柵格數(shù)據(jù)分析

問題有一組事先設(shè)定的輸入條件對某開發(fā)項目的最適宜區(qū)域進行了定義：地形陡峭度最小且距離公路最近的空置土地。根據(jù)這組條件，下圖用綠色表示最適宜的位置，用黃色表示適宜度為中等的位置，用棕色表示適宜度最低的位置。確定適宜位置第一頁，共63頁。問題在考慮經(jīng)濟、環(huán)境和其它條件因素的前提下，為道路規(guī)劃、管線鋪設(shè)或動物遷移確定最佳路徑或最適宜的廊道。第二頁，共63頁。問題通過計算某鄰域內(nèi)包含的物種種類等特性對該鄰域進行研究。確定每個區(qū)域的平均值，例如，分水嶺的平均高程值。第三頁，共63頁。學校擇址問題（示例）要求：新學校應(yīng)位于地勢較平坦處新學校的建立應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有土地利用類型綜合考慮，選擇成本不高的區(qū)域新學校應(yīng)該與現(xiàn)有服務(wù)設(shè)施相配套，學校距離這些設(shè)施應(yīng)越近越好新學校應(yīng)避開現(xiàn)有的學校，保證合理的分布第四頁，共63頁?？臻g數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型投影數(shù)據(jù)采集空間數(shù)據(jù)庫查詢制圖空間分析矢量數(shù)據(jù)分析柵格數(shù)據(jù)分析空間插值視域、流域分析GeoProcessing二次開發(fā)課程設(shè)置第五頁，共63頁。柵格空間分析第六頁，共63頁。目錄一、GRID模型二、常用柵格數(shù)據(jù)操作三、其他柵格運算四、柵格與矢量之間數(shù)據(jù)分析比較五、數(shù)據(jù)分析環(huán)境第七頁，共63頁。線狀地物多邊形地物點狀地物一、柵格數(shù)據(jù)模型第八頁，共63頁。第九頁，共63頁。一、柵格數(shù)據(jù)模型：存儲模型格網(wǎng)值和個數(shù)第十頁，共63頁。一、柵格數(shù)據(jù)模型：存儲模型離散數(shù)據(jù)Discretedata,whichissometimescalledcategoricalordiscontinuousdata,mainlyrepresentsobjectsinboththefeatureandrasterdatastoragesystems.第十一頁，共63頁。一、柵格數(shù)據(jù)模型：存儲模型連續(xù)數(shù)據(jù)定義：Acontinuoussurfacerepresentsphenomenawhereeachlocationonthesurfaceisameasureoftheconcentrationleveloritsrelationshipfromafixedpointinspaceorfromanemittingsource.Continuousdataisalsoreferredtoasfield,nondiscrete,orsurfacedata.第十二頁，共63頁。第十三頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算局部運算是一個像元接一個像元運算，建立柵格數(shù)據(jù)分析的核心。局部運算由單個或多個輸入柵格生成一個新的柵格，新柵格的像元值可以由輸入與輸出柵格的關(guān)系函數(shù)計算得到，或通過分類表對其賦值。第十四頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算（二）多個柵格的局部運算求取像元的平均值第十五頁，共63頁。（一）單一格網(wǎng)的局部運算：假定以單一柵格為源數(shù)據(jù)，基于輸入柵格的像元值，局部運算通過空間數(shù)學函數(shù)計算輸出柵格的每個像元值。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算第十六頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算（二）多個柵格的局部運算第十七頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算（二）多個柵格的局部運算OutRas=CellStatistics([InRas1,InRas2,InRas3],"SUM","DATA")第十八頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算（三）多個柵格的局部運算（Combine）第十九頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：局部運算用途土地利用類型變化狼的適宜棲息環(huán)境的預測（Logit(p)=-0.5988+14.6189R）第二十頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：焦點運算焦點運算【Focal】涉及一個焦點像元和一組環(huán)繞像元。環(huán)繞像元是按其相對于焦點像元的距離和方向之間的關(guān)系來選定的。鄰域類型有矩形、圓形、環(huán)形和楔形。第二十一頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：鄰域運算OutRas=FocalStatistics(InRas1,NbrRectangle(3,3,MAP),"SUM","")第二十二頁，共63頁。主濾波

