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《城市地理信息系统》实验-1-实验三、公路选址一、实验目的与要求1.实验目的假设某地新建了一个小学，为解决学生上学放学交通问题，打算修建一条公路与已有公路连接起来。要求运用GIS空间分析技术，初步设计出成本最小、路径最短(需要考虑地形坡度和公路经过地区的土地利用情况)的公路，并形成公路规划图，为实际的公路建设提供参考。2.实验要求①应用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，生成连接公路源头和学校的最优路径。②要求新建路径成本最少，路径最短。③各数据层权重比为：坡度60%、土地利用40%。③新建路径的土地利用成本计算权重分别为：Agriculture4，Barrenland6，Brush/transitional5，Builtup9，Forest8，Water10，Wetland2。二、实验原理从目标点到源的最短路径或最小成本路径的找寻，首先需要获取成本数据，其次执行成本距离加权函数，获取成本方向数据和成本累计数据，最后通过执行最短路径功能获取最短或最优路径。三、实验数据destination.shp（公路起点）、roads.shp（已有公路）、school-site.shp（学校）、landuse.shp（土地利用）、elevation.shp（高程）四、实验内容及步骤1.在ArcGIS中添加五个数据层。2.设置分析环境打开SpatialAnalyst工具条，在Option中设置Extent“SameasLayerelevation”，CellSize“SameasLayerelevation”，此外还要设置工作路径。3.坡度生成打开“SpatialAnalyst”工具条，利用表面分析功能的“Slope”对“elevation”图层生成坡度。《城市地理信息系统》实验-2-4.对土地利用和坡度进行重分类①对土地利用进行重分类在SpatialAnalyst工具条中选择Reclassify，在Inputraster选择landuse，Reclassfield选择Landuse，分别给各类土地赋予新值：Agriculture4，Barrenland6，Brush/transitional5，Builtup9，Forest8，Water10，Wetland2.②使用相同的方法对坡度进行重分类，分类方法选择EqualInterval（等分方法），将坡度分为十类。5.最小成本路径的生成①利用坡度数据和土地利用数据产生成本数据：考虑到修筑公路的时候，坡度占有更为重要的作用，赋予坡度60%的权重，赋予土地利用40%的权重。点击SpatialAnalyst-RasterCalculator，创建下面语句：[Reclassoflanduse]*0.4+[ReclassofSlope]*0.6进行计算，《城市地理信息系统》实验-3-修改生成的图层名称为“成本”。②计算成本权重距离函数，生成“距离成本”和“方向”在SpatialAnalyst工具条中，点击Distance-CostWeighted，Distanceto选择school-site.shp图层，Costraster选择“成本”图层，选择Createdirection复选框。这样就生成了两个图层：“CostDistancetoSchool_site”和“CostDirectiontoSchool_site”，分别将这两个图层重命名为“距离成本”和“方向”。成本距离方向③最优路径选择在SpatialAnalyst工具条中，点击Distance-ShortestPath，Pathto选择destination.shp,Costdistanceraster选择“距离成本”，Costdirectionraster选择“方向”，Outputfeatures中修改输出的文件名为“最优路径”。地图中增加了一条连接“公路起点”和“学校”的线，就是我们要找的最优路径。五、实验结果（附图和总结。讨论：为什么要使用方向、重分类？）结果图《城市地理信息系统》实验-4-1、为什么使用重分类？重分类给每个空间位置上的点根据公路选址的两个影响因素土地利用类型和坡度赋予不同的值，便于对各个空间点加权。重分类使得数据规范化，数据量减少，加权运算简单。坡度图本来属于空间连续数据，经过分类使其规范化，提高计算效率。2、为什么使用方向？方向是计算最优路径必不可少的条件，从不同的方向到学校的花费也不同，图中相同的颜色表示花费相同，再结合距离成本就可计算出最优路径。3、总结：这次实习主要练习了空间分析的基本操作，主要过程是将几个影响因子先进行适当的重分类，利用栅格计算器进行叠加赋权值计算，计算成本权重距离函数，最后根据其生成的“距离成本”和“方向”，选择公路最优路径。对于过程步骤及对影响因子加权的思想我已经充分掌握，只是某项数据的使用理解的不太清楚，如使用成本距离和方向的意义，以后我要将软件操作与理论学习结合起来，让自己理论技术都进一步提高。