第七講：實(shí)習(xí)五、多層面疊合分析一、目的多層面疊合分析是空間數(shù)據(jù)分析的基本方法，包括柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析與矢量數(shù)據(jù)的疊置分析。柵格數(shù)據(jù)信息復(fù)合分析：有時(shí)也稱為柵格數(shù)據(jù)的疊置分析,它是指不同層面的柵格數(shù)據(jù)逐網(wǎng)格按一定的數(shù)學(xué)法則或邏輯判斷進(jìn)行運(yùn)算,從而得到新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法。視覺信息復(fù)合是將不同專題的內(nèi)容疊加顯示在結(jié)果圖件上，以便系統(tǒng)使用者判斷不同專題地理實(shí)體的相互空間關(guān)系，獲得更為豐富的信息。地理信息系統(tǒng)中視覺信息復(fù)合包括以下幾類：(1)面狀圖、線狀圖和點(diǎn)狀圖之間的復(fù)合；(2)面狀圖區(qū)域邊界之間或一個(gè)面狀圖與其他專題區(qū)域邊界之間的復(fù)合；(3)遙感影像與專題地圖的復(fù)合；(4)專題地圖與數(shù)字高程模型復(fù)合顯示立體專題圖；(5)遙感影像與DEM復(fù)合生成真三維地物景觀。（2）矢量數(shù)據(jù)的疊置分析：根據(jù)疊加的矢量數(shù)據(jù)類型的不同，分為點(diǎn)與多邊形的疊置、線與多邊形的疊置、多邊形疊置三種。多邊形疊置分析也稱為Polygon-on-polygon疊置，它是指同一地區(qū)、同一比例尺的兩組或兩組以上的多邊形要素的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行疊置。參加疊置分析的兩個(gè)圖層應(yīng)都是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。若需進(jìn)行多層疊置，也是兩兩疊置后再與第三層疊置，依次類推。其中被疊置的多邊形為本底多邊形，用來疊置的多邊形為上覆多邊形，疊置后產(chǎn)生具有多重屬性的新多邊形。其基本的處理方法是，根據(jù)兩組多邊形邊界的交點(diǎn)來建立具有多重屬性的多邊形或進(jìn)行多邊形范圍內(nèi)的屬性特性的統(tǒng)計(jì)分析。其中，前者叫做地圖內(nèi)容的合成疊置(圖6-11)，后者稱為地圖內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)疊置（圖6-12）。合成疊置的目的，是通過區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時(shí)具有幾種地理屬性的分布區(qū)域?；蛘甙凑沾_定的地理指標(biāo)，對(duì)疊置后產(chǎn)生的具有不同屬性的多邊形進(jìn)行重新分類或分級(jí)，因此疊置的結(jié)果為新的多邊形數(shù)據(jù)文件。統(tǒng)計(jì)疊置的目的，是準(zhǔn)確地計(jì)算一種要素(如土地利用)在另一種要素(如行政區(qū)域)的某個(gè)區(qū)域多邊形范圍內(nèi)的分布狀況和數(shù)量特征(包括擁有的類型數(shù)、各類型的面積及所占總面積的百分比等等)，或提取某個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)某種專題內(nèi)容的數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)的目的在于：加深對(duì)多層面疊合分析基本原理、方法的認(rèn)識(shí)；熟練掌握ARCVIEW多層面疊合分析的技術(shù)方法。結(jié)合實(shí)際、掌握利用多層面疊合分析方法解決地學(xué)空間分析問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：Arcview數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：矢量文件：c:\實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)\4data\point.shp\river.shp\polygon.shp\polygon1.shp\polygon2.shp，polygon2.shx\\roads.shp\roads1.shp\。柵格文件：文件夾gridline1和info，文件夾gridline2和info，文件夾query6和info，文件夾query5和info。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析原理驗(yàn)證添加gridline1層面和gridline2層面，并利用【Analysis】菜單中的【MapCalculator】命令進(jìn)行柵格層面的疊加，觀察其結(jié)果；應(yīng)用【Analysis】菜單中的【Reclassify】命令，分別將gridline1和gridline2層面進(jìn)行重分類，使得原有的Nodata數(shù)據(jù)為0，再進(jìn)行疊加運(yùn)算，觀察其結(jié)果與上一步的結(jié)果有何不同，考慮其原因。