空间分析实验指导书黎华武汉理工大学资环学院2011年9月目录实验一、市区择房分析 (2)实验二、最短路径分析 (3)实验三、寻找最佳路径 (5)实验四（综合实验一）、学校选址规划 (7)实验一、市区择房分析1、背景如何找到环境好、购物方便、小孩上学方便的居住区地段是购房者最关心的问题，因此购房者就需要从总体上对商品房的信息进行研究分析，选择最适宜的购房地段。
2、数据●城市市区交通网络图（network.shp）●商业中心分布图（marketplace.shp）●名牌高中分布图（school.shp）●名胜古迹分布图（famous place.shp）3、步骤1）所寻找的区域应该满足以下条件●离主要交通要道200米之外，以减少噪音污染●在商业中心的服务范围内，服务范围以商业中心规模的大小（属性字段YUZHI）来确定●距名牌高中在750米内，以便小孩上学便捷●距名胜古迹500米内，环境幽雅2）对每个条件进行缓冲区分析，得到各个条件所对应的区域3）运用空间叠置分析对上述4个图层进行叠加，得到适合的购房地段实验二、最短路径分析1．背景：在现实生活中寻求最短，最快，提高效率有着重大意义，而交通网络中要素的设置如权重的改变和阻强的设置对最短路径的选择也有着很大的影响，研究这些因子的改变究竟对最短路径能造成多大的影响，对于现实也有一定的指导意义。
2．目的：学会用ArcGIS9 进行各种类型的最短路径分析，了解内在的运算机理。
3．数据：试验数据位于\Chp7\Ex2，请将练习拷贝至E:\Chp7\Ex2\ 一个GeoDatabase 地理数据库：City.mdb，内含有城市交通网、超市分布图，家庭住址以及网络关系。
4．要求：应该能够给出到达指定目的地的路径选择方案根据不同的权重要求得到不同的最佳路径，并给出路径的长度；根据需求找出最近的设施的路径，这里是以超市为例。
（1）在网络中指定一个超市，要求分别求出在距离、时间限制上从家到超市的最佳路径。
（2）给定访问顺序，按要求找出从家经逐个地点达到目的地的最佳路径。
5．操作步骤：首先打开ArcMap选择E:\Chp7\Ex2\city.mdb再双击后选择将整个要素数据集city加载进来。
然后将place 点状要素以HOME 字段属性值进行符号化，1 值是家，0 值是超市，（1）无权重最佳路径的选择1）在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放在家和想要去的超市点上。
2）确认在Analysis 下拉菜单中的Options 按钮打开的Analysis Options 对话框中的weight 和weight filter 标签项全部是none，这样使得进行的最短路径分析是完全按照这个网络自身的长短来确定的。
3）点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。
单击solve 键，则最短路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。
（2）加权最佳路径选择1）在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放在家和想去的某个超市点上。
2）选择Analysis 下拉菜单，选择Option按钮，打开Analysis Option对话框，选择Weight 标签页，在边的权重(edge weight)上，全部选择长度（length）权重属性。
3）点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。
单击solve键，则以长度为比重为基础的最短路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。
4）上述是通过距离的远近选择而得到的最佳路径，而不同类型的道路由于道路车流量的问题，有时候要选择时间较短的路径，同样可以利用网络分析进行获得最佳路径。
这里的时间属性是在建网之前，通过各个道路的类型（主干道，次要道等）来给定速度属性，然后通过距离和速度的商值确定的，并将其作为属性设定于每个道路上，这里没有考虑红灯问题以及其他因素，而是一种理想情况，不过可以将其他的要素可以逐渐加入来完善。
（3）按要求和顺序逐个对目的点的路径的实现1）在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标按照车辆访问的顺序逐个放在点上。
2）选择Analysis 下拉菜单，选择Option 按钮，打开Analysis Option 对话框，选择Weight 标签页，在边的权重(edge weight)上，全部选择长度（length）权重属性。
3）点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。
单击solve 键，则从起点按顺序逐一经过超市然后最后回到家的最短有效路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。
4）同样是经过这11 个地点，换成权重是时间的，由于道路车流量的不同，如在市中心车流量特别大，车速慢，故而为节约时间，所以使得路经发生很大的改变，而从外围的道路行驶了。
