测绘工程毕业论文-基于GIS的闽清县居民点分布特征分析.doc

1、 本科毕业论文（20 届）基于 GIS 的闽清县居民点分布特征分析所在学院专业班级 测绘工程学生姓名指导教师完成日期基于 GIS 的闽清县居民点分布特征分析【摘要】本次分析以 30 米分辨率的闽清县 DEM 和数字化的居民点、交通和水系矢量图层为基础，在 Arcgis9.3 平台下，将高程、坡度、坡向以及主要道路距离和水系距离分布矢量图层与居民点进行叠加，结合叠加后图层属性表，利用 ArcGis 的统计分析功能，完成对闽清县居民点分布的定量分析。结果表明：闽清县居民点的分布格局和规模受海拔高度、坡度大小、坡向、道路和河流分布的影响比较明显。闽清县居民点大都集中分布在闽清县中部平原地区，闽江和梅

2、溪河附近，向四周扩散。居民点缺乏总体的布局规划，部分居民点处于在不适宜人们居住的地区，可结合实际情况进行调整。因而，本次分析对往后闽清县居民点建设和优化提供决策依据。【关键词】闽清县；居民点；空间分析；叠加分析；Arcgis9.3；目录1.引言 .12.资料与方法 .12.1 研究区域概况 .12.2 数据来源 .12.3 研究方法 .13.数据分析 .23.1 数据预处理 .23.2 研究区居民点的空间分布特征分析 .33.2.1 海拔高度与居民点分布间的关系 .33.2.2 坡度与居民点分布间的关系 .53.2.3 坡向与居民点分布间的关系 .63.2.4 主要道路分布与居民点分布间的关系

3、 .83.2.5 水系与居民点分布间的关系 .94.总结 .10致谢语 .12参考文献 .1311.引言居民点也称为聚落，是人们集中生活、居住和劳动的定居场所。长期以来，我国的居民点缺乏统一规划指导，导致居民点空间分布松散凌乱，给居民点的管理和发展带来很大的不便。随着社会的快速发展和人民生活水平的提高，迫切需要对居民点进行合理规划，加强生产生活基础设施、服务设施建设，以满足人们对居住环境改善的需求 1。GIS 具有很强的空间信息分析能力，近年来，许多学者利用 GIS 对居民点的空间分布进行分析。例如焦贝贝，石培基等对黄土高原低山丘陵区农村居民点分布与地形因子关系研究 2；李云强，齐伟等运用 G

4、IS 空间分析技术、景观指数法和 Voronoi 图 Cv 值相结合的分析方法，研究了胶东山区栖霞市农村居民点的空间均匀性特征 1；杨恒喜，沈树梅等对独龙族居民点的空间分布进行了研究，主要是海拔高度、坡度、坡向与居民点分布关系的定量说明 3。本文选取闽清县作为研究对象，结合 ArcGis 软件的分析功能，在分析居民点与各地形因子间的联系的同时，还对闽清县居民点的道路分布和水源状况进行分析。揭示闽清县居民点的分布特征，并找出居民点分布存在的问题，为闽清县城乡居民点建设和优化提供有力参考。2.资料与方法2.1 研究区域概况闽清县位于福建省东部，福州市西北部，闽江下流，地理坐标介于北纬 255526

5、33，东经 11830119014。闽清县地貌类型多样，海拔从四周向中部闽江、梅溪河谷逐渐降低，最高海拔为 1355 米，最低海拔 4 米。此中，北部、西部和东南方向地势相对较高，北部有鹫峰山，多以中底山地为主，南部则大多为低山丘陵，中部地区地势较平坦。总面积 1501.86 平方千米，辖 11 个镇、5 个乡。2009 年总人口 306471 人，人均 GDP30742 元，人均居住面积 4900 平方米。2.2 数据来源研究使用的软件为ESRI公司的ARCGIS9.3 Desktop,研究采用地理空间数据云下载的30米闽清县DEM图、闽清县行政区划图以及数字化图包括2010年闽清县遥感影像

