城市与区域规划空间分析实验教程PDF电子书下载

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第一篇 主要软件与模型简介 2

实验 1 主要软件简介与基本操作 2

1.1 实验目的与实验准备 2

1.1.1 实验目的 2

1.1.2 实验准备 3

1.2 ArcGIS 10.1中文桌面版简介与基本操作 3

1.2.1 ArcGIS 10.1中文桌面版简介 3

1.2.2 ArcMap基础操作 5

1.2.3 ArcCatalog基础操作 25

1.2.4 ArcToolbox基础操作 32

1.3 ArcGIS Pro 2.1简介 34

1.3.1 ArcGIS Pro 2.1简介 34

1.3.2 ArcGIS Pro 2.1窗口简介 36

1.3.3 基于ArcGIS Pro的3D场景地图制作与输出 41

1.4 Esri CityEngine 2016简介 43

1.4.1 Esri CityEngine 2016简介 43

1.4.2 Esri CityEngine 2016窗口简介 44

1.5 ERDAS IMAGINE 9.2简介 46

1.5.1 ERDAS IMAGINE 9.2简介 46

1.5.2 ERDAS IMAGINE 9.2窗口简介 49

1.6 PASW Statistics 18简介 52

1.6.1 PASW Statistics 18概述 52

1.6.2 PASW Statistics 18窗口简介 53

1.7 实验总结 54

实验 2 其他专业软件与模型简介 56

2.1 实验目的与实验准备 56

2.1.1 实验目的 56

2.1.2 实验准备 56

2.2 景观格局分析软件简介 57

2.2.1 Fragstats 4.2.1简介 57

2.2.2 Graphab 2.2简介 61

2.3 城市微气候模拟软件简介 64

2.3.1 ENVI-met 4.3.1简介 65

2.3.2 ENVI met 4.3.1窗口简介 67

2.4 雨洪管理模型简介 68

2.4.1 SWMM 5.1简介 68

2.4.2 SUSTAIN简介 71

2.5 激光雷达数据处理软件简介 75

2.5.1 CloudCompare 2.10简介 75

2.5.2 LiDAR360简介 77

2.6 无人机数据处理软件简介 81

2.6.1 PhotoScan Pro简介 81

2.6.2 PhotoScan Pro窗口简介 81

2.7 大数据分析软件简介 83

2.7.1 Python简介 84

2.7.2 Google Earth Engine简介 90

2.8 实验总结 97

第二篇 城乡规划数据获取与处理 100

实验 3 城乡规划数据获取与预处理 100

3.1 实验目的与实验准备 100

3.1.1 实验目的 100

3.1.2 实验准备 100

3.2 MODIS与DMSP/OLS数据获取与预处理 101

3.2.1 MODIS数据获取与预处理 101

3.2.2 DMSP/OLS夜间灯光数据获取与预处理 110

3.3 TM/ETM数据获取与预处理 116

3.3.1 TM/ETM数据获取 116

3.3.2 TM/ETM数据预处理 123

3.4 无人机数据获取与预处理 139

3.4.1 无人机数据获取 139

3.4.2 无人机数据预处理 139

3.5 激光雷达数据获取与预处理 147

3.5.1 激光雷达数据获取 147

3.5.2 激光雷达数据预处理 148

3.6 GPS数据获取与预处理 165

3.6.1 GPS数据获取 165

3.6.2 GPS数据预处理 167

3.7 DEM数据获取与预处理 171

3.7.1 DEM数据获取 171

3.7.2 DEM数据预处理 177

3.8 城乡规划大数据的获取与预处理 180

3.8.1 城乡规划大数据（居住区数据）获取 180

3.8.2 城乡规划大数据（居住区数据）预处理 188

3.9 实验总结 193

实验 4 地图数据的配准与数字化 196

4.1 实验目的与实验准备 196

4.1.1 实验目的 196

4.1.2 实验准备 196

4.2 地图数据的配准 196

4.2.1 影像图的配准 199

4.2.2 CAD图的配准 204

4.2.3 扫描图件的配准 212

4.3 地图数据的数字化 213

4.3.1 要素分层数字化 214

4.3.2 区域整体数字化 219

4.4 地理数据库构建 222

4.5 实验总结 225

实验 5 遥感数据解译 226

5.1 实验目的与实验准备 226

5.1.1 实验目的 226

5.1.2 实验准备 226

5.2 TM/ETM数据的增强处理 226

