空间分析-6-栅格数据的空间分析-田永中

1第五章栅格数据的空间分析设置分析环境距离制图重分类栅格计算器密度制图表面分析统计分析2设置分析环境1分析模块的加载空间分析模块（SpatialAnalyst）是ArcGIS外带的扩展模块使用之前必须加载加载方法：toolsextensions设置工作路径（WorkingDirections）设置坐标系统（CoordinateSystem）设置分析区域分析范围（Extent）分析范围的多种设置方法分析范围的捕捉分析掩膜（Mask）3设置分析环境2设置像元大小（CellSize）理解像元大小对精度、速度、存储空间的影响，合理选择分析所用像元大小，至少要考虑以下几个因素：输入数据的精度结果数据库的大小和磁盘容量期望的响应时间将进行的应用和分析设置方法过程文件的管理（TemporaryorPermanent）产生栅格数据时，明确其输出的位置与名称对临时数据采用Export或MakePermanent方式保存保存地图文档来保存临时文件4距离制图距离制图基础源成本成本距离加权数据距离方向分配数据距离制图函数直线距离区域分配成本距离加权最短路径5重分类新值替代旧值合并重新分类空值设置6栅格计算数学运算算术运算布尔运算关系运算函数运算算术函数三角函数对数函数幂函数栅格空间分析函数栅格计算器7实习—学校选址实习目的熟练掌握栅格数据的距离分析、重分类、栅格计算等方法，能够用以解决学校选址等实际空间分析问题。实习数据随书光盘chp8\exe1实习步骤准备数据派生数据重分类综合分值计算（权重、栅格计算器）8实习—寻找最佳路径实习目的熟练掌握栅格数据的距离分析、表面分析、重分类、栅格计算等方法，能够用以解决路径选择等实际空间分析问题。实习数据随书光盘chp8\exe2实习步骤准备数据派生数据重分类综合分值计算，生成成本数据计算距离方向寻找最佳路径9密度制图密度制图基于点（线）数据，以待计算像元为中心进行圆形邻域搜索，计算该像元的密度值密度制图的本质通过离散采样点进行表面内插核函数密度制图（Kernel）搜索区内的点（线）具有不同的权重，靠近搜索区域中心的点或线赋以较大的权重，随距离的增大，权重降低，至最大搜索半径时，权重为零。核函数：简单密度制图（Simple）搜索区内的点或线具有相同的权重。先对搜索区内的点或线的值求和，再除以搜索区的大小，从而得到每个点的密度值。10表面分析——格网的生成格网（Grid）的生成方法在采样点不足的情况下，通过空间插值的方法生成格网，利用有限数据的样本点来估计未知点的值。为什么要插值：降低花费插值的前提假设：所有空间地物是彼此关联的，即离得近的地物点其属性较为相近。几种常用的插值方法：反距离权重法、双线性内插法、趋势面插值、样条插值、克里金插值反距离权重法（IDW)基本思路：距离越远对待插点的影响越小基本公式：nininiinidZdyxf111)1(),(11表面分析——格网的生成双线性插值线性插值(假设：高程在直线上呈比例变化)基本公式：不规则点双线性插值规则点双线性插值ABC||||)(ABACffffabacDCPABEFAPDECB12三种常见数字地面模型的实现2——格网的生成趋势面插值思路：用一个通过各个空间采样点的空间曲面来模拟地形表面，常用的是二次多项式基本公式：样条(Spline)插值思路：利用样本点，采用一定的数学函数拟合出一个光滑曲面，使该曲面曲率最小，且通过所有的样本点。相当于扭曲一条橡皮让它通过所有的点，同时曲率最小。