ArcGIS空间分析教程汤国安实习报告

1、地理信息系统原理期末实习报告专业： 资源环境与城乡规戈U专业班级：1201班姓名：XXXXXX学号：XXXXXXXXXX扌旨导教师： XXXXXXXXXXXXXXXX二零一五年一月I r-目录1. 重要概念12. 实验目的23. 数据来源24. 要求25. 实验内容26. 附图3实验一：数据处理一一白水县3*i I I 】厂 r实验二：寻找最佳路径10实验三：土壤稳定性评估20实验四：土壤侵蚀性分析建模32实验五：水文分析44实验六：找出某种珍贵药材的生长区域46. ? * |1实验七：地形鞍部的提取48实验八：沟谷网络的提取49实验九：TIN及DEM的生成与应用50实验十：缓冲区分析的应用5

2、77. 实习心得611.重要概念缓冲区：缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体周围一定范围。空间叠置分析：指用来提取空间隐含信息的方法之一。 它是将代表不 同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，叠置结果综 合了原来两个或多个层面要素所具有的属性。通用土壤侵蚀方程：是结合了美国20世纪30年代起的8000多个土 壤侵蚀试验观测点资料统计总结提出的一种用于计算土壤侵蚀强度*i8 1| r的公式。水文分析：是DEM数字地形分析的一个重要方面，使用水文分析工具， 基于DEM寸地形进行分析。地图：指依据一定的数学法则，使用制图语言，通过制图综合在一定载体上，表达

3、地球或其他天体上各种事物的空间分布、联系及时间中.I1的发展变化状态而绘制的图形。栅格数据空间分析方法：是指针对于栅格数据的空间分析方法， 具有 自动分析处理较简单，分析处理模式化很强的特征。TIN:是一种复合矢量模型，它采用一组互不叠置的三角形来近似表示地形。DEM是一种数字模型，等间距高程数据以栅格格式排列。空间分析：是基于地理对象的空间布局的地理数据分析技术。土地信息系统：土地信息系统是综合应用地理信息系统和管理信息系 统，对人类在土地利用过程中产生的土地数据进行采集、存储、检索、分析和管理的信息系统。2. 实验目的掌握ARCGIS1空间分析方法，熟练掌握ModelBuilder的创建和

4、使用，掌握利用ARCGIS进行水文分析，缓冲分析，空间叠置分析， 邻域分析、重分类等方法与技术。掌握利用 ARCGIS进行DEM及 TIN 的创建，掌握地图的编制、整饰及输出。.二., 3. 数据来源汤国安地理信息系统空间分析实验教程，西安科技大学测绘学院 地理信息系统实习教案。4. 要求（1）部分实验需要写出步骤，步骤要图文并茂的反映操作流程，截. y I1图并用文字说明。（2）所有附图均需添加姓名、学号、班级。（3）实验报告A4纸正反面打印，左侧装订。（4）重要概念查阅相关文献，电脑输入，不用手工填写。（5）附图黑白打印即可。（6） 实习报告后附实习心得体会，1000左右，手写。（7）此部

5、分内容占总成绩25%5. 实验内容实验一：用ModelBuilder进行数据处理与分析，实例：汤国安P130实验二：汤国安地理信息系统空间分析实验教程（P290寻找最佳路 径）实验三：土壤稳定性评估6附图实验一：数据处理一一白水县2幅1:25万数据DEM和 DEM合并一、流程图:1:25万的矢量数据vector提取1幅1:25万DEM数据一白水县行政区划范围裁接白水县deM数据*投影数据图1白水县数据更新变换流程图I1二、步骤：（1）数据加载与环境设置：1）打开Arcmap,添加图层vector，如下图:立骨CD 归I 咼禹 聞 书？况F伍I :理型 程 g 口血 WKXWi a a a !

