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关于GIS原理的实际分析应用题的一些解法

news 2025/9/17 7:12:15

话不多说，看题.

01 公园选址问题1

题目

请写出利用GIS技术进行公园选址的空间操作步骤。其中公园选址条件:

1）为了安静舒适，要求该园区离主要公路1公里以外，且交通方便，离主要公路3公里以内。

2）公园最好依附在大小适中的天然河流上;

3）公园选址避免沼泽地。

相关数据:提供三个图层模拟数据:

1）交通图（公路分为主要、次要两个类型），图层名:Road;

2）水系图（河流分为1-3等），等级为2的河流为适中河流，图层名:Stream;

3）沼泽地图（类型为1为沼泽地，0为非沼泽地），图层名:Marsh。

针对公园选址要求及现有数据，结合ArcGIS平台软件，列出具体的空间操作步骤。

思路：

对交通图、水系图、沼泽地图进行主要公路、2级河流、非沼泽地的提取，然后对主要公路进行1km和3km的缓冲区分析并提取出1~3km范围的缓冲区，接着取1~3km的缓冲区与非沼泽地得公共部分得到新的面区域A，将面区域A与2级河流进行叠加分析得到满足要求的线区域。

注意事项：

一定要结合ArcGIS进行步骤的说明；

沼泽地图是面数据，一般可为栅格数据也可为矢量数据结构(像土地利用类型图都需要注意有没有明确说明是矢量还是栅格，若没有需要两手准备)，而线数据没有明确说明一般认为是矢量数据；

思路的处理方法不唯一，存在多种方法，以下会简要说明几种；

操作步骤：

使用ArcGIS对交通图按属性选择将主要公路选中，并对选中要素(亦可选中要素导出再缓冲区分析)分别进行1km、3km的缓冲区分析，接着对1km缓冲区和3km缓冲区进行叠加分析(或称叠置分析)，对二者交集取反得到1~3km缓冲区的图层A.shp；

若沼泽地图为矢量数据，那么使用ArcGIS对沼泽地图按属性选择出非沼泽地图层B.shp；若沼泽地图为栅格数据，那么将沼泽地图的栅格数据结构转换为矢量是数据结构，再进行上述操作得到非沼泽地图层B.shp；【此处对于栅格数据结构的沼泽地还有其它方法，例如先对沼泽地图进行提取分析选出属性值为0的非沼泽区域，再将该区域的栅格数据结构转换为矢量数据结构得到非沼泽地图层B.shp；或者直接数据结构都无需进行转换直接就是栅格数据结构的非沼泽地图层.tif，后续操作其实也可以进行】

若步骤2得到的图层是非沼泽地图层.shp，那么将其与图层A.shp进行叠加分析，对二者取交集得到图层C.shp；若步骤2得到图层是非沼泽地图层.tif（栅格数据结构），那么对非沼泽地图层.tif进行掩膜，掩膜数据为图层A.shp，最终得到图层C.tif。【图层C的含义是该区域既在主要公路1~3km范围，也在非沼泽区域】

使用ArcGIS对水系图按属性选择将2级河流选中并导出为适中河流.shp。若步骤3得到的是图层C.shp，那么将图层C.shp与适中河流.shp进行叠加分析，对二者进行相交操作得到线图层D.shp，再对其按属性选择将在图层C内的适中河流选择并导出为线图层E.shp；若步骤3得到的是图层C.tif，那么对图层C.tif进行掩膜，掩膜数据为适合河流.shp，得到图层E.tif；【其实写到这里我想还是在步骤2的一开始就将栅格数据结构转换为矢量数据结构，毕竟统一结构之后确实操作方便多了，另外这里的图层E.tif或许还需要转化为矢量数据结构】

最终得到的线图层E.shp即为适合公园选址的区域。

02 公园选址问题2

题目

假设某地要新建一公园，该公园须满足下列条件：

① 公园不得在沼泽区内；

② 公园距离公路不小于200m，不大于1000m；

③ 公园必须靠近天然的主干河流(1200m之内)

要解决该选址问题，需要收集哪些数据（3分）？写出实现的具体方法（7分）。

问题1的解答

要解决该选址问题，需要收集土地利用类型图、道路分布图、水系分布图。【需要说明的是我们收集的数据一定要常规，即在政府部门等网站可以获取，如果你收集的数据是非沼泽图、主干河流图，这应该是会扣分的】

