第1章ArcGIS栅格数据的空间分析ppt课件

1、第第1313章章 ArcGIS ArcGIS栅格数据的空间分析栅格数据的空间分析基于栅格数据的空间分析是基于栅格数据的空间分析是GISGIS空间分析的重要组成部分。空间分析的重要组成部分。其中，缓冲区分析在其中，缓冲区分析在GISGIS中用得较多，但对矢量数据的缓冲区操中用得较多，但对矢量数据的缓冲区操作比较复杂，而在栅格数据中可看作是对空间实体向外进展一作比较复杂，而在栅格数据中可看作是对空间实体向外进展一定间隔的扩展，因此算法比较简单。定间隔的扩展，因此算法比较简单。栅格数据的空间分析主要包括间隔制图、密度制图、栅格栅格数据的空间分析主要包括间隔制图、密度制图、栅格差值、外表生成与分析、单

2、元统计、领域统计、分类区统计、差值、外表生成与分析、单元统计、领域统计、分类区统计、重分类、栅格计算和格式转换等功能。重分类、栅格计算和格式转换等功能。13.1 13.1 设置分析环境设置分析环境在在ArcGIS中，运用栅格数据进展空间分析前，先要设中，运用栅格数据进展空间分析前，先要设置分析环境。环境的设置主要包括任务目录的选择、栅格单置分析环境。环境的设置主要包括任务目录的选择、栅格单元大小的设定、分析区域的选定、坐标基准的配准方式和分元大小的设定、分析区域的选定、坐标基准的配准方式和分析过程文件的管理等。这些设置可以经过在空间分析工具下析过程文件的管理等。这些设置可以经过在空间分析工具下

3、的选项命令来实现。本节将逐一对各分析环境的设置作详细的选项命令来实现。本节将逐一对各分析环境的设置作详细阐明。阐明。13.1.1 13.1.1 加载模块添加工具加载模块添加工具ArcGIS安装完成后，空间分析工具默许情况下不能直接安装完成后，空间分析工具默许情况下不能直接运用。如需求运用，必需手动添加。添加需求在主菜单上单击运用。如需求运用，必需手动添加。添加需求在主菜单上单击选择选择“工具工具| 扩展命令，弹出扩展对话框。在对话框中勾扩展命令，弹出扩展对话框。在对话框中勾选需求运用的工具，即可加载所需工具。选需求运用的工具，即可加载所需工具。加载空间分析模块只需在对话框中勾选加载空间分析模块

4、只需在对话框中勾选“空间分析前的空间分析前的复选框，然后单击复选框，然后单击“封锁按钮，封锁对话框后，空间分析模封锁按钮，封锁对话框后，空间分析模块即被加载。模块加载后即可添加空间分析工具条，在主菜单块即被加载。模块加载后即可添加空间分析工具条，在主菜单中单击中单击 “视图视图| 工具条工具条| 空间分析命令，就可以翻开空间分析命令，就可以翻开空间分析工具条。空间分析工具条。 13.1.2 13.1.2 常规分析环境设置常规分析环境设置在运用空间分析模块之前，需求设置各种分析选项。在运用空间分析模块之前，需求设置各种分析选项。在常规分析环境设置中，可以设置空间分析的任务途径、运在常规分析环境设

5、置中，可以设置空间分析的任务途径、运用分析掩模及分析坐标系统的设置等。用分析掩模及分析坐标系统的设置等。1设置任务途径设置任务途径2运用分析掩模运用分析掩模3选择坐标系统选择坐标系统13.1.3 13.1.3 设置单元大小设置单元大小栅格数据的大小和明晰程度是根据其栅格单元来决议的。栅格数据的大小和明晰程度是根据其栅格单元来决议的。栅格单元越小其精度越高，反之那么越低。但是假设刻意追求栅格单元越小其精度越高，反之那么越低。但是假设刻意追求精度的话，又会呵斥栅格数据数据量几何倍数的添加，所以应精度的话，又会呵斥栅格数据数据量几何倍数的添加，所以应该根据运用的需求选择一个适宜的分辨率，即栅格单元的

