ARCGIS空间分析操作步骤

ARCGIS 空间分析基本操作空间分析基本操作 一 实验目的 1 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作 2 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换 栅格重分类 Raster Reclassify 栅格 计算 查询符合条件的栅格 Raster Calculator 面积制表 Tabulate Area 分区统 计 Zonal Statistic 缓冲区分析 Buffer 采样数据的空间内插 Interpolate 栅格单元统计 Cell Statistic 邻域统计 Neighborhood 等空间分析基本操作和用途 3 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础 二 实验准备 预备知识 预备知识 空间数据及其表达空间数据及其表达 空间数据 也称地理数据 是地理信息系统的一个主要组成部分 空间数据是指以地 球表面空间位置为参照的自然 社会和人文经济景观数据 可以是图形 图像 文字 表格 和数字等 它是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象后的内容 一般通过扫描仪 键盘 光 盘或其它通讯系统输入 GIS 在某一尺度下 可以用点 线 面 体来表示各类地理空间要素 有两种基本方法来表示空间数据 一是栅格表达 一是矢量表达 两种数据格式间可以 进行转换 空间分析空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术 其目的在于提取空间信 息或者从现有的数据派生出新的数据 是将空间数据转变为信息的过程 空间分析是地理信息系统的主要特征 空间分析能力 特别是对空间隐含信息的提取和 传输能力 是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面 也是评价一个地理信息系统的 主要指标 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库 空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算 数理统计分析 代数运算等数学手段 空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行 具体是情况要根据实际需要确定 空间分析步骤空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同 空间分析的步骤会有所不同 通常 所有的空间分 析都涉及以下的基本步骤 具体在某个分析中 可以作相应的变化 空间分析的基本步骤 a 确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 b 针对空间问题选择合适的分析工具 c 准备空间操作中要用到的数据 d 定制一个分析计划然后执行分析操作 e 显示并评价分析结果 空间分析实际上是一个地理建模过程 它涉及 问题的确定 使用哪些空间分析操作 评 价数据 以合适的次序执行一系列的空间分析操作 显示及评价分析结果 实验数据 实验数据 实验数据包括 Slope1 栅格数据 Landuse 栅格数据 landuse92 r5yield emidalat 街道图层 AIOStreets 和城市地籍图层 AIOZonecov 气温 shp YNBoundary shp 云南省的边界 下载地址 http www geo 三 实验内容及步骤 空间分析模块空间分析模块 本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模块 要使用 空间分析模块 首先在 ArcMap 中执行菜单命令 在扩展模块管理窗口中 将 空间分析 前的检 查框打勾 然后 在 ArcMap 工具栏的空白区域点右键 在出现的右键菜单中找到 空间分析 项 点击该项 在 ArcMap 中显示 空间分析 工具栏 执行 空间分析 工具栏中的菜单命令 设定与空间分析操作有关的 一些参数 这里请在常规选项中设定一个工作目录 因为在空间分析的过程种会产生一些中 间结果 默认的情况下这些数据会存储在 Windows 系统的临时路径下 C temp 当设置了 工作目录后 这些中间结果就会保存在指定的路径下 空间分析工具栏 1 了解栅格数据了解栅格数据 在 ArcMap 中 新建一个地图文档 加载栅格数据 Slope1 在 TOC 中右键点击图层 Slope1 查看属性 在图层属性对话框中 点击 数据源 选项 可以查看此栅格图层的相关属性及统计信 息 打开 空间分析 工具栏 点击图标 查看栅格数据的统计直方图 新建 ArcMap 地图文档 加载离散栅格数据 Landuse 在 TOC 中右键点击 Landuse 打开属性表 查看字段 Count 可以看到每种地类所占栅格单元的数目 2 用任意多边形剪切栅格数据用任意多边形剪切栅格数据 矢量数据转换为栅格数据矢量数据转换为栅格数据 在 ArcCatalog 下新建一个要素类 要素类型为 多边形 命名为 ClipPoly shp 在 ArcMap 中 加载栅格数据 Landuse 和 ClipPoly shp 打开 编辑器 工具栏 开始编辑 ClipPoly 根据要剪切的区域 绘制一个任意形状的 多边形 打开属性表 修改多边形的字段 ID 的值为 1 保存修改 停止编辑 打开 空间分析 工具栏 执行命令 指定栅格大小 查询要剪切的栅格图 层 Landuse 的栅格大小 这里指定 为 25 指定输出栅格的名称为路径 执行命令 构造表达式 Landuse polyClip4 polyclip4 执行 栅格图层 Landuse 和 用以剪切 的栅格 polyClip4 之间的 相乘运算 得到的结果即是以任意多边形剪切的 Landuse 数据 3 