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文檔簡(jiǎn)介
1、ARCGIS空間分析基本操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣谑噶繑?shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)基本空間分析的原理和操作。 掌握矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換、柵格重分類(Raster Reclassify)、柵格 計(jì)算一查詢符合條件的柵格(Raster Calculator) 面積制表(Tabulate Area)、分區(qū)統(tǒng)計(jì) (Zonal Statistic)、緩沖區(qū)分析(Buffer)、采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插(Interpolate) 柵格 單元統(tǒng)計(jì)(Cell Statistic)、鄰域統(tǒng)計(jì)(Neighborhood)等空間分析基本操作和用途。為選擇合適的空間分析工具求解復(fù)雜的實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備預(yù)備知識(shí):空間數(shù)
2、據(jù)及其表達(dá)空間數(shù)據(jù)(也稱地理數(shù)據(jù))是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分。空間數(shù)據(jù)是指以地球 表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù),可以是圖形、圖像、文字、表格和 數(shù)字等。它是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過模型抽象后的內(nèi)容,一般通過掃描儀、鍵盤、光盤 或其它通訊系統(tǒng)輸入GIS。在某一尺度下,可以用點(diǎn)、線、面、體來表示各類地理空間要素。有兩種基本方法來表示空間數(shù)據(jù):一是柵格表達(dá);一是矢量表達(dá)。兩種數(shù)據(jù)格式間可以進(jìn) 行轉(zhuǎn)換??臻g分析空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù),其目的在于提取空間信 息或者從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)派生出新的數(shù)據(jù),是將空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌倪^程??臻g分析是地理信息系統(tǒng)的
3、主要特征??臻g分析能力(特別是對(duì)空間隱含信息的提取和 傳輸能力)是地理信息系統(tǒng)區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的主要方面,也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)的 主要指標(biāo)??臻g分析賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫。空間分析運(yùn)用的手段包括各種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析,代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段空間分析可以基于矢量數(shù)據(jù)或柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行,具體是情況要根據(jù)實(shí)際需要確定。空間分析步驟根據(jù)要進(jìn)行的空間分析類型的不同,空間分析的步驟會(huì)有所不同。通常,所有的空間分 析都涉及以下的基本步驟,具體在某個(gè)分析中,可以作相應(yīng)的變化??臻g分析的基本步驟:確定問題并建立分析的目標(biāo)和要滿足的條件針對(duì)空間問題選擇合適的分析工具準(zhǔn)備空間操作中要用到的數(shù)據(jù)。d)
4、定制一個(gè)分析計(jì)劃然后執(zhí)行分析操作。e)顯示并評(píng)價(jià)分析結(jié)果空間分析實(shí)際上是一個(gè)地理建模過程,它涉及:?jiǎn)栴}的確定、使用哪些空間分析操作、評(píng)價(jià) 數(shù)據(jù)、以合適的次序執(zhí)行一系列的空間分析操作、顯示及評(píng)價(jià)分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括:Slopel(柵格數(shù)據(jù)),Landuse (柵格數(shù)據(jù)),landuse92,r5yield,emidalat街道圖層AIOStreets和城市地籍圖層:AIOZonecov氣溫.shp,YNBoundary.shp (云南省的邊界)下載地址 HYPERLINK /csk/upload/arcgis/ex5/ex5.rar /csk/upload/arcgis/ex5/ex