6、图（获取闽清县居民点图层）、闽清县县域地图（数字化获取水系图层和主要道路图层）等。2.3 研究方法依据闽清县县域基本情况和研究对象特点，结合 ARCGIS 具有的空间分析功能，基于闽清县 DEM 获取坡度坡向数据图层，重分类得到高程、坡度和坡向等级图后转换成矢量图与居民点进行叠加分析。研究道路、水系分布对居民点的影响，则需对道路、水系进行缓冲分析。研究过程流程图如图 2-1 所示。2图 2-1 研究方法流程图3.数据分析3.1 数据预处理对遥感影像图进行辐射校正和几何校正后，利用闽清县行政区划图使用 erdas 软件裁剪出闽清县遥感影像图和 DEM 图，闽清县 DEM 图见图 3-1。根据 T

7、M145 为解译居民点和水域的最佳波段组合 5，对闽清县遥感影像图进行数字化获得居民点图斑图层。数字化闽清县县域地图得到水系图层与主要道路图层。基于闽清县 DEM 栅格图，利用 ARCGIS9.3 空间分析模块中的表面分析生成坡度图、坡向图，为重分类以及与居民点的叠加分析做准备。将栅格大小均设置为 30 米30 米，投影系为WGS_1984_UTM_Zone_50N。居民点统计分析居民点与水系距离等级图居民点与道路距离等级图居民点在不同海拔的分布图居民点在不同坡度的分布图居民点在不同坡向的分布图居民点矢量图道路等级矢量图道路等级图道路缓冲区主要道路矢量图水系等级图水系等级矢量图水系矢量图水系缓

8、冲区闽清县图像数据和属性数据坡度图 坡向图闽清县 DEM高程等级矢量图坡度等级矢量图重分类矢量化坡度等级图坡向等级图高程等级图坡向等级矢量图数字化缓冲分析重分类矢量化分别与居民点矢量图叠置分析3图 3-1 闽清县 DEM 图3.2 研究区居民点的空间分布特征分析3.2.1 海拔高度与居民点分布间的关系海拔是居民点分布影响因素之一，随着海拔的上升大气压力和温度会逐渐低,导致空气稀薄，生活环境恶劣。同时海拔高度也会严重的影响该地区的气候状况，随着海拔越高，降水随之减少，所以高海拔地区降水较少，可能会影响当地的农业发展。闽清县最高海拔为 1355 米，最低海拔为 4 米，海拔高度差为 1351 米，

9、地形起伏较大。首先根据该区地形，使用 ACRGIS 空间分析模块的重分类将海拔高度以 100 米为间隔分为 10 个等级，分别是 150 米以下，150 米250 米、250 米350 米、350 米450 米、450 米550 米、550 米650 米、650 米750 米、750 米850 米、850 米950 米和 950 米以上，并将分级后的栅格图转换成矢量图如图 3-2 所示。再将海拔分级矢量图层与居民点图层进行叠加，结果如图3-3。最后使用 ARCGIS 统计功能如图 3-4 对叠加图层的属性表按照海拔等级分级统计，统计结果见表3-1。4图 3-2 居民点在不同海拔的分布图制作过程

10、叠置5图 3-4 统计居民点在不同海拔等级下的面积表 3-1 居民点在不同海拔等级下的分布情况全县区域 居民区海拔 面积/平方公里 比例/% 面积/平方公里 比例/%4 米150 米 186.45 12.41% 139.89 33.96%150 米250 米 192.52 12.82% 98.57 23.93%250 米350 米 189.13 12.59% 43.86 10.65%350 米450 米 166.94 11.12% 20.01 4.86%450 米550 米 145.11 9.66% 14.44 3.50%550 米650 米 134.02 8.92% 18.30 4.44%6

11、50 米750 米 131.32 8.74% 15.96 3.87%750 米850 米 144.90 9.65% 28.23 6.85%850 米950 米 111.66 7.43% 24.13 5.86%大于 950 米 99.81 6.65% 8.59 2.08%合计 1501.86 100.00% 411.97 100.00%从统计表中可看出闽清县海拔高度分布较均匀，而居民点在海拔为 4 米250 米大约占居民区总面积的 57%，由于该地区四周群山环绕，海拔高度由四周向中央闽江、梅溪河谷逐渐降低，由图表中可看出绝大多数人集中居住在县中央低海拔地区，随着海拔的上升，居民点越少，分布越离散

