【地理信息技术】上机04 栅格数据的空间分析（一）学校选址分析

一、背景

随着城市的发展，城市人口不断膨胀，随之而来的即是教育资源的短缺。在此情形下，考虑适当增加学校数量是较好的解决方案。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比较好的学校选址区。

二、实验目的：

（1）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。

（2）熟练掌握利用 ArcGIS 上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。

三、实验数据

（1）Landuse（土地利用图）

（2）dem（地面高程图）

（3）rec_sites（娱乐场所分布图）

（4）school（现有学校分布图）

四、实验软件

ArcGIS

五、实验内容：

新学校选址需注意如下几点：

1、新学校应位于地势较平坦处；

2、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；

3、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；

4、新学校应避开现有学校，合理分布；

5、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。

6、最后必须给出适合新建学校的适宜地区图，

主要操作步骤包括：

（1）从 DEM 数据提取坡度数据集

（2）从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场直线距离数据

（3）从现有学校位置数据“School”提取学校直线距离数据

（4）重分类数据

土地利用数据集：“water”、“wetland”、“grass”三类建学校的适宜性极差，在重分类时删除，其它各类依据适宜性大小分别赋值：public：10、transactional：7、agriculture：5、vegeable：4、city centre:3、forest：2、barrent land：1

重分类坡度数据：学校的位置在平坦地区比方适宜性比较差。采用等间距分级分为10 级，在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。

重分类娱乐场直线距离数据：考虑到新学校距离娱乐场所比较近好，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。

重分类现有学校直线距离数据：考虑到新学校距离现有学校比较远时单元赋值 10，距离最近的单元赋值 1

（5）适宜区分析

适宜性数据集加权计算

适宜性大于8的区域为推荐学校选址区域，用深色表示。

六、思考题

（1）总结一下常用的矢量数据和栅格数据在空间分析方面的优缺点。

七、实验过程及结果记录

（1）从 DEM 数据提取坡度数据集

a. 点击Customize，点击Extension ，勾选Spatial Analyst，载入扩展工具

b. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Surface，选择Slope工具

c. 选择导入图层为dem,点击OK，实验结果如下

d. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Reclass，选择Reclassify工具

e. 选择Slope-dem图层，点击classifly,选择Equal Interval方式，选择10个Classes，地势平坦区域为适宜区域，将地势最平坦区域的值改为10，依次递减，点击OK，实验结果如下

（2）从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场直线距离数据

a. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Distance，选择Eudidean Distance工具

b. 选择娱乐场所，在Output cell size中导入dem图层的数据，点击下方Environments，在Processing Extent中导入landuse图层的数据，在X Y Resolution 中写入landuse的XY数据，点击OK，实验结果如下

d. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Reclass，选择Reclassify工具,选择Euc_rec图层，点击classifly,选择Equal Interval方式，选择10个Classes，离娱乐场所越近为适宜区域，将最近区域的值改为10，依次递减，点击OK，实验结果如下

（3）从现有学校位置数据“School”提取学校直线距离数据

a. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Distance，选择Eudidean Distance工具, 选择学校，在Output cell size中导入dem图层的数据，点击下方Environments，在Processing Extent中导入landuse图层的数据，在X Y Resolution 中写入landuse的XY数据，点击OK，实验结果如下

b. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Reclass，选择Reclassify工具,选择Euc_sch图层，点击classifly,选择Equal Interval方式，选择10个Classes，离学校越远为适宜区域，点击OK，实验结果如下

（4）重分类数据

a. 点击Spatial Analyst Tools.tbx,点击Reclass，选择Reclassify工具，选择landuse，在Reclass field中也选择landuse，删除“water”、“wetland”、“grass”，更改值，勾选最下方后点击OK，实验结果如下：

（5）适宜区分析

a. 在工具包中选择Map Algebra，点击Raster Calculator，对工业用地，娱乐设施，学校和坡度进行加权，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。实验结果如下

b. 点击rastercal图层属性，点击Symbology， classes选择2个类，值大于8的用深色显示，点击Classification,将Break Values设置成8和10,点击确定，实验结果如下

c. 对地图增加网格，图例、指北针等操作，制作成专题地图，实验结果如下

思考题：

（1）总结一下常用的矢量数据和栅格数据在空间分析方面的优缺点。

矢量数据：

优点：

1、结构简单、直观，图形显示快速；

2、的维护和更新。

缺点：

1、冗余度大，如多边形公共边重复存储，但没有存储多边形之间的关系。相邻多边形易产生伪多边形。解决的办法是建立多边形边界表；

2、拓扑信息，如邻域信息等，不便于拓扑分析（临时建立拓扑关系）；

3、处理能力差，无法建立外多边形的关系。

栅格数据：

优点：

1、数据结构简单

2、空间数据的叠置和组合容易

3、分析容易

4、方法快速，成本低

缺点：

1、数据量大

2、建立空间网络连接关系

3、变化实现困难

4、数据质量低

八、收获感想

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 上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。

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