5.3 TM/ETM数据的解译 233

5.3.1 非监督分类 234

5.3.2 监督分类 239

5.4 实验总结 251

实验 6 地形制图与分析 252

6.1 实验目的与实验准备 252

6.1.1 实验目的 252

6.1.2 实验准备 252

6.2 基于DEM的基础地形分析 252

6.2.1 高程分析与分类 253

6.2.2 坡度计算与分类 256

6.2.3 坡向计算与分类 257

6.3 基于DEM的延伸地形分析 259

6.3.1 地形起伏度分析 259

6.3.2 地表粗糙度计算 261

6.3.3 表面曲率分析 262

6.3.4 山脊线与山谷线的提取 263

6.3.5 地形鞍部点的提取 268

6.3.6 沟谷网络提取与沟壑密度计算 269

6.3.7 水文分析与流域划分 272

6.3.8 可视性分析 280

6.4 基于ArcScene的三维地形可视化 284

6.4.1 三维可视化分析 284

6.4.2 三维飞行动画制作 287

6.5 实验总结 289

实验 7 基于Esri CityEngine的三维城市建模 291

7.1 实验目的与实验准备 291

7.1.1 实验目的 291

7.1.2 实验准备 291

7.2 Esri CityEngine三维建模的基本原理与基础操作 291

7.2.1 Esri CityEngine三维建模的基本原理 291

7.2.2 Esri CityEngine三维建模的基础操作 292

7.3 CGA规则编写 298

7.3.1 规则 298

7.3.2 属性 299

7.3.3 自定义函数 299

7.3.4 注释 299

7.3.5 常用函数 300

7.4 南京市鼓楼区三维城市模型构建 300

7.4.1 基础数据的准备与预处理 300

7.4.2 三维城市模型构建 301

7.5 实验总结 307

第三篇 社会经济空间格局分析 310

实验 8 区域经济地理空间格局分析 310

8.1 实验目的与实验准备 310

8.1.1 实验目的 310

8.1.2 实验准备 310

8.2 区域经济地理空间格局专题制图 310

8.2.1 GIS中的主要插值方法 310

8.2.2 GIS中的密度分析方法 317

8.2.3 经济地理格局专题制图 321

8.3 区域经济地理空间格局分析 326

8.3.1 区域经济地理格局总体特征分析 326

8.3.2 区域经济地理静态空间格局分析 334

8.3.3 区域经济地理动态空间格局分析 343

8.4 实验总结 345

实验 9 城镇综合竞争力评价 347

9.1 实验目的与实验准备 347

9.1.1 实验目的 347

9.1.2 实验准备 347

9.2 综合竞争力评价指标体系构建 347

9.3 城镇综合竞争力评价 349

9.3.1 基于聚类分析的综合竞争力评价 349

9.3.2 基于主成分分析的综合竞争力评价 359

9.3.3 基于层次分析法的综合竞争力评价 368

9.4 实验总结 374

实验 10 基于相互作用模型的经济区划分 375

10.1 实验目的与实验准备 375

10.1.1 实验目的 375

10.1.2 实验准备 375

10.2 可达性分析 375

10.3 城镇之间联系强度评价 382

10.4 上杭县域经济区划分 387

10.5 实验总结 388

实验 11 基于流空间的城镇空间联系强度分析 389

11.1 实验目的与实验准备 389

11.1.1 实验目的 389

11.1.2 实验准备 389

11.2 基于交通流的城镇空间联系强度分析 389

11.2.1 基于公路客运班次的城镇空间联系强度分析 390

11.2.2 基于铁路客运班次的城镇空间联系强度分析 396

11.3 基于网络信息流的城镇空间联系强度分析 397

11.4 实验总结 398

实验 12 城市公共服务设施的可达性与公平性分析 400

12.1 实验目的与实验准备 400

12.1.1 实验目的 400

12.1.2 实验准备 400

12.2 城市公共服务设施的可达性分析 400

12.2.1 基于缓冲区分析法的可达性分析 401

12.2.2 基于最小邻近距离法的可达性分析 408

12.2.3 基于吸引力指数分析法的可达性分析 410

12.2.4 基于行进成本分析法的可达性分析 413

12.2.5 基于两步移动搜索法的可达性分析 416

12.3 城市公共服务设施的公平性分析 421

12.3.1 弱势群体需求指数的构建与计算 422

12.3.2 公共服务设施的空间公平性评价 423

12.4 实验总结 424

实验 13 基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城镇化空间格局分析 426

