第17章 地理信息分析

第17章地理信息分析本章内容实现地理信息的分析是GIS的重要组成部分，也是评价其综合功能强弱的主要指标。GIS的分析功能是其区别于计算机辅助制图系统、CAD系统之间的显著标志。通过空间分析功能可以实现对地理信息的深加工，获取地理信息背后隐含的新信息。诸如地理对象的空间位置、空间分布、空间关系等信息。本章主要介绍ArcGIS用于地理信息分析中较常用的统计分析、缓冲区分析、叠加分析、空间分析等功能。本章内容第一节统计分析第二节缓冲区分析第三节叠加分析第四节空间分析第五节本章小结本章重点：ArcMap地理信息分析功能第一节统计分析ArcGIS种要素的属性及位置是GIS数据的固有信息。此信息将用于创建视觉上可进行分析的地图。统计分析有助于从GIS数据中提取只靠查看地图无法直接获得的额外信息，例如各属性值如何分配，数据中是否存在空间趋势或者要素是否能够形成空间模式。与提供单个要素信息的查询功能不同（如识别或选择），统计分析可整体显示一组要素的特征。统计分析方法最适合于可在特定的流动环境中选择和显示数据的交互式应用程序，例如ArcMap。统计分析常用来探索数据，例如，检查特定属性值的分布或者查找异常值(极高值或极低值）。此类信息非常适用于在地图上定义类和范围、对数据进行重分类或查找数据错误。本小节将向大家介绍统计分析的概念及统计分析常用的方法及应用情况。第一节统计分析1.统计分析概念统计分析用于对表格或者属性表进行统计计算，主要包括频率、平均值、最小值、最大值和标准差等统计分析的工具，结果将保存到一个新表中。例如查找特定属性值的平均值或者查找最大最小值。统计分析的另外一个重要的用途是汇总数据，通常按照类型进行汇总，例如分别计算每种土地利用类型的面积等。通过汇总数据可以更好地了解研究区域的情况。第一节统计分析1.统计分析概念ArcGISDesktop中的统计功能位于ArcMap、ArcCatalog和地理处理中，同时也存在于这两个扩展模块中：SpatialAnalyst和GeostatisticalAnalyst。表统计数据可汇总单个字段值的一组核心描述统计位于ArcGISDesktop中的多处位置：ArcMap中的表窗口、ArcCatalog中的表预览选项卡和统计数据工具集（位于分析工具箱中）。空间统计空间统计工具箱中包含用于分析一组要素的分布、分析模式和识别聚类的一些统计例程。第一节统计分析1.统计分析概念栅格统计SpatialAnalyst扩展模块包括可用于分析栅格的若干统计功能，主要用来汇总属性值然后将汇总后的统计数据分配给新栅格图层中的各个像元。这些功能位于SpatialAnalyst工具箱的几个不同的工具集中。数据探索工具GeostatisticalAnalyst