5、5.rar三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟空間分析模塊本章的大部分練習(xí)都會(huì)用到空間分析擴(kuò)展模塊,要使用“空間分析模塊”首先在ArcMap 中執(zhí)行菜單命令工具一擴(kuò)展,在擴(kuò)展模塊管理窗口中,將“空間分析”前的檢查框打勾。然后,在ArcMap工具欄的空白區(qū)域點(diǎn)右鍵,在出現(xiàn)的右鍵菜單中找到“空間分析”項(xiàng), 點(diǎn)擊該項(xiàng),在ArcMap中顯示“空間分析”工具欄。執(zhí)行“空間分析”工具欄中的菜單命令空間分析 一 選項(xiàng)設(shè)定與空間分析操作有關(guān)的 一些參數(shù)。這里請(qǐng)?jiān)诔R?guī)選項(xiàng)中設(shè)定一個(gè)工作目錄。因?yàn)樵诳臻g分析的過程種會(huì)產(chǎn)生一些中 間結(jié)果,默認(rèn)的情況下這些數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)在Windows系統(tǒng)的臨時(shí)路徑下(C:temp),當(dāng)設(shè)置了 工作目錄后
6、,這些中間結(jié)果就會(huì)保存在指定的路徑下??臻g分析工具欄1. 了解柵格數(shù)據(jù)在ArcMap中,新建一個(gè)地圖文檔,加載柵格數(shù)據(jù):Slopel,在TOC中右鍵點(diǎn)擊圖層Slopel, 查看屬性在圖層屬性對(duì)話框中,點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)源”選項(xiàng),可以查看此柵格圖層的相關(guān)屬性及統(tǒng)計(jì)信息。,一、 ,也-打開“空間分析”工具欄,點(diǎn)擊圖標(biāo) 、,查看柵格數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)直方圖:新建ArcMap地圖文檔:加載離散柵格數(shù)據(jù):Landuse,在TOC中右鍵點(diǎn)擊Landuse,打 開屬性表”查看字段“ Count ”可以看到每種地類所占柵格單元的數(shù)目2.用任意多邊形剪切柵格數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù))在ArcCatalog下新建一個(gè)要素類(
7、要素類型為:多邊形),命名為:ClipPoly.shp 在 ArcMap 中,加載柵格數(shù)據(jù):Landuse、和 ClipPoly.shp-Arc Map - Arclrfa文件E,編輯E 視圖插入選擇囹工具33窗口幫助IE,H H ft 空間分析因 圖層;S 123-1567 05CiM4Lm砌席,書米顯示數(shù)據(jù)潺打開編輯器 工具欄,開始編輯ClipPoly,根據(jù)要剪切的區(qū)域,繪制一個(gè)任意形狀的多邊形。打開屬性表,修改多邊形的字段“ID”的值為1,保存修改,停止編輯。打開空間分析工具欄執(zhí)行命令: 空間分析一轉(zhuǎn)換-要素到柵格指定柵格大?。翰樵円羟械臇鸥駡D層Landuse的柵格大小,這里指定為25
8、指定輸出柵格的名稱為路徑執(zhí)行命令: 空間分析 - 柵格計(jì)算器構(gòu)造表達(dá)式:Landuse*polyClip4-polyclip4,執(zhí)行柵格圖層:Landuse和用以剪切的柵格polyClip4之間的相乘運(yùn)算得到的結(jié)果即是以任意多邊形剪切的Landuse數(shù)據(jù)3.柵格重分類(Raster Reclassify)空間分祈通過柵格重分類操作可以將連續(xù)柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為離散柵格數(shù)據(jù)在ArcMap中,新建地圖文檔,加載柵格數(shù)據(jù)Slopel,打開“空間分析”工具欄,執(zhí)行菜 單命令“重分類”M度 8-15 15-25理 25-35 度 卜拓度將坡度柵格重新分為5類:0-8、8-15、15-25、25- 35、35度
9、以上。4.柵格計(jì)算一查詢符合條件的柵格(Raster Calculator)找出坡度在25度以下的區(qū)域在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行,執(zhí)行“空間分析”工具欄上的命令: 空間分析一柵格計(jì)算器構(gòu)造表達(dá)式Slope1=25滿足條件的柵格賦值為1,其余的柵格賦值為0面積制表(Tabulate Area)在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行。加載Landuse92柵格圖層,打開ArcToolboxArcToollK-x:兇 ArclDDllMix區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)5 虬 I但1收藏夾索引搜索Geostatistical .4rialys t Toc a + 耄 LiremREfeiEniziiiQ Tcigl :暮 5口Mai Mai樸
