一、实验目的与要求

1.实验目的

假设某地新建了一个小学，为解决学生上学放学交通问题，打算修建一条公路与已有公路连接起来。要求运用 GIS 空间分析技术，初步设计出成本最小、路径最短(需要考虑地形坡度和公路经过地区的土地利用情况)的公路，并形成公路规划图，为实际的公路建设提供参考。

2.实验要求

① 应用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，生成连接公路源头和学校的最优路径。

② 要求新建路径成本最少，路径最短。

③ 各数据层权重比为：坡度60%、土地利用40%。

③ 新建路径的土地利用成本计算权重分别为：Agriculture  4，Barren land  6， Brush/transitional  5， Built up  9，Forest  8 ，Water  10 ，Wetland 2 。

二、实验原理 

从目标点到源的最短路径或最小成本路径的找寻，首先需要获取成本数据，其次执行成本距离加权函数，获取成本方向数据和成本累计数据，最后通过执行最短路径功能获取最短或最优路径。

三、实验数据 

destination.shp（公路起点）、roads.shp（已有公路）、school-site.shp（学校）、landuse.shp（土地利用）、elevation.shp（高程）

四、实验内容及步骤

1.在ArcGIS中添加五个数据层。

2.设置分析环境

打开Spatial Analyst工具条，在Option中设置Extent “Same as Layer elevation ”，Cell Size “Same as Layer elevation ”，此外还要设置工作路径。

 

 

 

 

 

 

 

 

3.坡度生成

打开“Spatial Analyst”工具条，利用表面分析功能的“Slope”对“elevation”图层生成坡度。

 

 

 

 

 

 

 

 

4.对土地利用和坡度进行重分类

① 对土地利用进行重分类

在Spatial Analyst工具条中选择Reclassify，在Input raster选择landuse，Reclass field选择Landuse，分别给各类土地赋予新值：Agriculture 4，Barren land 6，Brush/transitional 5，Built up 9，Forest 8 ，Water 10 ，Wetland 2.

② 使用相同的方法对坡度进行重分类，分类方法选择Equal Interval（等分方法），将坡度分为十类。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.最小成本路径的生成

① 利用坡度数据和土地利用数据产生成本数据：考虑到修筑公路的时候，坡度占有更为重要的作用，赋予坡度60%的权重，赋予土地利用40%的权重。点击Spatial Analyst-> Raster Calculator，创建下面语句：[Reclass of landuse] * 0.4 +[Reclass of Slope ] * 0.6 进行计算，修改生成的图层名称为“成本”。

② 计算成本权重距离函数，生成“距离成本”和“方向”

在Spatial Analyst工具条中，点击Distance->Cost Weighted，Distance to 选择school-site.shp图层，Cost raster选择“成本”图层，选择Create direction复选框。这样就生成了两个图层：“CostDistance to School_site”和“CostDirection to School_site”，分别将这两个图层重命名为“距离成本”和“方向”。

 

 

 

 

 

 

 

 

成本距离 方向

 

③ 最优路径选择

在Spatial Analyst工具条中，点击Distance->Shortest Path，Path to 选择destination.shp,

Cost distance raster选择“距离成本”，Cost direction raster 选择“方向”，Output features中修改输出的文件名为“最优路径”。

地图中增加了一条连接“公路起点”和“学校”的线，就是我们要找的最优路径。

五、实验结果（附图和总结。讨论：为什么要使用方向、重分类？）

结果图