ArcGIS高级空间分析讲义

ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-1-实验一、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用(综合实验)一、实验目的DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。通过对本次实习的学习，我们应：a)加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；b)熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。c)掌握根据DEM或TIN计算坡度、坡向的方法。d)结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。二、实验准备软件准备：ArcGISDesktop9.x---ArcMap(3D分析模块)实验数据：矢量图层：高程点Elevpt_Clip.shp，高程Elev_Clip.shp，边界Boundary.shp，洱海Erhai.shp三、实验内容及步骤1.TIN及DEM生成1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM在ArcMap中新建一个地图文档(1)添加矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai（同时选中：在点击的同时按住Shift）(2)激活“3DAnalyst”扩展模块（执行菜单命令[工具][扩展]，在出现的对话框中选中3D分析模块），在工具栏空白区域点右键打开[3D分析]工具栏(3)执行工具栏[3D分析]中的菜单命令[3D分析][创建/修改TIN][从要素生成TIN]；(4)在对话框[从要素生成TIN中]中定义每个图层的数据使用方式；在[从要素生成TIN中]对话框中，在需要参与构造TIN的图层名称前的检查框上打上勾，指定每个图层中的一个字段作为高度源（HeightSource），设定三角网特征输入（Inputas）方式。可以选定某一个值的字段作为属性信息（可以为None）。在这里指定图层[Erhai]的参数：[三角网作为：]指定为[硬替换]，其它图ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-2-层参数使用默认值即可。(5)确定生成文件的名称及其路径，生成新的图层tin，在TOC(内容列表)中关闭除[TIN]和[Erhai]之外的其它图层的显示，设置TIN的图层（符号）得到如下的效果。ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-3-(6)执行工具栏[3D分析]中的命令[转换][TIN转换到栅格]，指定相关参数：属性：[高程]，像素大小:[50]，输出栅格的位置和名称:[TinGrid]确定后得到DEM数据：TinGrid,其中，每个栅格单元表示50m×50m的区域ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-4-1.2TIN的显示及应用(1)在上一步操作的基础上进行，关闭除[TIN]之外的所有图层的显示，编辑图层[tin]的属性，在图层属性对话框中，点击[符号]选项页，将[边界类型]和[高程]前面检查框中的勾去掉;点击[添加]按钮ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-5-(2)在[添加渲染]对话框中，将[所有边用同一符号进行渲染]和[所有点用同一符号进行渲染]这两项添加么TIN的显示列表中，(3)将TIN图层局部放大，认真理解TIN的存储模式及显示方式ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-6-(4)TIN转换为坡度多边形新建地图文档，加载图层[tin]，参考上一步操作，将[面坡度用颜色梯度表进行渲染]和[面坡向用颜色梯度进行渲染]这两项添加到TIN的显示列表中，ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-7-请参照上图进行设置在上面的对话框中，选中Slope，点击[分类]按钮，在下面的对框中，将[类]指定为5，然后在[间隔值]列表中输入间隔值：[8,15，25,35,90]，如下图所示ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-8-点击两次[确定]后关闭图层属性对话框，图层[tin]将根据指定的渲染方式进行渲染，效果如下图所示：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-9-执行[3D分析]工具栏中的命令[转换][TIN转换到矢量]，按下图所示指定各参数：得到多边形形图层：[tinSlopef]，它表示研究区内各类坡度的分布状况，结果是矢量格式，打开其属性表可以看到属性[SlopeCode]为数值[1,2,3,4,5]ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-10-查看矢量图层：tinSlopef中要素属性表，其中属性[SlopeCode]1,2,3,4,5分别表示坡度范围（0-8）、(8-15)、（15-25）、（25-35）、(35)(5)Eliminate合并破碎多边形（选做，需要8-10分钟）新建地图文档，加载坡度多边形图层：TinSlopef,打开TinSlopef的属性表，添加一个字段Area（类型为Double），通过[计算值]操作，计算各个多边形的面积：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-11-选中高级，输入VBA代码到[Pre-LogicVBAScriptCode],输入变量[dblArea]到[Area=]下的输入框中。以下的操作将会把面积小于10000平方米的多边形合并到周围与之有最长公共边的多边形中：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-12-执行菜单命令[选择][通过属性选择]，查询”Area”=10000（平方米）的图斑ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-13-被选中的多边形以高亮方式显示，这些小的图斑将会被合并到与之相邻且有最大公共边的多边形。当然也可以选择合并到相邻的面积最大的多边形。