问题2的具体实现方法：

若收集的土地利用类型图为矢量数据结构，那么对土地利用类型图按属性选择出非沼泽图层A.shp；若收集的土地利用类型图为栅格数据结构，那么将其数据结构转化为矢量数据结构，接着对转换后的图层按属性选择出非沼泽区域并导出数据为非沼泽图层A.shp【或者将土地利用类型图进行重分类，将沼泽区域的属性值设置为Nodata，非沼泽区域的属性值设置为1，然后将重分类之后的图层的数据结构转换为矢量数据结构即可得到非沼泽图层A.shp】；

对道路进行200m、1000m的缓冲区分析，并对得到的200m缓冲区和1000m缓冲区进行叠加分析，对二者交集取反得到200m~1000m的缓冲区图层B.shp；

对水系分布图按属性选择将主干河流选中，并对选中要素进行1200m的缓冲区分析得到主干河流附近图层C.shp；

对非沼泽图层A.shp、缓冲区图层B.shp、主干河流附近图层C.shp进行叠加分析，取三者公共部分即得到适合公园选址的范围区域。

03 学校与居民点问题

题目

现有下列数据:

①成都市小学统计数据，包括学校编号、学校名称、经度、纬度、最大招收学生人数)，以Excel文件方式保存

②居民点图层数据（点矢量图层，主要属性包括居民点名称、适龄儿童人数)。

③成都市行政区划(面矢量图层，主要属性包括行政区划名称)。

结合ArcGIS平台，回答问题，并写出实现的具体方法:

①如何分析统计各个行政区内（高新区、武侯区、成华区、青羊区等）有多少学校、有多少适龄儿童人数?

②如果不考虑学校接收学生人数的限制，仅考虑居住地到学校的直线距离（如5公里范围)，如何分析各个学校的服务范围以及应招学生人数?

③若每个居民点就近5公里范围上学，查询周围5公里没有学校的居民点?

对于问题1的具体操作方法：

使用ArcGIS的Add XY Data将Excel文件转换为学校点图层A.shp；

将学校点图层A.shp与成都市行政区划进行叠加分析，得到叠加后的学校点图层，再将属性转导出，分类统计；

对于问题2的具体操作方法：

对学校点图层A.shp进行5km的缓冲区分析，得到5km缓冲区面图层，再将该图层与居民点图层进行叠加分析，得到叠加后的点图层进行属性统计即可；

对于问题3的具体操作方法：

对居民点图层进行5km的缓冲区分析得到缓冲区图层，再将该图层与学校点图层A.shp进行叠加分析，最后对叠加后的点图层进行属性统计；

04 考点噪声问题

为确保第十二届财富论坛和2013年高考顺利进行,成都市中心城区共有21个考点，市建委要求在考试期间，考场周边建设工地，全天禁止混凝土浇筑和电锯、切割机等强噪声设备作业。

①已知21个中心城区考点的相关信息，如经、纬度、考点名称、考点、考生人数等信息，以Excel方式保存;

②中心城区建设工地相关信息，如工地名称、负责人、负责人电话、项目进度、工地经纬度信息等，以Excel文件形式保存。

请结合ArcGis 或 SuperMap等GIS平台进行分析，写出具体实现以下目的的过程及主要操作步骤:

①根据Excel文件形式保存的21个中心城区考点的相关信息,制作成都考点分布专题图，如果每个考点负责直线距离10公里以内居住的考生，根据考点分布图制作其覆盖范围，并进行盲区（成都市内未覆盖的区域）分析?

②根据Excel文件形式保存的建设工地信息，制作中心区建筑工地分布图，如果每个工地噪声影响范围为10公里，分析其影响范围。如果要分析其实影响的居民人数，还需要什么数据﹖如何进行分析?

③假如市建委规定会展中心及21个考点周围5公里范围内工地全面“禁噪”，5公里以上10公里范围的工地禁止大型的超强噪声设备作业;如何查询出全面“禁噪的工地以及禁止大型的超强噪声设备作业的工地?

