基于GIS的用地适宜性评价

上机练习上机练习上机练习上机练习3目标：综合运用ArcGIS空间分析功能，进行城市区域发展用地适宜性评价。主要掌握缓冲区分析、叠加分析、坡度提取、栅格数据重分类、矢量栅格数据转换等基本操作，了解多准则评价方法的研究思路。数据：a．城市行政区边界（面状，bound.shp），作为分析的空间范围（extent）。b．水域（面状，waterarea.shp），用于生态适宜性评价c．生态区（面状，ecology.shp），用于生态适宜性评价d．等高线（线状，contour.shp），用于生成地形、提取坡度，进而作生态适宜性评价e．农田保护区（面状，farmland.shp），用于生态适宜性评价f．县乡镇（点状，county_p.shp），用于城镇规模扩展适宜性评价g．现状城镇建成区（面状，existingarea.shp），用于扩展评价范围。h．重要基础设施（点状，infrastr_p.shp），用于基础设施发展条件适宜性评价i．重要交通线路（线状，infrastru_line.shp），用于基础设施发展条件适宜性评价评价方法说明：无论是进行城市空间发展的概念规划、城镇体系规划还是总体规划，规划者都需要事先明确哪些土地适合于建设开发或限制开发、发展用地规模是否足够、哪些用地有优先发展的经济与基础设施条件。因此，考虑地形地貌、生态、重大基础设施乃至政策，对城市土地开发建设条件、发展方向与重点的综合影响，结合已有城镇的空间分布形态，进行城市区域发展用地适宜性评价，将为规划决策分析提供定量化和直观的依据。本练习以南方某城市的区域发展用地适宜性评价为例。评价将分两层进行。首先分别从生态适宜性、城镇规模扩展适宜性、基础设施发展条件适宜性三个方面进行，再进行整体适宜性评价。其中，对生态条件的考虑是整体评价的前提和基础，它帮助排除不参与评价的区域。城市区域分布有河流、水库、自然保护区、生态敏感区（对应水域和生态区数据），另外现状城镇建成区也不能作为新开发的可用地，因此首先确定评价区域为城市行政区范围内除水域、生态区和现状城镇建成区以外的其它土地。考虑城市规划与土地利用规划的协调，把农田保护和控制要求作为主要的生态因子。农田保护区包括三类用地，基本农田（不适宜建设）、一般农田（基本适宜）和其它土地（适宜）。另一重要生态因子是坡度条件，因为有山地丘陵分布在城市区域内，不同坡度条件的建设成本和宜居条件也不同。根据《城市用地竖向规划规范》的要求（工业用地最大坡度10％，居住用地最大坡度25％），将坡度值划分为3个等级，对应适宜、基本适宜和不适宜的分类。城镇体系的空间分布有其历史原因和一定的发展延续性，而从地理学角度考量，不同等级城市的辐射影响能力也不一样。因此，城镇规模扩展的适宜性评价因子主要是中心城镇和一般城镇的影响。这里把影响范围简化为以适当的直线距离为半径的圆形区域，对应的评价指标的分级划分见表1。重大基础设施的建设往往是推动城镇产生、发展的动力。针对基础设施的级别和类型，选择高速公路出入口、铁路站场、国道、省道作为基础设施条件的评价因子。对应于适宜、基本适宜和不适宜分类的距离范围也见表1。对同一评价主题，如在生态适宜性评价中，各因子对评价结果的决定性不同，即在评价中的重要性不同，因而我们常常采用赋予不同的权重值来区别各因子的影响效果。而进行整体评价时，则视生态、城镇规模和基础设施三因素对总体用地评价具有相等的重要性，最终对各因素采取相同的权重参与评价。表表表表1评价标准与权重表评价标准与权重表评价标准与权重表评价标准与权重表分级与指标值分级与指标值分级与指标值分级与指标值评价标准评价标准评价标准评价标准适宜适宜适宜适宜（（（（10））））基本适宜基本适宜基本适宜基本适宜（（（（5））））不适宜不适宜不适宜不适宜（（（（1））））权重权重权重权重地形坡度10％10-25％25％0.6生态因子农田保护区其他用地一般农田基本农田0.41/3一级城镇影响6KM6-10KM10KM0.5二级城镇影响3KM3-5KM5KM0.3社会经济因子三级城镇影响1KM1-3KM3KM0.21/3高速公路出入口3KM3-5KM5KM0.3铁路站场3KM3-5KM5KM0.3国道1.2KM1.2-3KM3KM0.25重要基础设施因子省道0.8KM0.8-2.5KM2.5KM0.151/3根据上述评价方法和表1所示的评价标准，分别对各数据文件的空间要素进行赋值，再将各空间图层加以叠加，并采用如下公式对叠加产生的每一个新的空间单元计算多因素评价的综合分数：S=∑=niCiWi1*式中，S为某一个空间单元的综合分数；Wi为第i个因素的权重，Ci为该空间单元相对于第i个因素的单因素评分；n为参评因子数。最后选择合适的分类方法，将综合评价的分数划分为三个等级，即适宜、基本适宜和不适宜，用分类渐变色彩的符号制作综合评价专题图。操作步骤：一一一一、、、、利用等高线提利用等高线提利用等高线提利用等高线提取坡度值取坡度值取坡度值取坡度值1．运行ArcMap，创建空地图，加载3DAnalyst和SpatialAnalyst模块，如果两模块未能激活，点击Tools菜单下的Extensions，勾选3DAnalyst和SpatialAnalyst前的复选框，点击Close按钮。再加载3DAnalyst和SpatialAnalyst工具条。2．使用标准工具条中的按钮添加存放在文件夹F:\SpatialAnalysis\Exercises\ex03中的bound和contour数据层。3．为地图设置距离单位和显示单位。在“DataFrameProperties”对话框中，把地图的距离单位和显示单位设置为Meters。4．依次将bound和contour层重命名为“边界”和“等高线”，并保存当前的地图文档为ex03。5．由于坡度信息要由栅格数据获得，因此参与最终评价的其它数据也都要转换为栅格形式，需要统一设置空间分析环境。