6、大小该根据运用的需求选择一个适宜的分辨率，即栅格单元的大小。13.1.4 13.1.4 设置分析区域设置分析区域在默许的情况下，空间分析的范围是一切数据的重叠在默许的情况下，空间分析的范围是一切数据的重叠范围，即一切数据的交集。范围，即一切数据的交集。其中，共有以下其中，共有以下5种方式。种方式。1在地图的可视区域上进展分析；在地图的可视区域上进展分析； 2在输入栅格的交集上进展分析；在输入栅格的交集上进展分析；3在图层的并集上进展分析；在图层的并集上进展分析；4本人设定适宜的分析范围；本人设定适宜的分析范围；5与某个图层一致。与某个图层一致。13.2 13.2 间隔制图间隔制图间隔制图工具可

7、用于丈量直线间隔欧几里得间隔或间隔制图工具可用于丈量直线间隔欧几里得间隔或根据其他因子所量测的间隔，包括区域分配、本钱间隔加权根据其他因子所量测的间隔，包括区域分配、本钱间隔加权和最短途径等。关于间隔制图的根底和原理请参阅有关书籍和最短途径等。关于间隔制图的根底和原理请参阅有关书籍，此处不予详述。，此处不予详述。13.2.1 13.2.1 直线间隔直线间隔直线间隔函数用于丈量每一单元到最近源源是用于直线间隔函数用于丈量每一单元到最近源源是用于研讨的地物，如城市、道路和学校的直线间隔。它是从一研讨的地物，如城市、道路和学校的直线间隔。它是从一个单元的中心至另一单元中心的间隔，并按间隔远近分级。个

8、单元的中心至另一单元中心的间隔，并按间隔远近分级。13.2.2 13.2.2 区域分配区域分配区域分配是根据最近间隔来计算每个格网点归属于哪区域分配是根据最近间隔来计算每个格网点归属于哪个源，也就是将一切栅格单元分配给离其最近的源。输出结个源，也就是将一切栅格单元分配给离其最近的源。输出结果时，其格网的值被赋予了其归属源的值。果时，其格网的值被赋予了其归属源的值。 分配功能可以分配功能可以完成医院效力区域划分，寻觅最临近旅店等分析。完成医院效力区域划分，寻觅最临近旅店等分析。13.2.3 13.2.3 本钱间隔加权本钱间隔加权本钱加权间隔制图可以获得每一单元至间隔最近、本钱本钱加权间隔制图可以

9、获得每一单元至间隔最近、本钱最低源的最少累加本钱。完本钱钱加权间隔制图的函数与直最低源的最少累加本钱。完本钱钱加权间隔制图的函数与直线间隔函数类似。但是，它不是计算一点到另一点的直线间线间隔函数类似。但是，它不是计算一点到另一点的直线间隔，而是根据每个单元到源的间隔和穿越沿途单元的本钱，隔，而是根据每个单元到源的间隔和穿越沿途单元的本钱，来计算从每一单元至其最近源的累加通行本钱。来计算从每一单元至其最近源的累加通行本钱。本钱加权间隔制图必需求一个源图层和一个本钱图层，本钱加权间隔制图必需求一个源图层和一个本钱图层，本钱栅格数据确定经过每一单元的通行本钱。本钱栅格数据确定经过每一单元的通行本钱。

10、13.2.4 13.2.4 最短途径最短途径最短途径函数用于确定从某一目的点至一个源的途径。最短途径函数用于确定从某一目的点至一个源的途径。执行了本钱加权间隔函数，生成间隔和方向栅格数据，就可执行了本钱加权间隔函数，生成间隔和方向栅格数据，就可以计算从指定目的地到相应源的最低本钱途径或最短途径。以计算从指定目的地到相应源的最低本钱途径或最短途径。13.3 13.3 密度制图密度制图密度制图主要根据输入的知点要素的数值及其分布，来计密度制图主要根据输入的知点要素的数值及其分布，来计算整个区域的数据分布情况，从而产生一个延续的外表。它主算整个区域的数据分布情况，从而产生一个延续的外表。它主要是基于

11、点数据生成的，以每个待计算格网点为中心，进展环要是基于点数据生成的，以每个待计算格网点为中心，进展环形区域的搜索，进而来计算每个格网点的密度值。密度制图可形区域的搜索，进而来计算每个格网点的密度值。密度制图可以分为核函数密度制图和简单密度制图两种。以分为核函数密度制图和简单密度制图两种。1核函数密度制图核函数密度制图2简单密度制图简单密度制图 13.4.1 13.4.1 反间隔加权插值反间隔加权插值反间隔加权插值反间隔加权插值Inverse Distance Weighted，简称，简称IDW，顾名思义就是根据数据点间的空间间隔的远近加权，顾名思义就是根据数据点间的空间间隔的远近加权插值字段进

