退耕还林还草决策

武汉理工大学《GIS》课程设计说明书课程设计一退耕还林还草决策1.课程设计目的退耕还林是从保护和改善生态环境出发，将易造成水土流失的坡耕地有计划，有步骤地停止耕种，按照适地适树的原则，因地制宜的植树造林，恢复森林植被。退耕还林工程建设包括两个方面的内容：一是坡耕地退耕还林；二是宜林荒山荒地造林。本次课程设计使用ArcGIS软件得到第一类还林类型即坡耕地退耕还林。利用设计所提供的土地利用图以及相关联的高程图，得到一定坡度范围类的所有坡耕地，将其设为退耕还林还草的操作区域。2.实验数据DEM：——35cdem（1：1万GRID格式）DLG：——tdly（141、143、144为耕地）（1：1万coverage格式）3.实验思路首先，如下的示意图所示，实验的总体步骤就是将坡度在25度以上的区域和耕地区域提取出来，将其进行叠加分析，找到其交集即所求的退耕区域。其中获得坡度的工具有3DAnalyst模块中的Surface〉Slope，利用其可将DEM图转化为一个坡度栅格图，再利用栅格计算器将25度以上的范围的区域表示出来，将整个区域分为25度以上的区域和其他区域。对于耕地图层，利用tdly的属性表中的LU-Code选择该标签下141、143、144类型的Polygon，将其导出为耕地。由于两类数据格式不一致，前者（坡度）是栅格形式，后者（耕地）是矢量形式，要进行叠加操作必须进行格式转换。考虑到栅格格式数据更易进行叠加，故选择将耕地转换为栅格数据。利用两份栅格数据，最终完成了退耕区的叠加计算。图表SEQ图表\*ARABIC1实验思路示意图4.基础实验主要步骤及成果图4.1对DEM数据的操作4.1.1首先选择加载３５cdem,点击菜单栏空白处，在弹出的右键菜单中选择3DAnalyst,弹出3DAnalyst工具条，选择Surface>Slope工具，对DEM数据进行坡度计算;图表SEQ图表\*ARABIC2右键菜单选择3DAnaylst及选择Slope工具计算坡度4.1.2Slope工具中各参数设置如下，得到坡度栅格图slope;图表SEQ图表\*ARABIC3slope参数设置图表SEQ图表\*ARABIC4得到的坡度栅格图4.1.3对坡度栅格图重新分类，目的是在后续的叠加运算时使低于25度的地区不参与运算。详细操作如下：首先，打开SpatialAnalyst工具条，选择RasterCalculator；图表SEQ图表\*ARABIC5打开RasterCalculator然后在弹出的RasterCalculator中，选择slope图层，输入[slope]>25,进行解算，得到计算后的图，该图分为两类，一类区域坡度在25度以上，另一类区域坡度在25度以下；图表SEQ图表\*ARABIC6RasterCalculator图表SEQ图表\*ARABIC7计算的结果图分为两类最后利用SpatialAnalyst下的Reclassify将计算后的成果图重分类，并将旧值为0的区域重新分类为NoData，对DEM数据的前期准备工作完成；图表SEQ图表\*ARABIC8重分类设置图表SEQ图表\*ARABIC9重分类结果图（白色区域无值）4.2.对土地利用的矢量图tdly的操作 4.2.1首先选中tdly图层，右键菜单中选中属性表，可见属性表中LU-CODE的141,143,144表示耕地类型。选择options>SelectbyAttributes，在弹出对话框中将所有耕地类型选择出来，并将数据导出gendi图层。图表tdly的属性表图表SEQ图表\*ARABIC11选择耕地类型图表SEQ图表\*ARABIC12导出数据图层4.2.2将导出图层转换为栅格数据，使用SpatialAnalyst>Convert>FeaturetoRaster，完成所需操作；图表SEQ图表\*ARABIC13栅格转换4.2.3进行叠加操作，打开SpatialAnalyst下的RasterCalculator,输入如下，得到最终成果：图表SEQ图表\*ARABIC14利用栅格计算器叠加图表SEQ图表\*ARABIC15最终结果图（蓝色区域即为应退耕还林区域）图表SEQ图表\*ARABIC16成果图（彩印见后附）课程设计二市区择房分析决策1.课程设计目的现代城市生活中，选择房屋进行购买或租赁是一件极为常见的事情。在择房决策过程中，交通，购物，上学，环境都是要考虑的因素。本次课程设计利用市区道路图，商店学校以及风景名胜等数据，在市区中选择合适的购房区域。2.实验数据市区道路图network.shp线文件，其中Type为ST为交通主干道商场：marketplace点文件，其中YOUZHI表示服务区域半径学校：school点文件风景名胜：famousplace点文件3.实验思路由于实验要求为：1.离主要交通要道200米以外，减少噪音污染2.商业中心的服务范围内3.距名牌高中750米内4.距名胜古迹500米内，环境幽雅。同时满足上面4个条件的为最佳选择故需要表示出各个满足上述条件之一的区域，对所有区域进行交和差，将满足所有条件的区域表示出来。图表SEQ图表\*ARABIC17实验思路示意图4.基础实验主要步骤及成果图由于所有操作类似，故仅对一个过程详细描述。