空間分析復習指南

1、白色字體部分為重點！空間分析復習指南第一部分：題型一、名詞解釋（每小題5分。共20分）二、單項選擇題（每小題2分，共20分）三、判斷題（每小題2分，共20分）四、分析題（每小題10分，共40分）第二部分：主要考點第一章1GIS空間分析的概念、GIS空間分析的研究對象概念：空間分析是為解答地理空間問題而進行的數(shù)據(jù)分析與挖掘，是GIS的核心。研究對象：空間目標及其特性。如空間特性位置、分布、形態(tài)和空間關系；屬性特性；時間特性?？臻g分析類型：I基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算；基于非空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)運算；空間與非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算。II基于矢量的空間分析；基于柵格的空間分析；矢-柵聯(lián)合空間分析。2道路拓寬案

2、例分析題：某城鎮(zhèn)擬對建城區(qū)某條道路進行拓寬，其拆遷標準為：a）道路從原有的20m拓寬至60m；b）拓寬道路應盡量保持直線；c）部分位于拆遷區(qū)內的10層以上的建筑不拆除。如何使用GIS進行道路拓寬的路線和費用分析？流程是怎樣的？解決，數(shù)據(jù)采集和建庫：搜集研究區(qū)域的道路分布圖、建筑物分布圖以及地價等相關信息；緩沖區(qū)分析：對道路做一40m為半徑的緩沖區(qū)分析；疊加分析：將緩沖區(qū)分析之后的道路圖同建筑物分布圖疊加分析，選出在緩沖區(qū)域內的層數(shù)超過10的建筑物，做好標記；統(tǒng)計分析：3GIS空間分析的核心問題位置、條件、趨勢、模式、模型。第二章1.空間查詢的概念、空間量算的概念空間查詢：利用空間索引機制，從數(shù)

3、據(jù)庫中找出符合該條件的空間數(shù)據(jù)。空間量算：對各種空間目標的基本參數(shù)進行量算與分析。2.函數(shù)距離的概念如曼哈頓距離、相對障礙物距離。3.空間查詢分類屬性查詢；空間相互關系查詢，包含、在之內、衷心地相交、在距離之內混合查詢。4.空間量算主要內容基本幾何參數(shù)量測：位置、長度、面積、體積、距離、中心、重心空間目標形態(tài)量測：曲率、彎曲度、完整性、復雜度空間目標分布計算：分布中心、分布軸線、離散度、標準差圓、最近鄰分析、分布密度、連通度、定向5.分布密度的概念、連通度的概念 分布密度：單位分布區(qū)域內分布對象的數(shù)量；連通度：空間網絡中節(jié)點連線數(shù)與可能存在的所有連線數(shù)之比。思考題：1）洪澇災害評估系統(tǒng)實現(xiàn)的技

4、術路線研究；2）提供區(qū)域DEM，獲取區(qū)域的高程曲線和相對高程曲線。第三章1.什么是Grid，Grid的行、列數(shù)與Cell Size和空間范圍、離散型和連續(xù)型Grid的區(qū)別，Grid的No Data數(shù)據(jù)Grid是ArcGIS的一種柵格格式的數(shù)據(jù)結構，離散型Grid的值表示的是該象元所代表區(qū)域的均值，而連續(xù)型Grid表示的是該象元各定點所代表的值；No Data數(shù)據(jù)表示沒有數(shù)據(jù)可用、數(shù)據(jù)停止使用或數(shù)據(jù)不適宜特定的地理要素，ArcGIS中指在分類時不予考慮的數(shù)據(jù)值。2.空間分析的基本參數(shù)設置方法與意義，如掩膜的應用、空間分析范圍、尺寸設置的作用掩膜應用可以提取感興趣區(qū)域、屏蔽不參與研究的區(qū)域、也可以

