arcgis教程第八章栅格空间距离计算

1、第八章栅格空间距离计算1生成栅格距离图打开地图文档gis_ex09ex08,激活data framel ,可看到有二个图层： 点状图层“消防站”和线状图层 “道路”，前者则用于产生离开消防站的距离图，后者用于确定分析的范围和背景显示（参见图8-1）。图 8-1 data frame1 的显示鼠标双击data frame1名称，调出对话框Data Frame Properties，选择General标签，用下拉式菜单将Map Unites和Display Units从Unknown Units改为Meters （米），完成后按“确定”键关闭。选用菜单Tools / Extensions，勾选Sp

2、atial Analyst，栅格分析加载扩展模块被加载，在View / Toolbars下勾选Spatial Analyst， 窗口中增加了栅格分析工具条。选用菜单Spatial Analyst / Options，作栅格分析初始化设置：（1）General 标签Working： D:gis_ex09ex08temp 鼠标展开选择 Spatial Analyst 的工作路径Analysis mask： 不选，本练习暂不考虑Analysis Coordinate System： Analysis output will be saved in the same coordinate system

3、 as the input （or first raster input there are multiple点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同（2）Extents 标签下拉选择图层，限定分析空间范围下拉选择Analysis extent： Same as Layer： “道路（3）Cell size 标签Analysis cell： As Specified BelowNumber of Columns： 136边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数Cell size： 50Number of Rows： 82边界和栅格单元大小确定后，键盘输入栅格单元的大小 自动确定栅格行数按“确

4、定”键，完成初始化设置。选用菜单Spatial Analyst / Distance / StraightLine，出现StraightLine参数设置对话框：Distance to： 消防站Maximum distance：Output cell size：50Output raster：distance1下拉选择图层名，消防站为距离的参照点不限定最大的计算范围，保持空白默认，使用初始化设置键盘输入栅格数据名称，存放路径为初始化的设置按OK键，产生离开消防站的距离栅格图层distance1，读者可以改变它的显示符号，参照高程栅格生成等高 线的操作，进一步产生间距为400米的等距线（参见图8-

5、2），等距线的意义和用矢量方法产生的多重Buffer相 同（详见第10章）。图8-2从点状要素产生的栅格距离图直线距肉的分析靖果图8-3直线距离计算示意2考虑成本的距离成本距离（Cost Distance）是计算离开“源”到达每个单元（或从每个单元开始到达“源”）沿途经过所有 单元的累计成本，在一定条件下选择累积通行成本最低为路径，和直线距离（Straight Distance）不同：直线距离是计算每一单元和指定“源之间的直线距离，仅距离计算长度，量算的是从一个单元中心到另一单 元中心的距离（见图8-2，图8-3）。成本距离（Cost Distance）计算不仅需要“源”图层，还需要“成本”图

6、层。成本图层中每一个栅格单元的取 值表示通过该单元的成本，可称“通行成本”。按累计通行成本最低决定离开“源”到达每个单元（或从每个栅 格单元到达“源”）的成本值。累计通行成本的计算既要考虑栅格单元之间的距离，也要考虑每个单元的通行成 本，如果每个单元的通行成本都一样，就可以用直线距离来计算，计算完后再乘一个单元成本值。如果每个单元 的成本有差异，计算方法就比较复杂，Spatial Analyst称作Cost Weighted Distance （以成本为权重的距 离）。t11除LrciL印 1o-Lb 心EzW EiujI%加伽t*糙ci.i. u-art! M二 |w zj j a A 外-

7、宙期*古 huJiJE 00 - .MBMITl a.MWlidL - LPPilHyI. IPFIKM 4.”南HU - LniRiii 某 a. min?lAtJai.xqri i. M-lluM.KQWIW /i.wvnd hr-i图 8-4 data frame2 的显示3计算公路建设成本地图文档gis_ex09ex08已打开，如果Spatial Analyst未加载，选用菜单Tools / Extensions，加载 Spatial Analyst。如果窗口中没有栅格分析工具条，在View / Toolbars下勾选Spatial Analyst。激活data frame2，有点状的

8、矢量图层“公 路起点”和栅格图层“地形坡度”（见图8-4）。假定在栅格范围内要建设一条公路，从“起点”出发，路径的选择必须考虑建设成本，本练习要求计算从 “公路起点”出发到达既定空间范围内任何位置的 最小成本，产生的栅格中每个单元的取值是从“源点”修建 公路到达该点的最低累计值。公路的修建费用和两个因素有关：一是公路的长度，与“源点”之间的距离越 远，建设费用越高；二是地形的坡度，坡度越大，需要付出的额外建设费 用越大。“公路起点”图层是矢量 的，需转换为栅格状的图层，成本图层“地形坡度”是栅格的，需要转换成通行成本。鼠标双击dataframe2，调出 Data Frame Propertie

9、s 对话框，在 General 标签中将 Map Unites （地图单位）和 Display Units （显示单位）从Unknown （未定义）改为Kilometers （千米），按“确定”键返回。3. 1点状矢量转换成栅格源图层选用菜单Spatial Analyst / Options，设置Spatial Analyst的初始化参数：（1）General 标签Working: D:gis_ex09ex07temp鼠标展开选择 Spatial Analyst 的工作路径Analysis mask: 不选，本练习暂不考虑Analysis Coordinate System: Analysis

10、 output will be saved in the same coordinate system as the input (or first raster input if there are multiple点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同Extents 标签Analysis extent: Same as Layer:“地形坡度” 下拉选择图层，限定分析范围Cell size 标签Analysis cell: As Specified BelowCell size:1Number of Rows: 37Number of Columns:38下拉选择键盘输入栅格单元的大小边