可根據(jù)像元鄰域內(nèi)的眾數(shù)值來替換像元表面。OutRas=MajorityFilter(InRas1)二、柵格數(shù)據(jù)操作：焦點運算77第二十三頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：焦點運算焦點運算與局部運算之間的區(qū)別？第二十四頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：分區(qū)運算用于處理相同值或相似要素的像元分組。分區(qū)可以是連續(xù)的或不連續(xù)的。其中連續(xù)分區(qū)包含的像元是空間上相連的，而非連續(xù)分區(qū)包含像元的分隔區(qū)。第二十五頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：分區(qū)運算ZonalMax第二十六頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：分區(qū)運算第二十七頁，共63頁。二、柵格數(shù)據(jù)操作：分區(qū)運算分區(qū)運算與焦點運算之間的區(qū)別？第二十八頁，共63頁。二、柵格數(shù)據(jù)操作：全局運算每個單元位置處的輸出值都可能取決于各種輸入柵格數(shù)據(jù)集結(jié)合而成的所有單元。主要包括：歐氏距離和加權(quán)距離。第二十九頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：全局運算自然距離：量測直線距離或稱為歐幾里德距離。耗費距離：是指穿越自然距離的耗費。第三十頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離自然距離：量測直線距離或稱為歐幾里德距離。第三十一頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離從一個河網(wǎng)的連續(xù)距離量測第三十二頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離距離點位鄉(xiāng)鎮(zhèn)的直線距離第三十三頁，共63頁。歐式距離

Euc_Dist=EucDistance(Source_Ras)二、柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離第三十四頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離配置與方向配置柵格中的像元值對應(yīng)于距該像元最近的源像元。方向柵格中的像元值對應(yīng)于距它最近的源像元的方向值。第三十五頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離配置與方向方向圖配置圖第三十六頁，共63頁。二、常用柵格數(shù)據(jù)操作：自然距離第三十七頁，共63頁。成本距離：像元距離最近源位置的最短加權(quán)距離（或者說是累積行程成本）二、柵格數(shù)據(jù)操作Cost_Dist=CostDistance(Source_Ras,Cost_Ras)第三十八頁，共63頁。成本分配：根據(jù)最小累積成本計算每個像元的最近源二、柵格數(shù)據(jù)操作Cost_Alloc=CostAllocation(Source_Ras,Cost_Ras)第三十九頁，共63頁。核密度分析【全局運算】

顯示出點要素或線要素較為集中的地方。例如，每個城鎮(zhèn)都可能有一個點值，這個點值表示該鎮(zhèn)的人口總數(shù)，但是您想更多地了解人口隨地區(qū)的分布情況。由于每個城鎮(zhèn)內(nèi)并非所有人都住在聚居點上，通過計算密度，您可以創(chuàng)建出一個顯示整個地表上人口的預測分布狀況的表面。二、柵格數(shù)據(jù)操作第四十頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作柵格數(shù)據(jù)管理裁剪（clip）：可以通過使用矩形框來提取輸入柵格的一部分，生成一個新的柵格。鑲嵌（Mosaic），將多個輸入柵格拼接成一個：柵格。第四十一頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作柵格數(shù)據(jù)提取是指從一個現(xiàn)有柵格提取數(shù)據(jù)生成一個新的柵格或一個新的字段。提取方式：屬性值、多邊形、長方形、圓形、點、掩膜。第四十二頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作綜合歸納重采樣（resampling）：輸出柵格的像元值是通過最鄰近法、雙線性插值法或三次卷積法計算。聚合（aggregate）：計算落入輸出像元中的輸入像元的平均值、中值、總和、最小值或最大值，作為輸出像元值。從而使其具有更為粗糙的分辨率第四十三頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作將輸出柵格數(shù)據(jù)集中單元中心的位置定位到輸入柵格后，最鄰近分配法將確定輸入柵格上最近的單元中心位置并將該單元的值分配給輸出柵格上的單元。第四十四頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作OutRas=Aggregate(InRas1,3,Max,Expand,Data)聚合分析第四十五頁，共63頁。三、其他的柵格數(shù)據(jù)操作重分類：