5、提取某些隱含的信息、對圖像進行面向應用的處理；空間分析范圍以及尺寸的設置可以減小數(shù)據(jù)處理數(shù)量，是結果達到預期效果，比如柵格數(shù)據(jù)處理中輸出圖像的分辨率的設置。3.Raster Caculator原理與應用（注意該知識甚至可能和遙感知識相結合，如在GIS中利用遙感TM影像獲取植被指數(shù)）、重分類原理與應用（注意重分類可將Nodata變?yōu)橛兄担胤诸惖慕Y果為離散型柵格數(shù)據(jù)）1）NDVI=（T4-T3）/（T4+T3） Map Algebra/Raster Calculator；Reclass/Reclassify2）植被指數(shù)的獲?。篟aster CalculatorReclassify屬性表面積統(tǒng)計。

6、（建模：Add Data Or Tool、Make Parameters設置參數(shù)，并保存于Geodatabase中）3）Nodata變有值：Reclassify中設置4.直線距離的原理與應用、區(qū)域分配的原理與應用（如泰森多邊形插值的實現(xiàn)）1）直線距離原理：計算每一個格網中心到最近設施的直線距離，并將該距離作為該柵格的象元值；算法實現(xiàn)：先計算與設施相交柵格值，再以柵格擴散！ArcGIS工具：Path Distance應用：a.對“省會城市”圖層做0-100公里的柵格緩沖區(qū)分析;b.對“省會城市地理坐標”圖層做0-100公里的柵格緩沖區(qū)分析；c.城市所有位置上的商業(yè)繁華度指標：計算一級商業(yè)中心對所

7、有格網的商業(yè)繁華度指標：Fi=fi*(1-di/d),F=max(Fi)；解決：此處fi=100,d=3500。首先對以及商業(yè)中心做PathDistance，將結果作為參數(shù)di代入指標內進行柵格計算。2）區(qū)域分配原理：確定所有格網中心的最近設施，對于矢量格式的設施，以某一整型字段值或FID作為Cell Value；對于離散型柵格數(shù)據(jù)的設施，以象元值或整型字段值作為Cell Value；ArcGIS實現(xiàn)：Cost Allocation 或Path Distance Allocation；應用：得出某ID編號為559的銀行在其服務區(qū)內的顧客數(shù)。解決1：1）使用PathDistance得出其直線距離

8、分布情況；2）再使用CostAllocation得出銀行的服務區(qū)域（以FID類似的唯一值的整型字段為基礎操作）；3）將服務區(qū)域轉換成矢量形式并導出ID號為559銀行所擁有的服務區(qū)域多邊形；4）以上述多邊形為掩膜對顧客分布圖進行統(tǒng)計運算，得出其服務區(qū)的顧客數(shù)量；解決2： HYPERLINK l 泰森多邊形 見9之泰森多邊形的生成！5.柵格數(shù)據(jù)轉換為矢量多邊形（如將分析的柵格圖層轉換為矢量多邊形）CovertRaster to Vector6.密度功能的原理與應用（如提供人口點數(shù)據(jù)，獲取人口密度大于1000的區(qū)域）原理：譯P36（密度表面表現(xiàn)了點或線狀要素的分布情況，比如，我們會用一個點的值代表整

9、個城鎮(zhèn)的人口總數(shù)，但是城鎮(zhèn)人口不可能居住在一個點的范圍內，如果需要了解這個區(qū)域的人口分布狀況，我們就可以通過密度計算創(chuàng)建出一個表面景觀來模擬此區(qū)域的人口分布；應用：商業(yè)連鎖店選址，人口密度必須在每平方公里1000人以上且距最近商業(yè)點直線距離在500米以外解決：1）對人口圖做密度分析即Kernel Density，（注：若輸入數(shù)據(jù)單位為米，輸出數(shù)據(jù)單位就是平方公里）；2）對商業(yè)點做直線距離分析；3）進行柵格計算，得出符合條件的候選商業(yè)網點。7.鄰域分析的概念對輸入的點主題中的點要素或柵格主題中的柵格在特定的鄰域范圍內進行某種統(tǒng)計計算，計算中使用鄰域范圍內所有的點或柵格值。8.鄰域分析的原理與應用