6、jj a m * 曲 iiig 常。 胡 ts me 口 知岬.2）打开Arctoolbox，右击，点击“环境”，设置工作空间如图3:图3（2）利用模型构建器构建模型：图5所示:图51）模型环境设置：点击 打开模型构建器，执行菜单命令模型属性, 设置如图4。选择环境t处理范围t范围t与图层vector相同，如图42）白水县行政范围提取： 将Arcmap目录下的vector拖至ModelBuilder中，在Arctoolbox 中，选择分析工具 t提取t筛选工 具，将其拖至ModelBuilder窗口中，双击筛选框，在出现的对话框 中选择输入栅格为vector，输出栅格命名为 Vector_Se

7、lect1.shp , 如图6所示，确定，结果如图7:图6图73）白水县DEM数据的拼接：在ModelBuilder中点击+添加数据DEM1 和DEM2选择数据管理工具t栅格t栅格数据集t镶嵌至新栅格工具，将其拖至ModelBuilder窗口，双击镶嵌至新栅格，在出现的对话框中设置如图8,确定，结果如图9所示：图8图94）利用白水县范围对 DEM裁切：在Arctoolbox 中选择spacialanalyst宀提取分析宀按掩膜提取工具，将其拖至 ModelBuilder中，如图10所示。双击按掩膜提取工具框，在出现的 对话框中将DEM乍为输入栅格，输入栅格数据或要素数据选为 vector-se

8、lect.shp，输出栅格为 Extract-DEM1,如图 11,裁切结果*i I I 】厂 r如图12:图10图11I 1 |J 图125） 白水县DEM勺投影变换：选择数据管理工具-投影与变化-栅格 t投影栅格工具，将其拖至 ModelBuilder窗口中，双击打开投影栅 格对话框，将Extract-DEM1设为输入栅格，输出栅格命名为 Ext-DEM1-Prj，点击输出栅格右边的画按钮，进入空间参考属性对 话框，点击选择按钮，浏览坐标系，选择ProjectedCoordi nateSystems GaussKruger- Xia n1980Xia n1980 GKZone19.prj，

9、重采样技术选择NEAREST卩图13所示，确定。图136）运行模型：点击运行按钮运行模型，如图14所示：图14三、实验结果(1) 最终模型：图15白水县数据更新变换模型图(2) 专题地图：图16白水县DEM图实验二：寻找最佳路径一、流程图：小流域分布图river高程数据DEM坡度数据起伏度数据 n- 1重分?类图i 1坡度重分类起伏度重分类+分配o 6权重0.4成本距离图 成本数据回溯连接图最佳路径图图1寻找最佳路径流程图二、实验步骤：I r-(1)激活工具：打开Arctoolbox，激活spacialanalyst空间分析和3D分析扩展模块(如图2):自定义t扩展模块ggEEftT IE 口

10、口口口口口昌坯迷：3D Analyst 10.0Copyrpohl&9-2010 ESRI Inc. A18 Riohta Re-s-erve-d扭供他农扯構和I 30 可换化工貝兴于护瞬權块a *湎图2、i f.、： | Z . jI |(2) 设置环境，加载数据：1) 打开 Arcmap,添加 river.shp、startpot、endpot 和 DEM数 据，如图3;打开Arctoolbox ,右击选择环境，设置工作空间如图4: 图3图4c I I2) 点击 按钮打开模型构建器，执行菜单模型模型属性常 规，设置模型名称及标签，如图5左所示，确定。菜单模型图属性 符号系统样式2,如图5右

11、，确定。将数据river.shp、startpot、 endpot和DEM数据拖至模型构建器窗口中，如图 6:图5图6(3) 利用modelbuilder构建模型：1)生成坡度成本数据集：选择SpacialAnalyst工具表面分 析坡度，将坡度工具拖拽至模型构建器窗口中，双击坡度工具框, 在出现的对话框中，输入dem输出栅格命名为slope，如图7左所 示，确定。运行如图7右：图6选择SpacialAnalyst工具宀重分类宀重分类，将其拖至模型构建 器，双击重分类对话框，输入slope，字段为Value,点击分类按钮， 分类方法为相等间隔，类别为10,如图8所示，确定。图82） 生成起伏度

