空间分析实验报告

空间分析原理及应用上机实验-1-练习1：利用缺省参数创建一个表面1．1启动ArcMap并激活地统计分析模块单击窗口任务栏的Start按扭，光标指向Programs，再指向ArcGIS，然后单击ArcMap。在ArcMap中，单击Tools，在单击Extensions，选中GeostatisticalAnalyst复选框，单击Close按扭。1.2添加GeostatisticalAnalyst工具条到ArcMap中。单击View菜单，光标指向Toolbars，然后单击GeostatisticalAnalyst。1．3在ArcMap中添加数据层一旦数据加入后，就能利用ArcMap来显示数据，而且如果需要，还可以改变没一层的属性设置（如符号等等）1.单击Standard工具条上的AddData按扭。2.找到安装练习数据的文件夹（缺省安装路径是C:\ArcGIS\ArcTutor\Geostatistics）,按住Ctrl键，然后点击并高亮显示Ca_ozone_pts和ca_outline数据集。3.单击Add按扭。4.单击目录表中的ca_outline图层的图例，打开SymbolSelector对话框。5.单击FillColor下拉箭头，然后单击NoColor。6.在SymbolSelector对话框中单击OK按钮。7.点击Standard工具条上的Save按扭。新建一个本地工作目录（如C:\geostatistical）,定位到本地工作目录。1．4利用缺省值创建表面1.单击GeostatisticalAnalyst，然后单击GeostatisticalWizard。2.点击InputData下拉箭头，单击并选中ca_ozone_pts。3.单击Attribute下拉框箭头，单击并选中属性OZONE。4.在Methord对话框中单击Kriging.5.单击Next按扭。缺省情况下，在GeostatisticalMethodSelection对话框中，OrdinaryKriging和PredictionMap被选中.-2-6．在GeostatisticalMethodSelection对话框中单击next按扭。7．点击next按扭。-3-8．点击Next按扭。9．点击Finish按扭。10．点击OK按扭。预测得到的臭氧图在目录表的顶层显示。-4-练习2：数据检查2.1检查数据的分布1．单击ca_ozone_pts，并将它移到目录表的顶层，然后将ca_outline置于ca_ozone_pts图层的下面。2．单击GeostatisticalAnalyst工具条，指向ExploreData，然后单击Histogram。3．单击Layer下拉箭头，点击并选择ca_ozone_pts。4．单击Attribute下拉箭头，点击并选择OZONE。-5-5．单击直方图臭氧值在0.162至0.175ppm之间的直方条。6．单击关闭对话框。2.2正态QQ图1．单击GeostatisticalAnalyst工具条，指向ExploreData，然后点击NomalQQplot。2．单击Layer下拉箭头，点击并选中ca_ozone。3．单击Attribute下拉箭头，点击并选中OZONE。4．退出对话框-6-2.3识别数据中的全局趋势1.单击GeostatisticalAnalys工具条，鼠标指向ExploreData，点击TrendAnalysis.2.单击layer下拉箭头，点击选中ca_ozone_pts。3．单击Attribute下拉箭头，选中OZONE，4．单击RotateProiection滚动条并向左拖动，使旋转角为30度。5．单击退山对话框。2.4理解数据的空间自相关和方向效应1．单击GeostatisticalAnalyst工具条，指向ExploreData，点击Semivariogram／CovarianceCloud。-7-2．单击Layer框下拉箭头，点击选中ca_ozone_pts。3．点市Attribute框下拉箭头，单击选中OZONE。4．在这些点上单击并拖动Selector(选择)光标使之高亮显示。5．选中ShowSearchDirection复选框。6．点击并将方向指针移动到任意角度。-8-7．单击并拖动选择工具，选中那些具有最人半变异函数值的点，使之在半变异函数图及地图中高亮显示。8．点击退出对话框。9．但击Selection菜单，然后点击ClearSelectedFeatures以释放地图中高亮显示的点。练习3：制作臭氧浓度图1.单市GeostatisticalAnalyst—工具条，然斤单击GeostatisticalWizard。2.单击InputData卜拉框箭头，点击选中caozonepts。3.单击AttributeF拉框箭头，点击属性OZONE。4.在Methods框中选择Kriging。5.单击Next按钮。OrdinaryKriging和Prediction被缺省选中。6．在GeostatisticalMethodSelection对话框中，单击OrderofTrendRemoval下拉箭头，选择Second。闪为在练习2的TrendAnalysis对话框中已经检测到一条南西-北东方向的“u”型曲线，所以选择二阶多项式拟合是合适的。7.在GeostatisticalMethodSelection对话框中点击Next按钮。8．点击Detrending对话框中的Next按钮。-9-3．1半变异函数／协方差函数模型9.输入—个新步K值12000。10．单击输入框，设定步长组的数目为10。-10-提出趋势后，半变异函数就可以模拟数据点间自相关而不用考虑数据中存在的趋势。该趋势将在生成最终表面之前添加回来用于计算。3．2方向半变异函数11．选中ShowSearchDirection复选框。注意个变异函数值数目的减少，因为只有那些位于搜索方向上的点才会得到显示。12．