關于GIS原理的實際分析應用題的一些解法

話不多說，看題.

01 公園選址問題1

題目

請寫出利用GIS技術進行公園選址的空間操作步驟。其中公園選址條件:

1）為了安靜舒适，要求該園區離主要公路1公裡以外，且交通友善，離主要公路3公裡以内。

2）公園最好依附在大小适中的天然河流上;

3）公園選址避免沼澤地。

相關資料:提供三個圖層模拟資料:

1）交通圖（公路分為主要、次要兩個類型），圖層名:Road;

2）水系圖（河流分為1-3等），等級為2的河流為适中河流，圖層名:Stream;

3）沼澤地圖（類型為1為沼澤地，0為非沼澤地），圖層名:Marsh。

針對公園選址要求及現有資料，結合ArcGIS平台軟體，列出具體的空間操作步驟。

思路：

對交通圖、水系圖、沼澤地圖進行主要公路、2級河流、非沼澤地的提取，然後對主要公路進行1km和3km的緩沖區分析并提取出1~3km範圍的緩沖區，接着取1~3km的緩沖區與非沼澤地得公共部分得到新的面區域A，将面區域A與2級河流進行疊加分析得到滿足要求的線區域。

注意事項：

一定要結合ArcGIS進行步驟的說明；

沼澤地圖是面資料，一般可為栅格資料也可為矢量資料結構(像土地利用類型圖都需要注意有沒有明确說明是矢量還是栅格，若沒有需要兩手準備)，而線資料沒有明确說明一般認為是矢量資料；

思路的處理方法不唯一，存在多種方法，以下會簡要說明幾種；

操作步驟：

1. 使用ArcGIS對交通圖按屬性選擇将主要公路選中，并對選中要素(亦可選中要素導出再緩沖區分析)分别進行1km、3km的緩沖區分析，接着對1km緩沖區和3km緩沖區進行疊加分析(或稱疊置分析)，對二者交集取反得到1~3km緩沖區的圖層A.shp；

1. 若沼澤地圖為矢量資料，那麼使用ArcGIS對沼澤地圖按屬性選擇出非沼澤地圖層B.shp；若沼澤地圖為栅格資料，那麼将沼澤地圖的栅格資料結構轉換為矢量是資料結構，再進行上述操作得到非沼澤地圖層B.shp；【此處對于栅格資料結構的沼澤地還有其它方法，例如先對沼澤地圖進行提取分析選出屬性值為0的非沼澤區域，再将該區域的栅格資料結構轉換為矢量資料結構得到非沼澤地圖層B.shp；或者直接資料結構都無需進行轉換直接就是栅格資料結構的非沼澤地圖層.tif，後續操作其實也可以進行】

1. 若步驟2得到的圖層是非沼澤地圖層.shp，那麼将其與圖層A.shp進行疊加分析，對二者取交集得到圖層C.shp；若步驟2得到圖層是非沼澤地圖層.tif（栅格資料結構），那麼對非沼澤地圖層.tif進行掩膜，掩膜資料為圖層A.shp，最終得到圖層C.tif。【圖層C的含義是該區域既在主要公路1~3km範圍，也在非沼澤區域】

1. 使用ArcGIS對水系圖按屬性選擇将2級河流選中并導出為适中河流.shp。若步驟3得到的是圖層C.shp，那麼将圖層C.shp與适中河流.shp進行疊加分析，對二者進行相交操作得到線圖層D.shp，再對其按屬性選擇将在圖層C内的适中河流選擇并導出為線圖層E.shp；若步驟3得到的是圖層C.tif，那麼對圖層C.tif進行掩膜，掩膜資料為适合河流.shp，得到圖層E.tif；【其實寫到這裡我想還是在步驟2的一開始就将栅格資料結構轉換為矢量資料結構，畢竟統一結構之後确實操作友善多了，另外這裡的圖層E.tif或許還需要轉化為矢量資料結構】

1. 最終得到的線圖層E.shp即為适合公園選址的區域。

02 公園選址問題2

題目

假設某地要建立一公園，該公園須滿足下列條件：

① 公園不得在沼澤區内；

② 公園距離公路不小于200m，不大于1000m；

③ 公園必須靠近天然的主幹河流(1200m之内)

要解決該選址問題，需要收集哪些資料（3分）？寫出實作的具體方法（7分）。

問題1的解答

要解決該選址問題，需要收集土地利用類型圖、道路分布圖、水系分布圖。【需要說明的是我們收集的資料一定要正常，即在政府部門等網站可以擷取，如果你收集的資料是非沼澤圖、主幹河流圖，這應該是會扣分的】