12、成本数据集：选择SpacialAnalyst工具宀邻域分析 T焦点统计，将其拖至模型构建器中，双击焦点统计工具框，输入 dem输出栅格命名为QDF具体设置如图9所示，确定。右击重分类 工具框，选择运行。图9选择SpacialAnalyst工具宀重分类宀重分类，将其拖至模型构建 器中，双击重分类对话框，输入 QDF数据层，点击分类按钮，选择相 等间隔分类方法，类别选为10,如图10,确定。分类结果如图11, 输出栅格为Reclass-QDF,确定。图10I i I图113）生成河流成本数据集：选择SpacialAnalyst工具宀重分类宀重分 类，将其拖至模型构建器中，双击重分类工具框，选择ri

13、ver数据层， 其他设置如图12,确定。图124） 加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据集：选择SpacialAnalyst工具宀地图代数宀栅格计算器，并将其拖至模型构建 器中，双击栅格计算器，计算公式为 cost二Recriver （重分类流域数 据）+（ Reclassslop （重分类坡度数据）*0.6+ReclassQFD （重分类 起伏度数据）*0.4 ），如图13所示，确定。图135） 计算成本权重距离函数：选择SpacialAnalyst工具宀距离分析宀 成本距离，将其拖至模型构建器中，双击成本距离，输入栅格为*i I I 】厂 rstartpot，输入成本栅格为cost，输

14、出距离栅格为 CostDis-star1 ,输出回溯连接栅格为blanklink，如图14所示：图146）求取最短路径：选择SpacialAnalyst工具宀距离分析宀成本距离， 将其拖至模型构建器中，双击成本路径工具框，在出现的对话框中输. U I1入栅格为endpot，目标字段为Id，输入成本距离栅格为CostDis-star1 ，输入回溯连接栅格为bla nkli nk，输出栅格为 CostPat-endP1，如图15所示，确定。图15订7）运行模型：点击运行按钮运行模型如图16：图16（4）加载模型运行结果图：在Arcmap中加载模型运行后的结果，如图18所示： 图17三、实验结果（1

15、）模型：图18最佳路径模型图（2）专题图：图19最佳路径专题图实验三：土壤稳定性评估一、流程图：DEM土地利用矢量图坡度图坡向图土地利用栅格图1重分类1重分类fI重分类匚:W坡度等级图阴、阳坡等级图级土地利用等级赋予权土壤稳定性数据（加权平均）土壤稳定性专题图图1土壤稳定性评估流程图二、实验步骤：（1） 激活工具：打开Arctoolbox，激活spacialanalyst空间分析和3D分析扩展模块（如图2）:自定义t扩展模块图2（2）设置环境，加载数据：1）打开Arcmap,添加DEM和Ianduse.shp 数据，如图3。打开Arctoolbox，右击选择环境，设置工作空间如图4所示：2）点

16、击 按钮打开模型构建器，执行菜单模型 模型属性常 规，设置模型名称及标签，确定。菜单模型 图属性符号系统样 式2,确定，如图5所示；将Arcmap中的DEM及laduse.shp数据拖 至模型构建器窗口中，如图6:图5图6（3）构建模型：*i rillr1）提取坡度：打开spacialanalyst 工具表面分析坡度，将坡度 工具拖拽至模型构建器窗口中，双击坡度工具框，在出现的对话框中 将dem设为输入栅格，输出栅格为slope，如图7,确定。右击坡度 工具框，选择运行，如图8所示：图7图8jl2）坡度重分类：选择spacialanalyst 工具重分类重分类工 具并将其拖拽至模型构建器中，双

17、击重分类工具框，在出现的对话框 中选择slope作为输入栅格，值字段选择value，如图9,点击分类I r-按钮，类别选为6,方法选为手动，修改中断值如图10,确定图9图10打开将重分类对话框中的新值一栏依次改为10、& 7、5、3、1,输出栅格命名为Re-slope，如图11所示，确定。模型如图12。图11图123）提取坡向：打开spaciaalanlyst 工具宀表面分析 宀坡向，将 坡向工具拖至模型构建器窗口，双击坡向工具框，在工具对话框中输 入l，dem输出栅格命名为Aspect，如图13,确定。右击坡向工具j r- ：框，选择运行，如图14所示：图13图144） 坡向重分类：选择sp