10、（如根據(jù)建筑面圖層如何求取建筑密度）表面功能的原理與應用（注意對于坡度功能而言，我們一般是根據(jù)DEM求地形坡度，如果是DTM，如降水，就叫降水的變化梯度分布了）（1）鄰域分析：原理：以計算象元為中心的窗口范圍內計算窗口統(tǒng)計值，并以該統(tǒng)計值作為中心象元的分析結果值；（Mean均值、Maximum最大值、Minimum最小值、Median中數(shù)、Sum和、Range、Majority、Variety、Standard Dev）？柵格ArcGIS：Neighborhood-Focal Statistics；矢量點鄰域：Point Statistics（只統(tǒng)計窗口內矢量點的某字段值）；應用：模擬計算城市

11、任一點的建筑密度解決：1）將建筑視圖轉換成柵格格式，且建筑內部象元值為1，外部為0；2）提取背景柵格，即研究區(qū)域，且值設為1；3）對上述兩個結果分別做Focal Statistics的Sum分析，鄰域為21；4）用居民地鄰域/背景鄰域*100，得出建筑密度圖；求取滿足在500米范圍內至少有5個顧客點的銀行解決： 1）根據(jù)原始數(shù)據(jù)的經緯度信息投影轉換成以米為單位的數(shù)據(jù)；2）對顧客圖層增加字段ID，賦值為1，而后對它做Point Statistics的500m鄰域分析，以Map為單位統(tǒng)計圓域內ID的sum；3）將結果轉化成矢量多邊形圖，并選擇GRIDCODE=5的多邊形，導出；4）用上步導出多邊形

12、對銀行進行裁剪，若位于其內部，則滿足條件。（2）表面分析：1）地形因子坡向（Aspect）：給定點位所在斜面的法線在平面上的投影和正北方向的夾角；坡度（Slope）：給定點位所在斜面的法線和垂直方向之間的夾角；2）等值線：Contour3）山體陰影：給定太陽高度角和方位角，模擬地表光照值（Hillshade）,不使用偏南光，避免反立體效應。4）綜合應用：退耕還林還草 解決：首先對高程數(shù)據(jù)做坡度分析，并選出坡度大于25的區(qū)域；其次對土地利用作分析，得出農業(yè)用地；最后將兩者進行柵格運算。得最終結果。9.空間插值的相關內容；精確性插值的概念空間插值：由已知點估算其他點數(shù)據(jù)分類：全局插值、局部擬合；精

13、確插值、非精確插值；確定性插值、隨機性插值：前者不提供預測值的誤差檢驗，后者用估計變異提供估計誤差的評價；（按照插值計算方法）分塊內插、部分內插和單點移面內插。ArcGIS空間插值方法：IDW反距離加權（有直接的工具，Spatial Analysis Tools/Interpolation/IDW）;2）泰森多邊形插值（最近鄰點插值，無直接工具，如下操作）：以求銀行服務區(qū)域為例：1）將銀行圖層坐標轉換成以m為單位；2）建立字段FID_Copy并且賦值為相應的FID值；3）使用Path Distance Allocation工具，設定好輸出圖像分辨率，得到結果；4）轉換成Polygon并與原始圖

14、層相應字段進行Join，再轉換成Raster得到最終結果?。?HYPERLINK l 解決1 另一種方法上已述）3）自然鄰點插值（Natural Neighbor）：自然鄰點插值結果的任意一點的值與周圍的Voronoi多邊形相聯(lián)系。最初的一個維諾尼圖形是由已知點構成，如圖中的橄欖綠色區(qū)域。新生成的維諾尼多邊形如米黃色所示，是添加五角星點后新生成的多邊形。它的值是以與舊圖相交圖中各多邊形面積比例為權重，周圍各點的加權和。4）趨勢面插值（Trend）：全局5）克里格插值：普通克里格、簡單克里格、范克里格？6）Spline樣條函數(shù)：按一定規(guī)則，用相鄰數(shù)據(jù)點連線將塊分割成若干個多邊形分片，通過每一分片

