1、GIS GIS 空間分析空間分析- -使用使用ArcGISArcGIS4.2 空間分析基本操作v4.2.1 4.2.1 矢量數(shù)據(jù)空間分析矢量數(shù)據(jù)空間分析v4.2.2 4.2.2 柵格數(shù)據(jù)空間分析柵格數(shù)據(jù)空間分析4.2.1 矢量數(shù)據(jù)空間分析v1 空間關(guān)系查詢v2 緩沖區(qū)分析4.2.1 4.2.1 矢量數(shù)據(jù)空間分析矢量數(shù)據(jù)空間分析v問題:在某條公路100m范圍內(nèi)都有些什么類型的林木最近發(fā)生的滑坡影響到的土地是哪些？面積有多少？某個區(qū)域內(nèi)高速公路的通車里程有多少？v根據(jù)空間關(guān)系選擇要素間的關(guān)系 v（相鄰關(guān)系）Proximityv（包容關(guān)系）Containmentv（疊加關(guān)系）Overlapv空間關(guān)系

2、連接（Spatial Join）1. 空間關(guān)系查詢v圖層間要素素空間關(guān)系分析圖層間要素素空間關(guān)系分析查詢距一條線段最近的點查詢距一條線段最近的點(proximity)(proximity)查詢相鄰的要素查詢相鄰的要素 (proximity)(proximity)Line-on-polygon selection (containment)Line-on-polygon selection (containment)Polygon-on-line selection (overlap)Polygon-on-line selection (overlap)Point-in-polygon sele

3、ction (containment)Point-in-polygon selection (containment)Polygon-on-point selection (overlap)Polygon-on-point selection (overlap)Polygon-on-polygon selection (overlap)Polygon-on-polygon selection (overlap)v定義定義目標層目標層: : 從其中查詢滿足條件從其中查詢滿足條件的要素的要素選擇層選擇層: : 比較此圖層中要素與比較此圖層中要素與目標層中的關(guān)系目標層中的關(guān)系我想從我想從 中選擇符合

4、條件中選擇符合條件 與與 中的中的要素符合要素符合 的要素的要素v空間關(guān)系空間關(guān)系查詢距某條線段最近的點 (proximity)v查詢某條水系附近的所有地塊選擇層目標層v查詢距一條線段最近的點（鄰近分析）v查詢相鄰要素 (proximity)v查詢相鄰要素 (proximity)v根據(jù)多邊形與線段的關(guān)系查詢 (包容關(guān)系)v查詢位于多邊形中的點 (包容關(guān)系)v查詢包含點的多邊形 (疊加)空間關(guān)系連接：Spatial joinv根據(jù)圖層間的關(guān)系連接屬性表基于要素的幾何關(guān)系比較要素間的包容關(guān)系、距離，然后將屬性表連接 Spatial joinv根據(jù)空間位置連接圖層屬性表Spatial join: 包

5、容關(guān)系v將包含點的多邊形的屬性連接到點的屬性表related fields can be used for displaySpatial join: 鄰近v將距離線段最近的點的屬性連接到線段屬性表distance used asdisplay field2. 2. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析v距離或鄰近分析v緩沖距離參數(shù)可以是常數(shù)或變量緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析vArcToolbox 界面緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析v創(chuàng)建的緩沖區(qū)保存為一個要素類或Coverage（矢量格式）4.2.2 柵格數(shù)據(jù)空間分析v1. 了解柵格數(shù)據(jù)v2. 柵格分析環(huán)境v3. 柵格數(shù)據(jù)重分類v4. 采樣點數(shù)據(jù)空間插值v5. 柵格單

6、元統(tǒng)計 v6. 交叉面積表v7. 分區(qū)統(tǒng)計v8. 距離分析v9. 鄰域分析v10. 柵格計算器1.了解柵格數(shù)據(jù)v查看圖層屬性可以了解柵格數(shù)據(jù)的相關(guān)信息柵格數(shù)據(jù)屬性柵格數(shù)據(jù)屬性v從ArcCatalog中拖放數(shù)據(jù)到ArcMap加載柵格數(shù)據(jù)在ArcMap中添加柵格數(shù)據(jù)圖層v根據(jù)柵格單元數(shù)值分類根據(jù)柵格單元數(shù)值分類v可以修改圖例可以修改圖例顯示柵格數(shù)據(jù)v通過直方圖了解柵格單元數(shù)值的分布情況Y軸：柵格個數(shù)X軸：柵格單元值查看柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息查詢柵格數(shù)據(jù)v柵格單元的屬性可以通過查詢按鈕獲取v離散柵格可以通過常規(guī)的方式查詢屬性表根據(jù)表達式查詢柵格v通過ArcCatalog管理柵格數(shù)據(jù)源v復制v移動v更名v刪

