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1、-地理信息系统原理课程设计报告-复杂地形中的选址-第 13 页地理信息系统原理课程设计报告书题目：复杂地形中的选址年级：大二专业：地理信息科学学号：姓名：指导教师：提交时间：2017.06.23评 语评 分评阅教师（签字）年 月 日一、 实验目的 （1）理解位置选址的地理信息系统应用模型 （2）掌握复杂地形中的选址方法 二、 实验内容 某区域需选址建设一处火电厂，区域面积约6000平方千米。区域内有煤矿一处，为火电厂的煤炭来源。东侧有湖泊，为火电厂的水源。区域范围内有铁路主线3条，需建设火电厂铁路专用线（铁路支线）1条，用于煤炭运输。区域内已有城镇3个，森林公园1处。 本实验使用的基本数据有以
2、下4种： （1）区域范围：多边形，包括城镇、湖泊、森林公园，以及研究范围以外的区域； （2）铁路主线：线，区域内已有铁路主线； （3）煤矿：点，区域内的煤矿； （4）地形高程：点，测量得到的地形高程点。选址评价方法： （1） 环境。新建电厂应和现有城镇、森林公园保持一定距离，而且不能选在预定的范围之外。 （2） 水源。发电用水取自区域东侧的湖泊，费用与输水距离、地形起伏有关。前者为输水管道的建设，后者包括泵站建设和运营费用。 （3） 铁路支线。新建铁路支线从现有铁路主线出线，延伸到电厂，和取水类似。铁路支线的建设费用除了和现有铁路的距离有关，也和地形变化有关，当地形坡度较大时，就有增加土石方工
3、程量，还可能修建隧道、桥梁。 （4） 煤炭运输。煤矿到火电厂的运输费用主要有距离决定，包括铁路主线运距和支线运距两部分。 （5） 多因子综合。取水费用，铁路支线建设费用、煤炭运输费用可以叠加计算，得到综合总费用，同时也受环境因素的限制，汇总后得到电厂选址的综合评价结论。 三、 实验步骤1 环境限制分析 1）栅格分析的初始设置 打开项目文件ex30.mxd。右键点击data frame1，选择Activate激活图层；选择Properties，将Map Units和Distance Units均改为meters。选用菜单Geoprocessing/Environments设置初始化选项：Work
4、space：D：gis_ex10ex30temp Processing Extent ：Same As layer“区域范围” Raster Analyst：(Cell size) As Specified Below，输入1000 按“OK”完成初始化设置。 根据前期研究，不能选作电厂的位置有4个条件：（1）湖泊，（2）研究范围之外的区域，（3）现有的城镇及其周边的3千米范围之内，（4）森林公园及其周边5千米范围之内。2）确定城镇周边3000米范围 使用组合条件选择法，将3个城镇多边形进入选择集。选用Selection/Select By Attributes,在弹出的参数设置对话框中设置：
5、Layer: 区域范围Method: Creat a new selection在下方的表达式文本框中输入：”CLASS” Like town按Apply键确定，地图上3个城镇多边形进入选择集，按Close键返回。选择菜单Geoprocessing/ArcToolbox加载工具条。选择Spatial Analyst Tools/Distance/ Euclidean Distance，弹出对话框：按OK键继续，产生离开现有城镇的栅格距离图层D_town再选择Arctoolbox/Spatial Analyst/Reclass/Reclassify，弹出对话框：按OK键返回，产生新的栅格分类图层
6、R_town。3）确定森林公园周边5km范围 使用要素类选择按钮鼠标点击“森林公园”内任意一点。选择菜单Spatial Analyst/Distance/Euclidean Distance,弹出对话框：按OK键继续，产生离开现有森林的栅格距离图层D_forest选择工具箱Spatial Analyst/Reclass/Reclassify,弹出对话框：按OK键返回，产生新的分类图层R_forest。4）产生只包含“范围内”的栅格 单击鼠标右键选择clear selected features清空选择集，右键“区域范围“图层，点击Open Attributes Table，在对话框中点击字段名
7、Value，右键选择Field Caculator，在弹出对话框中”Value=”处输入“1”，按OK返回。使用要素选择工具选中图层“区域范围”内的多边形要素“范围内”。选择工具箱Convertion/To Raster/Feature to Raster，弹出对话框：按OK键确认，“范围内”多边形转换成栅格图层Site5) 环境因子综合在Arctoolbox中选择Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Calculator,系统出现Raster Calculator对话框，输入公式： 【R_town】*【R_forest】*【Site】 按OK按钮，产生一个环境
