第一届全国大学生GIS应用技能大赛试题答案及数据下载（下午）

题目：

某一地区引进X型经济作物，该作物的生长环境需要满足一定的地形及气象条件。现有该地区的地形及气象数据，请你根据X型作物的生长条件，为该地区进行X型作物适宜区分析，并制作专题图。同时，梳理上述问题及其解决过程，规划出科学合理的GIS应用系统，进行系统功能及界面设计。

一、相关信息说明如下

1.数据中，dem为数字高程模型数据，gully.shp为主沟谷数据；climate.txt为气象观测表数据（包含坐标、温度/℃及降雨/ mm等）。

2.dll中，DevComponents.DotNetBar2.DLL为工具控件库，IrisSkin2.DLL为皮肤控件库，titlerectangle.ssk为皮肤文件。

3.X型作物生长的条件为：

（1）作物喜阳；

（2）作物一般生长在该山区主沟谷两侧区域，一般不超过800米；

（3）作物生长的年平均温度为9.5-11.5℃；

（4）作物生长的年总降雨量为600-720mm。

4.坡向为90～270为阳坡。

5.可根据数字高程模型数据提取出坡向、水系等信息。

二、具体竞赛要求如下

1.请就以上条件确定此地区适合种植这种作物的范围，并制作专题图。专题图内容要求以地形和水系作为背景，且给出适宜种植面积（投影面积即可）。

2.基于问题的解决方案，进行GIS应用系统的功能及界面设计。系统功能模块原则上不要求代码实现，但地图加载、放大、缩小、漫游、全图等功能要求实现。

3.提交文件包括：专题图文件（含数据），GIS应用系统源码及技术文档。

4.技术文档应包括解题思路、解题过程、系统设计等内容。技术文档中，请尽可能附图说明。附图请使用Word图片裁剪工具使附图内容仅为说明区域。

三、数据链接如下

链接：https://pan.baidu.com/s/1uXNAwJ3PX6LIKSVsrjHLIQ    提取码：4707

参考答案：

一、解题思路

 

根据题意，需要先求得符合X型作物适宜生长条件的4个区域，对4个区域求交集即可得到X型作物生长适宜区。

1、要获得坡向90～270的区域，需要对dem数据进行坡向分析，并将坡向90～270的区域转换为矢量；

2、要获得主沟谷两侧800米内区域，需要对“gully.shp”数据进行缓冲区分析；

3、要获得年平均温度为9.5-11.5℃的区域，需要用“climate.txt”数据进行插值，并将年平均温度为9.5-11.5℃的区域转化为矢量；

4、对年总降雨量为600-720mm的区域处理和对年平均温度为9.5-11.5℃的区域相同；

5、对4个矢量区域求交集，即可得到X型作物生长适宜区，并制作专题图。

技术路线如下：

二、解题步骤

1、打开【分析工具】——【邻域分析】——【缓冲区】工具，输入要素选择“gully.shp”，缓冲距离设置为800米，对主沟谷数据进行缓冲区分析

                                                                                           图1 缓冲区工具

结果如图所示：

                                                                                             图2 缓冲区结果

 