13.1 实验目的与实验准备 426

13.1.1 实验目的 426

13.1.2 实验准备 426

13.2 基于夜间灯光数据的城市建成区提取 426

13.3 基于夜间灯光数据的城镇空间格局分析 433

13.3.1 基于CNLI的区域整体城镇化水平动态演化分析 433

13.3.2 基于扩展速度与强度指数的区域城镇空间扩展模式分析 437

13.3.3 基于空间自相关与景观格局指数的区域城镇化空间格局演化分析 440

13.4 实验总结 454

实验 14 基于互联网开放数据的城市居住小区生活便利程度分析 456

14.1 实验目的与实验准备 456

14.1.1 实验目的 456

14.1.2 实验准备 456

14.2 Python开发环境搭建 456

14.3 POI数据获取与处理 458

14.3.1 确定POI类别及编码 458

14.3.2 分析高德地图“搜索”API 459

14.3.3 批量采集POI数据 465

14.4 AOI数据获取与处理 472

14.4.1 分析地图响应页面 472

14.4.2 批量采集居住区AOI 474

14.5 南京主城区居住小区生活便利程度分析 479

14.5.1 设施可达性分析 480

14.5.2 设施多样性分析 486

14.6 实验总结 488

第四篇 自然生态环境本底分析 490

实验 15 城市与区域生态环境敏感性分析 490

15.1 实验目的与实验准备 490

15.1.1 实验目的 490

15.1.2 实验准备 490

15.2 关键生态资源辩识 490

15.3 生态环境敏感性因子选取 494

15.4 生态环境敏感性单因子分析 496

15.5 生态环境敏感性分区 498

15.6 实验总结 500

实验 16 城市与区域生态网络构建与优化 502

16.1 实验目的与实验准备 502

16.1.1 实验目的 502

16.1.2 实验准备 503

16.2 基于电路理论的生态网络构建 503

16.2.1 电路理论简介 503

16.2.2 生态源地辨识 504

16.2.3 景观阻力评价 506

16.2.4 电导面制作 507

16.2.5 基于电路理论的生态网络构建 508

16.3 基于最小费用路径的生态网络构建 514

16.3.1 最小费用路径（LCP）方法简介 514

16.3.2 模型所需数据准备 514

16.3.3 基于最小费用路径的生态网络构建 516

16.4 基于形态学空间格局分析的生态网络构建 520

16.4.1 形态学空间格局分析（MSPA）方法简介 520

16.4.2 模型所需数据准备 521

16.4.3 基于形态学空间格局分析的生态网络构建 523

16.5 基于图谱理论的生态网络结构评价与优化 527

16.6 实验总结 530

实验 17 基于SWMM模型的LID雨洪调控效应分析 531

17.1 实验目的与实验准备 531

17.1.1 实验目的 531

17.1.2 实验准备 531

17.2 研究区SWMM模型构建与参数设置 532

17.2.1 SWMM模型概化 532

17.2.2 SWMM模型参数设置 536

17.3 研究区降雨雨型设计 540

17.3.1 雨型选择 540

17.3.2 降雨序列设置 541

17.4 SWMM模型运行 542

17.4.1 模型运行设置 542

17.4.2 运行结果查看 543

17.5 基于SUSTAIN的LID空间布局 544

17.5.1 LID措施选择 544

17.5.2 BMP选址工具所需数据准备 544

17.5.3 BMP选址工具设置 544

17.5.4 LID情景方案设置 548

17.6 不同LID情景下的雨洪调控效应模拟 548

17.6.1 LID参数设置 548

17.6.2 LID多情景模拟 550

17.6.3 不同LID情景下的雨洪调控效应分析 550

17.7 实验总结 550

实验 18 基于生态安全格局的城市生态控制线划定 552

18.1 实验目的与实验准备 552

18.1.1 实验目的 552

18.1.2 实验准备 552

18.2 生态控制线划定的总体思路与框架 553

18.3 水文安全格局分析 554

18.3.1 因子选取 554

18.3.2 单因子分析 554

18.3.3 水文安全格局构建 559

18.4 水土保持安全格局分析 560

18.4.1 因子选取 560

18.4.2 单因子分析 560

18.4.3 水土保持安全格局构建 563

18.5 生物保护安全格局分析 565

18.5.1 因子选取 565

18.5.2 单因子分析 565

18.5.3 生物保护安全格局构建 571