选择network图层，打开其属性表，将所有TYPE为ST的道路选中,打开BufferWizard(由于原始数据没有单位，故需要为其添加单位（见图１９）)，设置图层为network，设置缓冲区为２００米，缓冲结果如图：图表SEQ图表\*ARABIC18选择市区主干道图表SEQ图表\*ARABIC19设置单位图表SEQ图表\*ARABIC20道路缓冲区示意图同样对剩余的图层进行缓冲区分析，完成后将school,marketplace,famousplace几个图层的缓冲区进行叠加，再将叠加后的图同network的图层求差，得到最后的成果图。图表SEQ图表\*ARABIC21运算操作示意图图表SEQ图表\*ARABIC22成果示意图（详图后附）5.拓展实验的提出图表SEQ图表\*ARABIC23拓展实验问题附图一图表SEQ图表\*ARABIC24拓展实验问题附图二如上图所示，城市中房屋密集程度高，此外加上各类地形如河流，湖泊，直线上的距离量算根本没有实际意义，除非乘坐飞机方可直线飞行。故对于各类择房要素的缓冲区分析，得到房屋离某类要素的直线距离在一定的范围内并没有多大的实际意义。本次拓展实验的提出假设所有的出行方式只能沿道路行走，那么如何在市区择房中考虑沿道路的距离，即在某处买房可以使自己沿道路行走７５０ｍ即可找到一所学校，行走５００ｍ即可到达一处风景名胜。6.拓展实验的思路首先，我们清楚先前的市区择房图是包含了我们所要结果的，直线距离是最短的，如果直线距离都达不到要求，则排出在外，故我们所求的择房区域包含在现在的择房区域中。其次,在拓展实验中需要更多地考虑到道路网，所有的距离也是按照道路长度量算，利用NetworkAnalyst将数据进行最近设施分析，可以得到两个点沿道路的距离，，将距离不满足条件的区域去除。由于择房区域是面状文件，对其无法进行最邻近设施分析。故首先需要化面为点，将面状区域用一群点代替，然后利用这些点一一与学校，商城，风景名胜作最邻近分析，将每个择房点与其最近的学校，商城，风景名胜的路径距离得出，将所有最邻近距离超过相应限度的择房点去除，得到最终满足所有条件的择房点，这些择房点周围区域即为满足拓展实验要求的最佳择房区域。图表SEQ图表\*ARABIC25去除各个图层超限的点7.拓展实验步骤7.1化面位点： 由于最邻近设施分析只能对点集分析，故需要将面状shp转换为点shp,为了保证实验结果误差，将面分为50m*50m的cell，使用其中心代表此区域，使用工具为fishnet工具，首先需对图层定义坐标系，在打开的fishnet工具中设置如下：输出为１２３，范围为基础实验得到的成果图范围，cell的长宽都设置为５０，列行数这不需设置，填０即可。点击ＯＫ按钮。对于生成的格网，使用featuretopolygon，将线文件转换为面文件，同时将生成的面文件同基础实验成果图求交.然后利用求交后的面，提取每个方格的重心，利用点来代表50*50的区域图表SEQ图表\*ARABIC26fishhnet工具及featuretopolygon图表SEQ图表\*ARABIC27网格面同择房成果图求交后得到格网图表SEQ图表\*ARABIC28化点为面，利用点代表其周遭５０m＊５０m区域7.2.利用NetworkAnalyst进行最邻近设施分析打开NetworkAnalyst,选择Newclosestfacility,在其窗口的Facilities选中LoadLocations，选中设施为学校，同理对Incidents选为生成的住房区域点，点击属性按钮，设置Impedance为meters,寻找个数为１，点solve按钮进行计算。对1011个住房点，生成最近的1011路线。图表SEQ图表\*ARABIC29载入点及生成的1011条路线中间为最邻近设施属性设置选择Routes，打开其属性表，属性表部分如下：图表SEQ图表\*ARABIC30学校到购房区域的路途距离可见有许多择房区域到离它们最近的学校路途都超出了750m的距离，同理对商场，风景名胜分析，得到如下事实：图表SEQ图表\*ARABIC31图中选中道路为学校到住房小于750m的道路图表SEQ图表\*ARABIC32选中路线长度表示住房地离商场距离小于1000ｍ图表SEQ图表\*ARABIC33风景名胜中也有许多不满足要求的区域因此，如何利用住房点与其对应最邻近设施的路径长度剔出不满足条件的择房点呢？由于一个住房点只对应一处设施，因而对应于一条路径，故将点与相应的Routes结合，即可挑选出不满足条件的住房点，将其剔出。本次拓展实验的精髓也就在于此处。将Routes,Incidents(包含所有择房点)导出，找到Routes对应属性数据文件dbf,将其变为Excel数据表，连接到Incidents导出点文件中，整体导出为新的点文件后，该点文件即包含了Routes中的Total_Mete，路途距离，将符合条件的点选中，导出为新的点文件，新文件中不符合条件的择房点即已剔出。（注：商场简化为1000m范围内）得到最终的择房点后，需要对其进行缓冲区分析，将点重新变为面，设置其缓冲半径为２５m，利用其近似代替５０＊５０的方格区域。图表SEQ图表\*ARABIC34利用住房点与其对应最邻近设施的路径长度剔出不满足条件的择房点思路图表SEQ图表\*ARABIC35连接表图表SEQ图表\*ARABIC36选择符合条件点导出为新点文件图表SEQ图表\*