桃仙机场到东北大学-桃仙机场到东北大学
中
国
矿
业
大
学
《
地
理
信
息
系
统
》
课
程
设
计
任
务
姓
名：
曹
云
成
学
号
：
07083114
学
院：
环
测
学
院
班
级：
地
信
08-1
中国矿业大学环境与测绘学院
二零一零年十一月
1
实验大纲
1.1
实习目的
《地理信息系统》课程设计是在学生学完
GIS
原理后，按照教学大 纲所进行的一次重
要实习。围绕有关
GIS
的空间数据获取、管理、分析、设计、开发和应用等工作，在教
师指导下，学生按
照
GIS
的原理完成实习内容。
目的在于进一步巩固学生对
GIS
基本原
理的掌握，锻炼学生对
GIS
基本技能的运用，培养学生应用
GIS
解决实际问题的能力。
1.2
实习要求
为达到本次实习目的、保障实习的顺利进行与圆满完成，特要求如下：
1
．严以律己，切实遵守教学纪律。实习是教学的另一种形式，学校的纪 律及教学管
理制度在实习中应照常遵守。
由于实习的特殊性，
< p>指导教师难以实时掌握每个学生的情况，
因此每个同学需要加强自身纪律性，互相监
督。
2
．实习需要同学之间的协同工作，为使实习顺 利进行，每个同学都应从大局出发、
互相支持、互相配合。
3
．在进行每项内容之前，都应认真学习实习指导书、教材和有关内容，明确有关 规
定及方法。作到有准备、有目的、有针对性、有热情的投入到实习中去。
4
．实习中注意实践和基本知识、基本原理和基本技能相结合，认 真听取教师的讲解，
主动查阅相关资料，独立解决有关问题。对待工作要认真负责、细致
严谨、真实可靠、团
结协作，顺利展开实习任务。
< br>5
．实习后必须认真归纳、总结实习经验，达到有心得、有收获、有提高，圆满完成
实习任务。
1.3
实习任务
本次实习的主要内容是掌握常见
GIS
软件的应用，提高
GIS
软件应用技能，
学生可
以根据专业领域问题的需要，利用
GIS
软件独立完成任务要求。本次实习任务包含七个实
验，包含了空间数据的采集、建库、
管理、分析和应用等诸多方面，具体内容参见要求。
1.4
组织分工
本次实习实验以个人为单位，要求独立完成。
1.5
成果提交与考查
1
．成果提交：
在完成实习任务后，每人须提交实验报告，电子版和纸质材料各
1
份，由学习委员
统一后上交。
2
．考查方式：
< /p>
指导教师对参加实习的学生成绩评定按优、良、中、及格和不及格五档评定。成绩评
定的依据为：
（
1
）所提交的成果；
（
2
）实习中分析问题、解决问题的能力；
（
3
）实习主动性与协作情况；
实验
1
空间数据采集和建库
1.1
数字化完成 中国矿业大学两校区
(
文昌校区、南湖校区
)
电子 地图
；
1.2
要求：
（
1)
分层提取。层次的划分请自己设计
（
2
）各层的数据结构自己建立，尽量包含较多的属性信 息数据（该部分需要提交电
子地图，不需要写报告）
。
注：电子地图见末页。
实验
2
矿区的基本编辑和处理
2.1
将
CAD
格式的电子矿图处理成
Shp
格式的数据文件
（练习
ArcGIS
软件的
使用和操作）
?
打开数据：
?