應(yīng)用分析query5層面和query6層面分別表示的是一些小工業(yè)鎮(zhèn)區(qū)的城市化范圍及其附近一個(gè)自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)范圍，要求利用柵格數(shù)據(jù)的復(fù)合分析，計(jì)算出這些小工業(yè)鎮(zhèn)區(qū)的城市化范圍。方法：添加query5層面和query6層面，從【Analysis】菜單中選擇【MapQuery】命令，執(zhí)行not(query6)andquery5運(yùn)算，得出所求的范圍。柵格疊加分析功能介紹：在arcview3.2中，基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析主要依靠地圖查詢\選擇（MapQuery）和地圖運(yùn)算（MapCalculator）兩項(xiàng)功能。61.選擇功能MapQuery選擇功能可從輸入的柵格主題中提取和選擇出一個(gè)柵格單元的子集。通過MapQuery命令創(chuàng)建邏輯運(yùn)算表達(dá)式來提取子集，達(dá)到對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢的目的。滿足表達(dá)式標(biāo)準(zhǔn)的柵格被賦值為1，而其它單元?jiǎng)t被賦值為0。MapQuery在空間分析中有非常廣泛的應(yīng)用，例如：提取一個(gè)水源地2000米以內(nèi)的區(qū)域；顯示某區(qū)域所有坡面朝北的地形，為房屋建設(shè)選擇最佳地址等等。在MapQuery對(duì)話框中有以下幾個(gè)選項(xiàng)：Layers列出了本視圖包含的所有柵格主題，雙擊需要查詢的主題將其添加到表達(dá)式輸入框中。Operator在MapQuery中，運(yùn)用以下邏輯運(yùn)算符創(chuàng)建各主題及數(shù)據(jù)之間的表達(dá)式。9等于equals大于greaterthan小于lessthan不等于noequalto大于或等于小于或等于包含在圓括號(hào)（）中的表達(dá)式首先計(jì)算邏輯運(yùn)算中的“并”，參與的兩個(gè)表達(dá)式均成立，例如：[elevation]>=100and[slope]<=20邏輯運(yùn)算中的“或”，參與的兩個(gè)表達(dá)式中至少有一個(gè)成立，例如：[rainfall]<20or[soils]>3邏輯運(yùn)算中的“非”，排除，例如：not([cities]="shanghai")單擊所需的運(yùn)算符將其添加到表達(dá)式對(duì)話框中。Values在Values列表中列出了所選主題的值。如果所選主題是離散型數(shù)據(jù)，列表中將會(huì)列出其值；如果所選主題是連續(xù)型數(shù)據(jù)，列表中將會(huì)列出數(shù)據(jù)值范圍內(nèi)的樣點(diǎn)值。雙擊所需值將其添加到表達(dá)式對(duì)話框中，如果所需值不在列表中，從鍵盤輸入。UpdateValues在缺省狀態(tài)下Arcview會(huì)選中此項(xiàng)，Values列表中的值可自動(dòng)更新。如果不需要更新數(shù)據(jù)或從鍵盤向表達(dá)式對(duì)話框輸入數(shù)據(jù)，可不選此項(xiàng)。Expressionbox在此輸入框內(nèi)構(gòu)建查詢表達(dá)式。2.數(shù)學(xué)運(yùn)算功能主要運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算符或數(shù)學(xué)函數(shù)，數(shù)學(xué)運(yùn)算符對(duì)兩個(gè)或多個(gè)柵格主題的值進(jìn)行運(yùn)算，數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)輸入的一個(gè)柵格主題的值運(yùn)用一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。MapCalculator應(yīng)用非常廣泛，能夠解決各種類型的問題，尤其重要的是，它是建立復(fù)雜的應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的基本模塊。MapCalculator對(duì)話框中有以下幾項(xiàng)：Layers與Mapquery中的Layers含義相同。Numbers數(shù)字按鍵區(qū)，數(shù)字可以作為具有相同值的柵格主題來運(yùn)用。例如：對(duì)輸入的柵格主題乘以3，既對(duì)每個(gè)柵格的值乘以3。在創(chuàng)建表達(dá)式時(shí)，如果要以某個(gè)數(shù)字作為柵格主題來應(yīng)用，在輸入數(shù)字后，按下鍵即可。ArithmeticOperators數(shù)學(xué)運(yùn)算符，用數(shù)學(xué)運(yùn)算符對(duì)輸入的兩個(gè)或多個(gè)柵格主題的值進(jìn)行運(yùn)算。