虽然侧重于根据一组采样点创建表面，但其中包含的一组工具也可通过图表的形式呈现数据值的探索结果。通常这些工具需要在创建表面之前使用，以便确定对于特定的一组数据应用哪些参数，而且这些工具通常也可用于探索数据集。这些工具可用于探索值的分布，判断数据中是否存在方向趋势以及两个属性间是否存在关系。第一节统计分析统计分析的应用统计分析在GIS项目处理中具有重要的应用价值，统计分析工具集包含的功能主要有Frequency分析、SummaryStatistics(汇总统计)分析方法。本节将以实验数据为例向我们展示Frequency和SummaryStatistics两个工具的使用方法和步骤。Frequency分析Frequency（频数）分析是指在表格或图层的属性表中，某个属性值或属性值组合出现的次数。频数分析的主要作用是读取表格中的一组字段，计算字段的每个唯一值出现的次数，并创建一个包含唯一字段和其频数的新表格。第一节统计分析Frequency分析本节以某地区高速公路数据类型数据为例介绍Frequency（频数）工具的用法，如图17.1所示，表格中主要有三个字段，即：“ROUTE_NUM”、“Shape_Leng”、“所属区域”。其中“ROUTE_NUM”是高速公路的编号，“Shape_Leng”为高速公路的长度，“所属区域”是高速公路所属的区域。如果要计算每个区域高速公路的条数，则可以使用频数的方法进行计算，具体操作过程如下：Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Statistics”|“Frequency”(频数)，打开“Frequency”对话框，如图17.2所示。图17.2案例数据属性表第一节统计分析Frequency分析Step02在“Frequency”对话框中，输入“inputTable”中选择实验数据高速公路.shp数据，并指定“outputTable”输出要素的存放路径。Step03在“FrequencyField(s)”（频数字段）中选择要统计的字段，本案例选择“所属区域”，如图17.3所示。第一节统计分析Frequency分析Step04单击“OK”按钮，完成频数统计操作，运行结果如图17.4所示。“Frequency”字段记录的是不同区域高速公路类型唯一值得频数。其结果是：A区1条，B区2条，C区3条，D区1条。Frequency操作还可以完成更复杂的统计，如统计每一个区域高速公路的里程数，即A、B、C、D四个区域内的高速公路的里程各是多少，各有多少块等。即在“SummaryField(s)（optional）”中勾选“Shape_Leng”字段，则“Shape_Leng”字段为求和字段，输出结果如图17.5所示。图17.4图17.5第一节统计分析SummaryStatistics分析SummaryStatistics(汇总统计)分析就是对输入表格中的字段按照设定的统计方法进行汇总计算，输出结果为表格数据，表格是有统计运算结果的字段组成。在输出表格中，使用“统计类型_字段名称”命名规则为每一种统计类型创建字段，可用的统计类型如表17.1所示，有9种。当输出表为dBASE表时，字段名称会被截断为10个字符。第一节统计分析SummaryStatistics分析统计类型工具描述SUM计算指定字段的和MEAN计算指定字段的平均值MAX查找指定所有记录的最大值MIN查找指定所有记录的最小值RANGE查找指定字段的值范围(MAX-MIN)STD查找指定字段中值的标准差FIRST查找“输入表”中的第一条记录，并使用该记录指定的记录值LAST查找“输入表”中的最后一条记录，并使用该记录的指定字段值COUNT查找汇总计算中包括的值的数目，计算范围包括除空值外的每个值表17.1统计类型及描述第一节统计分析SummaryStatistics分析汇总统计数据的步骤如下：step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Statistics”|“SummaryStatistics”汇总统计)，打开“SummaryStatistics”对话框，如图17.6所示。第一节统计分析SummaryStatistics分析Step02在“SummaryStatistics”对话框中，输入“inputTable”中选择实验数据小区.shp数据，待统计数据内容如图17.7所示，并指定“outputTable”输出要素的存放路径。第一节统计分析SummaryStatistics分析Step03单击“StatisticsField(s)”下拉框中选择待统计字段，同时选择“StatisticTpye”。本案例中统计字段为“Population”，统计类型为“SUM”。Step04单击“casefield(optional)”下拉框，选择分组字段，如果不指定案例分组字段，那么每种统计方法都是对表格中的所有记录进行统计，结果只有一条记录。如果指定了案例分组字段，那么先根据分类字段的取值将输入表格中记录分成若干组，然后再对每组记录进行统计，结果记录数与分组个数相同。汇总计算时，会排除字段为“NULL”的字段。第二节缓冲区分析在ArcGIS中缓冲区分析可分为单环缓冲区分析和多环缓冲区分析，创建缓冲区指在输入要素周围某一指定距离内创建缓冲区多边形。可执行可选融合以合并重叠缓冲区，缓冲距离可以用表示线性距离的某个值来指定，也可以用输入要素中的某个字段来指定。本小节将向大家介绍一下缓冲区的基本概念及缓冲区的基本应用。1.缓冲区分析的基本概念2.缓冲区分析的应用第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念缓冲区分析的概念与缓冲区查询的概念略有区别,缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只是检索得到该缓冲区范围内涉及的空间目标。缓冲区分析则是对一组或一类点、线、面地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析，得到所需要的结果。从原理上讲，缓冲区的建立相当简单，建立点缓冲区仅是以点状地物为圆心，以缓冲区距离为半径绘园。线状地物和面状地物的缓冲区的建立也是以线状地物或面状地物的边线为参考线，作为它们的平行线，再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。但是在实际项目分析过程中，针对不同的应用背景，缓冲区分析要复杂的多。下面主要介绍一下缓冲区的基本概念。第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念缓冲区缓冲区（buffer）是围绕点、线、面地理要素一定宽度的区域，这个宽度成为缓冲区。第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念轴线轴线是由线目标坐标点的有序串构成的迹线，或面目标的有向边界线。沿轴线前进方向的左侧和右侧分别称为轴线的左侧和右侧，如图17.10所示。第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念多边形的方向若多边形的边界为顺时针方向，则成为正向多边形，否则称为负向多边形，如图17.11所示。（a）正向多边形