8、评定图层R_site2 取水费用的计算 选用主菜单Insert/Data frame新建一个空的数据框架Data frame2，在Data frame1中分别用鼠标右键点击图层“区域范围“”地形高程“”R_site“，在弹出的快捷菜单中选择Copy，到Data frame2 上点击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择Paste Layer，将其复制到Data Frame中。鼠标双击Data Frame2，在弹出的特征设置对话框的General标签中将Map Units和Display Units均改为 Meters。 1) 建立“源”图层 使用要素选择按钮,使多边形“湖泊“进入选择集。在工具箱选Co
9、nversion Tools/To Raster/Feature to Raster，弹出对话框：按OK键，区域范围内的湖泊多边形被转换成栅格图层R_water。2）建立“成本”图层选用工具箱ArcToolbox/3D Analyst/Tin Management/Create Tin，弹出对话框：设置后按OK键后产生一个如下图所示的不规则三角网高程图层Tin再将Tin图层转换成栅格，选用ArcToolbox/Converson/From Tin/Tin to Raster，弹出对话框：按OK后，Tin模型将转换成按高程分类的栅格图层Site_elev高程栅格还不能直接反映水的输送费用，需再进
10、行分类。选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Reclass/Reclassify，弹出对话框：按OK返回，系统产生新的分类图层R_site_elev在R_site_elev范围内不一定都能布置输水管，水管不能穿越森林公园、城镇，不能到研究范围之外，但要保留湖泊。用要素选择按钮，配合Shift键，使“范围内”、“湖泊”2个多边形进入选择集，选用ArcToolbox/Conversion/To Raster/Feature to Raster，弹出对话框：设置后按OK键产生允许敷设水管的栅格图层S_water，选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Map
11、Algebra/Raster Caculator，系统出现Raster Caculator对话框，输入计算公式：【R_site_elev】*【S_water】按OK键返回，系统产生取水成本图层Elev_cost3） 产生取水费用图层 选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Distance/Cost Distance，弹出对话框：按OK确定，系统产生图层Caculation1选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，系统出现Raster Caculation对话框，输入计算公式：【Caculation1
12、】*【R_site】 按OK按钮，系统产生取水成本图层Water_cost3 铁路支线建设 新建数据框架Data Frame3，双击进入Data Frame3的特征对话框，在General标签中将Map Units和Display Units均改为Meters。并将Data Frame1中的“铁路主线”、“区域范围”、“R_site”，Data Frame2中的图层Site_elev复制到Data Frame3中，具体操作参照前文。1） 建立“源”图层选用ArcToolbox/Conversion Tools/To Raster/Feature to Raster，弹出对话框：设置后按OK确定
13、，系统产生铁路主线的栅格图层Rail_grid2）建立“成本”图层 选用ArcToolbox/Raster Surface/Slope，系统弹出Slope参数设置对话框：设置后按OK，系统生成一个以百分比为单位的栅格图层Slope选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Reclass/Reclassify，弹出对话框：按Ok后，系统产生产生新的栅格分类图层Rec_slope。选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，系统弹出Raster Caculator对话框，输入计算公式：【Rec_slope】*【
14、R_site】 按OK，系统产生铁路支线修建成本图层R_slope3）铁路支线建设费用 有了“源图层”和“成本图层”，就可以计算成本距离。具体操作如下： 选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Distance/Cost Distance，弹出对话框：按OK键，系统生成铁路建设费用图层Rail_cost4 煤炭运输 新建Data Frame4，将其特征的Map Units和Display Units均改为Meters。将Data Frame1的图层“煤矿”、“区域范围”、“R_site”，Data Frame3中的Rail_grid复制到Data Frame4中，步骤参照前文