在MapCalculator中有以下三種類型：ArithmeticOperators算術(shù)運(yùn)算符（*,/,-,+）可在兩個(gè)柵格主題間、數(shù)字間或數(shù)與對(duì)柵格主題間進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算。BooleanOperators布爾運(yùn)算符（And,Not,Or,andXor）對(duì)輸入主題值進(jìn)行布爾邏輯（真或假）運(yùn)算。如果為真TRUE，則輸出的柵格賦值為1，否則賦值為0。RelationalOperators關(guān)系運(yùn)算符（<,<=,<>,=,>,>=）運(yùn)算判斷一個(gè)給定的關(guān)系條件。如果條件成立，則輸出的柵格賦值為1，如果不成立，則賦值為0。MethematicFunctions數(shù)學(xué)函數(shù)，在Mapcalculator中有四種類型的數(shù)學(xué)函數(shù)：對(duì)數(shù)函數(shù)Logarithms、算術(shù)函數(shù)Arithmetic、三角函數(shù)Trigonometry和冪函數(shù)Powers。Logarithm對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行指數(shù)和對(duì)數(shù)運(yùn)算。可用的指數(shù)運(yùn)算的底可為：e（Exp）、10（Exp10）、2（Exp2），可用的對(duì)數(shù)運(yùn)算有：自然對(duì)數(shù)（Log）、以10為底的對(duì)數(shù)（Log10）和以2為底的對(duì)數(shù)（Log2）Arithmetic共有六個(gè)算術(shù)函數(shù)。Abs函數(shù)對(duì)輸入的柵格數(shù)據(jù)值取絕對(duì)值；Ceil和Floor為取整函數(shù)，將十進(jìn)制小數(shù)取為整數(shù)；Int和Float函數(shù)在整型和浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)之間相互轉(zhuǎn)換；IsNull函數(shù)，如果輸入數(shù)據(jù)值是NoData，則該函數(shù)返回值為1，若不是，則返回值為0。Trigonometric對(duì)輸入的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行各種三角函數(shù)和反三角函數(shù)運(yùn)算。在Arcview菜單中有六個(gè)：Sin、Cos、Tan、Asin、Acos、Atan。Power有三個(gè)冪函數(shù)：Sqrt（平方根）、Sqr（平方）、Pow（冪）。Expressionbox在此對(duì)話框內(nèi)創(chuàng)建運(yùn)算表達(dá)式。在缺省狀態(tài)下，表達(dá)式的計(jì)算順序?yàn)椋菏紫扔?jì)算包含在“（）”的算式，然后從左到右計(jì)算。最后整個(gè)運(yùn)算表達(dá)式包含在圓括號(hào)“（）”內(nèi)。自然距離量測(cè)所需數(shù)據(jù)：表示河流的格網(wǎng)strmgd；表示高度帶的格網(wǎng)elevgd.要求：查找一個(gè)植物種類的潛在生長(zhǎng)環(huán)境。Strmgd中的單元值是是河流的ID值。Elevdg中的單元值是高度帶1、2和3。兩個(gè)格網(wǎng)的單元分辨率均為100m。該植物種類的潛在生長(zhǎng)環(huán)境必須滿足下列指標(biāo)。高度帶為2，且河流的距離在200m之內(nèi)。步驟：1、添加擴(kuò)展功能和數(shù)據(jù)；2、創(chuàng)建距離河流200m的距離帶。依次按照下面的提示做：找見oldvalues。做如下的變動(dòng)。注意oldvalues中值的變化情況。點(diǎn)擊OK，得到下面結(jié)果：該結(jié)果中，體力為1的柵格單元為激勵(lì)河流200m的范圍。上圖的作用是進(jìn)行兩個(gè)圖層的查詢，條件為：([reclassofdistancetostrmgd]=1.Asgrid)and([elevgd]=2.Asgrid)。不需要鍵入Asgrid請(qǐng)求，它會(huì)自動(dòng)加上去。然后點(diǎn)擊下面的evalute按鈕。最后結(jié)果為：圖中，紅色區(qū)域即“true(1)”為復(fù)合植物生長(zhǎng)的區(qū)域。上面操作也可以直接獲得，直接用查詢表達(dá)式：([DistancetoStrmgd]<=200.asGrid)and([Elevgd]=2.AsGrid)即可，效果一樣，第一種方法給大家演示了進(jìn)行“重分類”的操作過程。但不管哪種方法，我們?cè)谶M(jìn)行柵格分析的時(shí)候要學(xué)會(huì)用“mapquery”查詢功能去尋找符合各種條件的自然區(qū)域?；谑噶繑?shù)據(jù)的疊置分析Arcview中矢量數(shù)據(jù)的疊置分析是在Geoprocessing模塊的支持下進(jìn)行的，首先在【File】菜單中選擇【Extension】命令，添加Geoprocessing模塊（如圖1）。圖1.添加Geoprocessing模塊Dissolve融合分析圖1.