ArcGIS缓冲区分析、叠加分析综合案例练习

一、初始数据分析

本案例的规定为根据项目需求，进行数据收集和空间分析，最后

给该物种的潜在分布位置,最后制作一张珍稀物种待查栖息地位置分

布图以及相应图表以供调查人员参照。提供的数据基础有一张热振森

林公园界线图（Cove「oge格式，数据名称为吁Qnwei”）、由国

家1:100万公路数据得出的研究范畴内等级公路数据（shopefiI

e格式，数据名称为“rood”）、数字高程数据一份（数据名称为

“dem”）以及一份研究范畴栅格地图（其中涉及居民点、景点、河流

和植被类型数据，数据名称为“热振森林公园图”）。

打开Aregis,新建项目,在未定义坐标系时空图层中打开四份原始

数据，可得到数据日勺如下信息：一方面四份数据虽然为同一研究范畴

但是在同一图层中打开后却不在同一位置，另一方面分别查看四份数

据附属性信息，如图1.1,可得road数据有基于1940克拉索夫斯基

椭球（GCSJCcsovsky_1940）的地理坐标系，其范畴显示也符

合《GIS案例简介》中有关热振公园范畴的简介（大体为东经91度

23分〜91度42分，北纬30度12分〜30度30分），因此判断该数

据有对时的空间信息;fonw。i数据没有坐标系信息且其范畴数值

很大，目前临时无法鉴别数据日勺范畴与否对的;热振森林公园图.jpg

数据也没有坐标系参照，其范畴数值很大，但大体与fanwei数据相

吻合；dem数据有坐标系信息,其空间参照信息为：基于1940克

拉索夫斯基椭球中央子午圈经度93'的横轴墨卡托投影（K

rasovsky_1940_TransverseMercator），其范畴数值与

fanwei图层一致，且在数据框中两个数据互相重叠，因此觉得fa

nwei图层虽没有坐标系信息但其坐标数值对的。（注:将没有空间参

照信息的图层添加入数据框时会提示未知空间参照，如图1.2。向不

具有金字塔的ArcGIS应用程序添加栅格数据集时，系统将提

示您构建金字塔。金字塔十分有用，由于金字塔提高了辨别率低于其

全辨别率的栅格数据集的绘制速度。创立金字塔有三种重采样技术:

最邻近法-用于标称数据或具有色彩映射表（如土地运用或伪彩色

图像）的栅格数据集。双线性插值法-用于卫星影像或航空照相等持

续数据。三次卷积插值法・用于卫星影像或航空照相等持续数据。

它与双线性插值法类似;但是，它使用较大的矩阵对数据进行重采样。）

图1.1四份原始数据的I空间信息属性

图1.2添加数据无空间参照时弹出对话框提示

图1.3初次添加栅格数据时提示与否为数据创立金字塔

二、实验数据预解决

本次案例提供数据中的fanwei数据为Coveroge格式，在目

前ArcgislO.2的环境下无法对其进行投影等操作，因此需要将其

转换为Shapefile格式后才干对其进行投影操作。另一方面,原始数

据中的热振森林公园图栅格数据中有经纬度格网，但经纬度格网交点

处经纬度数值与数据框右下角数值稍有差别，因此本着学习知识的态

度并且尽量避免前人使用过数据对本次实验导致影响，预解决时删除

栅格数据中除了栅格图以外的其他信息，之后再对数据重新进行地理

配准。

2.1将fanwei数据转为Shapefile格式

措施一（在ArcCatalog中导出为Shopefile）:

直接在ArcCatalog中右键点击fonwei图层中的polygon

要素，选择“导出一转为Shapdile”，如图2.1,弹出“要素类至要

素”对话框，选择输入要素和输出位置并为输出的Shapefile文献

命名，点击拟定后即可完毕转换，如图2.2o

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图2.1转为Shapefile措施一图2.2要素至要素类对话框

措施二（在ArcMap中导出为ShQpefiIe）:

先将数据添加至数据框中，右键单击数据，选择“数据一导出数据”

