基于GIS的生态安全网络格局构建（附练习数据下载）

一、数据来源介绍

土地利用数据、高程数据、植被指数数据均来源于中国科学院资源环境科学与数据中心https://www.resdc.cn/。

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二、数据预处理

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土地利用数据预处理

我们从中国科学院资源环境科学与数据中心官网上下载下来的土地利用栅格数据是整型的我们可以利用Reclassify栅格重分级工具来将它变为浮点型。

工具位置Spatial Analyst Tool -> Reclass -> Reclassify

在这里我们发现土地利用栅格数据里的像元被赋值为一些不连贯的数我们通过官网上的相关介绍得知其所包含的含义

我们根据表格内容统一将数据分为“耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地”六类。

我们利用Reclassify栅格重分级工具以一级类型编号将它分为六类。

打开重分级后的栅格数据属性表添加一个字段名称为“TDLY”的字段并设置字段类型为文本型。

右键工具栏空白处添加Editor工具并使其处于编辑状态。

键入土地利用类型。

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数字高程数据预处理

利用clip工具对DEM栅格数据进行裁剪。点击 clip对话框右下角Environments…可以在 Environment Settings对话框中设置掩膜。

工具位置: Data Management tools -> Raster -> Raster processing -> Clip

三、生态源地识别

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栅格转矢量面

利用Raster to Polygon工具将贵州省土地利用栅格数据按TDLY字段转化为矢量面数据。

工具位置Conversion Tools -> From Raster -> Raster to Polygon

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地类图斑面积计算

在新生成的TDLY矢量图层的属性表中新建一个字段名为“AREA”的字段字段类型设置为Float。右键字段名选择Calculate Geometry…在弹出的对话框中进行如下设置来计算各分散的地类图斑的面积。

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生态源地选取

点击属性表对话框中的Select By Attributes在弹出的对话框中进行如下设置按属性选取将所有的林地图斑选取出来。

右键新建字段名选择Sort Descending将属性表按图斑面积从大到小排列面积排前十的设为一级生态源地十名以外二十名以内设为二级生态源地。

属性表中分别选中一级生态源地和二级生态源地右键TDLY矢量图层选择Data -> Export Data…将一级生态源地和二级生态源地输出为两个矢量面图层。

利用Feature To Point工具将一级生态源地和二级生态源地输出的两个矢量面图层转化为两个矢量点图层。

工具位置Data Management Tools -> Features -> Feature To Point

四、生态阻力面的生成

阻力面的数据多种多样一般来说无论是做研究还是做规划阻力面一般都涉及10种左右的数据在此提供几种常用的数据收集思路1.土地利用必须2.高程3.坡度4.道路距离5.河网距离6.NDVI7.居民点8.土壤……

最近看到过一篇文章采用主成分分析筛选出了贡献率比较大的有高程、坡度、土地利用以及NDVI这四个因子。

这里我们利用这四个因子进行分析。

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坡度数据

我们可以利用Slope工具对数字高程数据进行分析生成坡度数据。

工具位置Spatial Analyst Tools -> Surface -> Slope

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生态阻力值赋值

利用Reclassify栅格重分级工具对土地利用数据、坡度数据、高程数据、NDVI数据进行重分级并赋予生态阻力值分类等级与阻力值大小需要参考相应文献并结合研究区实际情况。

工具位置Spatial Analyst Tool -> Reclass -> Reclassify

对各个影响因素赋予权重权重的计算采用许捍卫等基于arc Engine的GIS三维功能开发技术研究中提到的排序倒数法进行计算即将所有的影响因素按照升序或降序的顺序排列将影响最大的因素赋予最低值1以此类推并利用公式一计算出各个影响因素的权值

其中是第i个影响囚素的归一化权重值是第i个影响囚素在影响囚素序列中的序列号。

上式中分子表示每个影响囚素的权重分母表示多条影响囚素的权重之和。对于生态安全植被的覆盖肯定是首位的其次是土地利用情况贵州省多山地丘陵等地形所以坡度带来的影响相对来说较大。因此按照此计算公式得出各个影响因素的权重值分别为NDVI的权重为12/25土地利用的权值为6/25坡度的权值为4/25高程的权值为3/25。最后利用空间分析模块中的栅格计算(Raster calculator)将各个图层数据进行叠加分析得出生态阻力面。

工具位置Spatial Analyst Tool -> Map Algebra -> Raster Calculator

五、最小成本距离网络构建

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一点对应多点

在建立生态网络之前我们需要具备一点对应多点的意识

打开一级生态源地矢量点图层选中一个生态源地点单独输出为一个图层再将剩余生态源地点一起输出为一个图层。

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计算成本路径栅格

因为我们选取的一级生态源地点和二级生态源地点较多所以这里我们利用模型构建器来减少我们的工作点击Standard工具栏最后方的ModelBuilder按钮。

在弹出的对话框中添加Cost Distance和Cost Path工具先后双击Cst Distance和Cost Path所在方框进行如下设置。

工具位置Spatial Analyst Tools -> Distance -> Cost Distance/Cost Path

完成设置后保存就可以使用了。

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构建网络

将输出的成本路径栅格图层利用Raster to Polyline输出为成本路径矢量线图层。

工具位置Conversion Tools -> From Raster -> Raster to Polyline

对一级生态源地和二级生态源地矢量点图层中的共计20个点进行一、二、三相同的操作。

最终将所有的成本路径矢量线图层用Merge工具合并为一个图层。

工具位置Data Management Tools -> General -> Merge

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