12、展的插值方法。距中心越近的点，其估算值越受插值字段进展的插值方法。距中心越近的点，其估算值越受影响，中心点的影响随着离它的间隔越远而减小。影响，中心点的影响随着离它的间隔越远而减小。13.4.2 13.4.2 样条函数插值样条函数插值样条函数经过一个使外表整体曲率减为最小的数学函数来样条函数经过一个使外表整体曲率减为最小的数学函数来估计单元值，所得外表较为平滑，其拟合外表经过输入点，实估计单元值，所得外表较为平滑，其拟合外表经过输入点，实现步骤如下。现步骤如下。 13.4.3 13.4.3 克里金插值克里金插值克里金插值法克里金插值法Kriging是空间统计分析方法的重要是空间统计分析方法的重

13、要内容之一，是建立在半变异函数实际分析根底上的，对有限内容之一，是建立在半变异函数实际分析根底上的，对有限区域内的区域化变化取值进展无偏最优估计的一种方法。区域内的区域化变化取值进展无偏最优估计的一种方法。基于这种方法进展插值时，不仅思索了待预测点与临基于这种方法进展插值时，不仅思索了待预测点与临近样点数据的空间间隔关系，还思索了各参与样点之间的位近样点数据的空间间隔关系，还思索了各参与样点之间的位置关系，充分利用了各样点数据的空间分布构造特征，使其置关系，充分利用了各样点数据的空间分布构造特征，使其估计结果比传统方法更准确、更符合实践和更有效地防止了估计结果比传统方法更准确、更符合实践和更有

14、效地防止了系统误差的出现。系统误差的出现。13.5 13.5 统计分析统计分析栅格数据的统计分析指基于栅格单元的，以每个栅格栅格数据的统计分析指基于栅格单元的，以每个栅格单元的值及其与相邻的栅格单元的位置关系来计算各统计目单元的值及其与相邻的栅格单元的位置关系来计算各统计目的的分析方法。的的分析方法。13.5.1 13.5.1 单元统计单元统计单元统计又称部分变换，是基于像元与像元之间一一单元统计又称部分变换，是基于像元与像元之间一一对应的运算，每个像元都是基于它本身的运算，不思索其他对应的运算，每个像元都是基于它本身的运算，不思索其他的与之相邻的像元。的与之相邻的像元。13.5.2 13.5

15、.2 邻域统计邻域统计邻域统计计算用于在限定邻域的根底上来获得每个单元邻域统计计算用于在限定邻域的根底上来获得每个单元的值，是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定范围，基的值，是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定范围，基于这些扩展栅格数据进展函数运算，从而得到此栅格的值。于这些扩展栅格数据进展函数运算，从而得到此栅格的值。邻域统计有两个主要的要素，即邻域统计方法和邻域分邻域统计有两个主要的要素，即邻域统计方法和邻域分析窗口。与单元统计一样，析窗口。与单元统计一样，ArcGIS中的邻域统计也提供了中的邻域统计也提供了10种统计方法。种统计方法。邻域分析窗口分为长方形、环形、圆形和楔形。以矩形邻

16、域分析窗口分为长方形、环形、圆形和楔形。以矩形为例，以第二行中间栅格为中心栅格，向外扩展为例，以第二行中间栅格为中心栅格，向外扩展33栅格，邻栅格，邻域分析的栅格将综合对其相邻的域分析的栅格将综合对其相邻的8个栅格进展综合运算。个栅格进展综合运算。13.5.3 13.5.3 分类别统计分类别统计分类别统计即以一个栅格集为根底在它的不同属性栅分类别统计即以一个栅格集为根底在它的不同属性栅格中对另一个被分类栅格集进展统计。假设在根底栅格之上格中对另一个被分类栅格集进展统计。假设在根底栅格之上对被分类栅格进展统计，统计方法为求最小值。对被分类栅格进展统计，统计方法为求最小值。 13.6 13.6 重

