ArcGIS实验-Ex8-寻找最佳路径

第八章栅格数据的空间分析

练习2：寻找最佳路径

一、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。

二、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类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。

三、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。

四、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)

五、操作步骤

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\”，如图1所示。

(2) 打开Options对话框中的Extent选项卡，在Analysis Extent下拉框中选择“Same as Layer landuse”，如图2所示。

(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 Layer landuse”，如图3所示。

图1 Options对话框中的General选项卡

图2 Options对话框中的Extent选项卡图3 Options对话框中的Cell Size选项卡

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，图4所示。

选择Slope数据层，点击Spatial Analyst下拉键头，选择Reclassify命令实施重分类。如图5所示。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 ，得到图6所示坡度成本数据（reclass_slope）。

图4 坡度数据集

图5 重分类对话框

图6 坡度成本数据

(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，设置如图7所示参数设置，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 ，如图

8、9，得到图10所示地形起伏成本数据（reclass_QFD）

(将得到一个经过领域运算操作后的栅格，

这是一个11×11的网格)

图7 生成起伏度图8 重分类设置

图9 重分类对话框图10 起伏度成本数据图

(3) 河流成本数据集

选择River数据层，点击Spatial Analyst下拉键头，选择Reclassify命令，按照河流等级如下进行分类，如图11所示：4级为10；如此依次为8，5，2，1，生成图12所示河流成本（reclass_river）。

图11 重分类对话框图12 河流成本数据

5、加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据集。

点击Spatial Analyst下拉箭头，选择Raster Calculator命令合并数据集。如图13所示，计算公式如下：

cost = reclass_river（重分类流域数据）+ ( reclass_slope（重分类坡度数据）*0.6 + reclass_rough（重分类起伏度数据）* 0.4)

得到图14所示最终成本数据集（cost），其中深色表示成本高的部分。

图13 计算成本权重数据对话框图14 最终成本数据集

6、计算成本权重距离函数

点击Spatial Analys模块t下拉键头，选择Distance中的Cost Weighted，如图15所示。设置参数如图点击OK按钮。生成图16所示成本距离图，其中浅色为源点；图17所示成本方向图，尖点为源点。

图15 Cost Weighted对话框

图16 成本距离图图17 成本方向图