打开Arctoolbox，执行[消除]命令指定输入图层：tinSlopef,输出要素类：TinSlopef_Elminate.shpArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-14-Eliminate(合并破碎多边形)操作原理原始多边形合并后多边形，选中的（面积=10000m2）多边形被合并到与之相邻的面积最大的多边形中将地图适当放大，比较原始图层：tinSlopef与合并后的图层：tinSlopef_Eliminate(6)TIN转换为坡向多边形参照以上第（4）步，得到坡向多边形图层ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-15-得到的坡向多边形中属性AspectCode的数值（-1,1,2,3,4,5,6,7,8,9）分别表示当前图斑的坡向(平坦、北、东北、东、东南、南、西南、西、西北、北)，其中1,9是相同的可以合并为1ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-16-2.DEM的应用2.1坡度：Slope(1)新建地图文档，加载[1.2(6)]中得到的DEM数据：TINGrid(2)加载3D分析扩展模块，打开[3D分析]工具栏，执行菜单命令[3D分析][表面分析][坡度],参照下图所示，指定各参数(3)得到坡度栅格slopeofTinGrid：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-17-坡度栅格中，栅格单元的值在[0-90]度间变化(4)右键点击图层[Slopeoftingrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号]，重新调整坡度分级（参考[1.2(4)]中的步骤进行分类）ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-18-以下计算剖面曲率：(5)执行菜单命令：[3D分析][表面分析][坡度]。按如下所示，指定各参数：(6)得到剖面曲率栅格：[SlopeofSlopeoftingrid]ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-19-2.2坡向：Aspect(1)在上一步的基础上进行，关闭[Slopeoftingrid]的显示。(2)执行菜单命令：[3D分析][表面分析][坡向]，按下图所示，指定各参数：(3)得到坡向栅格：[Aspectoftingrid]ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-20-坡向栅格以下计算平面曲率:(4)执行菜单命令：[3D分析][表面分析][坡度]，按下图所示指定各参数：(5)生成平面曲率栅格：[SlopeofAspectoftingrid]：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-21-2.3提取等高线(1)新建地图文档，加载DEM数据：[tingrid]。〔在执行以下操作时确保，3D分析扩展模块已激活〕ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-22-打开Arctoolbox，执行命令：[3DAnalystTools][RasterSurface][等高线]按上图所示指定各参数(2)生成等高线矢量图层：Contour_tingrid:2.4计算地形表面的阴影图(1)在上一步基础上进行，打开[3D分析]工具栏(2)执行菜单命令：[3D分析][表面分析][山影]，按下图所示指定各参数：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-23-(3)生成地表阴影栅格：[HillshadeoftinGrid]:(4)DEM渲染：如以下第2幅图所示，关闭除[tingrid]和[Hillshadeoftingrid]以外所有图层的显示，并将[tingrid]置于[Hillshadeoftirngrid]之上，右键点击[tingrid]，在出现的右键菜单中执行[属性]，在[图层属性]对话框中，参照下图所示设置[符号]选项页中颜色。ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-24-打开工具栏[效果]，如下图所示，设置栅格图层[tingrid]的透明度为：[40%]左右。ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-25-2.5可视性分析A.通视性分析(1)在上一步的基础上进行，打开[3D分析]工具栏，从工具栏选择[通视线](Lineofsight)工具：(2)在出现的[通视线]LineofSight对话框中输入[观察者偏移量]和[目标偏移量],即距地面的距离，如图：在地图显示区中从某点[A]沿不同方向绘制多条直线，可以得到观察点[A]ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-26-到不同目标点的通视性：绿色线段表示可视的部分，红色线段表示不可见部分B.可视区分析：移动发射基站信号覆盖分析(1)在上一步基础上进行，在内容列表区[TOC]中关闭除[tingrid]之外的所有图层，加载移动基站数据－矢量图层：[移动基站.shp](2)在[3D分析]工具栏中，执行菜单命令:[3D分析][表面分析][视域]，按下图所示指定各参数：(3)生成可视区栅格：[ViewShedof移动基站]：ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-27-其中绿色表示现有发射基站信号已覆盖的区域，淡红色表示，无法接收到手机信号的区域2.6地形剖面(1)在上一步基础上进行，打开[3D分析]工具栏，点击[插入线]工具，跟踪一条线段，这条线段可以从DEM:[TINGRID]中得到高程值，ArcGIS空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-28-(2)点击[创建剖面图]按钮，得到上一步所生成的3D线段的剖面图：ArcGIS高级空间分析北京师范大学地理与遥感科学学院-29-实验二、ModelBuilder土壤侵蚀危险性建模分析(综合实验)一、实验目的模型生成器(ModelBuilder)为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS任务。通过对本次练习，我们可以认识如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS分析工具的用途有深入的理解。1.认识ModelBuilder操作界面2.确定目标，加载数据3.创建模型4.编辑模型5.执行模型，查看结果二、实验准备三、实验内容及步骤1.认识ModelBuilder操作界面1:添