（b）负向多边形

第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念缓冲区的外侧和内侧位于轴线左侧的缓冲区称为缓冲区的外侧，反之为内侧，如图17.12所示。

第二节缓冲区分析1.缓冲区分析的基本概念轴线的凹凸性对于轴线上的顺序三点A、B、C。用右手螺旋法则，若拇指朝里，则中间的是凸的；若拇指朝外，中间点是凹的。如图17.13所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用在GIS系统中，缓冲区分析的应用十分广泛。例如在城市研究中，当改变某个辖区的行政界线时，需要通知一定距离范围内的住户；在林业规划中，需要按照距离河流一定纵深范围来规划森林的砍伐区，以防止水土流失；在地震带，需按照断裂线的危险等级，绘出围绕每一断裂线的不同宽度的缓冲带，使之作为警戒线的指示；在土地评价时，要根据距离交通的远近进行成果的估算等。使用缓冲区工具创建缓冲区多环缓冲区的创建

PointDistance分析Near分析

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区

Step01点击主菜单“Geoprocessing”|“buffer”打开“buffer”对话框，如图17.14所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区Step02在“inputFeatures”（输入要素）中选择待建立缓冲区的数据高速公路-缓冲区分析.shp。Step03在“outputFeaturesClass”（输出要素）中选择建立好的缓冲区数据的存放路径及文件名称。Step04在“Distance[valueorField]”（距离[值或字段]）区域，有两个单选按钮：“Linearunit”（线性单位）和“Field”（字段）。选择“Linearunit”，则输入一个数字，并在下拉框中选择单位，用此数值作为缓冲距离。选择“Field”，则需要指定输入要素中的某一个属性字段，每个要素的缓冲距离等于该要素这个属性字段的数字。本案例选择线性单位，值为100，单位是米。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区Step05在“SideType(optional)”（侧类型（可选））下拉框中有三个选项：FULL、LEFT、RIGHT。FULL指在线的两侧建立多边形缓冲区，如果输入要素是多边形，那么缓冲区将包含多边形内的部分，默认情况下为此值。LEFT指在线的拓扑左侧建立缓冲区。RIGHT指在线的拓扑右侧建立缓冲区。在本案例中，此处选择LEFT，即在线的拓扑左侧建立缓冲区。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区Step06在“EndType(optional)”（末端类型（可选））下拉框中有两个选项：ROUND和FLAT。主要用于设定建立线要素缓冲区时指定线端点的缓冲区形状。ROUND指端点处是半圆，默认情况下为此值。FLAT指在线末端创建矩形缓冲区，此矩形短边的中点与线的端点重合。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区Step07在“DissolveType(optional)”（融合类型（可选））下拉框中有三个选项：NONE、ALL、LIST。其主要功能是决定是否执行融合以消除缓冲区重合部分，此处选择ALL。1)NONE指不执行融合操作，不管缓冲区之间是否存在重合区域，都完整保留每个要素的缓冲区，默认情况下为此值。2)ALL指将所有的缓冲区融合为一个要素，去除重合部分。本案例选择此项。3)LIST指根据指定的字段列表来融合，字段值相等的缓冲区才进行融合。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用使用缓冲区工具创建缓冲区Step08单击“OK”按钮，完成输入要素层或选定的矢量数据缓冲区分析操作，结果如图17.15所示。