15、上的全部數(shù)據(jù)點，展鋪一張光滑的數(shù)學曲面，并使相鄰分片間保持連續(xù)光滑的拼接。精確插值：在樣點處估算值與實際值相同10.地面曲率、平面曲率、剖面曲率的概念（ArcGIS Curvature）地面曲率：地形表面上一點的扭曲變化成都的度量；其在垂直方向和水平方向分量分別稱為剖面曲率和平面曲率；剖面曲率：是對地面坡度的沿最大坡降方向地面高程變化率的度量；平面曲率：指在地形表面上，具體到任何一點，指過該點的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲線在該點的曲率值。（即該點所在的地面等高線的彎曲程度?。?1.分區(qū)功能的原理與應用（請與教案第2章的思考題獲取高程曲線、第3章思考題統(tǒng)計不同坡向的平均建筑密度等結合復習

16、）分區(qū)匯總統(tǒng)計：原理以一個離散型Grid作為分區(qū)，統(tǒng)計區(qū)域另一個Grid每個區(qū)域的統(tǒng)計參數(shù)，如面積、均值等。ArcGIS中，主要有Tabulate Area、Zonal*等實現(xiàn)應用：1）統(tǒng)計不同坡向的城市建筑密度情況；2）不同坡向的糧食產區(qū)直方圖；3）退耕還林還草決策分析12.水流方向矩陣、流水蓄積量等相關水文分析原理與應用（1）填充洼地：是水文分析的起點，使得每個格網水流都能流到流域出口；（基本算法：填平處理、平地微調增高Fill）（2）水流方向矩陣（Flow Direction）：由一系列能夠代表由中心象元流出的水流方向的編碼構成的矩陣。（3）流水累積量（Flow Accumulation

17、）：假設研究區(qū)域每個格網有一個單位1的水量，按照水流方向累計計算每個格網的上游來水量。方向編碼如下：326412816X1842（4）水網長度計算FlowLength：根據(jù)水流方向格網，計算每個格網距上游源頭或下游出口的流水長度。（5）流域盆地（Basin）：由分水嶺分割而成的匯水區(qū)域。它通過對水流方向數(shù)據(jù)的分析確定出所有相互連接并處于同一流域盆地的柵格。（注：分水嶺即山脊線，將Basin結果矢量化即可）（6）水網提?。ㄉ焦染€）：1）流水累積量，再分類（非河網為NoData）提取柵格河網；2）加入水流方向矩陣，提取水網柵格圖；3）矢量化河網。（7）河網連接與分級（Stream Link & S

18、tream Order）13.坡長提取方法；地形起伏度的提?。?）坡長即山脊水流沿坡向下水流長度。實現(xiàn)如下：1）將高程圖反轉形成負地形（Emax-DEM）；2）對負地形進行水文分析（填充洼地、水流方向獲取、流水累積量，再分類）得到相應的“水網圖”；3）對“水網圖”做直線距離計算，設置Surface Raster為原DEM，即可得到分析區(qū)域內每一點的坡長。（2）地形起伏度：即指定區(qū)域內柵格最大值與 最小值之差。計算流程如下：用3*3矩形窗口對給定DEM圖像的每個非邊緣點做統(tǒng)計運算，并將邊緣點值賦值為相鄰柵格的值，在ArcMap中可用鄰域分析下的柵格鄰域分析Focal Statistics實現(xiàn)，即

19、可得每一點的地形起伏度。14.水庫流域的提取、及在此基礎上獲取水庫給定水位高程的淹沒范圍、水庫淹沒面積、水庫庫容（1）流域提?。菏紫炔蹲剿畮斐鏊冢ˋrcMap的Snap Pour Point）；再計算集水流域（WaterShed）作為此水庫的流域；（2）求取淹沒范圍、面積、庫容：1）用上述得出的集水鄰域對原DEM數(shù)據(jù)進行裁剪，并通過重分類得出高程小于給定水位的地帶，即淹沒范圍； 2）以淹沒范圍為標準，通過再分類構建值為給定水位的柵格圖層，再使用3D Analysis Tool/Raster Surface的Cut/Fill工具對兩個圖層運算，可得庫容以及面積！第四章1.空間疊置分析概念、主要