处理后的图层主要包含
:
巷道层（包含线状要素层和面状要素层）
：
巷道面状要素
巷道线状要素
井田边界：
面要素
线要素
水系（水库、水渠、河流、鱼塘）
：
水系边界
提取水域
道路层（铁路、公路）
：
铁路
公路
居民点层：
居民区
居民点
2.2
提取图中的高程图层（点图层）
，完成
TIN
的创建和
DEM
生成
提取高程点
由要素生成
TIN
2.3
生成坡度、坡向
TIN
转换成栅格
2.4
建立缓冲区和空间位置选择
水体
200
米范围内的所有居民区
公路
100
米范围内的居民地
生成公路的
1000
米缓冲区
实验
3 GIS
矢量数据空间分析
3.1
实验目的
<
/p>
熟练掌握
ArcGIS
缓冲区分析和叠置分析操作，
综合利用各项空间分析工具解决实际
问题。
3.2
实验数据：
城市交通网络图
()
；商业中心分布图 （
）
；名牌高中分布图
()
；名胜古迹分布图
(famous )
3.3
实验要求：
1)
寻求的区域满足以下条件：
离主要交通要道
200m
之外，减少噪音污染。
交通要道
200m
之外
距名牌高中在
750m
之内，以便小孩子上学便捷。
名牌高中在
750m
之内
在商业中心服务范围以内，服务范围以商业中心规模的大小来确定（属性字段
YUZHI
）
。
商业中心服务范围
距离名胜古迹
500m
以内，环境优雅。
名胜古迹
500m
以内
2)
对每个条件进行缓冲区分析，
将符合条件的区域取值 为
1
，
不符合条件的取值为
0
，
得到各自的分值图。
3
）
运用空间叠置分析对上述
4
个土层进行叠加求和，
并分等定级，
确定合适 的区域。
定级标准为：
用叠置分析生成各级图
A
．满足其中四个条件为第一等级。
B
．满足其中三个条件为第二等级。
C
．满足其中二个条件为第三等级。
D
．满足其中一个条件为第四等级。
E
．不满足其中任何条件为第五等级。
注：给出缓冲区图层、叠加（
Overlay
）后的多边 形图层
最后输出的购房选址图
实验
4 GIS
栅格数据空间分析之学校选址
4.1
实验目的
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
空间分析功能，分析类似学校选址等实际应用问题。
4.2
实验数据
土地利用数据
( Landuse )
地面高程数据
( dem )
娱乐场所分布数据
( rec_site )
现有学校分布数据
( school )
4.3
实验要求
（
1
）新学校选址需要注意如下几点：
A
．新学校位于地势较平坦处。
B
．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。
C
．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。< /p>
D
．新学校应避开现有学校，合理分布。
（
2
）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
。
（
3
）
实现过 程运用
ArcGIS
的扩展模块
（
Extensi on
）
中的空间分析
(
Spatial
Analyst
)
部分功能，具体包括：坡度计算、直
线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能完成。
（
4
）给出适合新建学校的适宜地区图，并作简要分析。
4.4
实验步骤
4.4.1
运行
ArcMap
，加载
Spatial Analyst
模块
如果
Spatial Analyst
模块未能激活，单击
Tools
菜单下的
Extensions
，选择
Spatial Analyst
。
单击
File
菜单下的
Open
命令，
打开加载地图文档对话
框，加载
。
4.4.2
设置空间分析环境
单击
Spatial Analyst
模<
/p>
块
的
下
拉
箭
头
，
打
开
Options
对话框，设置相关
参数：
A.
打开
Options
对
话框中的
General
选项卡，
设
置工作路径
D:result
。
B.
打开
Options
对
话框中的
Extent
选项卡，
在
Analysis Extent
下拉
框中选择”
Same as Layer
landuse
”
。
C.
打开
Options
对话
框中的
Cell Size
选项卡，
在
Analyst Cell Size
下拉
框中选择”
Same as Layer
landuse
”
。
4.4.3
从
DEM
数据提取坡度数据集
选择
DEM
数据层，单击
Spatial Analyst
模块的下拉箭头，
选择
Surface Analysis
并单击
Slope
，生成
Slope
数据集。如图：
4..4.4
提取娱乐场直线距离数据
从娱乐场所数据
”
rec_sites
”提取娱乐场直线距离数据。选择
rec_sites
数据层，
单击
Spatial Analyst
模块的下拉箭头，选择
Distance
并单击
Straight line
，生成
dis_recsites
数据集。
4.4.5
从现有学校位置数据“
< p>school”提取学校直线距离数据集
选择<
/p>
school
数据层，单击
Spatial Analyst
模块的下拉箭头，
选择
Dist ance
并单
击
Straight line
命令创建数据集，得到
dis_school
数据集。
4.4.6
重分类数据集
A.