选项打开“导出数据”对话框，如图2.3,选择导出所有要素,坐标系

信息目前先不设立,直接选源数据（源数据无空间参照信息），点击“浏

览”选择输出要素类位置时打开“保存数据”对话框，选择保存位置,

输入新文献名称，并将保存类型选择为"hopefiIe”，如图2.4,

点击拟定后即可将数据转换为Shapefile格式。

将fonwei数据中的］PoIygon要素转换为ShopefiI㊀格式

后，将arc要素也转换为了Shapefile格式，实验中很也许用得到。

注：Coverage格式数据的要素类型涉及基本要素类型、复合

要素类型、辅助要素类型三大类，基本要素类型涉及标注点Lobel

Points线Arc、多边形Polygon三类，其中多边形PoIygo

n表达面状区域，边界由Arc构成。

2.2删除“热振森林公园图”栅格数据的多余信息

将栅格数据复制到该环节相应文献夹中,仅保存“JPG文献”和

“XML文档”格式的两个文献作为后续实捡原始数据，其他所有删除,

此时若将栅格数据添加入数据框中，则栅格数据左上角第一种像元中

心点的坐标将变为(0,0),如图2.5。

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S

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三、地理配准

一般通过如下措施获取栅格数据:扫描地图、收集航空像片和工星

影像。扫描的地图数据集一般不涉及空间参照信息（嵌入于文献中或

作为单独的文献）o航空照相和卫星影像提供的位置信息一般不够充

足，无法与其他既有数据完全对齐。因此,要将这些栅格数据集与其他

空间数据结合使用,一般需要将这些数据对齐或配准到某个地图坐标

系，这个过程称为地理配准。本实验将对“热振森林公园图”进行地

理配准。本例中的栅格数据“热振森林公园图”便没有空间参照信息

（不具有坐标系信息且预解决过后栅格图的坐标不对时，如图3.1,因此

需要进行地理配准操作。）

图3.1未配准之前坐标信息不对的

3.1措施一（创立地理参照）:

3.1.1新建保存点位坐标文档

一方面从栅格数据中可读出经纬格网中四个经纬度交点的）经纬度

信息，并将之写入TXT文本或者Excel文档中，如图3.2所示（单位选

用“十进制度”，本例中ABCD四点分别为栅格图像由左上点、右上

点、右下点、左下点

图3.2在EXcel文档中输入控制点坐标

3.1.2显示地理参照点位并保存为Shopefile格式

点击ArcMop菜单中的“文献一添加数据一添加XY数据”选项,

如图3.3，弹出“添加XY数据”对话框，设立X字段为经度L,丫字段

为纬度B,如图3.4。或者可以右键单击内容列表中的图层，选择“添

加数据"将Excel表添加入图层中，再右键单击Excel表格并选择

“显示XY数据”，如图3.5,弹出“显示XY数据”对话框中的设立

内容与“添加XY数据”中相似，两种措施均可将精确坐标值的点位导

入ArcMap数据框中，导入ArcMap数据框中的成果及其空间参

照属性信息如图3.7o

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图3.3添加XY数据图3.4添加XY数据对话框

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显示数据

3.5XY3.6提示没有Object-ID字段

此时创立的空向参照点文献具有栅格数据格网交点时对时坐标数

值信息但是不具有坐标系信息,并且由于属性表没有Object-ID字

段因此无法选择或编辑图中日勺点数据,但可以用将其导出为ShopeFil

e格式的措施为其自动穿件Object-ID字段和属性，之后便可以对数

据进行查询、编辑和使用。

四个控制点在数据框中显示出之后按照上文中“将fQnwei数据

转为ShopefiIe格式”中的措施二环节将四个控制点保存为Sh

apefile文献。

3.1.3为地理参照图层文献建立空间参照信息

为控制点文献定义空间参照。使用ArcTo。IBox中“数据管

理工具一投影和变换一定义投影”工具将控制点Shopefile文献

(MPointshp”)定义投影为道路矢量数据“rood”的地理坐标

系(可以在选择坐标系时选择导入坐标系，如图38或者在同一数据

框中同步打开叩。intshpw和“rood”两份数据,选择坐标系是

选择“图层”分类中rood的)空间参照信息如图3.9,或定义数据框

的空间参照为“rood”数据的地理坐标系,再打开Tointshp”数

据，右键点击叩。intshp”数据，选择“数据一导出数据”选项，选择

，吏用数据框相似的坐标系”，如图3.10）。

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图3.8导入坐标系图3.9选图层中数据坐图3.10选择数据框坐

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对“Pointsh。”文献进行投影。使用ArcTooIBox中“数

据管理工具一投影和变换一要素一投影”工具将“Pointshp”文献

的地理坐标系投影为“dem”数据所使用的投影坐标系，以便将栅格

数据直接配准到“dem”数据所用的投影坐标系，选择输出坐标系

的措施与上一步“为控制点文献定义空间参照”中的措施相似（此处

选择导入dem空间参照措施有时会发生中央子午圈经度发生变化

的I现象,应多加留意），投影后文献命名为“Pointprj\

3.11投影

3.1.4对栅格数据进行地理配准

对空白数据框中先导入“Pointprj”文献,然后将欲配准时栅格

数据“热振森林公园图”导入数据框中。先将“地理配准”工具条（工

具条中图层选择框后的工具分别为添加控制点、自动对位、选择链接、

缩放至链接、删除链接、查看器、查看链接表、旋转）中的“自动校

正”取消（不取消也可，只是取消后保存校正后成果时会浮现更多选

项）,然后选择地理配准工具条的“添加控制点“功能，地理配准条如

图3.12。

地理配隹⑹▼热振森林公园图jpg―睁亘G▼].