两种样条插值方法：规则样条和张力样条fyexdycxybxaZP2213三种常见数字地面模型的实现2——格网的生成克里金插值（Kriging）思路：首先考虑空间属性在空间位置上的变异分布，确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点属性值是一种求最优线性无偏内插估计量的方法（线性、无偏、最小估计方差）基本步骤：•输入原始数据•数据检验与分析•直方图的计算•计算变异函数•克里金插值演示14等值线的生成等值线的生成TIN生成等值线•确定各边上有无等值点•等值点的追踪格网法绘制等值线•等值点位置的确定•等值点的追踪等值线在ARCGIS中的生成SpatialAnalystSurfaceAnalysisContourABCFE15地形因子的提取坡度的提取坡度的表示方法：坡度角、坡度百分比坡度的生成坡向坡向的定义坡向的生成坡面曲率平面曲率剖面曲率山体阴影太阳高度角与方位角山体阴影的生成视域视域视域分析中的参数切割与填充分析原理方法16视域分析视域相对于某点的可见区域或某几点的公共视域若要素为线，则为线上所有节点的可视区域单个观察点时，像元值为0和1，表示是否可见多个观察点时，像元值为可见到的观察点个数视域分析中的参数在观察点或线的属性表中设置观察点高程（spot)高程偏移（offset）观察范围（水平及垂直方向的起始角、距离）17切割与填充分析切割与填充计算两个数据集之间发生改变的区域面积及体积，如地形的侵蚀与河流的沉积说明值1、2、3分别表示不变、Cut、Fill三种情况Area为以上三种情况的总面积Volume为以上三种情况的总体积18像元统计分析统计的类型(Statistictype)极值（最大值、最小值）、范围、和、平均值、标准差、种数、众数、寡数、中位数像元统计(Cellstatistics)每个输出像元的值是该位置所有输入像元值的函数如多年的平均温度、不同年份间的温度波动等邻域统计(Neighborhoodstatistics)每个输出像元的值是该位置一定邻域范围内像元值的函数邻域形状：长方形、圆形、环、楔形如种群多样性统计等分区统计(Zonalstatistics)在另一个数据集的基础上统计分类区数据集的每一个分类区分类区：可以是多边形的矢量数据，也可以是栅格数据分类区：数据中拥有相同值的多边形或栅格（无论其是否相邻）如每条道路两侧事故次数统计、每个林区平均高程统计等19实习—熊猫分布密度制图实习目的熟悉密度制图的原理，掌握如何根据采样数据，结合ARCGIS的密度制图功能和其他的空间分析功能，制作符合要求的密度图。实习内容进行熊猫分布密度图的制作。实习数据采用教材中提供的实习数据。实习步骤对采样点数据，采用区域分配工具（Allocation）提取熊猫的槽域范围输出槽域属性表，并将其join至采样点数据，根据像元数量计算各个槽域的面积用假定的最大槽域面积除以实际槽域面积，并以此作为采样点的权重，进行密度计算（分别采用核函数密度及简单密度）单位转换成平方公里20实习—空间插值分析实习目的熟悉空间插值的基本原理，掌握几种常用的空间插值方法。实习内容根据中国1980年某月的降水数据，分别采用IDW、SPLINE、KRIGING方法进行空间插值，生成中国范围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异。注意事项分析范围及分析掩膜的设置各种方法中采用不同的参数来生成不同的结果KRIGING法不能直接生成中国范围内的数据可采用栅格统计方法来进行结果的对比分析21实习—山顶顶点的提取实习目的掌握邻域统计分析、等高线的生成与显示、栅格计算等空间分析方法。实习内容根据DEM数据提取本地区山坡的顶点。基本原理DEM邻域最大值与DEM值相等的地方即为山顶。实习步骤根据DEM生成等高线，并将其中的计曲线加粗显示生成山体阴影，并将其透明显示，叠加至DEM数据之上，形成立体背景对DEM求邻域最大值提取山顶顶点（平山顶的地方可能存在多个顶点）将顶点转换成矢量数据，并进行符号设置思考如何消除平山项中的多余点，仅保留其中一个点22实习—栅格数据的统计分析实习目的掌握栅格数据的三种统计分析方法。实习内容统计各类土地的平均坡度统计各高程带中土地类型的种类统计某一地区各月降水的变率、人口的变化情况等（略）统计三种插值方法所得降水表面的差异。对地形作平滑处理，以消除DEM中的“奇异”值提取土地利用数据的地类界线实习数据采用ARCTUOR中的elevation及landuse数据、以及中国1980的降水数据