基于ArcGis的空间分析要点

1、第一章1.GIS空间分析的概念，GIS空间分析的研究对象概念：空间分析是解决地理空间问题的数据分析和挖掘，是GIS的核心。研究对象：空间目标和特性。空间特性位置、分布、形态和空间关系属性特性；时间特性。空间分析类型：基于I空间图形数据的分析任务；基于非空间数据的数据计算空间和非空间数据的联合计算。II基于向量的空间分析；基于栅格的空间分析；矢量-浇口接头空间分析。道路加宽案例分析问题：某城市想拓宽建设城市的道路，其拆除标准如下。a)道路原20米到60米；变宽了。b)要拓宽道路，必须尽可能保持直线。c)部分拆除区域内10层以上的建筑物不拆除。如何使用GIS进行道路加宽路径和成本分析？流程是什么？

2、解决、数据收集和数据库建设：收集研究地区的道路分布图、建筑物分布图、土地价格等信息。缓冲区分析：对道路执行半径为40m的缓冲区分析。叠置分析：在缓冲区分析后，将道路贴图与建筑分布图重叠，以选择并显示缓冲区内具有10个以上层数的建筑。统计分析：3.GIS空间分析的关键问题位置、条件、趋势、模式、模型。第二章1.空间查询的概念，空间计算的概念空间查询：使用空间索引机制在数据库中查找符合该条件的空间数据。空间计算：计算和分析各种空间目标的基本参数。2.函数距离的概念曼哈顿距离，相对障碍物距离。3.空间查询分类查看属性；空间相互关系查询、包含、内部、真心交叉，交叉.在街上.混合查询。4.空间数量计算的

3、主要内容基本几何参数测量：位置、长度、面积、体积、距离、中心、重心.测量空间目标形状：曲率、亮度、完整性、复杂性.计算空间目标分布：分布中心、分布轴、离散度、标准差圆、最近邻分析、分布密度、连接性、方向5.分布密度的概念，连接性的概念分布密度：单位分布区域内的分布对象数；连接：空间网络中节点连接数与可能存在的所有连接数的比率。要讨论的问题：1)实施洪水灾害评估系统的技术路线研究；2)提供导入区域的高程曲线和相对高程曲线的区域DEM。第三章1.什么是Grid、Grid中的行、列数和Cell Size和空间范围、discrete和continuous Grid之间的区别、Grid中的No Data

4、数据Grid是ArcGIS中栅格格式的数据结构，离散Grid的值表示该图元表示的区域的平均值，连续Grid表示该图元上每个点表示的值。No Data数据表示不可用的数据、数据已停止使用或不适用于特定地理要素时ArcGIS不考虑的数据值。2.空间分析的基本参数设置方法和重要性，如应用遮罩、空间分析范围和大小设置的作用遮罩应用可以提取感兴趣的区域，遮罩不参与研究的区域，提取特定的隐性信息，或者以应用程序为主处理图像。空间分析范围和大小设置可以减少数据处理的数量，例如栅格数据处理中输出图像分辨率的设置。3.Raster Caculator原理和应用(此知识还可以与遥感知识(如在GIS中使用遥感TM图

5、像获取植被指数)结合使用)、重新分类原理和应用(重新分类可以将Nodata作为值，重新分类结果可以作为离散栅格数据)(1)NDVI=(T4-T3)/(T4 T3) map algebra/raster calculator；Reclass/Reclassify2)获取植被指数：Raster CalculatorReclassify属性表面积统计。(建模：Add Data Or Tool、Make Parameters设置参数和存储在Geodatabase中)3)更改Nodata值：在Reclassify中设置4.直线距离的原理和应用，区域分配的原理和应用，如泰森多边形插值的实现1)直线距离原理

6、：计算从每个轴网的中心到最近设备的直线距离，并将此距离用作该轴网的像素值。算法实现：首先计算与设备的交叉网格值，然后扩散到网格！ArcGIS工具：路径距离应用：a .对大都市图层执行0-100km栅格缓冲区分析。b .对首都城市地理坐标图层执行0-100km的栅格缓冲区分析。C.城市所有位置的商业繁华指标：一级业务中心对拥有网络的商业繁华指标计算：fi=fi * (1-di/d)，f=max(fi)；解决方法：其中fi=100，d=3500。首先，使用和业务中心的PathDistance将结果作为参数di计算在指标内。2)区域分配原则：对于确定所有栅格中心的最近设施、基于矢量的设施，使用整个字

