基于ArcGIS的动物迁移生态廊道规划案例 | 人与万物,共生共荣

前言

这一篇从初稿到今天发布间隔有些久了哈哈,中间考了一场试,研究了科研数据的事情(已经开始准备草稿了,跟大家分享分享数据获取tips),现在赶快来把这篇整理好发出,这位新成员已经候场很久了哈哈哈。

本篇基于动物从辰山植物园到阳山森林公园的迁徙这一背景,综合考虑土地利用类型、水域、道路等多种阻力因子,利用arcmap来求动物迁移的最小成本路径。全文仍然分为四个部分,前三个部分从案例引入到任务分析到arcmap的完整实现,就是我们的从入门到封神之路哈哈,最后一部分是小编的废话文学区(也是结束文学区哈哈)

好啦,下面我们就一起来看看!

一、案例引入

(一)案例背景

动物需要在不同的森林公园之间迁徙交流,在经过不同的地表时,动物迁徙的困难程度是不一样的,如经过草地林地比较容易,而经过水域和道路时则比较困难。在不同的公园之间构建生态廊道,保护动物的迁徙。

(二)数据说明

|-------|------|----------------------------------------|
| 数据名称 | 数据类型 | 坐标系 |
| 研究区影像 | .tif | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 高速公路 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 市区道路 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 铁路 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 河流 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 森林公园 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |
| 训练样本 | .shp | WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere |

(三)任务要求

  1. 影像分类:使用提供的训练样本进行监督分类,具体的监督分类方法任选。
  2. 创建生态廊道保护物种迁徙:

找出从辰山植物园到阳山森林公园之间动物迁徙所花费成本最低的路线,规划部门在这个路径上修建生态廊道,以保护动物在两个森林公园之间迁徙。动物在迁徙过程中,在经过不同的地表时,困难程度是不一样的,经过不同地物的成本值见试题册。

二、任务分析与处理流程

一个先分后合的过程。首先获取各个阻力因子,然后叠加镶嵌得到总阻力栅格,最后就是成本路径求解,得到动物们迁徙的最小成本路径。

三、arcmap完整实现

(一)交通数据处理

这第一步,就是根据题目给出的缓冲区距离对交通数据进行缓冲区分析,然后将缓冲区结果添加阻力值字段后转换为栅格数据,最后进行三个阻力栅格的镶嵌。

1.获取缓冲区

对市区道路、高速公路、铁路这三类道路要素构建缓冲区,操作类似,此处以市区道路为例给出详细过程,另两类只给出结果。

对市区道路要素,执行【Analysis->Proximity->Buffer】,在弹出的缓冲区对话框,按如下设置。

得到市区道路的缓冲区结果。

同理,得到高速公路、铁路的缓冲区结果。

2.缓冲区转栅格

首先对三个缓冲区数据添加阻力字段并赋值。以市区道路Buffer为例,右键进入属性表,新建阻力字段Resistance,按如下操作完成赋值。

另两个同理。

对三个缓冲区数据依次执行【Conversion->To Raster->Feature to Raster】,得到缓冲区栅格。依然以市区道路为例给出设置详情页。

在此小编在一开始犯了一个错误,做的时候眼花创建了一个文件数据库process,小编一贯就是上来先搞一个process.gdb,然后把过程数据放这里,但是这一次手抖点错了哈哈,导致这一步保存栅格数据集类型的结果,一直出错。必须记下这个失误,以示以后做其他项目哈哈。

下面给出市区的栅格化结果。

3.道路阻力栅格镶嵌

执行【 Data Management->Raster->Raster Dataset->Mosaic To New Raster】,在弹出的对话框按如下设置。

得到道路总阻力栅格。

(二)影像数据处理

1.监督分类

首先拉取Image Classification工具条,执行【Train Sample Manager->Select a feature class】,在弹出的对话框中选择本实验的训练样本.shp,结果如下。

然后执行【Classification-> Interactive Supervised Classification】,得到分类结果如下。

2.分类结果重分类

执行【Spatial Analyst->Reclass->Reclassify】,按如下设置。

得到重分类后的栅格如下。

(三)水域数据处理

同道路数据的阻力赋值一样,也是首先先打开属性表,添加阻力字段,然后将其转换为栅格数据。

(四)阻力栅格镶嵌

1.植被与河流阻力镶嵌

执行【 Data Management->Raster->Raster Dataset->Mosaic To New Raster】,在弹出的对话框按如下设置。

得到镶嵌后结果。

2.与道路阻力镶嵌

设置如下。

得到最终结果。

(五)最低成本路径求解

1.成本距离与方向分析

首先从森林公园数据中导出辰山植物园和阳山森林公园,两者独立参与后续操作。然后执行【Spatial Analyst->Distance->Cost Distance】,在弹出的成本距离对话框按如下设置。

得到成本距离:

得到成本方向:

2.计算最低成本路径

执行【Spatial Analyst->Distance->Cost Path】,在弹出的成本路径对话框按如下设置。

得到成本路径。

3.成本路径栅格转矢量

执行【Conversion->From Raster->Raster to Ployline】,按如下设置,完成栅格到矢量线的转换。

转换结果如下。

对得到的结果进行图幅整饰,输出专题图。

四、唠唠叨叨

今天是十一月份的第一天,完成了空间分析专栏的第五位成员的入驻🎉

小编现在已经进入考试周了哈哈,一周两门考试呈均匀分布超合理哈哈哈哈哈。下一位成员小编想跟大家分享地统计模块相关的内容,大概在忙完这阵考试之后。

不过小编昨天真的科研狂喜哈哈哈,众里寻他千百度之后,终于找到了通往数据的安全又正确的道路!(小小剧透:在准备一篇基于GEE的数据获取和预处理,会放到小编的深度学习专栏,也希望能帮到大家😉😁)

还是小编的标准结束语。文中有描述不周或者错误的地方欢迎大家批评指正,大家有更好的实现思路也欢迎分享,一起加油,一起进步!

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