問題2的具體實作方法：

1. 若收集的土地利用類型圖為矢量資料結構，那麼對土地利用類型圖按屬性選擇出非沼澤圖層A.shp；若收集的土地利用類型圖為栅格資料結構，那麼将其資料結構轉化為矢量資料結構，接着對轉換後的圖層按屬性選擇出非沼澤區域并導出資料為非沼澤圖層A.shp【或者将土地利用類型圖進行重分類，将沼澤區域的屬性值設定為Nodata，非沼澤區域的屬性值設定為1，然後将重分類之後的圖層的資料結構轉換為矢量資料結構即可得到非沼澤圖層A.shp】；

1. 對道路進行200m、1000m的緩沖區分析，并對得到的200m緩沖區和1000m緩沖區進行疊加分析，對二者交集取反得到200m~1000m的緩沖區圖層B.shp；

1. 對水系分布圖按屬性選擇将主幹河流選中，并對選中要素進行1200m的緩沖區分析得到主幹河流附近圖層C.shp；

1. 對非沼澤圖層A.shp、緩沖區圖層B.shp、主幹河流附近圖層C.shp進行疊加分析，取三者公共部分即得到适合公園選址的範圍區域。

03 學校與居民點問題

題目

現有下列資料:

①成都市國小統計資料，包括學校編号、學校名稱、經度、緯度、最大招收學生人數)，以Excel檔案方式儲存

②居民點圖層資料（點矢量圖層，主要屬性包括居民點名稱、适齡兒童人數)。

③成都市行政區劃(面矢量圖層，主要屬性包括行政區劃名稱)。

結合ArcGIS平台，回答問題，并寫出實作的具體方法:

①如何分析統計各個行政區内（高新區、武侯區、成華區、青羊區等）有多少學校、有多少适齡兒童人數?

②如果不考慮學校接收學生人數的限制，僅考慮居住地到學校的直線距離（如5公裡範圍)，如何分析各個學校的服務範圍以及應招學生人數?

③若每個居民點就近5公裡範圍上學，查詢周圍5公裡沒有學校的居民點?

對于問題1的具體操作方法：

1. 使用ArcGIS的Add XY Data将Excel檔案轉換為學校點圖層A.shp；

1. 将學校點圖層A.shp與成都市行政區劃進行疊加分析，得到疊加後的學校點圖層，再将屬性轉導出，分類統計；

對于問題2的具體操作方法：

1. 對學校點圖層A.shp進行5km的緩沖區分析，得到5km緩沖區面圖層，再将該圖層與居民點圖層進行疊加分析，得到疊加後的點圖層進行屬性統計即可；

對于問題3的具體操作方法：

1. 對居民點圖層進行5km的緩沖區分析得到緩沖區圖層，再将該圖層與學校點圖層A.shp進行疊加分析，最後對疊加後的點圖層進行屬性統計；

04 考點噪聲問題

為確定第十二屆财富論壇和2013年聯考順利進行,成都市中心城區共有21個考點，市建委要求在考試期間，考場周邊建設工地，全天禁止混凝土澆築和電鋸、切割機等強噪聲裝置作業。

①已知21個中心城區考點的相關資訊，如經、緯度、考點名稱、考點、考生人數等資訊，以Excel方式儲存;

②中心城區建設工地相關資訊，如工地名稱、負責人、負責人電話、項目進度、工地經緯度資訊等，以Excel檔案形式儲存。

請結合ArcGis 或 SuperMap等GIS平台進行分析，寫出具體實作以下目的的過程及主要操作步驟:

①根據Excel檔案形式儲存的21個中心城區考點的相關資訊,制作成都考點分布專題圖，如果每個考點負責直線距離10公裡以内居住的考生，根據考點分布圖制作其覆寫範圍，并進行盲區（成都市内未覆寫的區域）分析?

②根據Excel檔案形式儲存的建設工地資訊，制作中心區建築工地分布圖，如果每個工地噪聲影響範圍為10公裡，分析其影響範圍。如果要分析其實影響的居民人數，還需要什麼資料﹖如何進行分析?

③假如市建委規定會展中心及21個考點周圍5公裡範圍内工地全面“禁噪”，5公裡以上10公裡 範圍的工地禁止大型的超強噪聲裝置作業;如何查詢出全面“禁噪的工地以及禁止大型的超強噪聲裝置作業的工地?