7、段值或FID作为单元值。对于离散网格数据，请使用像素值或整数字段值，而不是单元格值。ArcGIS实施：Cost Allocation或Path Distance Allocation；应用：计算服务区域中ID号为559的银行的客户数。解决方案1: 1)使用PathDistance获取直线距离分布。2)使用CostAllocation推导银行的服务领域(基于与FID类似的唯一值的整数值字段工作)。3)将服务区域转换为向量形式，并导出ID号为559银行的服务区域多边形。4)使用上述多边形作为掩码对客户分布图进行统计计算，得出该服务区域的客户数。解决方法2: 9参见生成泰森多边形！5.将栅格数据转换

8、为矢量多边形(例如，将分析的栅格图层转换为矢量多边形)CovertRaster to Vector6.密度功能的原理和应用(例如，为人口密度大于1000的地区提供人口点数据)原则：P36(密度曲面表示点或线性元素的分布)。例如，一点的值表示整个城市的人口总数，但是城市人口不能居住在一点的范围内。如果需要了解该地区的人口分布，可以通过密度计算创建表面景观来模拟该地区的人口分布。应用：业务链位置，人口密度应至少为每平方公里1000人，距最近的业务点500米的直线距离解决方法：1)人口图的密度分析为Kernel Density。(注意事项：如果输入资料单位为公尺，则输出资料单位为平方公里。)；2)业

9、务点的直线距离分析；3)进行网格计算，推导出合格的候选商街。邻居分析的概念对输入的点主题图中的点图征或格线主题图中的格线执行特定相邻范围的统计计算，计算使用相邻范围中的所有点或格线值。8.近邻分析的原理和应用(例如，基于建筑图形图层的建筑密度计算方法)曲面功能的原理和应用(坡度功能通常基于DEM的地形坡度、DTM、降水等情况下降水量的变化梯度分布)(1)邻居分析：原则：从以计算元素为中心的窗口范围计算窗口统计信息，并将此统计信息用作中心图元的分析结果值。(Mean平均值、Maximum最大值、Minimum最小值、Median中间值、Sum和、Range、Majority、Variety、St

10、andard Dev)？-嗯？-嗯？-嗯？-嗯？栅格ArcGIS:neighbor hood-focal statistics；向量点相邻：Point Statistics(仅统计视窗中向量点的栏位值)；应用：A.城市中任意点的建筑密度计算模拟解决方案：1)将建筑视图转换为轴网格式，建筑内部像素值为1，外部为0。2)提取研究区域“背景栅格”，并将值设置为1。3)对相邻21个结果的Focal Statistics进行Sum分析。4)用居住区邻居/背景邻居*100导出建筑密度图；B.在500米范围内找到至少满足5个客户地点的银行解决方案：1)根据原始数据的纬度和经度信息投影转换为以米为单位的数据。

11、2)将字段ID添加到客户图层，将值指定为1，然后对Point Statistics执行500m邻居分析，以获得圆域内ID的sum以Map为单位统计。3)将结果转换为矢量多边形图，然后选择并输出GRIDCODE=5的多边形。4)在前一阶段导出多边形以裁剪银行，如果在其中，则满足条件。(2)曲面分析：1)曲面因子坡向：指定点在平面中的坡度比的法线和正北方向的角度。坡度：具有指定点的坡度的法线与垂直方向之间的角度。2)等高线：Contour(3)山体阴影：赋予太阳高角度和方位角，模拟地表照明值(Hillshade)，避免使用偏振光的反粒子效果。4)综合应用：退耕还林解决方案：首先对高程数据执行坡度分

12、析，然后选择坡度大于25的区域。第二，分析土地利用，导出农田。最后，两者都进行栅格运算。得到最终结果。9.空间插值的相关内容；准确度插值的概念空间插值：从已知点推断其他点数据全局插值，局部拟合；精确插值，不精确插值；确定性插值，随机性插值：前者不提供预测值的误差检查，后者使用估计变形提供估计误差的评估。(取决于插值计算方法)块插值、部分插值和单点移动面插值。ArcGIS空间插值方法：1) IDW距离反转权值(使用直接工具，空间分析工具/interpolation/IDW)；2)泰森多边形插值(最近的相邻插值，无直接工具):例如，查找银行服务区域。1)将银行图层坐标转换为m单位。2)设置FID_