（4）阻强问题这里的阻强是指网络中的点状要素或线状要素因为实际中遇到的例如修路、或那个时段车辆饱和、十字路口发生事故等一些缘故而使得要素不可运行，这时原来获得的最短路径就需要进行修正，具体操作如下：1）修路的情形出现，即某个路段不可运行，这在网络中的表现是设置阻强，方法有两种，一种是永久性的，直接将网络边要素的属性修改成不可运行。
操作是选择要进行设置的边要素，将其属性中的Enabled 字段改成False 即可；另一种是暂时性的，设置边要素障碍。
即利用边要素障碍添加工具将边设置。
取同上述距离加权相同的超市为地点，假设其中一条路段正在修路，则产生的新的最佳路径。
可以看出路段的维修状况使得最佳路径产生了改变，同时最近距离也随之发生改变。
2）十字路口发生问题，即网络中的结点不可运行，这时在网络中的表现也是设置阻强，方法和线状要素的一样，改变结点属性或利用点要素阻强添加工具将点设置，取同上述距离加权相同的超市为地点，假设其中某个路口出现阻塞，利用该方法产生最佳路径。
以上这个例子——从家到超市的最佳路径选择这个方面简单说明了网络分析中的最短路径问题对于实际之中有什么主要的用途，以及随着实际情况的改变，而对网络中要素的变化对最佳路径的产生什么样的影响，相信随着要素的健全，实际因素的添加等因子的辅助一定会使得网络分析在指导现实生活发挥着越来越大的作用。
实验三、寻找最佳路径1. 背景随着社会经济发展需求，公路的重要性日益提高。
在一些交通欠发达的地区，公路建设迫在眉睫。
如何根据实际地形情况设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。
2. 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结果进行公路建设选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。
3. 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4. 数据(1) dem(高程数据)(2) startPot (路径源点数据)(3) endPot (路径终点数据)(4) river (小流域数据)5. 实现流程图ArcGIS中实现最佳路径分析，首先利用高程数据派生出坡度数据以及起伏度数据集。
然后重分类流域数据、坡度、起伏度数据集到相同的等级范围，再按照上述数据集在路径选择中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可得到成本数据集。
在得到成本数据集之基础上，计算栅格数据中各单元到源点的成本距离与方向数据集。
最后执行最短路径即得到最佳路径。
6. 操作过程(1) 运行ArcMap，加载Spatial Analyst 模块，如果Spatial Analyst 模块未能激活，点击Tools 菜单下的Extensions，选择Spatial Analyst，点击Close 按钮。
(2) 单击File 菜单下的Open 命令，打开加载地图文档对话框，选择E:\Chp8\Ex2\road.mxd。
(3) 设置空间分析环境。
点击Spatial Analyst 模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数：1) 打开Options 对话框中的General 选项卡，设置默认工作路径为：“E:\Chp8\Ex2\result\”。
2) 打开Options对话框中的Extent选项卡，在Analysis Extent下拉框中选择“Same as DEM”。
3) 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 DEM”。
(4) 创建成本数据集要找到到学校的最佳路径，首先需要从适宜性地图创建源数据输入及成本数据集，把它们作为成本加权函数输入。
考虑到山地坡度、起伏度对修建公路的成本影响比较大，其中尤其山地坡度更是人们首先关注的对象，则在创建成本数据集时，可考虑分配其权重比为：0.6：0.4。
但是在有流域分布的情况下，河流对成本影响不可低估。
在此情形下，成本数据集考虑为合并山地坡度和起伏度之后的成本，加上河流对成本之影响即可。
1) 坡度成本数据集选择DEM 数据层，点击Spatial Analyst下拉列表框，选择Surface Analysis 并点击slope，生成坡度数据集，记为Slope。
选择Slope 数据层，点击Spatial Analyst下拉键头，选择Reclassify 命令实施重分类。
对坡度数据集实施重分类的基本原则是：采用等间距分为10 级，坡度最小一级赋值为1，最大一级赋值为10 ，得到坡度成本（reclass_slope）。
2) 起伏度成本数据集选择DEM 数据层，点击Spatial Analyst下拉列表框，选择Neighborhood Statistics，设置相关参数，点击Ok 按钮，生成起伏度数据层，记为QFD。
选择QFD 数据层，点击Spatial Analyst下拉键头，选择Reclassify命令，按10 级等间距实施重分类，地形越起伏，级数赋值越高，即最小一级赋值为1，最大一级赋值为10 ，得到地形起伏成本数据（reclass_QFD）。