7_栅格数据基本分析方法

实验7网格数据基本分析方法1.实习目的了解基于栅格数据的空间分析的基本方法，并提高使用栅格数据解决地理空间问题的能力。具体实践内容如下。(1)掌握距离计算和映射分析方法。(2)掌握网格数据统计分析方法，包括单元统计、邻居统计、区域统计等计算方法。(3)掌握网格重新分类方法，了解网格重新分类的基本思路和应用领域；(4)学习将网格计算器用于网格计算，了解网格数据信息挖掘方法和应用的模式。实验环境和数据准备(1)软件准备：ArcMap、ArcCatalog、加载空间分析模块(Spatial Analyst)(ArcGIS9.2平台)(2)数据准备：河北省城市、县、农村定位点文件，河北省交通线要素，河北省湿地分布的多边形要素。3.实验方法图7-1分析环境设置ArcGIS为空间分析模块(Spatial Analyst)提供了一组用于分析栅格数据的工具。Spatial Analyst是ArcGIS的外部扩展模块，必须单独加载。在ArcMap中，从“工具”菜单中单击“扩展”，然后选择“空间分析”以加载此模块。3.1 .分析首选项执行空间分析之前，请先设置分析环境。包括选取工作目录、设置网格单元大小、选取分析区域、坐标系模式、进程文件管理等。要自定义分析环境，请单击“Spatial Analyst”，选择“选项”菜单项，打开定义环境对话框，然后选择General、Extent和Cell Size(图7-1)。3.2 .计算距离ArcGIS中的距离制图包括直线距离函数、分配函数、成本距离加权函数和最短路径函数，以执行一般距离计算和制图分析计算直线距离分析：单击Spatial Analyst，然后选择distance straight line以打开“直线距离绘图”对话框，如图7-2所示。“距离到”(Distance to)，选择需要计算直线距离的层，定义“最大距离值”(Maximum distance)，设置“输出单元大小”(Output cell size)，设置“直方向数据”(Create direction)和线分配数据如果在设定文件名时保留选项，则将生成临时图层。最后，单击“确定”按钮完成直线距离地图。为了利用娱乐点数据而生成的直线距离制图结果(如图7-3所示)，在“直线距离制图”(direction direction schedule)对话框中选择了同时生成“创建直线方向”(Create direction)和“创建直线分配”(Create allocation)数据如果考虑通过路线的成本，则应使用成本距离权值函数。要计算加权距离，请从Spatial Analyst下拉菜单中选择distancecost weighted。您可以根据加权距离计算执行其他最短路径分析。图7-2分析环境设置图7-3分析环境设置图7-4直方向数据图7-5线性分配数据3.3统计分析(1)单位统计图7-6芯统计信息对话框执行多层栅格数据堆栈分析时，通常需要按栅格单元创建单元统计信息。例如，分析同一地区不同年度土地使用类型的变化等。ArcGIS的储存格统计分析功能包括最小(Minimum)、最大(Maximum)、范围范围(Range)、总计(Sum)、平均(Mean)和标准偏差(Standard devent)单元统计方法：单击“空间分析”，选择“单元统计”，弹出“单元统计”对话框(如图7-6所示)，添加与统计操作相关的栅格数据图层，然后选择“叠加统计方法”(Overlay statistic)以显示输出栅格的文件名和存储位置最后，单击“确定”按钮完成操作。图7-7邻居统计设置对话框(2)邻居统计邻居统计信息围绕要计算的网格扩展周围，并根据这些扩展网格数据执行函数运算，从而获得此网格的值。ArcGIS的邻居统计信息也提供了10种统计方法，其含义与单位统计方法相同。ArcGIS提供了四个相邻分析窗口：“矩形”(Rectangle)、“圆形”(Annulus)、“圆”(Circle)和“楔体”(Wedge)。邻居统计方法：单击“Spatial Analyst”，选择“Neighborhood Statistics”，弹出“邻居统计信息设置”对话框(如图7-7所示)，添加与邻居分析相关的栅格数据图层，选择参与运算的“字段”(Field)最后，单击“确定”按钮完成操作。(3)分区统计分区统计信息是基于一个数据集的此处包含的不同类别中不同分类数据集的统计信息。ArcGIS中的分区统计提供了10种与单元统计方法和相邻统计方法具有相同含义的统计方法。例如，使用分区坡度作为分区数据集(土地使用类型已分类的数据集)计算同一坡度分类分区内土地使用类型的种类。区统计信息计算方法：单击“Spatial Analyst”，选择“区统计信息”，打开“区统计信息设置”对话框(如图7-8所示)，然后单击“区数据集”和“区字段”最后，单击“确定”按钮完成操作。如图7-9所示，分区统计结果表显示了包含在不同坡度带中的土地利用类型数(Landuse类型的VARIETY)统计结果，这些值是分区数据集rslope的不同值。图7-10用条形图表示了各种倾斜区域中包含的土地利用类型的种类。图7-8邻居统计设置对话框图7-9分区统计结果表图7-9分区统计结果直方图3.4数据重新分类重新分类根据原始值重新分类原始值，以获得并输出新值集。重新分类通常包括四种常见的分类格式：重新分配新值、重新分类、合并旧值和设置空值。例如，使用DEM产生的坡度将重新分类，分割为10个坡度等级，等级越高，坡度越大。具体计算过程如下：单击“Spatial Analyst”，选择“ReClassify”，选择“重新分类”对话框(图7-10)，选择“原始栅格数据集”(Input dataset)，单击“Classify”按钮，然后选择“重新分类”最后，单击OK按钮完成重新分类操作。图7-12是重新分类前的坡度，图7-13是重新分类后的坡度，坡度从坡度1-10分成坡度1-10的低10个等级。图7-10“重新分类”对话框图7-11分类计算对话框图7-12重新分类之前的坡度图7-13重新分类后的坡度3.5 .网格计算图7-14网格计算器网格计算是网格数据空间分析中最常用的方法，是建立复杂应用数学模型的基本模块。ArcGIS提供了图形栅格计算器，使用户可以轻松地执行基于数学运算符和数学函数的栅格运算，可以直接调用ArcGIS提供的栅格数据空间分析函数，并且可以轻松地同时输入和执行多个语句。您可以按一下空间分析来启动点阵式计算器对话方块，如图7-14所示。“landuse=5”表示从土地使用数据计算农地类型(Value=5)分布。图7-15是土地利用数据，图7-16是计算结果，1是农田，0是非农田。图7-15原始土地使用数据图7