18、acialanalyst 工具宀重分类宀重分类工 具并将其拖拽至模型构建器中，双击重分类工具框，在出现的对话框 中选择Aspect作为输入栅格，值字段选为 Value，点击分类，类别 选为4,方法选为手动，中断值改为 0、90、270、360,如图15,确 定。将新值一栏改为5、10、1、10,输出栅格命名为Re-Aspect，女口 图16所示。模型如图17：图15图16图175） 土地利用图的转换：选择转换工具-转为栅格-面转栅格，将其 拖至模型构建器，双击面转栅格工具，在其对话框中输入 Ian duse, 值字段LANDUSE输出栅格命名为Iandusegrid，像元大小设为100, 如图

19、18,确定。右击面转栅格，运行，结果如图 19:图18图196） 对Iandusegrid 重分类：选择spacialanalyst工具重分类重分类工具并将其拖拽至模型构建器中，双击重分类工具框，在出 现的对话框中选择landusegrid作为输入栅格，值字段选为LANDUSE, 新值分别改为2、& 6、10,输出栅格命名为Re_land,如图20,确 定。模型如图21:Xj 图20图217）空间叠加分析：选择spacialanalyst 工具叠加分析加权 总和，并将其拖至模型构建器窗口中，双击打开加权总和对话框，逐 个添加 Re-slope、Re-Aspect 和 Re_land，字段均选为

20、 VALUE,Re-slope 的权重为0.3,Re-Aspect的权重为0.3 , Re_land的权重为0.4，输 出栅格为stability ，如图22所示，模型如图23,点击菜单中的 按钮运行。图22图23 添加模型运行结果数据：在Arcmap中加载叠加分析结果stability 数据，如图 24：图24（5）土壤稳定性的分级显示：在Arcmap中右击stability打开属性对话框，选择符号系统，显示选为已分类，点击分类，设置分类方法 为手动，类别为3，将中断值设为4、7、10，如图25所示；将每个 范围对应的标注分别改为“不稳定”“较稳定”和“很稳定”，并选 择合适的拉伸色带，如图

21、26：图25j F 乂 J图26三、实验结果图27 土壤稳定性专题图I i J I.实验四：土壤侵蚀性分析建模一、流程:植被类型矢量数据土壤类型栅格数据DEM矢量数据植被类型栅格数据DEMH格数据坡度图 重分类坡度图50%25%25%加权叠图1 土壤侵侵蚀性分析建隔程图二、实验步骤:(1)加载数据:打开Arcmap并添加数据studyarea.shp、vegetati on. shp、soilsgrid.shp, 如图 2 所示：图2(2)激活工具： Xi 1 | |打开 Arctoolbox，激活 spacialanalyst空间分析和3D分析扩展模块(如图3):自定义t扩展模块;(3) 数

22、据前期处理：1) 右击 vegetation 打开属性 properties tsymbologyt.I1Uniquevalue，值字段选择vegtype,选择好色带，点击AddAIIValues ,如图4所示，点击ok;图4Xj2) 调整图层顺序为 studyarea , vegtation , soilsgrid 如图 5,保存地图文档；图5(4) 利用ModelBuilder构建模型：1)设置属性与环境：点击打开模型构建器ModelBuilder如图6所示，执行菜单命令 modeTmodelpropertis 设置如图7,选择environment，设置如图8,点击value设置处理范围

23、为SameAsLayerStudyArea,如图 9,确定；图6图7图8图9在 modelbuiler 窗口中执行菜单 Models DiagramPropertis,选择 style2，如图 10；图10I 12）加载数据： 将 ArcMap 中的 vegtation，soilsgrid 拖至| I ModelBuilder 窗口中。3）将DEM数据转为栅格数据：从Arctoolbox中将Conversiontools 宀toraster 下的 DEMtoRaser拖至 ModelBuilder 窗 口中，如图11所示。在 modelbuilder中双击DEMtoraser,在出现的 工具设