20、的疊置分析概念：將有關主題層組成的各個數(shù)據(jù)層面進行疊置產生一個新的數(shù)據(jù)層面，其結果綜合了原來兩個或多個層面要素所具有的屬 性，并生成新的空間關系和屬性。分類：基于柵格基于矢量點與多邊形、線與多邊形、多邊形之間多邊形疊置分析Overlay、Extract：Union：求兩圖層幾何并集，所有特征均保留；Intersect：交集，保留公共部分；Symmetrical Difference：差集，保留沒有公共區(qū)域的部分；Identify：標記，即在原圖層基礎上將被覆蓋區(qū)域加上標記圖層相應區(qū)域的屬性值；Erase：在原圖層基礎上，去掉兩圖層的公共部分；Update：將原圖層與新圖層的公共區(qū)域用新的圖層覆

21、蓋，即原有要素丟失，代之以新興元素。2.緩沖區(qū)分析概念、分類緩沖區(qū)分析：對地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍的分析方法；如：目標Oi的半徑為R的緩沖區(qū)Bi為：Bi=x|d(x,Oi)5分鐘為60分。解決：1）構建傳輸網絡：創(chuàng)建File GeoDataBase、DataSet、并導入數(shù)據(jù)，構建NetWork，增加行車時間的屬性，以Shape_Lebgth/假定行車速度為值，單位為分鐘，并設置相應的網絡向導為道路名字；構建好后，導入ArcMap中，增加網絡分析工具，設置捕捉環(huán)境，在新建服務多邊形，在地圖區(qū)域內增加參與分析的醫(yī)院，設置設施的分析設置屬性如下：阻抗為行車時間，默認間斷點為“3,5”，

22、確定，點擊Solve，得出結果；打開結果圖的屬性表，查看其屬性，使用轉換工具以ToBreak為依據(jù)轉換成柵格圖像，并對結果圖進行再分類，原值為3的賦值為100，值為5的賦值為80，其他的以成都市地圖為范圍的區(qū)域賦值為60，即可得結果。7.ArcGIS傳輸網絡創(chuàng)建步驟，網絡屬性的創(chuàng)建1）創(chuàng)建File Geodatabase;2）創(chuàng)建要素數(shù)據(jù)集，設置好坐標及投影；3）導入要素類；4）創(chuàng)建網絡數(shù)據(jù)集；5）確定參與要素；6）設置網絡連接方式：End Point 或 Any Vertex；7）增加網絡屬性:Cost(代價)、Hierarchy（等級）、Restriction（限制）、Descriptor

23、（描述）；a.點擊Add按鈕，設置屬性名，屬性類型，數(shù)據(jù)類型；b.進一步設置其單位，并選中相應屬性，點擊Evaluators，設置相應值是以屬性值為標準抑或以VBScript為標準；c.若是等級類型的，應設置其Range。8）設置網絡向導第五章1.3D Feature Data的概念和創(chuàng)建方法即擁有三維方向特征的要素類，比通常的二維多了一個Z方向值。創(chuàng)建方法：1）在導入數(shù)據(jù)到GeoDataBase時設置Z方向的值即可；2）在ArcCatalog里創(chuàng)建ShapeFile時，勾選Coordinates will contain Z values .Used to store 3D data一項，即

24、可；3）在3D 分析工具下，使用Feature To 3D by Attribute將二維數(shù)據(jù)轉換成三維數(shù)據(jù)；4）導入外部數(shù)據(jù)，如3DS數(shù)據(jù)；5）使用Layer 3D to Feature Class工具。2.TIN概念由分散的地形點按照一定規(guī)則（如Delaunay規(guī)則，沒有任何節(jié)點在三角形外接圓內）構成的一系列不相交的三角形。（補，不要求：TIN的生成算法1）Delaunay三角網生成算法：。2）炸彈算法：。PPT13）3.TIN模型與Arc/Info的TIN1）Arc/Info的TIN以TIN模型為基礎；2）頂點和三角面可定義一個整數(shù)屬性值；3）TIN中可存在無插值區(qū)域；4）定義四種邊（Edge）類型（Regular、Soft、Hard、Outside）。4.TIN的顯示風格化和TIN的創(chuàng)建方法（1）顯示風格化：在TIN圖層的屬性里，可以設置其Symbology，或添加其不同邊或節(jié)點類型的顯示風格。（2）TIN創(chuàng)建：1）基于矢量數(shù)據(jù)創(chuàng)建：ArcMap中有Create TI