点击SpatialAnalyst工具条的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数：1）打开Options对话框中的General选项卡，设置默认工作路径为：“F:\SpatialAnalysis\Exercises\ex03\”；设置AnalysisMask为“边界”层，这样所有超出边界的要素都会被边界层裁减掉。2）打开Options对话框中的Extent选项卡，在AnalysisExtent下拉框中选择“SameasLayer边界”。3）打开Options对话框中的CellSize选项卡，在AnalystCellSize下拉框中选择“Asspecifiedbelow”，并在cellsize文本框中输入100，即统一栅格大小为100米。6．点击3DAnalyst工具条最左侧的有下拉箭头的按钮，选择Create/ModifyTIN—CreateTINFromFeatures…，打开CreateTINFromFeatures对话框。勾选“等高线”数据层，设置高程源字段（HeightSource）为Elevation，保持Triangulateas的缺省选择hardline，最后指定输出TIN文件的路径和文件名，如F:\SpatialAnalysis\Exercises\ex03\tin（如图1）。输出的TIN格式的文件自动加载到当前的数据组中（图2）。图1图27．利用TIN提取坡度信息。点击SpatialAnalyst工具条最左侧的有下拉箭头的按钮，选择SurfaceAnalysis—Slope…，打开Slope对话框。输入的表面文件自动设置为新建的TIN文件，将Outputmeasurement选择为Percent（百分比为坡度的量度单位），栅格大小也自动为100米，最后输入坡度的栅格文件名（路径已自动在空间分析环境中指定）（见图3）。输出的GRID格式的文件自动加载到当前的数据组中（图4）。8．根据评价标准对坡度值进行等级划分。点击SpatialAnalyst工具条最左侧的有下拉箭头的按钮，选择Reclassify…，弹出Reclassify对话框，输入栅格设为slope数据层，分类字段（Reclassfield）选择Value，接下来点击Classify进行分类方法的设置。因为坡度将被分为三类，将Classes指定为3，再从Method下拉列表中选择第一个方法“手动设置”（Manual），对应地更改前两个中断点值（BreakValues），从上至下依次改为10、25，保留最后一个中断点值（它是坡度的最大值）。选择OK，返回Reclassify对话框，对分段值赋予新的值，如点击坡度0－10对应的Newvalues的内容，赋新值为10；10－25，赋新值为5；25，赋新值为1。最后指定分类后的坡度文件名为rc_slope（见图5）。图3图4图59．分类后的坡度图自动加载到窗口中，并以分类符号加以显示，如有需要可修改三类分级对应的颜色（如图6）。图6二二二二、、、、重重重重分类分类分类分类农田保护区土地农田保护区土地农田保护区土地农田保护区土地，，，，执行栅格叠加执行栅格叠加执行栅格叠加执行栅格叠加，，，，生生生生成成成成生态适宜性评价图生态适宜性评价图生态适宜性评价图生态适宜性评价图1．在窗口加载farmland数据层，更名为“农田”。查看其属性表，区分土地类别的分类字段为Layer_，有三类土地地类，包括基本农田、一般农田、其他。2．将矢量的农田保护区文件转换为栅格文件。点击SpatialAnalyst下拉箭头，选择Convert—FeaturestoRaster…，出现FeaturestoRaster对话框，设置输入要素层为“农田”，输出字段为LAYER_，输出栅格大小为100米，指定输出路径和文件名F:\SpatialAnalysis\Exercises\ex3\farmland_ra（见图7左）。3．转换后的栅格格式的农田保护区有三类，自动以分类符号显示。右键选择Properties，在Symbology面板中将分类值字段设为“LAYER_”，并更改基本农田、一般农田、其他三类别的显示颜色。4．根据评价标准对栅格格式的农田保护区进行分级，方法类似对坡度值的分类。点击SpatialAnalyst下拉箭头，选择Reclassify…，弹出Reclassify对话框，输入栅格设为farmland_ra数据层，分类字段自动选择为“LAYER_”，因为土地类别自动为三类，不必再重新设置分类数、分段区间和分类方法。但仍需要对分段值赋予新的值，如一般（农田），赋新值为5；其（他），赋新值为10；基本（农田），赋新值为1。最后指定分类后的文件名为rc_farmland（见图7右）。图75．对分类后的坡度和农田保护区的栅格数据进行叠加，并根据权重进行评价结果的计算。基于栅格的数据叠加和计算，使用SpatialAnalyst工具条的RasterCalculator可以一步完成。打开RasterCalculator对话框，在左上部的数据层名列表中选择一数据层名，双击，可自动添加到最下部的文本框中，再点击窗口中的算术运算符、逻辑运算符或数字，也可手动输入数字和运算符号。各栅格数据的值与权重的乘积之和，可以用如下计算式表达：suit_eco=[rc_slope]*.6+[rc_farmland]*.4（见图9）。而计算结果记录在名为“suit_eco”的新栅格数据层中。点击Evaluate，产生计算结果。图9图106．创建作为评价范围的栅格文件，即需要从边界层bound中排除水域、生态区和现状城镇建成区。A．先加载waterarea、ecology和existingarea三个数据层，并分别更名为水域、生态区和现状城镇建成区。B．展开ArcToolbox中的AnalysisTools工具箱，选择Overlay子工具箱里的Erase工具，它用来从bound中去除不纳入评价范围的区域。双击该工具，打开Erase对话框，分别指定输入要素层、去