GIS课程设计实验报告

中国矿业大学《地理信息系统》课程设计任务姓名：曹云成学号：07083114学院：环测学院班级：地信08-1中国矿业大学环境与测绘学院二零一零年十一月1实验大纲1.1实习目的《地理信息系统》课程设计是在学生学完GIS原理后，按照教学大纲所进行的一次重要实习。围绕有关GIS的空间数据获取、管理、分析、设计、开发和应用等工作，在教师指导下，学生按照GIS的原理完成实习内容。目的在于进一步巩固学生对GIS基本原理的掌握，锻炼学生对GIS基本技能的运用，培养学生应用GIS解决实际问题的能力。1.2实习要求为达到本次实习目的、保障实习的顺利进行与圆满完成，特要求如下：1．严以律己，切实遵守教学纪律。实习是教学的另一种形式，学校的纪律及教学管理制度在实习中应照常遵守。由于实习的特殊性，指导教师难以实时掌握每个学生的情况，因此每个同学需要加强自身纪律性，互相监督。2．实习需要同学之间的协同工作，为使实习顺利进行，每个同学都应从大局出发、互相支持、互相配合。3．在进行每项内容之前，都应认真学习实习指导书、教材和有关内容，明确有关规定及方法。作到有准备、有目的、有针对性、有热情的投入到实习中去。4．实习中注意实践和基本知识、基本原理和基本技能相结合，认真听取教师的讲解，主动查阅相关资料，独立解决有关问题。对待工作要认真负责、细致严谨、真实可靠、团结协作，顺利展开实习任务。5．实习后必须认真归纳、总结实习经验，达到有心得、有收获、有提高，圆满完成实习任务。1.3实习任务本次实习的主要内容是掌握常见GIS软件的应用，提高GIS软件应用技能，学生可以根据专业领域问题的需要，利用GIS软件独立完成任务要求。本次实习任务包含七个实验，包含了空间数据的采集、建库、管理、分析和应用等诸多方面，具体内容参见要求。1.4组织分工本次实习实验以个人为单位，要求独立完成。1.5成果提交与考查1．成果提交：在完成实习任务后，每人须提交实验报告，电子版和纸质材料各1份，由学习委员统一后上交。2．考查方式：指导教师对参加实习的学生成绩评定按优、良、中、及格和不及格五档评定。成绩评定的依据为：（1）所提交的成果；（2）实习中分析问题、解决问题的能力；（3）实习主动性与协作情况；实验1空间数据采集和建库1.1数字化完成中国矿业大学两校区(文昌校区、南湖校区)电子地图；1.2要求：（1)分层提取。层次的划分请自己设计（2）各层的数据结构自己建立，尽量包含较多的属性信息数据（该部分需要提交电子地图，不需要写报告）。注：电子地图见末页。实验2矿区的基本编辑和处理2.1将CAD格式的电子矿图处理成Shp格式的数据文件（练习ArcGIS软件的使用和操作）打开数据：处理后的图层主要包含:巷道层（包含线状要素层和面状要素层）：巷道面状要素巷道线状要素井田边界：面要素线要素水系（水库、水渠、河流、鱼塘）：水系边界提取水域道路层（铁路、公路）：铁路公路居民点层：居民区居民点2.2提取图中的高程图层（点图层），完成TIN的创建和DEM生成提取高程点由要素生成TIN2.3生成坡度、坡向TIN转换成栅格2.4建立缓冲区和空间位置选择水体200米范围内的所有居民区公路100米范围内的居民地生成公路的1000米缓冲区实验3GIS矢量数据空间分析3.1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。3.2实验数据：城市交通网络图(network.shp)；商业中心分布图（Marketplace.shp）；名牌高中分布图(school.shp)；名胜古迹分布图(famousplace.shp)3.3实验要求：1)寻求的区域满足以下条件：离主要交通要道200m之外，减少噪音污染。交通要道200m之外距名牌高中在750m之内，以便小孩子上学便捷。名牌高中在750m之内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）。商业中心服务范围距离名胜古迹500m以内，环境优雅。名胜古迹500m以内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。定级标准为：用叠置分析生成各级图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。注：给出缓冲区图层、叠加（Overlay）后的多边形图层最后输出的购房选址图实验4GIS栅格数据空间分析之学校选址4.1实验目的熟悉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。4.2实验数据土地利用数据(Landuse)地面高程数据(dem)娱乐场所分布数据(rec_site)现有学校分布数据(school)4.3实验要求（1）新学校选址需要注意如下几点：A．新学校位于地势较平坦处。B．新学校的建立应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．新学校应避开现有学校，合理分布。（2）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。（3）实现过程运用ArcGIS的扩展模块（Extension）中的空间分析(SpatialAnalyst)部分功能，具体包括：坡度计算、直线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能完成。（4）给出适合新建学校的适宜地区图，并作简要分析。4.4实验步骤4.4.1运行ArcMap，加载SpatialAnalyst模块如果SpatialAnalyst模块未能激活，单击Tools菜单下的Extensions，选择SpatialAnalyst。单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框，加载school.mxd。4.4.2设置空间分析环境单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数：A.