重分类坡度数据集
学校的位置在平坦地区比较有利。因此采用等间距分级把坡度分为
10
级。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
reclassslope
。
B.
重分类娱乐场直线距离数据集
新学校距离娱乐场所比较近时适宜性好，因此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
< p>；距离最远的地方赋值1
。得到娱乐场所适宜性图
reclassdisr
。
C.
重分类现有学校直线距离数据集
新学校距离学校比较远时适宜性好，因此仍采用等间距分级分为
10
级。距离学校最
远的单元赋值
10
；距离最近的单元赋值
1
。得到重分类学校距离图
reclassdiss
。
D.
重分类土地利用数据集
在考察土地利用数据时，容易发现各种土地利用类型对学校适宜性也存在一定的影
响
。如在有湿地、水体分布区建学校的是适宜性极差，于是在重分类时按
land_use
字段
做如下调整：
将
public
赋值
10
；
transitional
赋值
7
；
agriculture
赋值
5
；
vegetable
赋值
4
；
city
center
赋值
3
；
forest
赋值
2
；
barren
land
赋值
1
；
water
、
wetland
和
grass
均赋值
0
，在图中用白色显示，表示该处不允许建学校。
4.4.7
适宜区分析
重分
类后，各个数据集都统一到相同的等级体系内，且每个数据集中那些被认为比较
适宜的属
性都被赋以比较高的值，接下来开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数据
集以找出
最适宜的位置。
单击
Spatial Analyst
下拉列表框中的
Raster Calculator
< p>命令对各个重分类后数据
集进行合并计算，最终适宜性数据集的加权计算公式为：<
/p>
Suit (
最终适宜性
) = reclassdisr (
娱乐场所
) * 0.5 + reclassdiss (
现有学校
) *
0.25
+ reclassland (
土地利用数据
) * 0.125+ reclassslope (
坡度数据
) * 0.125
得
到最终适宜性数据集
Suit
，并将大于
8
的区域提取出来，得到
Suitsite
，确定为最佳
选址区域。图中高亮度处即为所选区域。
实验
5 GIS
栅格数据空间分析之寻找最佳路径
5.1
实验目的
通过练习，
熟悉
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，熟练掌握利用
ArcGIS
上述空间分析功能，分析和处理类似寻
找
最佳路径的实际应用问题。
5.2
实验数据
Dem
高程数据；
Statpot
路径源点数据；
Endpot
路径终点数据；
River
河流数据
5.3
实验要求
1
）
路径成本较少
2
）
新建路径为较短路径
3
）
新建路径的选择应该避开主干河流，减少成本
4
）
新建路径的成本计算，
cost=reclass of river+(reclass of slope*0.6+reclass of
QFD*0.4)
，其中
reclass of slope
为坡度数据，
reclass of QFD
为起伏度数据，
reclass of river
为河流成本。
5
）
寻找最短路径的实现需要运用
ArcGIS
的 空间分析中距离制图的成本路径及最短
路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分
类及栅格计算器等功能完成
6
）
提交寻找的最短路径路线图
5.4
实验步骤
5.4.1
运行
ArcMap
，加载
Spatial Analyst
模块
如果
Spatial Analyst
模块未能激活，单击
Tools
菜单下的
Extensions
，选择
Spatial Analyst
。
单击
File< /p>
菜单下的
Open
命令，打开加载地图文档对话框，加载
< p>。
5.4.2
设置空间分析环境
单击
Spatial Analyst
模块的下拉箭头，打开
Options
对话框，设置相关参数：