17、分类重分类栅格数据重分类就是对栅格数据的旧值采用新值替代、栅格数据重分类就是对栅格数据的旧值采用新值替代、旧值合并、重新分类和空值设置等方法重新评定等级，以到旧值合并、重新分类和空值设置等方法重新评定等级，以到达可以对各个数据一致度量、分析处置的目的。达可以对各个数据一致度量、分析处置的目的。13.6.1 13.6.1 新值替代新值替代重分类中新值替代的详细做法如下。重分类中新值替代的详细做法如下。1单击选择单击选择“空间分析空间分析|“重新分类命令，弹出重新分类命令，弹出“重新分类对重新分类对话框。话框。2在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在“输入

18、栅格栏输入栅格栏中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。 3在在“重分类字段中单击要用到的属性字段。重分类字段中单击要用到的属性字段。4在在“设置重分类数值栏中单击要改动的的新值，并输入一个设置重分类数值栏中单击要改动的的新值，并输入一个新的值。可以按住新的值。可以按住Shift键的同时选择多个值进展修正。键的同时选择多个值进展修正。5可以单击加载按钮可以单击加载按钮Load按钮导入曾经制造好的重映射表按钮导入曾经制造好的重映射表，也可以单击，也可以单击“保管按钮，保管按钮，Save按钮来保管当前重映射表。按钮

19、来保管当前重映射表。 6单击单击“OK按钮，完成操作。按钮，完成操作。13.6.2 13.6.2 旧值合并旧值合并重分类中新值替代的详细做法如下。重分类中新值替代的详细做法如下。1单击选择单击选择“空间分析空间分析|“重新分类命令，弹出重新分类命令，弹出“重新分类对重新分类对话框。话框。2在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在“输入栅格栏输入栅格栏中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。 3在在“重分类字段中单击要用到的属性字段。重分类字段中单击要用到的属性字段。4在在

20、“设置重分类数值中单击要分组的旧值单击一个，然后设置重分类数值中单击要分组的旧值单击一个，然后按住按住Shift键单击下一个，然后在选中的旧值组合上右击，并在弹出的快键单击下一个，然后在选中的旧值组合上右击，并在弹出的快捷菜单中单击选择捷菜单中单击选择“组合条目命令。组合条目命令。5给已分组的条目以及其它旧值赋予适宜的新值。给已分组的条目以及其它旧值赋予适宜的新值。6单击单击“OK“按钮，完成操作。按钮，完成操作。13.6.3 13.6.3 重新分类重新分类重新分类是将一种分类体系转换为另一种分类体系，重新分类是将一种分类体系转换为另一种分类体系，分类方式和分类数目都能够变化。分类方式和分类数

21、目都能够变化。13.6.4 13.6.4 添加删除值添加删除值添加和删除值的做法和上述方法步骤较为类似，详细如下。添加和删除值的做法和上述方法步骤较为类似，详细如下。1单击选择单击选择“空间分析空间分析|“重新分类命令，弹出重新分类命令，弹出“重新分类对重新分类对话框。话框。2在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在在重分类前先选择需求重分类的图层字段，在“输入栅格栏输入栅格栏中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。中单击下拉按钮或后面的翻开按钮，选择要进展值要变化的栅格数据。 3在在“重分类字段中选择要用到的属性字段。重分类字段中选择要用到的属性字段。4在在“设置重分类

22、数值栏中单击设置重分类数值栏中单击“Add Entry按钮，再其数据按钮，再其数据框中将添加一条空白记录，单击选中记录就可以修正此记录。框中将添加一条空白记录，单击选中记录就可以修正此记录。5在在“设置重分类数值栏数据框中单击选择某条记录，然后单设置重分类数值栏数据框中单击选择某条记录，然后单击击“Delete Entries“按钮，即可删除记录。按钮，即可删除记录。6单击单击“OK“按钮，完成操作。按钮，完成操作。13.6.5 13.6.5 空值设置空值设置空值设置方法非常简单，即将需求变为空值的值，在上空值设置方法非常简单，即将需求变为空值的值，在上述的述的“设置重分类数值中单击选择，再单

23、击设置重分类数值中单击选择，再单击“删除条目按删除条目按钮。最后，选择钮。最后，选择“把短少的值变成空值前的复选框即可。把短少的值变成空值前的复选框即可。13.7 13.7 栅格计算栅格计算利用栅格计算器，不仅可以方便地完成基于数学运算利用栅格计算器，不仅可以方便地完成基于数学运算符的栅格运算，以及基于数学函数的栅格运算，还可以运用符的栅格运算，以及基于数学函数的栅格运算，还可以运用运算符和函数完成数学运算、设置选择查询或者确定地图代运算符和函数完成数学运算、设置选择查询或者确定地图代数语句。数语句。13.7.1 13.7.1 简单计算简单计算简单计算主要是指诸如加、减、乘和除类似的简单数学运