13、Copy字段并指定相应的FID值。3)使用Path Distance Allocation工具设置输出图像分辨率，然后获得结果。4)转换为Polygon，关联到原始图层上的相应字段，然后转换为Raster，将得到最终结果！(其他方法已说明)3)自然邻近点内插：自然邻近点内插结果中的随机点值与周围的Voronoi多边形相关联。第一个非诺尼图是由已知点组成的，例如图中的橄榄绿区域。新生成的非诺尼多边形添加以米黄色显示的五角点后新生成的多边形。此值加权与上一图形相交的图形中每个多边形面积的百分比，并加总周围点的权重。4)趋势曲面插值(Trend):全局5)克里格方式：普通克里格、简单克里格、vank

14、rige？-嗯？-嗯？-嗯？(6)Spline云形线函数：使用相邻资料点连接将图块分割为多个多边形片段，透过每个片段的所有资料点展开平滑的数学曲面，并确保相邻片段之间保持连续平滑的接合。精确内插：从取样点估算的值等于实际值10.地面曲率、平面曲率、截面曲率的概念(ArcGIS Curvature)地面曲率：地形表面上某一点的扭曲变化成都的测量；垂直和水平方向分量分别称为截面曲率和平面曲率。截面曲率：对曲面坡度在最大坡率方向上的曲面高程更改率的测量。平面曲率：从地形表面到任意点，表示曲线上通过该点的水平面沿地形表面水平剪切的该点处的曲率值。(即，有圆点的地面等高线的弯曲程度！)，以获取详细信息1

15、1.分区功能的原理和应用(教案第二章蛇门试验问题的高程曲线，第三章蛇门试验统计数据，与不同坡向的平均建筑密度等一起查看)分区概要统计信息：原则是分区，是统计区域中其他Grid每个区域的统计参数(如区域、平均值等)。ArcGIS主要支持Tabulate Area、Zonal*等实现应用：1)统计不同坡向的城市建筑密度。2)不同坡向粮食生产区域直方图；3)退耕还林决策分析12.流动方向矩阵、水量等相关水文分析原理及应用(1)洼地填充：水文学分析的起点，使每个栅格流可以流向汇流出口；(基本算法：填充处理，平滑优化增量填充)(2)流向矩阵：由一系列编码组成的矩阵，用于指示从中心图元引出的流向。(3)流

16、量累计：假定研究区域中的每个栅格都有一个单位的数量，通过在流动方向上累计每个栅格的上游流入量来计算。方向编码如下：326412816x1842(4)计算管网长度FlowLength:基于流向栅格计算上游源或下游出口处每个栅格的流长度。(5)集水区(Basin):由集水区分割形成的集水区。分析流向数据以确定连接到同一汇流流的所有栅格。(请参见：汇流或山脊将Basin结果矢量化即可。)(6)电网提取(谷线):1)流动累计、重新分类(非河川网络为NoData)电网河网提取；2)添加水流方向矩阵，提取水网络栅格图。3)矢量化河网。(7)河网连接和等级(Stream Link Stream Order)

17、13.坡度长度提取方法；地形起伏提取(1)坡度是山脊流沿坡度向下流动的长度。执行以下操作：1)反转高程图以形成负曲面(emax-DEM)。2)负地形的水文学分析(洼地填充、流动方向获取、流动累积、重新分类)得到相应的“电网地图”。3)计算水网络图的直线距离，将曲面光栅设定为原始DEM以获得分析区域中每个点的坡度长度。(2)地形起伏：指定区域内格线最大值和最小值的差值。计算过程如下：使用3*3矩形窗口对给定DEM图像中的每个非边缘点执行统计运算，将相邻栅格的值指定给边缘点值，通过栅格相邻分析Focal Statistics实现，可以在ArcMap中使用相邻分析，从而获得每个点的地形波动。14.水库流域的提取及基于此，确保水库给定水位高度的淹没范围、水库淹没区、水库储存容量(1)流域提取：首先捕获水库径流(ArcMap的