實(shí)驗(yàn)四-空間數(shù)據(jù)查詢與分析(ArcGIS)

實(shí)驗(yàn)四空間數(shù)據(jù)查詢與分析實(shí)習(xí)目的掌握空間數(shù)據(jù)查詢與分析的原理與方法。掌握空間數(shù)據(jù)查詢與分析的內(nèi)容與技術(shù)。結(jié)合實(shí)際，掌握利用緩沖和網(wǎng)絡(luò)分析方法解決地學(xué)空間分析問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備預(yù)備知識空間數(shù)據(jù)的查詢與分析是GIS的基本操作功能，數(shù)據(jù)探查包含屬性數(shù)據(jù)查詢，空間數(shù)據(jù)查詢，地理可視化?？臻g數(shù)據(jù)分析包括矢量數(shù)據(jù)分析，如緩沖、疊加、地圖操作等；柵格數(shù)據(jù)分析，如局域、領(lǐng)域等分析；地形制圖和分析；空間插值；基于區(qū)域的分析；網(wǎng)絡(luò)分析等?？臻g數(shù)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?？臻g數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(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。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Data4數(shù)據(jù)或?qū)W生自己準(zhǔn)備于該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟本實(shí)驗(yàn)方法是學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，實(shí)習(xí)手冊只簡紹涉及到空間查詢與分析部分軟件的操作，具體試驗(yàn)內(nèi)容采取學(xué)生自問自答的方式進(jìn)行，即學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，自己設(shè)計(jì)有關(guān)空間查詢與分析的實(shí)際問題，并通過實(shí)驗(yàn)來回答問題。要求至少列舉一個(gè)空間緩沖分析的案例，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析的案例，然后通過實(shí)驗(yàn)來分析解決。1、空間查詢1）利用圖形查詢屬性直接點(diǎn)擊圖形查詢屬性（Identify）選取Identify工具。用這個(gè)工具點(diǎn)取要素（點(diǎn)、線、面狀）時(shí)，彈出IdentifyResult（查詢結(jié)果）對話框，顯示該要素的屬性值。如下圖：2）框選圖形查詢屬性（Selectfeature）然后點(diǎn)擊工具欄上的Selectfeature圖標(biāo)點(diǎn)取想要選擇的要素，被選擇的要素顏色改變，在快捷菜單上選擇OpenAttributeTable,可以看到屬性表被選擇的要素的屬性記錄也改變了顏色。如下圖：可以按住shift鍵，對地圖上的多個(gè)目標(biāo)要素進(jìn)行選擇，可以對工具欄的的下拉菜單或在圖形區(qū)右擊顯示的菜單上選2、空間分析空間分析是基于地理對象的位置和形態(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。空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征?？臻g分析能力（特別是對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。這里主要要以緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡(luò)分析為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是鄰近分析（ProximityAnalysis）的一種.它主要用于確定某個(gè)要素（點(diǎn)、線、面）的影響范圍或指定距離的區(qū)域。比喻河流漲水時(shí)的影響河岸兩邊的范圍程度。在ArcGIS中，緩沖區(qū)分析可以應(yīng)用緩沖區(qū)(Buffer)工具集和緩沖區(qū)向?qū)В˙ufferWizard）進(jìn)行，這里選用前一種使用方法。1）點(diǎn)區(qū)域緩沖分析方法在ArcMap中新建地圖文檔，加載圖層：Hotels，point打開Arctoolbox，執(zhí)行命令<SpatialAnalystTools>－<proximity>-<Buffer，如下圖所示：緩沖區(qū)分析工具：雙擊Buffer工具，打開緩沖區(qū)對話框，如下圖：這里需要說明一下的是距離有兩個(gè)選項(xiàng)，線性單位和值域，當(dāng)選擇線性單位時(shí)，可以制定固定的距離和單位。當(dāng)選擇值域時(shí)，按照字段設(shè)置緩沖區(qū)的距離，也就是說從該要素的數(shù)字字段中指定一個(gè)字段作為距離字段。點(diǎn)擊OK，生成點(diǎn)的緩沖區(qū)：2）線圖層的緩沖區(qū)分析同樣按上述步驟操作，輸入線要素。并進(jìn)行輸出要素類以及距離或字段的設(shè)置。也可以選擇要素層的感興趣的目標(biāo)進(jìn)行緩沖區(qū)分析。這里不作詳述。3）面圖層的緩沖區(qū)分析加載面要素River.shp,類似于上述操作步驟。點(diǎn)擊OK，得結(jié)果緩沖區(qū)前的顯示緩沖后的顯示：也可以使用多環(huán)緩沖區(qū)工具建立緩沖區(qū)環(huán)。