
1）将商业中心影响范围、名牌高中的影响范围和名胜古迹的影响范围进行叠置分析
的交集操作，可以将同时满足三个条件的区域计算出。
打开ArcToolBox，在analysttools下选择overlay下的Intersect操作，打开交集操作对话框，将商业中心的缓冲区、名牌高中的缓冲区和名胜古迹的缓冲区分别添加进来，设定输出文件名并选择全部字段，输出类型和输入类型一样，单击OK，从而获得同时满足三个条件的交集区域。
（图2-6）
图2-6满足三个条件的区域
2）利用主干道噪音缓冲区对获得的三个区域的交集进行图层擦除操作，从而获得同
时满足四个条件的区域的获得，打开ArcToolBox，在analysttools下选择overlay下的Erase操作，打开图层擦除操作对话框，在inputfeatures选择三个区域的交集，在erasefeatures选择主干道噪音缓冲区，同时设定输出图层的地址和文件名，单击OK，从而获得同时满足四个条件的交集区域的获得，即购房者的最佳选择区域。
（图2-7）
图2-7购房者最佳选择区域
6、对整个市区进行分等定级，分级标准是：
◆满足其中四个条件为第一等级；
◆满足其中三个条件为第二等级；
◆满足其中两个条件为第三等级；
◆满足其中一个条件为第四等级；
◆完全不满足条件的为第五等级。
1）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，添
加一个market，school和famous字段，并全部赋值为1。
将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。
2）打开ArcToolBox，在analysttools下选择overlay下的Union操作，打开图层合并操作对话框，在四个缓冲区逐个添加进去，同时设定输出图层的地址和文件名Union，将全部字段连接，单击OK，得到四个区域的叠加合并图（图2-8）。
图2-8四个缓冲区的叠加图
3）打开生成的Union文件图层属性列表，添加一个短整型字段class，然后保留FID，Shape*，class，market，voice，school和famous字段，然后在Editor工具栏下来菜单中选择startediting，然后在属性列表中的class字段上单击右键，选择Calculatevalues，单击之后，打开FieldCalculator对话框，并令class=market+voice+school+famous，即将其进行分等定级。
第一等级：
数值为4；
第二等级：
数值为3；
第三等级：
数值为2；
第四等级：
数值为1；
第五等级：
数值为0。
图2-9分级数值的计算实现
图2-10市区分等定级图
实验3GIS栅格数据空间分析之学校选址
一、工程背景
合理的学校空间未知布局，有利于学生的上课与生活。
学校的选址问题需要考虑地理位置，学生娱乐场所配套，与现有学校的距离间隔等因素，从总体上把握这些因素能够确定出适宜性较好的学校选址区。
二、实验目的
通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并等空间分析功能；熟练掌握利用ArcGIS空间分析功能，分析类似学校选址等实际应用问题。
三、工程数据
Landuse（土地利用数据）；Dem（地面高程数据）；Rec_sites（娱乐场所分布数据）Shool（现有学校分布数据）；
四、实习要求
1.新学校选址应该注意这些问题：
A.新学校位于地势较为平坦地方
B.新学校选址的建立应该结合现有土地利用类型综合考虑，选择成本不高的区域
C.新学校应该与现有娱乐设施相配套，学校距离这些设施愈近愈好
D.新学校应该避开现有学校，合理分布
2.各因素的权重比例为：
距离娱乐设施为0.5，距离学校占0.25，土地利用类型和地势位置因素各占0.1253）实现过程采用ArcGIS的SpatialAnalyst扩展模块4）给出适合新建学校的适宜地区图，并做简要分析
五.实习过程
1.派生数据
1）运行ArcMap，加载SpatialAnalyst模块，单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框
2）从DEM数据提取坡度数据集。
选择DEM数据层，点击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择SurfaceAnalysis并点击Slope，生成slope数据集（图3-1）。
图3-1
3）从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场直线距离数据。
选择Rec_sites数据层，点击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择Distance并点击Straightline，生成dis_recsites数据集（图3-2）。
图3-2
4）从现有学校位置数据“School”提取学校直线距离数据库。
选择School数据层，点击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择Distance并点击Straightline命令创建数据集，得到dis_School数据集（图3-3）。
图3-3
2、重分类
1）重分类坡度数据集
学校的位置在平坦地区比较有利。
采用等间距分级把坡度分为10级。
平坦的地方适宜性好，赋以较大的适宜性值，陡峭的地区赋比较小的值，得到坡度适宜性数据recalssslope。
选择SpatialAnalyst\Reclassify,classify\EqualInterval,参数设置为10保存路径及结果，Newvalues修改赋值,结果如下图3-4
图3-4
2）重分类娱乐场直线距离数据集
考虑到新学校距离娱乐场所比较近时适宜性好，采用等间距分级分为10级，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。
得到娱乐场所适宜性图reclassdisr。
选择SpatialAnalyst\Reclassify,classify\EqualInterval,参数为10,要在Newvalues中修改赋值。
（图3-5）
图3-5
3）重分类现有学校直线距离数据集
新学校距离现有学校比较远时适宜性好，仍分为10级，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。
选择SpatialAnalyst\Reclassify,classify\EqualInterval,参数为10。
（图3-6）
图3-6
4）重分类土地利用数据集
按Ctrl键，选择“water”、“wetland”、“grass”，单击“deleteentries”，删除“water”、“wetland”、“grass”。