在SearchDirection的中心线上点击并按住鼠标，移动搜索丁具的方向。当改变搜索方向时，请注意半变异函数是如何变化的。只有在搜索方向上的半变异函数表面图上的值才会在上面的半变异函数图表中显示山来。13．选中Anisotropy复选框。14．为搜索方向输入下列参数，使方向指针与各向异性椭圆的短轴重合。角度方向：236.0；角度容限值：45.0；带宽(步长)：3.015．为搜索方向输入下列参数，使方向指针与各向异性椭圆的长轴重合。角度方向：340．0；角度容限值：45．0；带宽(步长)：3．016．点击Next按钮-11-3．3领域搜索17．在图形视图窗口内单击选择一个预测点(即十字丝处)。注意在选择那些用厂预测的点的过程中发生的变化(以及它们的权重变化)。18．为了教学目的，请在TestLocation输入框中键入如F坐标：X=2044968；Y=208630.3719．选中Shape复选框，并在Angle输入框中输入90。注意形状是如何变化的。不过，为了说明方向效应，请把角度值改回338.1。20．取消Shape复选框，地统计分析模块将使用缺省值21．在SearchingNeighborhood对话框中单击Next按钮。22．点击QQPlot标签显示QQ图。从QQ图上可以看出某些值稍微落在直线的上部，而某些值则稍稍落在直线的下部，但是大部分点都接近于一条平直的虚线，这表明预测误差近似于止态分布。23．要想高亮显示某个特定的点，可以在表中单击与之相关的行。所选的点在散点图中以绿色高亮显示。24，作为可选项，可以单击SaveCrossValidation按钮来保存该表以便对结果做进一步的分析。-12-25．单击Finish按扭26．点击OK按扭。预测得到的臭氧图就会在ArcMap中作为顶层显示出来。27．单击图层名以高亮显示图层，再次单击，将图层名称改为“Trendremoved”。28．在创建的图层“Trendremoved”上右击鼠标，点击CreatePredictionStandardErrorMap菜单项。29．在Standard工具条上点击Save按钮。练习4：模型对比利用地统计分析模块，可以对两种成图结果进行对比。结合交叉验证统计表，可以判断哪个结果的预测更精确。1．在“Trendremoved”层上右击，在快捷菜单中点击“Compare…．”，就能够将“Trendremoved”层与在练习2中创建的Default”层进行比较。因为“Trendremoved”层的均方根预测误差较小，其均方根标准预测误差接近于1，而平均预测误差则接近于0，所以有理由相信“Trendremoved”模犁更优更有效。所以现在不再需要“default”层了，可以把它移去。2．在CrossValidationComparison(交叉验证对话框)中点击Close按钮。3．在“Default”层上右击，在快捷菜单中选择Remove(移去)。-13-4．点击“Trendremoved”层，把它移到内容列表的底部，这样就能够看见采样点及加州轮廓线。5．在Standard工具条上单击Save按钮。练习5：创建臭氧超出某一临界值的概率图在练习1和练习3中，使用不同参数的普通克里格法创建了臭氧浓度图。在决策阶段，利用预测得到的臭氧图来识别危险区域时，务必要谨慎，因为需要了解预测中的不确定性。例如，对于一个8小时的时段，假设臭氧的临界值是0．12ppm，可能想判断山那些超出该临界值的地区。可以使用地统计分析模块来生成臭氧浓度超出临界值的概率图，这可以对的决策过程给予帮助。尽管地统计分析模块提供了大量的可以完成此任务的工具，但在本练习使用的是指示克里格法。这种方法不要求数据集一定要服从某种特定分布。根据数据值是高于或者低于一个临界值来将数据值转换为一系列的0和l。如果利用0,12ppm作为临界值的话，任何低于它的数据值都将被赋予0，而高于它的值则被赋予1。然后指示克里格法使用一个根据转换后的0—1数据集计算得到的半变异函数模犁进行计算。1．点击GeostatisticalAnalyst工具条，然后单击GeostatisticalWizard。2．单击LayerF拉箭头，选择ca_ozone_pts。3．单市Attribute下拉箭头，选择属性OZONE。4．在Method框中点击Kriging。5．在ChooselnputDataandMethod对话框中点击Next按钮。6．单击IndicatorKriging，注意在其下一级菜单中，概率图被选中。7．没置PrimaryThresholdValue(主临界值)为0．12ppm。8．点击选中Exceedradial单选按钮。9.在GeostatisticalMethodSelection话框中单击Next按钮-14-10．在AdditionalCmoffsSelection对话框中单击Next按钲11．点击Anisotropy，说明数据的方向性。12．设定步长大小为25000，步长数日为10个。13．在Semivariogram／CovarianceModeling对话框中点击Next按钮。14．对SearchNeighborhood话框中点击Next按钮。蓝线代表临界值(0．12ppm)，在其左边的点的指示变换值为0，而其右边的点的指示转换值则为1。15．单击并向右滚动窗口，显示Measured，Indicator,及IndicatorPrediction等栏16．点击并高亮显示表中指示值为。的那一行，则该点将在散点图中以绿色高亮显示在兰色临界值线的左边。测定和指示栏显示的是每个样点的实际的和转换过的值。指示预测值表示超出临界值的概率，该值是利用二值(0，1)数据的半变异函数模荆计算得到的，并作为原始数据的指示转换。交叉验证函数按顺序每次省略—个点，然后计算该省略点的指示预测值。举个例子，假设最大实测值为o．1736，如果该点实际上没有被测量，则根据指示克里格模拟算出的预测值超山临界值的可能性约为85％。-15