实习二 栅格空间距离计算

1、实习二栅格空间距离计算一、实习目的通过本次实习，进一步熟悉和掌握城市地理信息系统中栅格距离图的生成，公路建设成 本的计算，比较成本距离和直线距离计算的异同，提高学生的动手操作能力。二、实习内容1栅格距离图的生成2公路建设成本的计算三、实习准备1软件准备ArcGIS desktop 9.X2图件准备某城市基本图件四、实习步骤及方法1生成栅格距离图打开地图文档Testex08.mxd,激活data framel，可看到有二个图层：点状图层“消防 站”和线状图层“道路”，前者则用于产生离开消防站的距离图，后者用于确定分析的范围 和背景显示（见图2-1）。图 2-1 data frame1 显示鼠标双

2、击data frame1名称，调出对话框Data Frame Properties，选择General标签，用 下拉式菜单将Map Unites和Display Units从Unknown Units改为Meters (米)，完成后按“确 定”键关闭。选用菜单Tools / Extensions，勾选Spatial Analyst,栅格分析加载扩展模块 被加载，在View / Toolbars下勾选Spatial Analyst，窗口中增加了栅格分析工具条。选用菜 单Spatial Analyst / Options，作栅格分析初始化设置：General 标签Working： D:Testte

3、mp鼠标展开选择 Spatial Analyst 的工作路径Analysis mask： 不选，本练习暂不考虑Analysis Coordinate System： Analysis output will be saved in the same coordinate system as the input (or first raster input if there are multiple点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同Extents 标签Analysis extent： Same as Layer： “道路”下拉选择图层，限定分析空间范围Cell size 标签Analysi

4、s cell： As Specified Below 下拉选择Cell size： 50键盘输入栅格单元的大小Number of Rows: 82边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数Number of Columns: 136边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数按“确定”键，完成初始化设置。选用菜单Spatial Analyst / Distance / Straight Line， 出现Straight Line参数设置对话框：Distance to ：消防站下拉选择图层名，消防站为距离的参照点Maximum distance：不限定最大的计算范围，保持空白Output cell

5、 size：50Output raster：distance默认，使用初始化设置键盘输入栅格数据名称，存放路径为初始化的设置按OK键，产生离开消防站的距离栅格图层distance，可以改变它的显示符号，参照高 程栅格生成等高线的操作，进一步产生间距为400米的等距线(参见图2-2)，等距线的 意义和用矢量方法产生的多重Buffer相同。生的栅格距离图2.B32.4122.412.532.41U11L412.4121Q122.41L.4IE1.4t2.412.B314122.412.B3源图层直线距离的分析结果图2-3直线距离计算示意2考虑成本的距离成本距离（Cost Distance）是计算离

6、开“源”到达每个单元（或从每个单元开始到达“源”） 沿途经过所有单元的累计成本，在一定条件下选择累积通行成本最低为路径，和直线距离（Straight Distanc e）不同：直线距离是计算每一单元和指定“源”之间的直线距离，仅计算距离长度，量算的是从 一个单元中心到另一单元中心的距离（见图2-2，图2-3）。成本距离（C ost Distance）计算不仅需要“源”图层，还需要“成本”图层。成本图层 中每一个栅格单元的取值表示通过该单元的成本，可称“通行成本”。按累计通行成本最低 决定离开“源”到达每个单元（或从每个栅格单元到达“源”）的成本值。累计通行成本的 计算既要考虑栅格单元之间的距离

7、，也要考虑每个单元的通行成本，如果每个单元的通行成 本都一样，就可以用直线距离来计算，计算完后再乘一个单元成本值。如果每个单元的成本 有差异，计算方法就比较复杂，Spatial Analyst称作Cost Weighted Distance （以成本为权重 的距离）。3计算公路建设成本地图文档Testex08.mxd已打开，激活data frame2,有点状的矢量图层“公路起点”和 栅格图层“地形坡度”（见图2-4）。图 2-4 data frame2 的显示假定在栅格范围内要建设一条公路，从“起点”出发，路径的选择必须考虑建设成本， 本练习要求计算从“公路起点”出发到达既定空间范围内任何位置