添加Geoprocessing模塊添加polygon層面并激活，從【Analysis】菜單中選擇【GeoprocessingWizard】命令，選擇Dissolvefeaturesbasedonanattribute命令，執(zhí)行下一步（如圖2）。圖3.設(shè)定融合的參數(shù)圖2.選擇根據(jù)屬性值融合命令在隨后出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇要進(jìn)行融合的層面，要進(jìn)行融合的屬性字段以及確定融合后的結(jié)果文件的名稱與路徑，完成后按Finish鍵（如圖3）。圖3.設(shè)定融合的參數(shù)圖2.選擇根據(jù)屬性值融合命令圖4.融合后的結(jié)果層面點(diǎn)擊融合后的結(jié)果Disslv1-polygon層面，觀察其屬性，與polygon層面進(jìn)行比較?？梢钥吹剑珼isslv1-polygon層面是將polygon層面中屬性字段type值一樣的要素進(jìn)行合并。(如圖4)圖4.融合后的結(jié)果層面Merge合并分析添加polygon1、polygon2層面并激活，執(zhí)行【GeoprocessingWizard】命令，選擇Mergethemestogether命令，執(zhí)行下一步。從列表中選擇要進(jìn)行合并的層面，確定輸出的文件名稱、路徑，執(zhí)行操作。由結(jié)果層面及其屬性可以看出，進(jìn)行合并后，它們的屬性及圖形都進(jìn)行了合并。Clip裁剪分析添加并激活overlay、polygon層面，執(zhí)行【GeoprocessingWizard】命令，選擇Cliponethemebasedonanother命令，執(zhí)行下一步。從列表中選擇要進(jìn)行裁剪的層面（inputtheme）以及用來裁剪的層面，確定輸出的文件名稱、路徑，執(zhí)行操作。圖5.Clip操作的參數(shù)設(shè)定注意進(jìn)行裁剪的層面與用來裁剪的層面的不同，若只想對(duì)進(jìn)行裁剪的層面或用來裁剪的層面中的某一個(gè)或幾個(gè)要素進(jìn)行操作，可將其選中后再執(zhí)行GeoprocessingWizard操作。在這一步時(shí)，就可選擇UseSelectedfeaturesonly選項(xiàng)（如圖5）。圖5.Clip操作的參數(shù)設(shè)定由結(jié)果層面及其屬性可以看出，裁剪分析是以用來裁剪的整個(gè)層面與被裁剪的層面進(jìn)行運(yùn)算的，輸出結(jié)果將繼承進(jìn)行裁剪的層面的所有屬性。Intersect相交分析添加并激活overlay、polygon層面，執(zhí)行【GeoprocessingWizard】命令，選擇Intersecttwothemes命令，執(zhí)行下一步。從列表中選擇要進(jìn)行相交分析的層面（inputtheme）以及用來相交的層面，確定輸出的文件名稱、路徑，執(zhí)行操作。由結(jié)果層面及其屬性可以看出，相交分析是以用來相交的層面的中的要素（全部或一部分）與被相交的層面進(jìn)行相交運(yùn)算，輸出結(jié)果將繼承兩層面的所有屬性。由相同的兩層面進(jìn)行不同的分析（Clip和Intersect），比較它們的結(jié)果有什么不同，體會(huì)它們的原理及應(yīng)用。Union合并分析添加并激活overlay、polygon層面，執(zhí)行【GeoprocessingWizard】命令，選擇Uniontwothemes命令，執(zhí)行下一步。從列表中選擇要進(jìn)行合并分析的層面（inputtheme）以及用來合并的上覆層面，確定輸出的文件名稱、路徑，執(zhí)行操作。由結(jié)果層面及其屬性可以看出，合并分析是以用來合并的層面的中的要素（全部或一部分）與被合并的層面中的要素（全部或一部分）進(jìn)行合并運(yùn)算，輸出結(jié)果將合并兩層面的所有要素，并繼承兩層面的所有屬性。將Union分析的結(jié)果與前兩種分析的結(jié)果進(jìn)行比較，注意觀察Union分析的特點(diǎn)。Assigndatabylocation按空間位置的屬性聯(lián)接分析聯(lián)接分析是將兩個(gè)層面按相同的位置進(jìn)行屬性聯(lián)接，根據(jù)數(shù)據(jù)類型的空間關(guān)系不同，可分為三種：最近距離、是否在內(nèi)部和是否是其一部分。其中，進(jìn)行聯(lián)接的層面的屬性表稱為目標(biāo)表，用來聯(lián)接的屬性表稱為源表。Nearest最近距離當(dāng)一個(gè)點(diǎn)層面（源層面）與一個(gè)點(diǎn)層面或線層面（目標(biāo)層面）進(jìn)行聯(lián)接分析時(shí)，進(jìn)行最近距離的聯(lián)接分析，同時(shí)增加一個(gè)距離字段到目標(biāo)表中，用來記錄目標(biāo)層面中的要素與最近點(diǎn)的距離。添加并激活point、river層面，執(zhí)行【GeoprocessingWizard】命令，選擇Assigndatabylocation命令，執(zhí)行下一步。圖6.Nearest類型的聯(lián)接分析從列表中選擇目標(biāo)層面（thethemetoassigndatato）以及源層面（thethemetoassigndata