7、除管理柵格數(shù)據(jù)文件2. 柵格分析環(huán)境v柵格分析的大部分功能都被集成到“空間分析”模塊中空間分析擴展模塊v分析選項工作目錄掩模分析范圍分析柵格大小v一經(jīng)設定將保持到下一次修改 空間分析選項設置決定經(jīng)空間分析得到的柵格數(shù)據(jù)的空間屬性設置柵格分析環(huán)境v分析范圍分析派生的數(shù)據(jù)的空間屬性v是矩形區(qū)域 設置分析范圍設置分析范圍v使用范圍捕捉，使多個柵格圖層正確匹配v分析柵格的尺寸決定了輸出柵格的柵格尺寸要進行多個柵格數(shù)據(jù)集 間的分析時使用一致 的柵格大小 小柵格 大文件小柵格 較長的計算時間設置柵格大小v分析掩模定義了輸出柵格的范圍v掩模是根據(jù)已存在的 柵格的 “有效數(shù)據(jù)” 區(qū)域生成的，而不是矩形區(qū)域 (

8、分析范圍中指定的 是矩形區(qū)域)設置分析掩模設置分析掩模v分析掩模定義了輸出柵格的形狀vNext Class3. 柵格數(shù)據(jù)重分類重分類（Reclassify）v將柵格圖層的數(shù)值進行重新分類組織或者重新解釋。v重分類的關(guān)鍵是確定原數(shù)據(jù)到新數(shù)據(jù)之間的對應關(guān)系產(chǎn)生新的柵格圖層連續(xù)柵格數(shù)據(jù)重分類后轉(zhuǎn)換為離散柵格數(shù)據(jù)4. 采樣點數(shù)據(jù)空間插值問題：問題：v根據(jù)氣象觀測站點數(shù)據(jù)，生成某一區(qū)域內(nèi)降雨量等值線及空間分布圖v通過地下水位高度采樣點數(shù)據(jù)，制作一個城市的地下水位分布圖。遍歷研究區(qū)域中的每個位置以測量該位置的高度、大小或某種特性通常都是困難的，或者是昂貴的，因而一般都是采用抽樣的方法，按照一定原則，選出一

9、些樣點進行測量，然后使用插值函數(shù)，估計出所有其它位置的值。v應用：根據(jù)水質(zhì)采樣點數(shù)據(jù)生成滇池水面水質(zhì)分布圖v表面中的每一個柵格的值表示為Z=f(X,Y)，vZ值可以是高程值、濃度值或應用領域的其它量值，例如：污染、噪音等主要的內(nèi)插方法有：v權(quán)重距離遞減（Inverse Distance Weighted）v樣條函數(shù)內(nèi)插（Spline）v克里金（ Kriging ）內(nèi)插基于統(tǒng)計方法v趨勢面內(nèi)插（Trend）v采樣點經(jīng)過空間插值得到連續(xù)表面連續(xù)表面離散的采樣點數(shù)據(jù) v兩種基本的插值方法 (spline and IDW) 樣條函數(shù)(minimized curvature) 距離權(quán)重倒數(shù) (local

10、 influence is strong)5. 柵格單元統(tǒng)計v數(shù)據(jù)：v1990年2000年降雨量觀測點數(shù)據(jù)v通過空間插值生成降雨量分布圖v通過局部統(tǒng)計功能計算多年平均降雨量分布圖柵格單元統(tǒng)計柵格單元統(tǒng)計Cell StatisticalCell Statistics (柵格單元統(tǒng)計）可以基于柵格單元對多個柵格主題進行統(tǒng)計。柵格主題之間的局部統(tǒng)計要求輸入多個柵格主題來計算輸出主題中每一個柵格的統(tǒng)計值。例如：用此功能可以根據(jù)1990年到2000年間某地區(qū)降水量柵格數(shù)據(jù)計算這個地區(qū)多年平均降水柵格6.交叉面積表-面積制表 v數(shù)據(jù)：縣界; 土地利用;交叉面積表v設定交叉表中的行和列行列瀘水勐海耕地林地交

11、叉面積表v輸出結(jié)果：表格7. 分區(qū)統(tǒng)計對每個分區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行匯總統(tǒng)計。Summarize Zones要求輸入兩個圖層v（1）進行匯總統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型既可是連續(xù)型也可是離散型。v（2）分區(qū)數(shù)據(jù)，用以確定每個柵格屬于哪個分區(qū)，數(shù)據(jù)類型必須是離散型。例子：匯總統(tǒng)計各地區(qū)的降雨量v“每個區(qū)” 是一組具有相同屬性值的柵格單元 (或多邊形)分區(qū)匯總原理for zone 1:(53 + 57 + 33 + 78 + 31 + 12 + 32 + 9 + 9 + 33 + 76) = 423 v分區(qū)統(tǒng)計參數(shù)定義從分區(qū)數(shù)據(jù)屬性表中指定一個字段，字段值相同的為同一個區(qū)域選擇需要進行匯總統(tǒng)計的柵格圖層定義輸出表