栅格重分类栅格重分类 Raster Reclassify 通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据 在 ArcMap 中 新建地图文档 加载栅格数据 Slope1 打开 空间分析 工具栏 执行 菜单命令 重分类 将坡度栅格重新分为 5 类 0 8 8 15 15 25 25 35 35 度以上 4 栅格计算 查询符合条件的栅格栅格计算 查询符合条件的栅格 Raster Calculator 找出坡度在找出坡度在 25 度以下的区域度以下的区域 在上一步的基础上进行 执行 空间分析 工具栏上的命令 构造表达式 Slope1 25 满足条件的栅格赋值为 1 其余的栅格赋值为 0 5 面积制表 面积制表 Tabulate Area 在上一步的基础上进行 加载 Landuse92 栅格图层 打开 ArcToolbox 在 ArcToolbox 中 执行 下的 面积制表 工具 按上图所示 指定分区数据和输入栅格数据 打开得到的交叉面积数据表 观查其中的记录 理解本操作的意义是什么 打开得到的交叉面积数据表 观查其中的记录 理解本操作的意义是什么 6 分区统计分区统计 Zonal Statistic 在 ArcMap 中新建地图文档 加载栅格图层 r5yield 粮食产区分类图 栅格 Organic 土 壤有机质含量分布图 在 r5yield 中 根据产量不同分为 5 个粮食产区 打开 ArcToolbox 执行 下的 区域统计到表 分析工具 按上图所示指定参数 确认后得到如下一个数据表 仔细研究上面的数据表 理解本操作的意义是什么 仔细研究上面的数据表 理解本操作的意义是什么 点击上面数据表中的 选项 按钮 执行 创建图形 命令 根据向导提示 设定参数 生成不同粮食产区土壤有机质含量 平均值 的统计图表 从统计图中可以看出 产量最低区有较低的有机质含量 中产区有机质含量较高 这表 明较高的有机质含量会带来较高的产量 最高产量区有机质含量较低可能是其他因素的影响 7 缓冲区分析缓冲区分析 Buffer 添加缓冲区向导到菜单中 在 ArcMap 中 执行命令 在出现的对话框中的 命令 选项页 在左边栏中 目录列表框中 选择 工具 在右边栏中 命令列表框中 选择 缓冲区向导 拖放 缓冲区向导 图标到菜单中 或者拖放到一个已存在的工具栏上 关闭 定制 对话框 创建街道的线状缓冲区创建街道的线状缓冲区 新建地图文档 加载街道图层 AIOStreets 和城市地籍图层 AIOZonecov 地图单位为 米 执行菜单命令 构造表达式 STR NAME CYPRESS 从图层 AIOStrees 中 选择街道名称为 CYPRESS 的街道 执行 工具 菜单中的 缓冲区向导 命令 或点击 缓冲区向导 图标 打开缓冲区 向导对话框 通过缓冲区向导 建立所选择街道的 50 米缓冲区 一个多边形图层 得到沿街道 CYPRESS 的 50 米缓冲区 8 空间关系查询空间关系查询 Select By Location 根据位置选择 在上一步的基础上进行 找出与 街道 CYPRESS 的 50 米缓冲区相交的地块 9 采样数据的空间内插采样数据的空间内插 Interpolate 空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面 以便与其它空间现象的分 布模式进行比较 它包括了空间内插和外推两种算法 空间内插算法是一种通过已知点的数 据推求同一区域其它未知点数据的计算方法 空间外推算法则是通过已知区域的数据 推求 其它区域数据的方法 数据数据 气温 shp 中有两个字段 Y01 Y02 记录的是 16 个气象观测站 2001 年和 2002 年 的年平均气温 下面要通过空间内插的方法将点上的数据扩展到连续的空间上 得到气温空 间分布图 YNBoundary shp 是云南省的边界 新建地图文档 加载图层 气温 shp YNBoundary 打开 空间分析 工具栏 执行菜 单命令 在样条函数内插对话框中 按下图所示指定参数 确定后 得到如下的气温空间分布图 通过修改图例得到相同的效果 2001 年平均气温样条函数空间内插 参考以上操作 生成 2002 年的平均气温空间分布图 2002 年平均气温样条函数空间内插 执行菜单命令 通过设置 相关选项和参数 重新进行空间插值 得 到如下的结果 用 距离权重倒数 内插方法 10 栅格单元统计 栅格单元统计 Cell Statistic 在上一步的基础上进行 现在我们要根据 2001 年和 2002 年的年平均气温得到多年平均气温空间分布图 打开 空间分析 工具栏 执行菜单命令 2001 2002 年间平均气温空间内插 11 邻域统计 邻域统计 Neighborhood 邻域分析也称为窗口分析 主要应用于栅格数据模型 地理要素在空间上存在着一定的 关联性 对于栅格数据所描述的某项地学要素 其中的 I J 栅格往往会影响其周围栅格的属 性特征 准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点 是计算机地学分析的重要任务 窗 口分析是指对于栅格数据系统中的一个 多个栅格点或全部数据 开辟一个有固定分析半径 的分析窗口 并在该窗口内进行诸如极值 均值等一系列统计计算 从而实现栅格数据有效 的水平方向扩展分析 支持的几种分析窗口类型 ArcMap 中 邻域统计功能所支持的各类算子 多数 Majority 最大值 Maximum 均值 Mean 中值 Median 最小值 Minimum 少数 Minority 范围 Range 标准差 Standard Deviation 总数 Sum 变异度 Variety 高通量 High Pass 低通量 Low Pass 焦点流 Focal Flow 原始栅格 总数 Sum 邻域统计栅格 在 ArcMap 中新建地图文档 加载栅格数据 emidalat 打开 空间分析 工具栏 执行 邻域统计 命令 按如下所示指定参数 将得到一个经过邻域运算操