【马列GISer】第七届全国大学生GIS应用技能大赛上午A题参考答案（非考题）

全国大学生GIS 技能大赛试题（上午）

一、分析
        土地利用每年都在发生变化，在统计一些大区域的土地利用情况时，我们可以使用遥感数据来进行粗略的估计。根据以下要求，研究2010年到2015年土地利用的变化情况。

二、数据分析

1. lt51190382010144bjc00文件夹：2010年的影像数据存放在此文件夹中。

2. class2015.tif：2015年的土地利用结果数据。

3. 训练样本2010.shp：对2010年影像执行最大似然分类法所使用的训练样本数据。

4. 点位置.txt：GPS采集的点生成的表格。

三、题目

1. 对遥感影像进行预处理：波段合成，去除黑边，并提取出与2015年土地利用数据（class2015.tif）相同的影像区域。（15分）

2. 使用最大似然法监督分类对影像分类，分为5种地物类别：林地，耕地，裸地，建筑物等不透水面，水（请使用提供的矢量数据“训练样本2010”作为训练样本）。（15分）

3. 对分类后的结果的边界进行一定的平滑处理，并消除如下图所示像元个数小于5个像元的独立区域，用周围的像元值来代替。（15分）

4. 使用GPS采集了一些点并生成了表格（点位置.txt），需要知道这些点对应于class2015.tif数据中的地物类别。（10分）

5. 提取出2010年是林地/耕地，并且2015年变为建筑用地的区域。（10分）

6. 计算2010年到2015年土地利用转移矩阵。（15分）

7. 在地图上展现出2010年到2015年用地类型是如何变化的，制图并保存为jpg格式。（20）

四、解题步骤

1. 遥感影像的预处理

1.1 波段合成

将7个波段影像数据加载至地图文档中如下图所示。

打开【ArcToolbox】工具|【数据管理工具】|【栅格】|【波段合成】，将7个波段数据输入，操作如下图所示。 

点击确定后，波段合成结果如下图所示。

1.2 去除黑边

在合成影像图层【右键】|【属性】|【符号系统】，将背景值RGB值为（0，0，0）的数据设置为【NoData】，操作如下图所示。

点击确定后，影像黑边去除结果如下图所示。

1.3 按掩膜提取

加载2015年影像分类数据如下图所示。

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【提取分析】|【按掩膜提取】，2015年分类数据作为要素掩膜数据，操作如下图所示。

点击确定后，按掩膜提取结果如下图所示。

2.最大似然法影像分类

2.1 创建特征文件（注意，此步骤操作时要保证环境设置中的处理范围与训练样本一致，否则会导致下步中分类数不正确）

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst 工具】|【多元分析】|【创建特征文件】，用训练样本数据输出特征文件。

2.2 影像分类

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst 工具】|【多元分析】|【最大似然法分析】，输入刚刚创建好的特征文件，操作如下图所示。

点击确定后，最大似然法分类结果如下图所示。

3. 平滑处理

3.1 边界清理

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【栅格综合】|【边界清理】，此步目的为清理区域间不规整的边缘，操作如下图所示。

点击确定后，边界清理结果如下图所示。

3.2 众数滤波

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【栅格综合】|【众数滤波】，由于题目中要求消除像元个数小于5个像元的独立区域，因此需要采用八邻域的方法，相邻要素数选择【EIGHT】，操作如下图所示。

点击确定后，平滑结果如下图所示。

 4. GPS点数据

4.1 XY坐标显示

加载GPS点数据后，右键点击点位置表，点击【显示XY数据】，操作如下图所示（注意：显示XY数据时不能为其添加投影坐标系，只能添加地理坐标系）

点击确定后，点位置显示结果如下图所示。

由于数据缺少字段OBJECTID，因此需要将数据导出后再重新添加到图层当中，右键点击显示XY结果，点击【数据】|【导出数据】，操作如下图所示。

点击确定后，将新数据添加到图层，属性表中存在OBJECTID。

4.2 值提取到点

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【提取分析】|【值提取至点】，操作如下图所示。

点击确定后，右键打开新生成的提取结果的属性表，结果如下图所示。

可以看出只有点所在的栅格对应的栅格值，不能直观表示出点所在位置的用地类型，因此需要进行属性的连接。

4.3 属性值连接

右键点击值提取至点的数据图层，点击【连接和关联】|【连接】，将栅格值对应的用地类型连接至提取结果，操作如下图所示。

点击确定后，再次查看属性表，可以直观地看到每个点对应的用地类型，如下图所示。

 5. 提取土地变化栅格

5.1. 2010年耕地/林地栅格提取

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】，将其他类型的土地类型的设置为【NoData】，操作如下图所示。

点击确定后，操作如下图所示。

 5.2  2015年建筑用地栅格提取

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】，将其他类型的土地类型的设置为【NoData】，操作如下图所示。

 点击确定后，操作如下图所示。

 5.3  土地变化栅格计算

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】，将两年的栅格数据进行“且”运算，操作如下图所示。

点击确定后， 2010年是林地/耕地，并且2015年变为建筑用地的区域如下图所示。

6. 土地利用转移矩阵

6.1 两年土地利用类型栅格值统一

由于2010年数据与2015年数据的土地利用类型对应的栅格值不同，因此首先需要对2010年数据进行重分类，打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】，操作如下图所示。

点击确定后，重分类结果如下图所示。

 6.2 土地利用变化矩阵计算

打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】，将2010年的栅格值乘10与2015年的栅格值作和，操作如下图所示。

 点击确定后，栅格值叠加结果如下图所示。

应用重分类工具，将未发生变化的栅格值设置为【NoData】(栅格值为11、22、33、44、55为栅格值没有发生变化，为土地利用类型没有改变的区域)，打开【ArcToolbox】工具|【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】，操作如下图所示。

 点击确定后，再在属性表中添加变化方向字段，如下图所示。

 7. 土地利用变化矩阵计算

将试图切换至布局试图，为地图添加图例、比例尺、标题等内容，制图结果如下图所示。

以上就是第七届全国大学生GIS应用技能大赛上午A试题的参考答案，欢迎大家批评指正！！

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