缓冲区的建立以图层为单位建立，也可以先选择待创建缓冲区的要素，然后创建选中矢量数据的缓冲区。第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用多环缓冲区的创建ArcGIS在创建输入要素的缓冲区时，可以指定不同的距离创建缓冲区，即建立多环缓冲区(multipleringbuffer)。在输出要素类中，缓冲区要素可以是多个独立要素，也可以根据缓冲区距离进行融合，形成一个面状要素。下面以圆形数据为例，介绍多环缓冲区建立的具体步骤。Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Proximity”|“MultipleRingBuffer”(多环缓冲区)，打开“MultipleRingBuffer”对话框，如图17.16，17.17所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用多环缓冲区的创建Step02输入“inputFeatures”（输入要素）中选择实验数据圆.shp数据，并指定“outputFeaturesClass”输出要素的存放路径。Step03在“Distances”文本框中设置缓冲区距离，输入距离后，单击

按钮，可以将其提交到列表中，可多次输入缓冲距离，如10，20,30。Step04“BufferUnit(optional)”(缓冲区单位)为可选项，此处选择缓冲区的单位是“Meters”（米）。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用多环缓冲区的创建Step05“DissolveOption(optional)”融合选项(可选)下拉框中有两个选项：ALL和NONE。输出缓冲区是否为输入要素周围的圆环或者圆盘。ALL指缓冲区将是输入要素周围重叠的圆环，也就是说，缓冲区重叠部分被消除，默认情况下为此值。NONE指缓冲区将是输入要素周围重叠的圆盘，每一个缓冲区将重叠比自身具有更小缓冲距离的所有缓冲区。如果输入要素是多边形的话，如图17.17中的“OutsidePolygonsOnly(optional)”复选框参数会自动激活。这个参数是用于控制输出结果缓冲区中是否包含输入多边形要素的内部，如果勾选此参数，那么缓冲区中最里面的缓冲区将是空心的，不包含输入多边形本身；如果不勾选此参数，那么缓冲区中最里面的缓冲区将是实心的，包含输入多边形本身，如图17.18所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用多环缓冲区的创建Step06单击“确定”按钮，完成多环缓冲区的创建。输入要素

不勾选“OutsidePolygonsOnly”

勾选“OutsidePolygonsOnly”

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用PointDistance分析PointDistance（点距离）分析工具是指在指定的搜索半径范围内，分析一个图层或要素类内点与其他图层上所有点的距离。PointDistance分析结果是一个表格，此表格内包含三个字段，如图17.19所示。在计算输入要素与所有邻近要素的距离时，如果没有确定搜索半径，则系统会默认一个搜索半径，此时点距离工具将创建两组点之间的距离矩阵，输出的表可能非常大。例如，如果输入要素和临近要素各包含100个点，则输出表中会有一万条记录。因此，在具体项目分析过程中，必须使用有意义的搜索半径来控制输出表的大小。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用PointDistance分析下面以小区与超市的分布位置数据为例，介绍PointDistance(点距离)分析的操作步骤。Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Proximity”|“PointDistance”(点距离)，打开“PointDistance”对话框，如图17.20所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用PointDistance分析Step02在“inputFeatures”选择小区.shp数据，“nearFeatures”选择超市.shp数据，并在“OutputTable”中指定输出表的路径及其名称。Step03“SearchRadius(optional)”为可选项。在其文本框中输入查询半径的值，并确定其单位。本案例中确定单位为公里，数值是2。Step04单击“Ok”按钮，完成点距离分析操作，结果如图17.21所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用Near分析Near（近邻）分析是在指定的搜索半径内，对于输入要素类中的每个要素，在近邻要素类中找出与其距离最近的要素，并计算其距离。如图17.22显示了近邻距离分析中点与点、线与线和面与面的距离。(a)点与点(b)点与线(c)点与面

提示：在近邻分析中不产生新的输出结果要素类或是表格数据，执行的结果是在输入要素的属性表中添加若干记录近邻要素信息的字段。在”GenerateNearTable”工具中，执行结果将会生成新的近邻表格。第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用Near分析下面以小区和超市数据为例，介绍近邻分析的操作过程。Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Proximity”|“Near”(近邻分析)，打开“Near”对话框，如图17.23所示。