然后，根据用地类型给各种类型赋值，得到reclassland。
（图3-7）
图3-7
3、适宜区分析
各数据层权重比为：
距离娱乐设施占0.5，距离学校占0.25，土地利用类型和地
势位置因素各占0.125。
（图3-8）
图3-8
图3-9
实验4GIS栅格数据空间分析之寻找最佳路径
一、实验目的
通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题。
二、实验数据
Dem高程数据；Statpot路径源点数据；Endpot路径终点数据；River河流数据
三、实验要求
1）路径成本较少
2）新建路径为较短路径
3）新建路径的选择应该避开主干河流，减少成本
4）提交寻找的最短路径路线图
四、实验过程
1、创建成本数据集
1）坡度成本数据集
选择DEM数据层，点击SpatialAnalyst下拉列表框，选择SurfaceAnalysis并点击slope，生成坡度数据集，记为Slope。
选择Slope数据层，点击SpatialAnalyst下拉键头，选择Reclassify命令实施重分类。
对坡度数据集实施重分类的基本原则是：
采用等间距分为10级，坡度最小一级赋值为1，最大一级赋值为10，坡度成本数据（reclass-slope）。
（图4-1）
图4-1坡度成本数据
2）起伏度成本数据集
选择DEM数据层，点击SpatialAnalyst下拉列表框，选择NeighborhoodStatistics，设置如图4-2所示参数设置，点击Ok按钮，生成起伏度数据层，记为QFD。
选择QFD数据层，点击SpatialAnalyst下拉键头，选择Reclassify命令，按10级等间距实施重分类，地形越起伏，级数赋值越高，即最小一级赋值为1，最大一级赋值为10，得到图4-3所示地形起伏成本数据（reclass-QFD）。
图4-2图4-3
3）河流成本数据集
选择River数据层，点击SpatialAnalyst下拉键头，选择Reclassify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，生成所示河流成本（reclass_river）。
（图4-3）
图4-3
4）加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据集
点击SpatialAnalyst下拉箭头，选择RasterCalculator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）
实验5GIS地形表面空间分析
一、实验目的
通过本实验，使读者加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解。
熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。
二、实验数据
dem高程数据
三、实验要求
1、给出地形坡度
2、地形坡向
3、地形起伏度
4、地表粗糙度
地形起伏度：
是指特定的区域内，最高点海拔与最低点海拔高度的差值。
是描述一个区域宏观地形特征的宏观性指标。
地形粗糙度：
是特定区域内，地球表面积与其投影面积的比例。
也是反映地表形态的指标。
计算公式为：
公式为:
1/Cos（[SlopeofDEM]*3.14159/180）。
四、实验过程
1、地形坡度
选中dem数据，3DAnalyst->SurfaceAnalysis->slope，如图5-1所示
图5-1
2、地形坡向
选择dem数据层，单击3DAnalyst模块的下拉箭头，选择SurfaceAnalysis并单击Aspect，设置相应参数，生成Aspect数据集。
（图5-1）
图5-1
3、地形起伏度
1）在SpatialAnalysis下使用栅格邻域计算工具NeighborhoodStatistics（图6）。
设置Statistictype为Maximum，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为11×11，则可得到一个邻域为11×11的矩形的最大值层面，记为max（图5-2）；重复1、2，只是把Statistictype值设置为Minimum，即可得到DEM数据的最小值层面，记为min（图5-3）；
图5-2图5-3
2）在SpatialAnalysis下使用栅格计算器Calculator，公式为[A]-[B]，即可得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定邻域的地形起伏值，记为QFD（图5-4）
图5-4
4、地表粗糙度
选中slope数据层，SpatialAnalyst->RasterCalculator,公式为1/cos（[slope]*3.14159263/180）。
（图5-5）
图5-5
实验6入城高速公路配套定车场的选址分析
一、实验目的
选择最佳的公路配套停车场
二、实验数据
土地利用数据landuse
城市规划数据zoning
街道中心线数据street
三、实验要求
A.在距公路出口500米的范围内
B.有空地可供利用
C．处于商业区内
四、实验步骤
1、提取未利用土地
选择landuse图层，右键打开属性表，选择option，selectedbyattribute，键入LU_CODE=VAC，即选中了未利用的土地。
（图6-1、6-2）
图6-1图6-2
2、提取商业区
城市规划数据zoning：
属性字段ZONE_CODE=COM表示商业区（图6-3、6-4）
图6-3图6-4
3、提取高速公路匝道
街道中心线数据street：
属性字段：
STR_NAME=I10的要素表示入城高速公路，属性字段：
CLASS=9，即CLSS_DESC=“IntersataeRamp”的要素表示高速公路匝道（出入口）
图6-5图6-6
4、建立缓冲区
参数500m，图6-7
5、生成停车场地址
打开ArcToolbox,选择AnalysisTool-Overlay-Intersect，选择InputFeatures：
商业区、空地、Buffer_of_高速公路匝道。
点击Ok。
将停车场红色显示。
（图6-8）
图6-7
图6-8
总结：
课程设计是对软件操作的综合考量，对理解课本概念有极大的帮助。
本人在前期的上机实验中表现积极，对软件功能基本了解。
较之以往的上机实验，感觉地信实验难度小，上机人数少，时间安排好，学生可以得到任课老师的指导，避免了扩招以来实验室仪器窘迫的局面。
完成课程设计中参考了以往的设计成果，查阅了网络资料以及电子图书，并向任课老师请教，得到了老师悉心的指导，在此感谢国家、感谢矿业大学、感谢奋斗在一线的任课老师。
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