12、格選擇統(tǒng)計圖表的類型v生成分區(qū)匯總表和直方圖基于于分區(qū)數(shù)據(jù)對要進行統(tǒng)計的柵格進行計算 8. 鄰域分析v鄰域分析也稱為窗口分析，主要應用于柵格數(shù)鄰域分析也稱為窗口分析，主要應用于柵格數(shù)據(jù)模型。據(jù)模型。v地理要素在空間上存在著一定的關(guān)聯(lián)性。對于地理要素在空間上存在著一定的關(guān)聯(lián)性。對于柵格數(shù)據(jù)所描述的某項地學要素，其中的柵格數(shù)據(jù)所描述的某項地學要素，其中的(I(I，J)J)柵格往往會影響其周圍柵格的屬性特征。柵格往往會影響其周圍柵格的屬性特征。v窗口分析是指對于柵格數(shù)據(jù)中的一個、多個柵窗口分析是指對于柵格數(shù)據(jù)中的一個、多個柵格點或全部數(shù)據(jù)，開辟一個有固定分析半徑的格點或全部數(shù)據(jù)，開辟一個有固定分析半

13、徑的分析窗口，并在分析窗口，并在該窗口內(nèi)進行諸如極值、均值該窗口內(nèi)進行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計計算等一系列統(tǒng)計計算，從而實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的，從而實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴展分析。水平方向擴展分析。ArcGIS支持以下幾種統(tǒng)計算法ToolToolDescriptionBlock Statistics（塊統(tǒng)計）Calculates statistics for a non-overlapping neighborhood.Filter（過濾）Performs a preset focal filter on a raster.Focal Flow（焦點流）Determines the flow

14、 of the values in the input raster within each cells immediate neighborhood.Focal Statistics（焦焦點統(tǒng)計）點統(tǒng)計）Calculates a statistic on a raster over a specified neighborhood.Line Statistics（線統(tǒng)計）Calculates a statistic on the attributes of lines in a circular neighborhood around each output cell.Point Stati

15、stics（點統(tǒng)計）Calculates a statistic on points over a specified neighborhood outputting a raster.鄰域分析：焦點統(tǒng)計v統(tǒng)計函數(shù):vMinimum，最小值最小值vMaximum，最大值最大值vMean，平均，平均值值vMedian，中，中值值vSum（和）（和）vRange（范圍）（范圍）vStandard Deviation（標（標準差）準差）vMajority（主要（主要值）值）vMinority（次要（次要值）值）vVariety（種類）（種類）鄰域統(tǒng)計:焦點統(tǒng)計v焦點統(tǒng)計：標準差焦點統(tǒng)計：標準差找出高

16、程變化較大的區(qū)域鄰域統(tǒng)計： 濾波v高通濾波 (focal process)v高通濾波用于邊界增強9. 距離分析基于柵格數(shù)據(jù)基于柵格數(shù)據(jù)概念：源概念：源距離分析中的目標，距離分析中的目標，是離散的要素，要素是離散的要素，要素可以鄰接，但屬性必可以鄰接，但屬性必須不同須不同源可由柵格數(shù)據(jù)或矢源可由柵格數(shù)據(jù)或矢量數(shù)據(jù)來定義量數(shù)據(jù)來定義距離分析計算一距離分析計算一定區(qū)域內(nèi)的柵格單元定區(qū)域內(nèi)的柵格單元到源的距離到源的距離ToolDescriptionCorridorCalculates the sum of accumulative costs for two input accumulative co

17、st rasters.Cost AllocationIdentifies for each cell the zone of each source cell that could be reached with the least accumulative cost.Cost Back LinkDefines the neighbor that is the next cell on the least-accumulative-cost path from a cell to a set of source cells.Cost DistanceCalculates for each ce

18、ll the least accumulative cost distance to the nearest source over a cost surface.Cost PathCalculates the least cost path from a source to a destination.Euclidean AllocationCalculates for each cell its nearest source based on Euclidean distance.Euclidean DirectionCalculates for each cell the directi

19、on, in degrees, to the nearest source.Euclidean DistanceCalculates for each cell the Euclidean distance to the closest source.Path DistanceCalculates, for each cell, the least-accumulative-cost distance over a cost surface from a source cell or a set of source cells while accounting for surface dist

20、ance and horizontal and vertical cost factors.Path Distance AllocationIdentifies for each cell the zone of each source cell that could be reached with the least accumulative cost while accounting for surface distance and horizontal and vertical cost factors.Path Distance Back LinkDefines the neighbor that is the next cell on the least-accumulative-cost path from a cell to a set of source cells defines the neighbor that is the next cell on the