24、置对话框中指定输入USGSDE文件为：elevation.dem,选择输I）出路径，确定，如图12:图11图124）生成坡度数据：将 Arctoolbox 中 3DAnalystTools 宀 RasterSurface tslope 拖至 modelbuilder 窗口中在 ModelBuilder 窗口中，点击添 加连接按钮三将派生数据图框DEMToRa_elev与工具图框slope连接 在一起。完成后效果如下图13所示：图13右键点击图框outputraster将其改名为:坡度图5）坡度数据重分类： 将 Arctoolbox 中 SpatialAnalystTools宀Reclass下的

25、工具 Reclassify 拖放到ModelBuilder窗口中，点击二 按钮将派生数据图框坡度图与工具图框Reclassify连接在一起， 如图14所示：图14在ModelBuilder窗口中，双击工具图框Reclassfy，对坡度图重分类，输入栅格为坡度图，字段为value，点击load装入数据表,将坡度分为10级，具体设置如图15所示:图15的 Conv ersi on Tools 宀8）植被类型矢量数据转栅格：将ArctoolboxTORasterfeaturetoraster拖放到 ModelBuilder 窗口中，在I r-ModelBuilder窗口中，点击 按钮将数据图框veg

26、etaion与工具图框 featuretoraster连接在一起，如图16所示:双击与 Vegetaion框中，设置字段为图16 相连的工具图框FeaturetoRatser，在出现的对话VEGTYP选择输入栅格Vegetaion和输出路径,确定，如图16;右击FeaturetoRaster，执行命令 Run,如图17;图16图179）加权叠加分析：添加工具：将 Arctoolbox 中 SpatialAnalystTools f Overlay f WeightedOverly 拖至 modelbuilder 中，如图 18;图18添加数据：双击WeightedOverly，在出现的设置框中

27、点击 丄匚按 钮，在出现的框中输入soilsgrid ，字段选为S-value，如图19,确 定；同理，添加植被栅格（字段值为 vegtype，如图20）和*i I I 】厂 rReclass-slop1 （字段值为value，如图21），添加结果如图22所示: 图19图20 图21图22设置因子（如图23所示）：Soilsgrid :根据不同土壤类型对土壤侵蚀危险性的影响力，不同 .,I1的土壤类型给定不同的的数值，数值 1表示改天土壤侵蚀危险度较 低，9表示较高；植被栅格：根据不同植被类型对土壤侵蚀危险性的影响力，不同的植被类型给定不同的的数值，数值 1表示改天土壤侵蚀危险度较低， 9 表

28、示较高（water 设为 restrieted ）；Reclass-slop1 :根据不同坡度低的区域发生土壤侵蚀的危险系统 较小，坡度较大的区域发生土壤侵蚀的危险系数较大，不同坡度对应不同数值，数值1表示改天土壤侵蚀危险度较低，9表示较高（第10 级也设置为9）；图23权重配置：将上述三个因子的权重分别设置为soilsgrid25%，植被栅格25% Reclass-slopl 为50% 如图24所示：图24（10）最终模型如图25：图25三、实验结果：:环1201班* 20lo-1-13图例WRDD0lilWXJXXXXX504000506000548000S1000051208LL8i?ffiaIi ：I 2NSS.93-513W0图26 土壤侵蚀危险性专题图实验五：水文分析一、流程图DEM数据填洼无洼 地 的流流向量八分流域分析析 析提取河流网络DEM图1水文分析流程图430Cijj4-UiJJJi J .tqeujj4EEaOO、实验结果OQDDDiaCCCQiMEaDD4SDDDC41WDDD呂ocr-田DDQBgmrl资环1201xxxxx20151183图例Floirfar F1111吕LQ430000vlr435000440000V.44.E0A0Q50000esR