24、简单计算主要是指诸如加、减、乘和除类似的简单数学运算，利用栅格计算器进展简单计算的详细方法如下。算，利用栅格计算器进展简单计算的详细方法如下。1首先要翻开栅格计算器，单击选择首先要翻开栅格计算器，单击选择“空间分析空间分析|栅栅格计算器命令，弹出格计算器命令，弹出“栅格计算器对话框。栅格计算器对话框。2在在“图层中选择参与计算的图层；在其右边分别是图层中选择参与计算的图层；在其右边分别是算术运算符、数字、关系运算符和逻辑运算符。算术运算符、数字、关系运算符和逻辑运算符。3单击单击“折叠按钮可以折叠高级数学运算符。折叠按钮可以折叠高级数学运算符。4构建简单计算表达式。构建简单计算表达式。5单击单

25、击“求值按钮，运转计算。求值按钮，运转计算。13.7.2 13.7.2 关系和逻辑运算关系和逻辑运算利用栅格计算器进展关系和逻辑运算和上述方法一致，详细利用栅格计算器进展关系和逻辑运算和上述方法一致，详细如下。如下。1首先要翻开栅格计算器，单击选择首先要翻开栅格计算器，单击选择“空间分析空间分析|栅格栅格计算器命令，弹出计算器命令，弹出“栅格计算器对话框。栅格计算器对话框。2在在“图层中选择参与计算的图层。图层中选择参与计算的图层。3构建关系和逻辑运算表达式，举例如下计算结果称号构建关系和逻辑运算表达式，举例如下计算结果称号用用calculation表示，参与计算的图层用表示，参与计算的图层用

26、layer1和和layer2表示。表示。calculation=layer1 = 2 & layer2 = 2；将；将layer1中大于等于中大于等于2的记录与的记录与layer2中小于等于中小于等于2的记录叠合。的记录叠合。calculation=layer1-layer2= =0；将提取；将提取layer1中和中和layer2中相中相等的点。等的点。4单击单击“求值按钮，运转计算。求值按钮，运转计算。13.7.3 13.7.3 数学函数运算数学函数运算利用栅格计算器进展数学函数运算和上述方法一致：利用栅格计算器进展数学函数运算和上述方法一致：1首先要翻开栅格计算器，单击选择首先要翻

27、开栅格计算器，单击选择“空间分析空间分析|栅格栅格计算器命令，弹出计算器命令，弹出“栅格计算器对话框。栅格计算器对话框。2在在“图层中选择参与计算的图层。图层中选择参与计算的图层。3构建数学函数运算表达式，举例如下计算结果称号构建数学函数运算表达式，举例如下计算结果称号用用calculation表示，参与计算的图层用表示，参与计算的图层用layer1和和layer2表示：表示：calculation=1/Coslayer1+Abslayer1-layer2)；先对；先对layer1运用余弦函数，再转换为其倒数，再与运用余弦函数，再转换为其倒数，再与layer1、layer2之差之差的绝对值相加

28、。的绝对值相加。4单击单击“求值按钮，运转计算。求值按钮，运转计算。有关栅格计算器中计算公式、规那么和函数的详细引见请参有关栅格计算器中计算公式、规那么和函数的详细引见请参考其他相关书籍。考其他相关书籍。13.8 13.8 数据转换数据转换在空间分析中，数据转换只需栅格和矢量之间的转换，在空间分析中，数据转换只需栅格和矢量之间的转换，更多转换工具在更多转换工具在ArcToolBox和和3D分析工具中。当然运用空间分析工具中。当然运用空间分析工具条中的数据转换在进展空间分析时会显得更加便利分析工具条中的数据转换在进展空间分析时会显得更加便利13.8.1 13.8.1 栅格数据转为矢量数据栅格数据转为矢量数据运用空间分析工具条中的数据转换工具进展栅格数据转运用空间分析工具条中的数据转换工具进展栅格数据转为矢量数据的做法如下。为矢量数据的做法如下。1单击选择单击选择“空间分析空间分析|转换转换|栅格到要素命栅格到要素命令，弹出令，弹出“栅格到要素对话框，如图栅格到要素对话框，如图1