图3.12地理配准工具条

依次鼠标左键点击栅格图上的经纬网交点与相应的控制点（点击

栅格图上交点时应尽量放大图片以使得选择更精确,点击矢量图层P

ointprj上控制点前可以在工具条中启动捕获功能以精确点到控制

点），如图313、图3/4。

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图3.14选择地理参照图层中相应控制点

图3.16选完四个连接点后之前连接点发生变化并产生残差

如图3.15、图3.16所示。只选择三个连接点时连接点残差均为

0,而继续增长连接点后开始产生残差。本例中选择了彷射变换（变

换措施为平移、拉伸、缩放、旋转），其中涉及了6个未知量（X、Y平

移、X、Y轴方向上的拉伸、缩放比例以及旋转角度）而在图中由三

个点位配准过程中的X、Y量偏移量刚好可以得到6个方程，因此此

时得到唯一成果，不会产生误差，因此RMS总误差以及残差均为Oo

但是为了检查出配准错误，配准过程中使用三个以上的控制点,从而产

生了残差（由前三个控制点已可以拟定出其他控制点时“盼望位置”，

配准其他控制点时就与这个“盼望位置”产生偏差，从而计算出残差

值，再将这个残差值以一定比例分派在所有控制点中（由图3.15、图

3.16所对比，在增长了第四个控制点后第三个控制点也产生了残

差,此外两个控制点状况相似）进而得到RMS总误差。）

二阶三阶样条差值除了放射变换的平移、拉伸、缩放、旋转措施

外还会使得栅格图想发生“扭曲现象”，一般这两类措施规定控制点

数较多，三次样条差值至少需要10个以上的控制点。并且样条差值的

措施可以达到局部范畴内精度最优，而非全局考虑。

当获得通用公式并将其应用到控制点后，会返回误差（残差）的测

量值。误差就是起点所落到的位置与指定的实际位置（终点位置）之间

的差。通过运用所有残差时均方根（RMS）总和计算RMS误差（R

MSE）RjfSE=——,再运用RMS误差计算得到总误差。

此值可描述变换在不同控制点（链接）之间的一致限度。当误差非常

大时,可通过先移除控制点再添加控制点来校正误差。尽管RMS

误差是评估变换精度的一种重要根据,但是不能将低RMS误差与

精确配准相混淆。例如，变换也许由于输入日勺控制点较少而仍涉及明

显的误差。同等质量日勺控制点使用得越多，多项式就可越精确地将输

入数据转换到输出坐标。一般，校正变换和样条函数变换可以使RMS

接近于零或等于零；但是，这并不意味着影像将得到完美的地理配准。

如选用不精确欲重新配准可以点击地理配准工具条中的“查看连

接表”，将弹出“链接”属性表，其中列出了各个控制点的映射状况,

检查各控制点残差*6$1（^。1）及均方差「321RMS）,对控制点

进行修改使其达到符合规定。选择错误链接点进行删除，也可在连接

表界面保存链接点，以便之后再次调用或修改，如图3.17。选择好链

接点后点击“校正”，弹出“另存为”对话框，选择输出位置，为新文献

命名,选择栅格数据格式和重采样措施，（ResampleTypIe重采样

措施有三种:Ne。restNeighbor（近来邻法）、BilinearIn

terpoIotion（双线性内插法）和CubicConvoIution

（立方卷积法），近来邻法不变化输入像元的值，适合与栅格地图日勺空

间配准;双线性内插法稍好，适合于遥感影像数据的空间配准;立方卷

积法最光滑，应用至少。）完毕栅格图的配准，如图3.18。

配准成果如图3.19o

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3.19配准成果

3.2措施二（为控制点输入坐标值）：

3.2.1添加栅格数据

在ArcCataIog中用鼠标左键选中欲进行地理配准时栅格

数据“RosterGY”直接拖入ArcMap界面中。此时数据自身没

有坐标系信息，数据框也没有空间参照信息，因此图框右下角的坐标

值显示为位置单位。

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3.20导入数据

3.2.2设立图层数据框的坐标参照系统并选择数据框的数据单位

将数据框的坐标系修改为GCS.Krasovsky_1940的地理

坐标系（即与Rood图层相似的坐标系），然后将数据框的单位设立为

“度分秒”。（由于栅格图中可直接读出经纬度坐标，比较以便）。

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3G丽N「应用灯

3.21修改数据框坐标系3.22修改数据框显示单位

3.2.3输入控制点坐标值

将图层显示范畴放大到东经91°30',北纬30°25'处附近

区域，选择地理配准工具条中的“添加控制点”工具，在栅格数据中添

加控制点（注意事项与措施一相似），添加控制点后不移动鼠标并直接

点击右键，如图3.23,选择输入经度和纬度，如图3.24。（若不预先设

立数据框的空间参照信息则只能选择“输入X,Y坐标”，若选“输入

X,Y坐标”也可直接输入经纬度在十进制度单位下的数值）

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