通過多種方法將像元值重分類或更改為替代值第四十六頁，共63頁。四地圖代數(shù)地圖代數(shù)（MapAlgebra）建立一套數(shù)學公式，可以用來進行代數(shù)運算。便于操作自定義模型的實現(xiàn)。第四十七頁，共63頁。四地圖代數(shù)outgrid=zonalsum(zonegrid,valuegrid)outgrid=zonalmin(zonegrid,valuegrid)output=zonalstats(ingrid1,ingrid2)Output=ingrid1*ingrid2第四十八頁，共63頁。四地圖代數(shù)SpatialAnalyst->RasterCalculator第四十九頁，共63頁。五、柵格與矢量之間數(shù)據(jù)分析比較（一）地圖疊置（1）輸入圖層的幾何特征與屬性合并在一起，基于矢量的地圖疊置運算必須計算要素和插入點之間的相交部分。對于柵格的局部運算可以用各種數(shù)學函數(shù)生成輸出數(shù)據(jù)，而基于矢量的地圖疊置計算只能對各輸入圖層的屬性進行合并，對于屬性的任何計算都必須遵循地圖疊置運算。第五十頁，共63頁。五、柵格與矢量之間數(shù)據(jù)分析比較（一）地圖疊置（2）地圖疊置運算可以將個輸入圖層的多種屬性合并在一起。第五十一頁，共63頁。五、柵格與矢量之間數(shù)據(jù)分析比較（二）建立緩沖區(qū)（1）建立緩沖區(qū)的運算基于制定的緩沖距離或多個距離來生成緩沖區(qū)，而基于柵格的運算則生成連續(xù)的距離量測值。（2）矢量緩沖區(qū)運算比基于柵格的運算有更多的選擇。（3）建立緩沖區(qū)運算使用X和Y坐標計算距離，而基于柵格的運算使用行和列進行自然距離量測。因此，矢量的更為準確。第五十二頁，共63頁。六、數(shù)據(jù)分析環(huán)境Everycelllocationinarasterhasavalueassignedtoit.Wheninadequateinformationisavailableforacelllocation,thelocationcanbeassignednodata.Nodataand"0"arenotthesame."0"isavalidvalue.重命名中NODATA的賦值ISNULL（）SetNull（）

第五十三頁，共63頁。TheanalysisextentWhenperforminganalysis,theareaofinterestmaybeaportionofalargerrasterdataset.Iftheareaofinterestisaportionofalargerrasterdataset,theanalysisextentcanbesettoencompassonlythedesiredcells.Settingtheextentforresultsdescribesthisprocess.Allsubsequentresultsfromanalysiswillbetothisextent.Theanalysisextentisarectangleandisspecifiedbyidentifyingthecoordinatesofthewindowinmapspace.六、數(shù)據(jù)分析環(huán)境第五十四頁，共63頁。AnalysisMask用于確定分析的有效區(qū)域（任意形狀）。掩膜可以是一個柵格或一個要素類。分析中不會考慮所有落在掩膜外的輸入像元，并會在結(jié)果中為其分配NoData值。六、數(shù)據(jù)分析環(huán)境第五十五頁，共63頁。Mask

identifiesthosecellswithintheanalysisextentthatwillnotbeconsideredwhenperforminganoperationorafunction.Allidentifiedcellswillbe"maskedout"andassignedtothenodatavalueonallsubsequentoutputrasterdatasets.六、數(shù)據(jù)分析環(huán)境第五十六頁，共63頁。MaskExtentMaskExtentResult六、數(shù)據(jù)分析環(huán)境第五十七頁，共63頁。課堂回顧常用柵格分析操作（四種）重采樣和聚合之間的區(qū)別？地圖代數(shù)NULL和零之間的區(qū)別？第五十八頁，共63頁。學校選址要求：新學校應(yīng)位于地勢較平坦處新學校的建立應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有土地利用類型綜合考慮，選擇成本不高的區(qū)域新學校應(yīng)該與現(xiàn)有娛樂設(shè)施相配套，學校距離這些設(shè)施應(yīng)越近越好新學校應(yīng)避開現(xiàn)有學校，合理分布第五十九頁，共63頁。條件設(shè)置：（1）距離娛樂設(shè)施占0.5，距現(xiàn)有學校距離占0.25，土地利用類型和地勢因素各占0.125。（2）地形坡度分為10級，平坦地方適宜性好，陡峭的地區(qū)賦比較小的值，得到坡度適宜