10、tTmk丁爺匚mdiMn胡+ 務(wù) Density+ 備 Distance+ Extractian+ 爭(zhēng) Generalization+ GrcLind.Yater+ 各-ydrology|v|圳 I收藏夾索引搜索+-面程制表在 ArcToolbox 中,執(zhí)行-下的“面積制表”工具按上圖所示,指定分區(qū)數(shù)據(jù)和輸入柵格數(shù)據(jù) l atukt_andLisc1. XOIDVALUEVALUE_1VALUE_2VALUE_3VALUERVALUE_5211E5835150511131112她鑫1C7&13237879例畿ssoT|15571WJ57&5?31CI海166532E345DB795553166
11、3901715B153443115 W0耽.徑1I22DB35412S1C5152C32414E-215727J3689210633678G關(guān)掘G&6701119.071S47O7&7S14?(m?290S&K5S6曬沙35枷Q23131花223545gn252527D5BE1M21EE2&25&2742&7E1DE2DCO1C1-1274152471&7DE海275S11142收技542726&24S7902312+5570619D62S524991145314記示:H 4-雖示:麗畫 選中的 記滎 (0牌/1謎中的)打開得到的交叉面積數(shù)據(jù)表,觀查其中的記錄,理解本操作的意義是什么?分區(qū)統(tǒng)計(jì)
12、(Zonal Statistic)在ArcMap中新建地圖文檔,加載柵格圖層r5yield (糧食產(chǎn)區(qū)分類圖)、柵格Organic(土壤 有機(jī)質(zhì)含量分布圖)在r5yield中,根據(jù)產(chǎn)量不同分為5個(gè)糧食產(chǎn)區(qū)r5yield|s如1低產(chǎn)量區(qū)口中產(chǎn)量區(qū)己中產(chǎn)量區(qū) 4中產(chǎn)量區(qū)E 5高產(chǎn)最區(qū)ArcloolboxMap AlgebraMatiMultivariateNeighborliciodOverlayRaster CreationRedasSLirfsoeZonal面積制表區(qū)域統(tǒng)計(jì)到表域域域域 區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)間間充計(jì)幾幾填貌A叵輸入信刪格叵1Q organic輸出布格同4存計(jì)萱中忽昨宰情數(shù)據(jù)(nTBtj間分
13、析基本操作 XdatmiZonMtjSyielcB.cIbl52CCE第魂蜜輸入冊(cè)格或要素區(qū)或數(shù)據(jù) 。rEyield區(qū)域字段 pJlue晡定 | 取消 |環(huán)境設(shè)置.隱幫助LU!收藏夾J索引I搜索打開ArcToolbox,執(zhí)行-Zonal環(huán)的“區(qū)域統(tǒng)計(jì)到表”分析工具, 按上圖所示指定參數(shù),確認(rèn)后得到如下一個(gè)數(shù)據(jù)表:仔細(xì)研究上面的數(shù)據(jù)表,理解本操作的意義是什么?點(diǎn)擊上面數(shù)據(jù)表中的選項(xiàng)按鈕,執(zhí)行“創(chuàng)建圖形”命令根據(jù)向?qū)崾?,設(shè)定參數(shù),生成不同糧食產(chǎn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量(平均值)的統(tǒng)計(jì)圖表從統(tǒng)計(jì)圖中可以看出,產(chǎn)量最低區(qū)有較低的有機(jī)質(zhì)含量,中產(chǎn)區(qū)有機(jī)質(zhì)含量較高,這表明較高的有機(jī)質(zhì)含量會(huì)帶來較高的產(chǎn)量。最高產(chǎn)
14、量區(qū)有機(jī)質(zhì)含量較低可能是其他因素的影響。緩沖區(qū)分析(Buffer) 添加緩沖區(qū)向?qū)У讲藛沃性贏rcMap中,執(zhí)行命令: 工具-定制在出現(xiàn)的對(duì)話框中的“命令”選項(xiàng)頁。:Z編輯工且欄I)圖表to報(bào)表但)工具歸窗口回,幫助地理編碼皿, ,命令:匚:選項(xiàng)。M工具條圮X;添椰丫數(shù)括缶添加路徑事件世)“,卜|_緩沖區(qū)向?qū)В?HYPERLINK l bookmark52 o Current Document XToolskArcCatalos宏匹)定制*擴(kuò)展E,樣式卸選項(xiàng)傳,,目錄妙命令:再lAncCatalog 萄Msu日Bas 3編輯器:M 技編輯工具欄:E .宏:M,.川媛沖區(qū)/導(dǎo)*】.奶繪圖工橐柱可