雙擊，打開對話框，再進(jìn)行距離的設(shè)置，分別輸入1/2/4三個(gè)距離，使用添加按鈕（+）分別將去加入列表，單位為公里，如圖：網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析：網(wǎng)絡(luò)分析是GIS空間分析的重要組成部分，是對地理網(wǎng)絡(luò)，城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如各種網(wǎng)線、電纜線、電力線、排水管道等）進(jìn)行地理化和模型化，基于它們本身在空間上的拓?fù)潢P(guān)系、內(nèi)在關(guān)系、跨度等屬性和性質(zhì)進(jìn)行空間分析，通過滿足必要的條件得到合理的結(jié)果。主要有兩類網(wǎng)絡(luò)：一類為道路（交通）網(wǎng)絡(luò)。另一類為實(shí)體網(wǎng)絡(luò)（比如河流、電力網(wǎng)絡(luò)），它的主要內(nèi)容包括：最佳路徑分析，如：找出從A地出發(fā)通達(dá)B地的最佳路徑。服務(wù)區(qū)域分析，如：引導(dǎo)最近的救護(hù)車到事故地點(diǎn)。a、加載空間分析NetworkAnalysis模塊：在“Tools”菜單中選擇“Extension”命令，添加NetworkAnalysis模塊NetworkAnalysis工具條：b、在ARCGIS中，網(wǎng)絡(luò)分析擴(kuò)展主要由三部分構(gòu)成:建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的向?qū)Вㄔ贏RCCATALOG中）、NETWOEKANALYSTWINDOW(網(wǎng)絡(luò)分析窗口，在ARCMAP中)、NTTWORKANALYSTTOOLBAR(網(wǎng)絡(luò)分析工具條，在ARCMAP中)1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的建立在ARCMAP中，打開ARCCATALOG,導(dǎo)航到E:\GIS相關(guān)\gis_ex09\ex16，可以看到一系列數(shù)據(jù)項(xiàng)，在road圖層上右擊，出現(xiàn)新數(shù)據(jù)集對話框，并按需要進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，點(diǎn)擊下一步建立好的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集（灰色部分）：2）最短路徑分析：在arcmap中打開地圖文檔\ex16.mxd,可以看到3個(gè)數(shù)據(jù)框架，激活Dataframe1,該數(shù)據(jù)框架有兩個(gè)圖層：加載剛建立好的road_ND.ND。出現(xiàn)一個(gè)對話框，選擇“否”，加載的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的幾何形狀和道路層一樣。再NetworkAnalsyt\newrout。出現(xiàn)三個(gè)目錄，在網(wǎng)絡(luò)分析菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)，光標(biāo)變成一個(gè)小旗子，在地圖的最南端的站點(diǎn)上輸入一個(gè)站點(diǎn)，在最北端的站點(diǎn)上位置輸入另一個(gè)站點(diǎn)，并點(diǎn)擊（solve）,可以看到兩點(diǎn)的最短路徑：（兩點(diǎn)的最佳路徑）多站點(diǎn)的路徑選擇刪除Pick1/pick2,再右擊stops(0),選擇LoadLacatinos,出現(xiàn)對話框，選擇圖層“?？空尽秉c(diǎn)擊OK后可以看到6個(gè)點(diǎn)要素被加載，與?？空军c(diǎn)的位置完全是重合的。在，點(diǎn)擊屬性，出現(xiàn)路徑圖層對話框，選擇標(biāo)簽Analysissetting:點(diǎn)擊“確定”后，再點(diǎn)擊圖標(biāo)，出現(xiàn)6個(gè)站點(diǎn)順序優(yōu)化的路徑:鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊STOPS(6),選擇Openattributetable,可以查看網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的相關(guān)信息。3）確定最近設(shè)施例：在交通肇事現(xiàn)場尋找最近的醫(yī)院，本練習(xí)是在4個(gè)設(shè)施（Facility）“醫(yī)院”和15個(gè)事件（Incident）,也就是事故發(fā)生現(xiàn)場之間選擇最佳路徑。加載兩個(gè).shp文件，del_loc.shp和hospital.shp。鼠標(biāo)右鍵選擇Dataframe3/properties../general,選擇地圖顯示單位為“米”。再加載s_fran_ND后出現(xiàn)對話框，選擇“否”，點(diǎn)擊OK，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的加載（前面已經(jīng)說明網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的建立的方法）。在網(wǎng)絡(luò)分析菜單上選擇/NEWCLAOSEFACILITY可以看到目錄中出現(xiàn)“最近設(shè)施”的圖層網(wǎng)絡(luò)分析窗口出現(xiàn)4個(gè)目錄，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊設(shè)“設(shè)施”/LoadLoacations..,出現(xiàn)LoadLoacations對話框，選擇hospital,點(diǎn)擊OK.可以看到4個(gè)要素被加載。同樣方法加載15個(gè)“事件”在網(wǎng)絡(luò)分析窗口上點(diǎn)擊“最近設(shè)施”的圖層，出現(xiàn)對話框，并進(jìn)行如下設(shè)置：點(diǎn)擊“確定”后，再點(diǎn)擊，則出現(xiàn)如下目標(biāo)圖：（為15個(gè)事件分別查找各自最近的設(shè)施）4）