8、的最小成本，产生的栅格 中每个单元的取值是从“源点”修建公路到达该点的最低累计值。公路的修建费用和两个因 素有关：一是公路的长度，与“源点”之间的距离越远，建设费用越高；二是地形的坡度， 坡度越大，需要付出的额外建设费用越大。“公路起点”图层是矢量的，需转换为栅格状的图层，成本图层“地形坡度”是栅格的， 需要转换成通行成本。鼠标双击data frame2，调出Data Frame Properties对话框，在General 标签中将Map Unites （地图单位）和Display Units （显示单位）从Unknown （未定义）改 为Kilometers （千米），按“确定”键返回。3

9、.1点状矢量转换成栅格源图层选用菜单Spatial Analyst / Options，设置Spatial Analyst的初始化参数：（1）General 标签Working： D:Testtemp鼠标展开选择 Spatial Analyst 的工作路径Analysis mask： 不选，本练习暂不考虑Analysis Coordinate System： Analysis output will be saved in the same coordinate system as the input (or firstrasterinput if there are multiple点选上侧

10、，产生栅格的坐标系和输入数据相同（2）Extents 标签Analysis extent： Same as Layer： 地形坡度”下拉选择图层，限定分析范围（3）Cell size 标签Analysis cell： As Specified Below下拉选择Cell size： 1键盘输入栅格单元的大小Number of Rows： 37边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数Number of Columns： 38边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数按“确定”键，完成初始化设置，选择菜单Spatial Analyst / Convert / Features to Raster

11、”（将矢量数据转换为栅格），调出Features to Raster参数设置对话框：Input features :公路起点下拉选择图层名，确定数据源Field： ID下拉选择字段名，栅格单元的Value值取自“公路起点”要素属性表的ID字段Output cell size： 1栅格单元大小在初始化时设定，默认Output raster： origin键盘输入栅格数据名称，存放路径为初始化的设定按OK键，产生成本计算用的栅格型“源”图层origin，该图层中有意义的栅格单元 仅一个。3.2生成通行成本图层“地形坡度”是表示坡度的栅格，在工程上一般用百分比，已经生成的图层用的是角度， 需要重新分

12、类：百分比坡度（%）角度相对工程成本0 - 20- 1.1512 - 51.15 - 2.8625 - 102.86 - 5.71310 - 155.71 - 8.53415 - 208.53 - 11.31520 - 2511.31 - 14.04625 - 3014.04 - 16.70730 - 4016.70 - 21.808 TOC o 1-5 h z 40 - 5021.80 -26.57950 - 6026.57 -30.961060 - 7030.96 -35.0011选用菜单Spatial Analyst / Reclassify，出现再分类对话框，在Input raster

13、下拉菜单中 选择图层“地形坡度”，点击Classify按钮，再出现Classification对话框：Method: Equal Interval按等间距方式分类Classes： 11 共分 11 类按OK键继续，修改对照表：Old Values （原来值）New Values （修改后的值）按角度计算的地形坡度相对的建设成本0 - 1.1511.15 - 2.8622.86 - 5.7135.71 - 8.5348.53 - 11.31511.31 - 14.04614.04 - 16.70716.70 - 21.80821.80 - 26.57926.57 - 30.961030.96 -

14、 35.0011在Output raster属性栏中输入转换后的栅格数据名为cost，数据存放路径按初始设定， 按OK键确定，产生修建公路的通行成本图层cost （见图2-5）。图2-5按坡度分类的成本图层3.3计算成本距离有了源图层和通行成本图层，就可以计算成本距离，选用菜单Spatial Analyst / Distance/ Cost Weighted，系统出现Cost Weighted （成本权重）参数设置对话框：Distance to: originCost raster: cost下拉选择，源图层名 下拉选择，成本图层名Maximum distance:不限定最大的计算范围，保持空

15、白Output raster: Calculation键盘输入栅格数据名称，存放路径和初始设定一致按OK键确定，系统产生成本距离图层Calculation，其中每个单元的取值表示从公路起 点到达该位置的最小累计成本，也就是相对的最低建设费用（见图2-6）。图2-6考虑坡度的累计成本图层图3.4成本距离和直线距离的比较可以将成本距离计算和直线距离计算做一个比较。选用菜单Spatial Analyst / Distance /Straight Line，系统出现Straight Line参数设置对话框：Distance to：公路起点下拉选择图层名，以公路起点为起始点计算距离Maximum distance：不设置，不限定最大的计算范围，保持空白Output cel