15、快照視窗輸出地圖樣式 ?刷新視圖 口思加冷數(shù)據(jù)冏.說明P編標(biāo)表布菜插尺地地地辰高器輯注面局單A寸理理囪貧級(jí)具T- 注碼考存輯 標(biāo)編參媛困編保存W: Normal.mxt干淀盤的從文件添加佝天閉米)在左邊欄中,目錄列表框中,選擇“工具”在右邊欄中,命令列表框中,選擇“緩沖區(qū)向?qū)А蓖戏拧熬彌_區(qū)向?qū)А眻D標(biāo)到菜單 工具中,或者拖放到一個(gè)已存在的工具欄上。關(guān)閉“定制”對(duì)話框創(chuàng)建街道的線狀緩沖區(qū)新建地圖文檔,加載街道圖層AlOStreets和城市地籍圖層:AlOZonecov (地圖單位為:執(zhí)行菜單命令: 選擇一通過屬性選擇構(gòu)造表達(dá)式:STR_NAME=CYPRESS ,從圖層AlOStrees中,選擇街
16、道名稱為CYPRESS的街道執(zhí)行“工具”菜單中的“緩沖區(qū)向?qū)А泵睿螯c(diǎn)擊“緩沖區(qū)向?qū)А眻D標(biāo),打開緩沖區(qū) 向?qū)?duì)話框:About buffersBuffers are ring? drawn around features at a speciJied distance from the features.您想要對(duì)什么做繾沖? r數(shù)據(jù)框中的囹形四 *圖層中的要素才)付默趺:)|AjOI Streets要素?cái)?shù)目:選中的要素個(gè)數(shù):力只便用選中的要素貳All Features18 Back I Next sCancel通過緩沖區(qū)向?qū)?,建立所選擇街道的50米緩沖區(qū)(一個(gè)多邊形圖層)得到沿街道“CYPR
17、ESS ”的50米緩沖區(qū)8.空間關(guān)系查詢Select By Location:根據(jù)位置選擇在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行,找出與 街道“CYPRESS”的50米緩沖區(qū)相交的地塊。9.采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插(Interpolate)空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面,以便與其它空間現(xiàn)象的分 布模式進(jìn)行比較,它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法??臻g內(nèi)插算法是一種通過已知點(diǎn)的數(shù) 據(jù)推求同一區(qū)域其它未知點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法;空間外推算法則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù),推求 其它區(qū)域數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù):氣溫.shp中有兩個(gè)字段Y01 Y02記錄的是16個(gè)氣象觀測(cè)站,2001年和2002年 的年平均氣溫,下面要通過空間
18、內(nèi)插的方法將點(diǎn)上的數(shù)據(jù)擴(kuò)展到連續(xù)的空間上,得到氣溫空 間分布圖。YNBoundary.shp是云南省的邊界新建地圖文檔,加載圖層:氣溫.shp、YNBoundary,打開“空間分析”工具欄,執(zhí)行菜 單命令- 樣條在樣條函數(shù)內(nèi)插對(duì)話框中,按下圖所示指定參數(shù)確定后,得到如下的氣溫空間分布圖(通過修改圖例得到相同的效果)11企2001年平均氣溫樣條函數(shù)空間內(nèi)插參考以上操作,生成2002年的平均氣溫空間分布圖:2002年平均氣溫樣條函數(shù)空間內(nèi)插執(zhí)行菜單命令空間分析-選項(xiàng),通過設(shè)置相關(guān)選項(xiàng)和參數(shù),重新進(jìn)行空間插值, 到如下的結(jié)果(用“距離權(quán)重倒數(shù)”內(nèi)插方法)10.柵格單元統(tǒng)計(jì)(Cell Statistic)在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)在我們要根據(jù)2001年和2002年的年平均氣溫得到多年平均氣溫空間分布圖,打開“空 間分析”工具欄,執(zhí)行菜單命令- 像素統(tǒng)計(jì)2001、2002年間平均氣溫空間內(nèi)插11.鄰域統(tǒng)計(jì)(Neighborhood)鄰域分析也稱為窗口分析,主要應(yīng)用于柵格數(shù)據(jù)模型。地理要素在空間上存在著一定的 關(guān)聯(lián)性。對(duì)于柵格數(shù)據(jù)所描述的某項(xiàng)地學(xué)要素,其中的(I,J)柵格往往會(huì)影響其周圍柵格的屬 性特征。準(zhǔn)確而有效地反映這種事物空間上聯(lián)系的特點(diǎn),是計(jì)算機(jī)地學(xué)分析的重要任務(wù)。窗 口分析是指對(duì)于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個(gè)、多個(gè)柵格點(diǎn)或全部數(shù)
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