缓冲区结果存在重叠，打开【数据管理工具】——【制图综合】——【融合】工具，添加缓冲区数据，取消【创建多部件要素】，点击确定

                                                                                                图3 融合工具

结果如图所示：

                                                                                             图4 融合结果

2、根据题意，需要提取坡向90~270之间的数据。（两种方法，栅格计算器和重分类工具，经检验，栅格计算器提取效果更好，故选取栅格计算器）

（1）打开【Spatial Analyst 工具】——【表面分析】——【坡向】工具，输入栅格选择dem数据，输出坡向数据

                                                                                           图5 坡向工具

结果如图所示：

                                                                                          图6 坡向结果

（2）打开【Spatial Analyst 工具】——【地图代数】——【栅格计算器】工具，输入相应的式子，如图所示

                                                                                                图7 栅格计算器

结果如图所示

                                                                                               图8 计算结果

（3）打开【Spatial Analyst 工具】——【提取分析】——【按属性提取】工具，输入计算后的坡度数据，并打开查询构建器，输入相应SQL语句

                                                                                                图9 查询构建器

点击确定，提取出90~270之间的坡向

                                                                                              图10 按属性提取

提取结果如图所示

                                                                                         图11 提取坡向数据

（4）打开【转换工具】——【由栅格转出】——【栅格转面】工具，输入提取的坡向数据，点击确定

                                                                                           图12 栅格转面

结果如下图所示

                                                                                          图13 矢量坡向数据

3、点击【文件】——【添加数据】——【添加XY数据】，输入“climate.txt”数据

                                                                                            图14 添加XY数据

结果如图所示：

                                                                                            图15 climate数据

4、点击【地理处理】——【环境】，对处理环境进行统一设置，以减少重复设置地理环境的工作，并保证栅格数据处理的结果具有统一性

                                                                                              图16 环境设置

5、打开【Spatial Analyst 工具】——【插值分析】工具，经过反复检验，比较不同的插值方法后，最终选择【样条函数法】，输入点要素climate数据，Z值字段选择Temperature，样条函数类型选择TENSION，权重取10，点数默认，点击确定，生成结果

                                                                                                图17 样条函数法

结果如图所示

                                                                                              图18 温度插值

对降雨量做相同处理，结果如图所示

                                                                                          图19 降雨量插值

6、对温度和降雨量数据进行和坡向相同的操作，结果如下所示

                                                                                           图20 矢量温度数据

                                                                                          图21 矢量降雨量数据

7、经分析，将矢量坡向、温度、降雨量数据和缓冲区数据求交集，便可以得到X型作物适宜区。打开【分析工具】——【叠加分析】——【相交】工具，输入相应要素，连接属性选择ONLY_FID

                                                                                            图22 相交工具

结果如下图所示

                                                                                        图23 X型作物适宜区

 

8、根据题意，利用DEM数据提取水系。

（1）打开【Spatial Analyst工具】——【水文分析】——【填洼】工具，输入dem数据，选择输出路径，点击确定，进行填洼

                                                                                           图24 填洼工具

填洼结果如下图所示

                                                                                          图25 填洼结果

（2）打开【Spatial Analyst工具】——【水文分析】——【流向】工具，输入填洼结果数据，进行流向分析

                                                                                           图26 流向工具

流向分析结果如下图所示

                                                                                            图27 流向分析结果

（3）打开【Spatial Analyst工具】——【水文分析】——【流量】工具，输入流向分析结果数据，进行流量分析

                                                                                               图28 流量工具

流量分析结果如下图所示

                                                                                          图29 流量分析结果

（4）打开【Spatial Analyst工具】——【地图代数】——【栅格计算器】工具，根据对河流特性，对需要提取河网密度情况，设置一定的阈值，分别尝试300，500，800，最后选取500作为最终阈值

                                                                                             图30 栅格计算器

计算结果如下：

                                                                                              图31 计算结果

（5）打开【Spatial Analyst工具】——【提取分析】——【按属性提取】工具，选择属性值为1的进行提取

                                                                                            图32 按属性提取

提取结果如下图所示

                                                                                              图33 提取结果

（6）打开【Spatial Analyst工具】——【水文分析】——【栅格河网矢量化】工具，输入河流栅格数据和流向栅格数据，进行栅格河网矢量化

                                                                                          图34 栅格河网矢量化

最终结果如下图所示

                                                                                              图35 矢量河流

9、打开【Spatial Analyst工具】——【表面分析】——【山体阴影】工具，输入dem数据，得到山体阴影

                                                                                          图36 山体阴影工具

结果如下图所示

                                                                                        图37 山体阴影

10、打开“作物适宜区”的属性表，添加字段“area”，右击该字段，选择【计算几何】，计算作物适宜区的面积

                                                                                         图38 计算几何

对面积进行统计，总和为96.11平方千米

                                                                                             图39 统计数据

11、以DEM数据、河流和山体阴影为背景，插入图例、指北针、比例尺、经纬网等要素，制作专题图并输出为jpg图片

                                                                                     图40 X型作物适宜区专题图