注:考点及工地抽象为点对象。

对于问题1：

使用ArcGIS菜单栏中的Add XY Data将Excel格式中心城区考点转换为中心城区考点点图层A.shp；

对中心城区考点点图层A.shp进行要素的标注，标注内容为考点的名称，并在ArcGIS的布局视图中添加标题、指北针、比例尺、图例等地图要素，最后进行微调并导出地图即可得到成都市考点分布专题图；

对中心城区考点点图层A.shp进行10km的缓冲区分析，并对各个点要素生成的缓冲区要素进行合并得到考点覆盖面图层B.shp；

将考点覆盖面图层B.shp与成都市区划图进行叠加分析，对二者交集取反得到盲区；

对于问题2：

使用ArcGIS菜单栏中的Add XY Data将Excel格式的建设工地图层转化为建设工地点图层C.shp；

对建设工地点图层C.shp进行要素的标注，标注内容为建设工地的名称，并在ArcGIS的布局视图中添加标题、指北针、比例尺、图例等地图要素，最后进行微调并导出地图即可得到成都市建设工地分布专题图；

对建设工地点图层C.shp进行10km的缓冲区分析，得到其影响范围；

如果要分析其影响的居民数据，则还需要包含居民人数、经纬度等相关信息的居民点信息；

对于问题3：

对中心城区考点点图层A.shp进行5km、10km的缓冲区分析，并对缓冲区进行合并得到两个面对象；

将两个面对象与工地图层进行叠加分析得到叠加之后的点图层；

对叠加后的点图层进行属性统计即可得到禁噪的工地以及禁止大型的超强噪声设备作业的工地。

05 柑橘栽培问题

通过柑橘对气候条件的要求分析，将其划分为适宜裁培区、次适宜裁培区、不能栽培区三种类型，假设适宜栽培区条件为年均温度>17℃，最冷月均温>6℃且极端最低温>-3℃;次适宜栽培区条件为年均温度15～17℃，最冷月均温5~6℃且极端最低温>-5℃;其它为不能栽培区。

已有数据分别为研究区域行政区划图（矢量面图层），气象站点观测（统计）点数据，以Excel文件保存，Excel列包括气象站点编号、站名、经度、纬度、年均温度、最冷月均温、极端最低温度等。

现根据区划条件和已知数据，制作研究区域的柑橘种植气候区划专题图，请结合ArcGis平台写出具体操作步骤。

使用ArcGIS菜单栏中的Add XY Data将Excel格式气象站点数据转换为气象站点图层A.shp，再基于气象站点图层A.shp的属性(包括年平均温度、最冷月均温、极端最低温度)进行空间插值得到3个插值的栅格数据，分别为站点_年平均温度.tif，站点_最冷月均温.tif，站点_极端最低温.tif；

接着，利用栅格计算器对三个栅格数据进行计算得到新的栽培区图层.tif，其中适宜栽培区属性值设置为1，次适宜栽培区属性值设置为2，其它设置为3；栅格计算的格式为Con(('站点_年平均温度.tif' > 17) && ('站点_最冷月均温.tif' > 6) && ('站点_极端最低温.tif') > -3, 1, Con(('站点_年平均温度.tif' <= 17 && '站点_年平均温度.tif' >= 15) && ('站点_最冷月均温.tif' <= 5 && '站点_最冷月均温.tif' <= 6) && ('站点_极端最低温.tif') > --5), 2, 3)；

使用ArcGIS中布局视图对上述得到的栽培区图层.tif进行标题、指北针、图例等地图要素的添加，最后出图即可得到工具种植气候区划专题图。

06 核电站选址问题

设某项应用为核电站选址，要求核电站距离海边50km以内，地形坡度小于5度，避开居民区，试以GIS方法，设计该位置的选址模型。

具体操作步骤：

（假定已经收集了海岸线图层.shp，DEM图层.tif，土地利用类型图层.tif/土地利用类型图层.shp）

利用ArcGIS平台对海岸线图层.shp进行50km的缓冲区分析，得到海岸线缓冲区图层.shp；

利用ArcGIS的坡度工具对DEM数据进行坡度的提取，并对提取的坡度进行重分类，将坡度小于5°栅格单元赋值为1，其它设为空值，得到重分类后的坡度5.tif；

若土地利用类型为栅格数据结构，那么将其进行重分类，非居民区的栅格单元赋值为1，居民区设置为空值得到非居民区.tif；若土地利用类型为矢量数据结构，那么按属性选择出非居民区并导出为非居民区.shp；

最后对海岸线缓冲区图层.shp、坡度5.tif、非居民区.tif/.shp进行掩膜或交集或相交然后按属性选择等处理后得到满足条件的核电站选址区域；