2024 年地理信息技术与应用技能大赛（选拔赛/初级）——实操试题
一、题目背景
水文分析是DEM数字地形分析的一个重要研究方向。基于DEM的地表特征提取技术，主要是根据DEM提供的高程信息，利用水文分析工具提取河流网络，并对河网进行分级以及流域分割等处理。GIS水文分析的应用范围广泛，如区域规划、农林管理、灾害预测、道路设计等领域。它可以用于分析和评估流域内的自然和人为因素，为流域的综合规划和管理工作提供支持。同时还可以辅助分析水文条件对生态系统的影响，为生态保护和恢复项目提供决策支持。
某地区拟对区域进行流域综合治理规划，需进行流域水文分析，并分析流域范围内需整治的土地利用类型。现有该区域的一些基础数据，请按照要求进行数据处理，并对分析结果进行图表展示。
二、数据说明
1.高程数据：覆盖该流域的数字高程模型数据。
2.范围数据：该流域范围矢量数据。
3.土地利用数据：覆盖该流域的土地利用类型数据。
4.LUCC 分类体系：土地利用类型代码及配色说明文档
三、分析要求（50分）
本次考试可以参考软件帮助文档、参考书籍等资料。
1、空间参考统一为：CGCS2000，高斯克吕格3°投影，中央经线103°。（3分）
2、将现有的高程数据拼接，并根据所给的边界矢量数据，进行按多边形范围内数据提取，输出为‘.tif’格式的文件。（5分）
3、提取区域内的河流水系数据，其中“汇流累积量>3000”。并对河流进行分级处理（使用默认的分级方法‘Strahler’，放射状分级法）。（15分）
（注：在分析前需对数据进行填洼处理。）
4、提取区域内需要整治的土地数据。（15分）
要求如下：
（1）整治区位于海拔高度2000米以下。（2分）
（2）整治区坡度需小于等于15。（3分）
（3）需要整治的土地在河流两侧500m范围内。假定河流平均宽度为下表所示：（10分）
5、根据所给土地利用数据，生成需整治土地专题图，并计算需要整治的不同类型土地的面积（单位：km²）。（注：各土地利用类型代码及图例配色标准，已存放在文档“LUCC分类体系”中，请按照给定的配色标准进行专题图的制作。）（12分）
专题图示例：需包含必要的标题、图例、指北针、比例尺等元素。并将需要整治的土地利用类型数据表插入到布局中
题目解析（非官方版）——本次使用软件为arcgis 10.2
1.空间参考统一为：CGCS2000，高斯克吕格3°投影，中央经线103°。
解题思路：
先看一下原始数据的投影是UTM投影，椭球体是1984椭球体。因此在对数据进行投影之前，需要将其的参考椭球体设置为CGCS2000椭球体，不然会失败。
步骤一：把原栅格数据的参考椭球由WGS1984改为CGCS2000参考椭球体。
修改后如图所示：
用同样的方法修改其他6个栅格数据和1个矢量数据的参考椭球面。
步骤二：把数据投影修改为：高斯克吕格3°投影，中央经线103°。
栅格数据使用投影栅格工具
输出坐标系如下，可以发现没有中央经线为103的，我们双击102的，进入后对其修改即可。
把红色部分的102修改为103
等待其执行完毕即可
乘此机会，把图层投影也改为一致，便于后续操作。
用”投影“工具对矢量数据进行投影
投影后栅格数据信息如下：
矢量数据信息如下：
至此，要求1完成！5分到手。
2、将现有的高程数据拼接，并根据所给的边界矢量数据，进行按多边形范围内数据提取，输出为‘.tif’格式的文件。（5分）
解题思路：将栅格格式的高程数据拼接，需要用到"镶嵌至新栅格"工具。然后用边界矢量数据进行提取，可以用“裁剪”工具，也可以用掩膜工具。
步骤一：镶嵌至新栅格
这里的像素类型、像元大小和波段数，我们不要用默认值，需要看镶嵌前的栅格数据信息，然后写进去。
结果如图所示：
步骤二：按掩膜提取/裁剪
先看按掩膜提取：
再看裁剪：
从结果可以看到，两个工具的效果是相同的，更推荐使用按掩膜提取。
至此，条件2已完成。
3、提取区域内的河流水系数据，其中“汇流累积量>3000”。并对河流进行分级处理（使用默认的分级方法‘Strahler’，放射状分级法）。（15分）
解题思路：这里的内容涉及到水文分析。步骤是“填洼”-“流向”-“流量”-“栅格计算器con>3000”-“河流链接”-“河网分级”
步骤一：填洼
可以看到经过填洼后的数据，最低值已经变了。
步骤二：流向
步骤三：流量
步骤四：栅格计算器
步骤五：河流链接
步骤六：河网分级
第七步分级后的河网转为矢量
至此，条件3已完成！
4、提取区域内需要整治的土地数据。（15分）要求如下：
（1）整治区位于海拔高度2000米以下。（2分）
（2）整治区坡度需小于等于15。（3分）
（3）需要整治的土地在河流两侧500m范围内。假定河流平均宽度为下表所示：（10分）
解题思路：
（1）用栅格计算器提取出dem<=2000的高等数据
（2）根据dem计算坡度，用栅格计算器提取坡度≤15的数据。
（3）将得到的栅格数据转为矢量数据，用于后面求交集。
（4）针对不同等级的河流做缓冲区得到河流宽度，然后再进行500m缓冲区。
（5）对上面的三个数据求相交处理。
步骤一：栅格计算提取坡度＜2000m
步骤二：计算坡度
步骤3：栅格转面
步骤四：河流缓冲区分析。因为不同等级河网的宽度不同，方法一是每次选择不同等级的河网，使用缓冲区分析，需要进行6次。方法二是再矢量的河网数据属性表上新建一个宽度字段，每个字段上写上不同等级河网的宽度，然后按照这个字段做缓冲区。
（1）、按属性选择，把2级河网选中
（2）、利用字段计算机，给选中的河网宽度赋值为400
同样的方法，给其他河网的宽度也赋值。
赋值完之后，再新建一个缓冲距离字段，这里的值为河网宽度的一半。因为做缓冲区的时候，是以河流线为中心，向两边换成，河流宽度为100的话，那就是中心线。
（3）、做缓冲区分析，得到河流宽度。（使用缓冲距离作为缓冲字段）
（4）、对河流宽度数据再做500m缓冲区分析。
步骤五：把坡度≤15，海拔低于2000，河流流域500m三个图层数据相交。
5、根据所给土地利用数据，生成需整治土地专题图，并计算需要整治的不同类型土地的面积（单位：km²）。
注：各土地利用类型代码及图例配色标准，已存放在文档“LUCC分类体系”中，请按照给定的配色标准进行专题图的制作。
思路：把landuse数据转为矢量，方便算面积
（1）先把landuse数据转为整型，不然无法转为矢量面
（2）使用栅格转面，将栅格转为矢量面
（3）裁剪出研究范围内土地利用类型
（4）打开用地类型0属性表，新建“面积”字段。
（5）在面积字段右击，计算几何，参数如下：
（6）在“gridcode”字段处右击，选择汇总，如下表所示：汇总字段为gridcode即用地类型代码，第2项选择面积——总和，表示依据gridcode统计不同类型的面积
打开刚刚生成的表格就可以看到不同gridcode所对应的土地利用类型。
（7）使用表转EXCEL功能，将其导出为xls文件。
（8）我们对照lucc分类体系，修改表格gridcode属性为用地类型，把对应的编号改为用地类型即可。
修改前：
修改后：
专题图制作没有什么难度。
暂时就不讲解了。