第二节缓冲区分析2.缓冲区分析的应用Near分析Step02在“inputFeatures”选择小区.shp数据，“nearFeatures”选择超市.shp数据。Step03“SearchRadius(optional)”为可选项。在其文本框中输入查询半径的值，并确定其单位。本案例中确定单位为公里，数值是2。Step04单击“Ok”按钮，完成点距离分析操作，结果如图17.24所示。“GenerateNearTable”工具和“Near”工具的操作基本一致，仅仅增加了“输出表”选项，确定近邻的输出路径和名称即可，在此不再重复介绍。

第三节叠加分析在日常地理信息数据管理过程中，我们经常想要获得一个最基本的GIS问题，如“什么土地利用在什么土壤类型上”，“什么房子占用什么地类”等问题，并想获取其空间分布状态及所占面积、面积比例等基本信息。为了解决这类似的问题，我们就需要使用叠加分析来帮助我们获取相关数据。叠加操作不仅仅是将线作业合并到一起；还要实现参与叠加的要素的所有属性，如将宗地（多边形）与洪泛区（多边形）叠加（使用联合工具）以创建新的多边形数据集。本小节将向大家介绍叠加分析的基本概念及叠加分析中擦除分析、相交分析、联合分析等常用的方法及应用。

第三节叠加分析叠加分析的概念叠加(overlay)分析是地理信息系统提取空间隐含信息重要的手段之一，它是在统一的空间参考系统下，通过对不同的数据进行一系列的集合运算，生成新数据的过程。叠加分析的目的是在空间位置上分析具有一定关联的空间对象的空间特征及其专属属性之间的相互关系。叠加分析不仅可以产生新的空间关系，还产生新的属性特征关系，发现多层数据之间的差异、联系和变化等特征。从几何运算的角度看，叠加分析是指两个或两个以上的地理要素层进行空间逻辑的交、差、并得运算。

第三节叠加分析叠加分析的概念叠置分析包括基于矢量数据的叠置分析和基于栅格数据的叠置分析，空间叠置至少涉及两个图层，其中经常有一个图层是多边形图层，称为基本图层，另一个图层可能是点、线或多边形。叠加分析一般分为擦除分析、相交分析、联合分析、标识分析、更新分析、交集取反和空间连接等七类，本节主要介绍较常用的擦除分析、相交分析、联合分析。

第三节叠加分析叠加分析方法简介叠置分析可以处理矢量数据的叠置也可以处理栅格数据的叠加，要素叠加工具位于叠加工具集的分析工具箱中。下面向大家介绍叠加分析中擦除分析、相交分析、联合分析三种方法的应用步骤。擦除分析相交分析联合分析

第三节叠加分析叠加分析方法简介擦除分析擦除（Erase）分析是通过将擦除要素的多边形与输入要素相叠加来创建新的要素类，将输入要素与擦除要素重合的部分去掉，只将输入要素处于擦除要素外部边界之外的部分输出为新的要素类。擦除要素可以为点、线和面，面擦除要素可用于擦除输入要素中的面、线或点；线擦除要素可用于擦除输入要素中的线或点；点擦除要素仅用于擦除输入要素中的点。

第三节叠加分析叠加分析方法简介擦除分析下面以面擦除要素为例来介绍擦除分析的原理及操作，如图17.25所示。

输入图层

擦除图层

输出图层

第三节叠加分析叠加分析方法简介擦除分析面要素的擦除分析步骤如下：Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Overlay”|“Erase”命令，打开擦除对话框，如图17.27所示。Step02在“Erase”对话框中，从上到下依次输入“InputFeatures（输入要素）”、“EraseFeatures(擦除要素)”、并设置输出要素的存放路径“OutputFeatureClass”。

第三节叠加分析叠加分析方法简介擦除分析Step03“XYTolerance(optional)”为可选，可在文本框中输入容差值，并设置容差单位。step04单击“OK”按钮，完成擦除分析功能，结果如图17.28所示。输入图层