打开Options对话框中的General选项卡，设置工作路径D:\result。B.打开Options对话框中的Extent选项卡，在AnalysisExtent下拉框中选择”SameasLayerlanduse”。C.打开Options对话框中的CellSize选项卡，在AnalystCellSize下拉框中选择”SameasLayerlanduse”。4.4.3从DEM数据提取坡度数据集选择DEM数据层，单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择SurfaceAnalysis并单击Slope，生成Slope数据集。如图：4..4.4提取娱乐场直线距离数据从娱乐场所数据”rec_sites”提取娱乐场直线距离数据。选择rec_sites数据层，单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择Distance并单击Straightline，生成dis_recsites数据集。4.4.5从现有学校位置数据“school”提取学校直线距离数据集选择school数据层，单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择Distance并单击Straightline命令创建数据集，得到dis_school数据集。4.4.6重分类数据集A.重分类坡度数据集学校的位置在平坦地区比较有利。因此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reclassslope。B.重分类娱乐场直线距离数据集新学校距离娱乐场所比较近时适宜性好，因此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。C.重分类现有学校直线距离数据集新学校距离学校比较远时适宜性好，因此仍采用等间距分级分为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。D.重分类土地利用数据集在考察土地利用数据时，容易发现各种土地利用类型对学校适宜性也存在一定的影响。如在有湿地、水体分布区建学校的是适宜性极差，于是在重分类时按land_use字段做如下调整：将public赋值10；transitional赋值7；agriculture赋值5；vegetable赋值4；citycenter赋值3；forest赋值2；barrenland赋值1；water、wetland和grass均赋值0，在图中用白色显示，表示该处不允许建学校。4.4.7适宜区分析重分类后，各个数据集都统一到相同的等级体系内，且每个数据集中那些被认为比较适宜的属性都被赋以比较高的值，接下来开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数据集以找出最适宜的位置。单击SpatialAnalyst下拉列表框中的RasterCalculator命令对各个重分类后数据集进行合并计算，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得到最终适宜性数据集Suit，并将大于8的区域提取出来，得到Suitsite，确定为最佳选址区域。图中高亮度处即为所选区域。实验5GIS栅格数据空间分析之寻找最佳路径5.1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。5.2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5.3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）新建路径的成本计算，cost=reclassofriver+(reclassofslope*0.6+reclassofQFD*0.4)，其中reclassofslope为坡度数据，reclassofQFD为起伏度数据，reclassofriver为河流成本。5）寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析中距离制图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、重分类及栅格计算器等功能完成6）提交寻找的最短路径路线图5.4实验步骤5.4.1运行ArcMap，加载SpatialAnalyst模块如果SpatialAnalyst模块未能激活，单击Tools菜单下的Extensions，选择SpatialAnalyst。单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框，加载road.mxd。5.4.2设置空间分析环境单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数：A.打开Options对话框中的General选项卡，设置默认工作路径。B.打开Options对话框中的Extent选项卡，在AnalysisExtent下拉框中选择”SameasLayer“dem”。C.打开Options对话框中的CellSize选项卡，在AnalystCellSize下拉框中选择”SameasLayer“dem”。5.4.3利用高程数据派生出坡度数据及起伏度数据A.生成坡度数据集：选择dem数据层，单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择SurfaceAnalysis并单击Slope，生成Slope数据集。如图：B.生成起伏度数据集：选择dem数据层，单击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择NeighborhoodStatistics，设置如下左图所示参数，生成起伏度数据集，记为QFD。得到的起伏度数据集如下右图所示。5.4.4重分类数据A坡度数据重分类：采用等间