15、。 1）将煤矿的矢量位置数据转换成栅格 选用ArcToolbox/Conversion/To Raster/Feature to Raster，系统弹出Feature to Raster参数设置对话框：设置后按OK后生成煤矿的栅格图层Mine_grid。2） 煤炭在铁路主线上的运距 选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Distance/Cost Distance，弹出对话框：按OK系统生成沿铁路主线的运输距离图层Caculation2。3）邻近分配 图层Caculation2仅仅是铁路主线上的运输距离，还要将这一运距的数值分配给区域内其他栅格，使每个栅格都知道将煤炭运到只
16、一点在主线上花了多少运距，在支线上的运输距离还要另外计算。为此，使用栅格数据型的邻近分配功能. ArcMap规定，被分配单元应该是整数型，这时就需要把Caculation2转换成整数型栅格。选用ArcToolbox/Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，在弹出的文本框内，输入如下公式： Int（Caculation5） 按OK继续，系统产生一个新的栅格命名为Caculation，再选用Spatial Analyst/Distance/Euclidean Allocation，弹出对话框：设置后按OK后系统生成栅格图层Main_dist这样就将
17、铁路主线运距数值分配到了每一个栅格，可以在图层属性设置面板的Symbology标签中对输出的栅格分为9类进行显示。4）煤炭在支线上的运距 选用Spatial Analyst/Distance/Cost Distance，弹出对话框：设置后按OK确定，产生一个栅格图层Sub_dist5.5运输费用 煤炭运输成本是总运距和单位距离运输成本的乘积。总运距是铁路主线运距和铁路支线运距之和，假设每千米运距的成本为0.2个单位。选用Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，在弹出的Raster Caculator对话框中输入以下公式： （【Main_dist
18、】+【Sub_dist】）*0.2 按OK后得到运输费用图层Trans_cost5 评价指标的标准化 新建Data Frame5，在其属性对话框中，进入General 标签将Map Units和Display Units均改为Meters。并分别将Data Frame2的图层Water_cost，Data Frame3中的图层Rail_cost，Data Frame4中的图层Trans_cost，复制到Data Frame5中。1） 取水费用的标准化处理选中图层Water_Cost，单击右键选择Properties，进入图层特性对话框。选择Source选项。在对话框中最后列出了有关该图层中所有
19、栅格数值的统计信息。其中有： Statistics Max 334412.75 Max表示该图层的最大值为334412.75，关闭对话框。选用Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，系统弹出Raster Caculator对话框，输入以下的计算公式： 1-Water_cost/334412.75 按OK后生成标准化以后的栅格图层Water_std2）铁路支线建设费用的标准化处理 鼠标右键点击Rail_cost，选择Properties，进入图层特性对话框。选择Source标签其中Max为445183.765625。关闭对话框。选用Spatial
20、 Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，系统弹出Raster Caculator对话框，输入以下的计算公式： 1-Rail_cost/445183.765625 按OK，得到标准化后的铁路支线建设费用图层Rail_std3）煤炭运输建设费用的标准化处理 鼠标右键点击Trans_cost，选择Properties，进入图层特性对话框。选择Source标签，其中Max为27304.712890625，关闭对话框。选用Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，系统弹出Raster Caculator对话框，输入以下的
21、计算公式： 1-Trans_cost/27304.712890625 按OK后得到标准化以后的运输费用图层Trans_std6 综合评价结果 经过以上多个步骤，已经得到了环境允许、取水费用、铁路支线建设费用、煤炭运输费用4个单项分析图层，再次基础上进行汇总。已知三个费用评价因子有不同的重要性。取水权重为0.5，铁路支线建设费用权重为0.15，煤炭运输费用为0.35。选用Spatial Analyst/Map Algebra/Raster Caculator，弹出Raster Caculator对话框，输入以下的计算公式： 【Water_std*0.5】+【Rail_std*0.15】+【Trans_std*0.35】 按OK后得到栅格图层的最终评价结果Cost五、课程设计总结 通过这次课程设计，我了解了ArcGis这款强大的地理信息系统专业软件，它在图形处理，环境分析，评价模型方面有着极大优势，由于安装的软件是英文版本，在前期阶段主要集中在熟悉软件环境和操作方法。熟悉之后再进行选址分析时速度明显加快。复杂地形的选址在生活中比较常见，经过这次动手实践，我对选址流程有了相对直观的认识，同时巩固了物流自动化和地理信息系统课程的专业知识；激发了继续深入研究的学习兴趣；提高了自己的动手实践能力，为以后的学习及工作打下了坚实基础。