地理信息系统实验报告.doc

地理信息系统实验报告
————复杂地形中的选址

姓 名：路婉君
学 号：071340608
专 业：人文地理与城乡规划
指导老师：汤弟伟
实验内容
一、基本背景
某区域需要选址建设一处火电厂，区域面积约为6000k㎡。区域内有一处煤矿，为火电厂的煤炭来源。东侧有湖泊，为火电厂的水源。有3条铁路主线，需要修建一条专用铁路支线，用于煤炭运输。区域内还有3个城镇，一处森林公园。火电厂的建设要考虑因素的很多，某些和地理位置无关，如发电设备、厂房、对排放烟气的净化处理等。与地理位置有关的因素中影响较大的有两大类：
（1） 环境因素。城镇、森林公园对电厂位置有限制。
（2） 经济因素。水源供应、铁路支线、煤炭运输都对电厂的建设、运营费用有影响。
二、环境限制分析
1. 栅格分析的初始设置

环境设置：
2.确定城镇周边3km范围

如地图中3个城镇多边形进入选集：

建立有城镇距离的栅格D_town

产生新的分类栅格R_town,该栅格的单元离开城镇距离大于3000m，在区域范围内。
3.确定森林公园周边5km范围
和第二步骤一样，产生森林公园的距离栅格D_forest.

新的分类栅格R_forest,表示只有离开森林公园的距离大于5000m的单元

4产生只包括“范围内”的栅格
范围内面转栅格，为site

5.环境因子综合
通过栅格计算器，产生环境评定栅格R_site.
可建设电厂的栅格应取值1，不可建设电厂的栅格应取值NODATA（空值）。打开属性表，栅格单元大小为1000m*1000m，可建设范围为3493k㎡。

三、计算取水费用
发电用水费用和取水距离及地形高程有关。由于取水口的一级水泵站加压能力有限，在输水过程中，当地面高差大于50m时，要建设升压泵站，这就增加了输水费用。因此，用水费用受输水管长度及地形高差两个因素的影响。建立图层Data frame2,。
1.建立成本栅格

产生不规则三角网tin1，将tin转换成高程栅格

高程栅格还不能反映水的输送费用，需要再分类。

再分类产生新的分类栅格：R_site_elev.

即使在栅格范围内，森林公园、城镇依然不能铺设水管，还不能铺设到研究边界之外，但是水管可以沿着森林、城镇的边缘绕行，为此需要在输水成本图层中扣除不能铺设水管的部分，进一步设置：
选中“范围内”和“湖泊”，面转栅格产生栅格S_water,进一步利用栅格计算器，产生输水成本栅格Elev_cost，由于S_water有效单元取值为1，对成本没有影响，排除了“森林公园”和“城镇”的位置：

2. 产生取水费用栅格
使用成本距离，建立栅格calculation1,，在calculation1的范围内能铺设输水管，但不能建电厂，应从中扣除不能设置电厂的部分位置。

利用栅格计算器，产生取水费用栅格water_cost，颜色越深，费用越高。

四、计算铁路支线修建费用
铁路修建费用，与取水费用相似，依靠成本距离计算，不仅与铁路的修建长度有关，也与地形坡度有关。以下就简单介绍过程及内容。
创建新图层3

1.建立“成本”栅格
先将tin转换成基本单元较小的高程栅格，然后转换成坡度栅格，再聚合成单元较大的平均坡度栅格。
铁路和森林公园的距离不能小于5000m，与城镇的距离不能小于3000m，不能穿越湖泊，不能在范围外。计算成本，结果如图所示：

2.计算铁路支线修建费用
有了“源图层”和“成本图层”，就可以计算成本距离。产生铁路支线修建费用栅格rail_cost。颜色越深费用越高。

五、计算煤炭运输费用
煤炭从区域内的煤矿运到火电厂，运费是距离的参数。煤矿自身在铁路主线附近，运输费用有铁路主线运距两部分组成。
1.建立铁路主线运输成本栅格
按照要素换成栅格，线要素“铁路主线”换成栅格Rail_gird.

2. 煤炭在铁路主线上的运距
煤炭在铁路主线上的运距是从煤矿出发沿铁路主线的运输距离，是沿铁路线计算运距的，要用成本距离计算方法。
沿铁路主线的运输距离栅格：

3. 临近分配
Calculation2中的每个单元取值是煤炭在铁路主线上的运输距离，还要将这一运距的数值分配给区域内的其他栅格，使每个栅格都知道将煤炭运到这一点在主线上花了多少运距。邻近分配的计算结果是使新的栅格单元取值等于离它最近的被分配的栅格单元值。
由浮点型换为整数型。

生成新的栅格，铁路主线运距被分配到了每一个栅格。

4. 计算煤炭在支线上的运距
煤炭在铁路支线上的运距等于直线铁路的长度，可忽略地形高程和坡度的变化。

5. 计算煤炭运输费用
煤炭运输费用是总运距和单位距离运输成本的乘积，总运距是铁路主线运距和铁路支线运距之和，可以对Maindist和sub_dist进行相加叠合得到。
计算结果：

六、评价指标的标准化、综合化
将以上3个单项结果进行数值的标准化处理。使用线性比例转换法：

1.取水费用的标准化处理
标准化的取水费用图层，颜色越浅费用越高。

2.铁路支线修建费用的标准化处理
标准化的铁路支线修剪费用图层，颜色越浅费用越高

3.煤炭运输费用的标准化处理
标准化的煤炭运输费用图层：

4.选址评价的指标综合
以上已完成了环境允许、取水费用、铁路支线修建费用及煤炭运输费用4个单项因子的评价。综合评价只要针对后3个费用因子。已知3个费用因子有不同用的重要性：取水鬼费用的权重0.35，铁路支线修建费用权重0.2，煤炭运输费用权重0.45
通过栅格计算器，得到综合评价栅格cost_eval，栅格单元的评价值为0.2732—0.79858，取值越小，成本越高，越不适宜；取值越大。成本越低，越适宜建设电厂。
考虑权重的综合评价结果，颜色越深越合适。

实验总结
实验内容是基于栅格的综合选址评价分析，分为环境、取水、铁路、运输及综合5个阶段。通过栅格分析，栅格转换和栅格计算器等功能，对与铁路修建费用，取水费用等因素进行计算，并在图层上显示出来。
在实验的过程中，充分了解到地理信息系统在复杂地形中选址的作用，可以在复杂的环境中逐一把各个环境条件分开分析和计算，又可以把其综合起来分析和计算。地理信息系统在生活中的作用显而易见，在此次实验中，真正的感受到了它的强大功能和作用。