11、界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数按“确定”键，完成初始化设置，选择菜单Spatial Analyst / Convert / Features to Raster（将矢量 数据转换为栅格），调出Features to Raster参数设置对话框：Input features :公路起点下拉选择图层名，确定数据源Field: ID下拉选择字段名，栅格单元的Value值取自“公路起点”要素属 性表的ID字段Output cell size: 1栅格单元大小在初始化时设定，默认Output raster: origin键盘输入栅格数据名称，存放路径为

12、初 始化的设定按OK键，产生成本计算用的栅格型“源”图层origin，该图层中有意义的栅格单元仅一个。3. 2 生成通行成本图层“地形坡度”是表示坡度的栅格，在工程上一般用百分比，已经生成的图层用的是角度，需要重新分类： 百分比坡度（%）角度相对工程成本0 -20 -12 -5-25 -10-310 -15-415 -20-520- 25-625- 30-730- 40-8 TOC o 1-5 h z 40-50-950-60-1060-70-11选用菜单Spatial Analyst / Reclassify，出现再分类对话框，在Input raster下拉菜单中选择 图层“地形坡度”，点击

13、Classify按钮，再出现Classification对话框：Method: Equal Interval 按等间距方式分类Classes： 11共分 11 类按OK键继续，修改对照表：Old Values （原来值）New Values （修改后的值）按角度计算的地形坡度相对的建设成本 TOC o 1-5 h z 0 -1234567891011在Output raster属性栏中输入转换后的栅格数据名为cost，数据存放路径按 初始设定，按OK键确定， 产生修建公路的通行成本图层cost （见图8-5）。图8-5按坡度分类的成本图层Distance to: origin Cost ras

14、ter: cost Maximum distance:Output raster: Calculation3. 3 计算成本距离 有了源图层和通行成本图层，就可以计算成本距离，选用菜单Spatial Analyst/ Distance / Cost Weighted，系统出现Cost Weighted （成本权重）参数设置对话框：下拉选择，源图层名下拉选择，成本图层名不限定最大的计算范围，保持空白键盘输入栅格数据名称，存放路径和初始设定一致按OK键确定，系统产生成本距离图层Calculation，其中每个单元的取值表示从公路起点到达该位置的最小累计成本，也就是相对的最低建设费用（见图8-6）。

15、Ioxl5. nxd ArcMap ArcinfoEilc Edit lev Dcrt SclccMg lindov Qclp n - | m* Z 诚 汹mi glyn 5 iMttf9B cccirdTUm 二10 - 6.6埔73481二663&63北?2 - U.0?!n.ouoew - is.we 戚 60660046 - 22.14422.12133 - 2?.G27.67T5614S - 33.21：33.2132009 - W.748TU8.74BTMW - .2W44.2H26W - 49.8If : Dvtiw0 - 2.6I12W4432.6172*444 -砍 2341

16、1.234W0BW - 7.WI?.86lT6g- 10.46110.4(90011$ - IX use13.0W262? - 16.?0.-18.32C18. 3207631! - 20.93(20.93B003U - 2X(123.66S26M9 - 2.l?i ：! E! EH皿曜I(32”131.5$ IW7.73图8-6考虑坡度的累计成本图层图3. 4成本距离和直线距离的比较可以将成本距离计算和直线距离计算做一个比较。选用菜单Spatial Analyst /Distance / Straight Line, 系统出现Straight Line参数设置对话框：Distance to:

17、公路起点Maximum distance:Output cell size: 1Output raster: straight下拉选择图层名，以公路起点为起始点计算距离不设置，不限定最大的计算范围，保持空白栅格单元大小，按初始化的设定，默认键盘输入栅格数据名称，路径和初始设定一致按OK键确定，产生栅格图层straight （见图8-7），这是按直线距离计算的结果，可以看到，直线距离 分析的结果呈同心圆式，而成本距离计算不仅考虑空间 距离，还考虑每个单元的通行成本，得到的结果和同心 圆有明显差异。iu - t i2. ii:-acw - i九-时T. IM1HE9 - H.UK in.-i k-

18、rnilA - n iW图8-7 离开“源”的距离图练习结束，选用菜单File / Exit,退出ArcMap，软件提示是否要保存对MapDocument作过的改动，如果 本次练习完成后，不影响以后的、他人的练习，应选“否（No）”回答。.单酒r距离D.成本 c（?sl._a试本 cost一h晴直、水平棺邹为d肘弟税相邻为街成本距离分析墙染NO DATA图8-8成本距离计算原理4成本距离的计算原理成本距离计算的关键在累计。每一单元通行成本的计算既考虑栅格单元之间的距离，也考虑各单元的通行 成本，累计成本是从上一个单元的累计成本和本单 元的通行成本相加，计算公式为：accum_cost = al

19、 + (cost_a + cost_b) / 2) XDaccum_cost:某一单元b的累计通行成本al:上一个相邻单元a的累计通行成本cost_a:单元a的成本cost_b:单元b的成本D:相邻单元a、b之间的距离，按两个单元的中心点计算。如果单元边长为d，则上下左右相邻单元之间的距离就是d;对角线方向相邻单元之间的距离为,成本距离的计算过程是从“源”出发的推移过程(也可以是逆向的)，具体 计算过程如图8-8示意。成 本距离是从“源”开始的最小累计成本，某个特定单元，可以有多个上一级相邻单元，这就出现了多条路径的 问题，上述公式计算出到达单元的多个累计成本值，再选择其中最小者。如果在成本图