18.6 基于生态安全格局的生态控制线划定 572

18.7 实验总结 573

实验 19 基于多源遥感数据的地表温度反演与冷热岛分析 574

19.1 实验目的与实验准备 574

19.1.1 实验目的 574

19.1.2 实验准备 574

19.2 数据获取与处理 575

19.2.1 数据获取 575

19.2.2 数据处理 575

19.3 地表温度反演所需相关参数计算 575

19.3.1 基于MODIS数据的表观反射率计算 576

19.3.2 基于MODIS数据的大气透过率计算 579

19.3.3 基于MODIS数据的大气水汽含量计算 580

19.3.4 TM6数据中的大气透过率估算 580

19.3.5 TM6数据中的地表辐射率估算 581

19.4 基于单窗算法的地表温度反演 582

19.4.1 地表温度反演模型工具构建 582

19.4.2 基于自建模型工具的地表温度反演 582

19.5 城市冷热岛分析 585

19.5.1 城市冷岛分析 586

19.5.2 城市热岛分析 589

19.6 实验总结 591

实验 20 基于RS与GIS的城市通风廊道规划 592

20.1 实验目的与实验准备 592

20.1.1 实验目的 592

20.1.2 实验准备 592

20.2 基于综合分析视角的城市通风廊道构建 593

20.2.1 总体思路与框架 593

20.2.2 地形条件分析 594

20.2.3 基于大气校正法的城市热环境分析 594

20.2.4 城市建筑环境分析 601

20.2.5 城市道路通风性能评价 602

20.2.6 城市开敞空间分析 602

20.2.7 基于多因子综合评价的城市通风廊道适宜性分析 603

20.3 基于GIS和地表粗糙度的城市通风廊道构建 605

20.3.1 基于GIS的地表粗糙度分析 605

20.3.2 基于LCP的城市通风廊道构建 609

20.4 城市通风廊道规划的对策与建议 613

20.4.1 控制入风口建设强度，保障风源进入通畅 613

20.4.2 增建二级通风廊道，缓解中心城区的热岛效应 613

20.4.3 保障通风廊道宽度，提升通风能力 614

20.4.4 改善通风阻碍区的通风环境，增强廊道连通性 614

20.4.5 划定廊道周边控制区，增强风廊渗透能力 616

20.5 实验总结 617

实验 21 基于ENVI-met的城市绿地夏季降温效应分析 618

21.1 实验目的与实验准备 618

21.1.1 实验目的 618

21.1.2 实验准备 618

21.2 ENVI-met模型安装 619

21.3 气象观测站点设置与数据获取 620

21.4 模型参数设置 622

21.4.1 初始参数设置 622

21.4.2 模型模拟参数设置 624

21.5 ENVI-met模型构建与模拟精度评价 633

21.5.1 ENVI-met模型构建 633

21.5.2 模型模拟精度评价 637

21.6 情景设置与模拟结果分析 641

21.6.1 情景设置 641

21.6.2 结果分析 642

21.7 实验总结 652

第五篇 城市与区域用地空间布局分析 656

实验 22 基于潜力约束模型的建设用地适宜性评价 656

22.1 实验目的与实验准备 656

22.1.1 实验目的 656

22.1.2 实验准备 656

22.2 建设用地发展潜力评价 656

22.2.1 区域各县市综合实力评价 657

22.2.2 区域经济增长引擎择定 657

22.2.3 区域交通可达性分析 658

22.2.4 区域空间发展潜力分析 659

22.3 区域发展约束力分析 661

22.4 建设用地适宜性评价 661

22.4.1 生态优先，兼顾发展：高生态安全格局 664

22.4.2 发展为主，生态底线：低生态安全格局 665

22.4.3 生态与经济发展并重：中生态安全格局 666

22.5 实验总结 667

实验 23 基于SLEUTH模型的城市建设用地空间扩展模拟 668

23.1 实验目的与实验准备 668

23.1.1 实验目的 668

23.1.2 实验准备 668

23.2 运行环境设置与模型调试 668

23.2.1 运行环境设置 668

23.2.2 模型测试 670

23.3 数据准备与模型校正 671

23.3.1 输入数据准备 671

23.3.2 模型参数校正 672

23.3.3 模拟精度评价 676

23.4 情景设置与模型模拟 679

23.4.1 情景设置 679

23.4.2 模型模拟 680

23.4.3 结果分析 681

23.5 实验总结 681

主要参考文献 682

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