12、。大于950 米地区仅有 2.08%，结合闽清县地形，大于 950 米多为山峰，建房困难，生活设施差，交通不便，不利于人类居住。3.2.2 坡度与居民点分布间的关系城市基础设施建设用地合理的坡度范围一般在 010，中华人民共和国水土保护法更是规定坡度大于 25不能耕种。从而坡度的大小会对居民点的建设带来影响。随着坡度的增大，土地越破碎，没有成片的土地供人类居住和耕种，不利于聚落的形成和发展，同时给房屋建筑、道路等工程建6设增加了难度和成本，限制了该地区经济发展。同海拔高度分析类似，根据坡度的特点，利用ARCGIS 的重分类功能把坡度分为 02为平地、26为缓斜坡、615为斜坡、1525为陡坡、

13、大于 25为峭坡 5 个等级，对坡度分级实现栅格图像矢量化。再将坡度分级矢量图与居民点图层进行叠加分析，结果见图 3-5。最后对叠加图层的属性表按照坡度等级进行统计分析，统计结果见表 3-2。图3-5 居民点在不同坡度的分布图表 3-2 居民点在不同坡度等级下的分布情况全县区域 居民区坡度 面积/平方公里 比例/% 面积/平方公里 比例/%02 （平地） 75.73 5.04% 51.66 12.54%26（缓斜坡） 166.40 11.08% 83.25 20.21%615 （斜坡） 546.51 36.38% 176.44 42.83%1525 （陡坡） 503.28 33.50% 86.

14、57 21.01%大于 25 （峭坡） 210.47 14.01% 14.05 3.41%合计 1502.39 100.00% 411.97 100.00%从统计表中可以看出，闽清县地区坡度在625占全县面积的69.88%，平地仅占全县5.04%，符合闽清县地形特点，多山地丘陵，平原狭小。闽清县大约有86%的地区坡度小于25，非常适合农业生产，居民区集中于02的平地和225的斜坡上，占了居民区面积的75.67%。说明该地区从坡度组成来说，居民点分布较为合理。还有3.14%的居民点位于陡坡上，坡度大的地区交通建设和工程建设困难且成本高，而且由于闽清县属中亚热带季风气候，雨水充沛，尤其在雨季陡坡上

15、容易发生泥石流，山体滑坡等自然灾害，不但造成财产的损失，还危机到了人们的生命安全，不适合人类居住。所以这3.14%可以考虑搬迁到坡度小的地区。3.2.3 坡向与居民点分布间的关系坡向直接关系到地区的光照时长和太阳辐射强度，而这些又是植物生长的重要指标。太阳光不但7能光合作用还是最天然最有效的消毒器，同时它能促进钙的吸收，增强免疫力，所以大部分人都选择居住在向阳处，进而居民点的分布也会受到坡向的影响。和上面的分析类似，根据坡向本身的特点，用 ARCGIS 空间分析模块的重分类将坡向分为水平、正北、东北、正东、东南、正南、正西、正西和西北 9 个等级后，对坡向分级实现栅格图像矢量化。再将矢量化后的

16、图层与居民点进行叠加分析，结果如图 3-6 所示。同样基于叠加图层的属性表按照等级进行统计分析，统计结果见表 3-3。图 3-6 居民点在不同坡向的分布图表 3-3 居民点在不同坡向等级下的分布情况全县区域 居民区坡向 面积/平方公里 比例/% 面积/平方公里 比例/%水平 164.91 10.98% 46.87 11.38%正北 166.24 11.06% 47.39 11.50%东北 183.23 12.20% 53.39 12.96%正东 182.63 12.16% 54.76 13.29%东南 178.60 11.89% 49.01 11.90%正南 179.42 11.94% 44.

17、04 10.69%西南 180.35 12.00% 44.28 10.75%正西 176.81 11.77% 47.95 11.64%西北 90.29 6.01% 24.28 5.89%合计 1502.47 100.00% 411.97 100.00%从统计表中可以得知，全县坡度分布较均匀，而居民区在坡向上分布也较均匀。闽清四面环山，海拔高度由四周向中央降低，西部、北部地势相对较高，山区东坡为阳坡，光照相对较多，有利于动植物的繁殖和生长，适宜人们的生活。因此，居民点在正东（13.29%）、东南（11.90%）和东北方向（12.96%）相对与其他方向稍多，闽清县水系较发达，多为东西和东南走向，居民多分布河流两岸，而西北方向会被周围的山峰遮挡，光照最少，温度低，对农作物和居民造成一定的影响，所以西北方