大作业指导书

1、目的

为了让学生通过案例的学习，更好的理解GIS的相关的理论知识，提供学生的动手能力和空间思维能力。

2、要求

通过课堂上实践案例操作和机房上机案例实践相结合的方式，提高学生的实践学时。

3、具体内容

3.1 新手入学路线规划

目的：以新生入学路线规划为应用背景，熟悉掌握ArcGIS中网络分析拓展模块，掌握如何创建网络数据集，熟悉几个常见的网络分析图层的应用，并进行实际问题的分析应用。

操作步骤：1）创建网络数据集2）创建最近设施点网络分析图层3）添加校门为设施点4）利用网络位置创建工具创建事件点5）网络分析图层设置6）运行结果

7）创建路径分析网络图层 8）利用网络位置创建工具添加停靠点，报道点、缴费处、宿舍 9）网络分析图层设置10）运行结果

11）创建路径分析网络图层 12）利用网络位置创建工具添加停靠点，笃行斋，第二食堂、校医院，图书馆、笃行斋 13）网络分析图层设置14）运行结果

3.2最佳路径

目的：通过本例，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结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。

要求：

(1) 新建路径成本较少；

(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，以减少成本；

(4) 新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本（Reclass_river）是路径成本中较关键因素，先将坡度数据（reclass_slope）和起伏度数据（reclass_QFD）按照0.6：0.4权重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下：

cost=Reclass_river+ ( reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4)

(5) 寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析（Spatial Analyst）中距离制图中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) 最后提交寻找到的最短路径路线图

操作步骤：

（1）创建成本数据集，包括坡度成本数据集、起伏度成本数据集、河流成本数据集。

（2）加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据集。

（3）计算成本权重距离函数

（4）求取最短路径

3.3 沟谷网络的提取及沟壑密度的计算

目的：掌握利用水分分析工具提取河网的原理和方法

背景： 沟壑密度是描述地面被水道切割破碎程度的一个指标。沟壑密度是气候、地形、岩性、植被等因素综合影响的反映。沟壑密度越大，地面越破碎，平均坡度增大，地表物质稳定性降低，且易形成地表径流，土壤侵蚀加剧。因此，沟壑密度的测定，对于了解区域地形发育特征，水土流失监测、水土保持规划有着重要的意义。

沟壑密度也称沟谷密度或沟道密度，指单位面积内沟壑的总长度。以公里/平方公里为单位。数学表达为

式中，Ds为沟壑密度;为研究区域内的沟壑总长度(即河流总长度)〔单位:公里);A为特定研究区域的面积(单位:平方公里)。

要求：

l)利用水文分析工具提取研究区域的沟谷网络。

2)计算出该研究区域的沟壑密度

操作步骤：

1)加载DEM数据2）DEM提取水流方向3）洼地的计算4）基于无洼地DEM的水流方向的计算6）汇流累积数据的计算7）栅格河网的生成8）河网矢量化9）沟谷编辑 10）沟壑数据属性表编辑11）统计沟壑总长度12）研究区面积计算13）沟壑密度计算

3.4 空间数据的统计分析方法

目的：通过该实验课程练习探索性空间数据分析的几种方法，普通克里金两种插值模型的插值过程及其结果比较。

实验内容：美国环境保护局负责监控加利福尼亚州的大气臭氧浓度。将在该州范围内所分布的多个监测站对臭氧浓度进行测量，基于已测得的数据，预测整个州的臭氧分布情况。

实验步骤

1）使用Geostatistical Analyst 工具条上的 Geostatistical Analyst 箭头的地统计向导创建表面,采用默认参数完成；

2）利用探索性空间数据分析工具分析了解数据，主要是：检查数据的分布；识别数据中的趋势（如果存在）；了解空间自相关和方向影响；

3）采用地统计向导对数据重新建模，考虑数据特点的模型建模。

4）最佳模型选择

预测应具有无偏性，由尽可能接近 0 的平均值预测误差来指示。

标准误差是准确的，由接近 1 的标准化均方根预测误差来指示。

预测与测量值偏离不多，由尽可能小的均方根误差和平均标准误差来指示。

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