最佳路径(栅格)ArcGIS

杭州师范大学

H a n g z h o u N o r m a l U n i v e r s i t y 《GIS空间分析与建模》

实验报告

学院班级：理学院地信141

实验名称：寻找最佳路径

学生姓名：赵文彪

学生学号：2014212425

授课老师：胡潭高

提交日期：2016年11月10日

目录

1 实验目的： (3)

2 实验要求： (3)

3 操作流程 (3)

3.1 数据准备 (3)

3.2 创建成本数据集 (5)

3.2.1 坡度数据集 (5)

3.2.2 起伏度成本数据集 (9)

3.2.3 河流成本数据集 (12)

3.2.4 最终的成本数据 (13)

3.2.5 计算成本权重距离函数 (14)

3.2.6 求最短路径 (16)

实验四、寻找最佳路径

1实验目的：

熟悉ArcGIS的栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题。

2实验要求：

新建路径成本较少

新建路径为较短路径

新建路径的选择应该避开主干河流，以减少成本

新建路径成本计算时，考虑到河流成本是路径成本中较为关键的因素，现将坡度数据和起伏数据按照0.4：:06的权重合并，然和如河流成本做等权重的加和并，公式描述如下：Cost =reclass_river + (reclass_slope*0.6 + reclass_QFD*0.4)

寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析中距离制图中成本路径及最短路径、表面分析和坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成。

提交寻找到的最佳路径路线图

3操作流程

3.1 数据准备

将所需数据加载到ArcGIS中，如下图

激活Spatial Analyst，如下图

设置空间分析环境

设置工作空间路径（不要有中文字符）

处理范围中将处理范围设置为何dem数据相同

栅格分析中将像元大小设置为同dem一样

3.2 创建成本数据集

3.2.1坡度数据集

在工具箱中选择Slope（坡度）工具

将高程的dem数据输入进去，文件名为Slope，如下图：

结果如下图

使用工具箱中的reclassify（重分类）

将要分类的栅格数据Slope输入，依据Value值进行分类，单击Classify

方法为等间距分类，分为10类，如下图所示

返回重分类参数窗口，文件名为reclass_slope，ok

对Slope栅格进行重分类的结果如下图

3.2.2起伏度成本数据集在工具箱中找到Focal statistic

参数如下

Focal statistic的结果如下图：

利用重分类工具对QFD进行重分类，按十级等间距进行分类（和Slope分类一样）

对QFD进行分类结果如下图：

3.2.3河流成本数据集利用重分类工具对河流栅格数据进行分类参数如下：

河流分类结果如下图

3.2.4最终的成本数据

加权合并单因素成本数据，生成最终的成本数据在工具箱里找到栅格计算器（Raster Calculator）

弹出的窗口中计算公式如下

最终成本数据集显示如下（深色表示成本较高）：

3.2.5计算成本权重距离函数在工具箱找到cost distance工具，如下图

参数设置如下：

成本距离图，如下

回溯链接图：

3.2.6求最短路径在工具箱里找到cost path工具

参数如下图

最短路径图：

4总结

一路顺利完成，下面写一写原理性的东西（自己的理解）：

坡度成本计算原理：dem是高程数据，每个像元对应的是其高程，所以可以利用相邻像元值的差值除以两个像元的距离（dem分辨率乘以1，两个像元中心的距离）来表示坡度（栅格数据，像元值表示坡度，取值范围为（0到90）），然后对坡度栅格数据分类，比如将

0到10（度）分为一级，就是进行量化分级，这样计算比较方便。

起伏度成本数据原理：起伏度其实和坡度差不多的，本来可以直接利用dem的像元值进行分类的，到这样更加准确，但分出来的栅格会有许多碎斑。而利用焦点统计在进行分类，这样碎斑的情况会好很多（其实相当于滤波平滑，在重分类）。

河流成本原理：简单说就是加大河流深度对成本的影响

总的成本栅格数据：简单说就是对坡度、起伏度和河流成本进行加权求和，权重越大，总成本中所占比例越高。

剩下的就是根据总的成本栅格数据计算出所有可能路径，并将成本最小的成本输出。