注:考點及工地抽象為點對象。

對于問題1：

1. 使用ArcGIS菜單欄中的Add XY Data将Excel格式中心城區考點轉換為中心城區考點點圖層A.shp；

1. 對中心城區考點點圖層A.shp進行要素的标注，标注内容為考點的名稱，并在ArcGIS的布局視圖中添加标題、指北針、比例尺、圖例等地圖要素，最後進行微調并導出地圖即可得到成都市考點分布專題圖；

1. 對中心城區考點點圖層A.shp進行10km的緩沖區分析，并對各個點要素生成的緩沖區要素進行合并得到考點覆寫面圖層B.shp；

1. 将考點覆寫面圖層B.shp與成都市區劃圖進行疊加分析，對二者交集取反得到盲區；

對于問題2：

1. 使用ArcGIS菜單欄中的Add XY Data将Excel格式的建設工地圖層轉化為建設工地點圖層C.shp；

1. 對建設工地點圖層C.shp進行要素的标注，标注内容為建設工地的名稱，并在ArcGIS的布局視圖中添加标題、指北針、比例尺、圖例等地圖要素，最後進行微調并導出地圖即可得到成都市建設工地分布專題圖；

1. 對建設工地點圖層C.shp進行10km的緩沖區分析，得到其影響範圍；

1. 如果要分析其影響的居民資料，則還需要包含居民人數、經緯度等相關資訊的居民點資訊；

對于問題3：

1. 對中心城區考點點圖層A.shp進行5km、10km的緩沖區分析，并對緩沖區進行合并得到兩個面對象；

1. 将兩個面對象與工地圖層進行疊加分析得到疊加之後的點圖層；

1. 對疊加後的點圖層進行屬性統計即可得到禁噪的工地以及禁止大型的超強噪聲裝置作業的工地。

05 柑橘栽培問題

通過柑橘對氣候條件的要求分析，将其劃分為适宜裁培區、次适宜裁培區、不能栽培區三種類型，假設适宜栽培區條件為年均溫度>17℃，最冷月均溫>6℃且極端最低溫>-3℃;次适宜栽培區條件為年均溫度15～17℃，最冷月均溫5~6℃且極端最低溫>-5℃;其它為不能栽培區。

已有資料分别為研究區域行政區劃圖（矢量面圖層），氣象站點觀測（統計）點資料，以Excel檔案儲存，Excel列包括氣象站點編号、站名、經度、緯度、年均溫度、最冷月均溫、極端最低溫度等。

現根據區劃條件和已知資料，制作研究區域的柑橘種植氣候區劃專題圖，請結合ArcGis平台寫出具體操作步驟。

1. 使用ArcGIS菜單欄中的Add XY Data将Excel格式氣象站點資料轉換為氣象站點圖層A.shp，再基于氣象站點圖層A.shp的屬性(包括年平均溫度、最冷月均溫、極端最低溫度)進行空間插值得到3個插值的栅格資料，分别為站點_年平均溫度.tif，站點_最冷月均溫.tif，站點_極端最低溫.tif；

1. 接着，利用栅格電腦對三個栅格資料進行計算得到新的栽培區圖層.tif，其中适宜栽培區屬性值設定為1，次适宜栽培區屬性值設定為2，其它設定為3；栅格計算的格式為Con(('站點_年平均溫度.tif' > 17) && ('站點_最冷月均溫.tif' > 6) && ('站點_極端最低溫.tif') > -3, 1, Con(('站點_年平均溫度.tif' <= 17 && '站點_年平均溫度.tif' >= 15) && ('站點_最冷月均溫.tif' <= 5 && '站點_最冷月均溫.tif' <= 6) && ('站點_極端最低溫.tif') > --5), 2, 3)；

1. 使用ArcGIS中布局視圖對上述得到的栽培區圖層.tif進行标題、指北針、圖例等地圖要素的添加，最後出圖即可得到工具種植氣候區劃專題圖。

06 核電站選址問題

設某項應用為核電站選址，要求核電站距離海邊50km以内，地形坡度小于5度，避開居民區，試以GIS方法，設計該位置的選址模型。

具體操作步驟：

（假定已經收集了海岸線圖層.shp，DEM圖層.tif，土地利用類型圖層.tif/土地利用類型圖層.shp）

1. 利用ArcGIS平台對海岸線圖層.shp進行50km的緩沖區分析，得到海岸線緩沖區圖層.shp；

1. 利用ArcGIS的坡度工具對DEM資料進行坡度的提取，并對提取的坡度進行重分類，将坡度小于5°栅格單元指派為1，其它設為空值，得到重分類後的坡度5.tif；

1. 若土地利用類型為栅格資料結構，那麼将其進行重分類，非居民區的栅格單元指派為1，居民區設定為空值得到非居民區.tif；若土地利用類型為矢量資料結構，那麼按屬性選擇出非居民區并導出為非居民區.shp；

1. 最後對海岸線緩沖區圖層.shp、坡度5.tif、非居民區.tif/.shp進行掩膜或交集或相交然後按屬性選擇等處理後得到滿足條件的核電站選址區域；