擦除图层

输出图层

提示：擦除分析是处理两个图层要素第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析相交(Intersect)分析是计算输入要素集合交集的过程。由于点、线、面要素都可以进行相交分析，因此相交分析的主要分为七类，即：多边形与多边形，线与多边形，点与多边形，线与线，线与点，点与点，还有点、线、面三者相交，而每对相交分析的结果数据可以按默认、点、线的方式输出相交分析结果。在相交分析中，输入要素列表中指定了多个要素类或图层时，列表中这些条目的顺序并不影响输出要素类型，但是在处理过程中将使用工具对话框内此列表最顶部的条目（脚本中的第一个条目）的空间参考，并将其作为输出空间参考。

第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析输入要素可以是几何类型（点、线、多边形）的任意组合。输出几何类型只能是与具有最低维度(点=0维、线=1维、多边形=2维)的输入要素类相同的或维度更低的几何类型。如线和多边形进行相交分析，其输出结果只能是线要素。输入要素

输出面要素

输出线要素

输出点要素

第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析下面以多边形为例介绍相交分析的操作步骤：Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Overlay”|“Intersect”命令，打开相交分析对话框，如图17.30所示。

第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析Ste02在“Intersect”对话框中，从上到下依次输入“InputFeatures（输入要素）”、并设置输出要素的存放路径“OutputFeatureClass”。Step03在“JoinAttributes(optional)（连接属性（可选））”下拉框中有三个选项：ALL、NO_FID和ONLY_FID，三个选项是用于设置输入要素的那些属性将传递到输出要素类中。ALL：指输入要素的所有属性都将传递到输出要素类中，默认情况下为ALL。NO_FID：指除FID外，输入要素的其余属性都将传递到输出要素类中。ONLY_FID：指只有输入要素的FID字段被传递到输出要素类中。

第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析Step04“XYTolerance(optional)(XY容差可选)”为可选，可在文本框中输入容差值，并设置容差单位。Step05“Outputtype(optional)（输出类型（可选））”下拉框中有三个选项：INPUT、LINE和POINT。INPUT：将输出类型保留位默认值，可生成叠置区域。LINE：将输出类型指定为线，生成结果为线。POINT：将输出类型指定为点，生成结果为点。

第三节叠加分析叠加分析方法简介相交分析Step06单击“OK”按钮，完成相交分析功能，结果如图17.31所示。输入图层

相交图层

输出图层

第三节叠加分析叠加分析方法简介联合分析联合(Union)是计算输入要素的几何并集，所有的输入要素都被写入到输出要素类中，并且在联合分析中，输入要素必须是多边形。如果输入要素类中有相交部分，则相交部分还会具有相交的输入要素的所有属性，如图17.32所示。输入数据

输出数据

第三节叠加分析叠加分析方法简介联合分析在联合分析过程中，两个图层进行联合，在输出要素层中可能会出现被其他要素包围的空白区域，即间距，亦称孤岛状区域。在操作过程中，可选择是否“允许间隙存在”，如果不允许，岛状区域将会被填充，反之将继续保留间隙，如图17.33所示。允许间隙存在

不允许间隙存在

提示：在输入要素列表中指定了多个要素类或图层时，列表中这些条目的顺序并不影响输出要素类型，但是在处理过程中将使用工具对话框内此列表最顶部的条目（脚本中的第一个条目）的空间参考，并将其作为输出空间参考。第三节叠加分析叠加分析方法简介联合分析下面以多边形为例介绍联合分析的操作步骤：Step01在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Overlay”|“Union”命令，打开联合分析对话框，如图17.34所示。

第三节叠加分析叠加分析方法简介联合分析Step02在“Union”对话框中，从上到下依次输入“InputFeatures（输入要素）”、并设置输出要素的存放路径“OutputFeatureClass”。Step03在“JoinAttributes(optional)（连接属性（可选））”下拉框中选择ALL。Step04“XYTolerance(optional)(XY容差可选)”为可选，可在文本框中输入容差值，并设置容差单位。Step05勾选允许间隙

。

第三节叠加分析叠加分析方法简介联合分析Step06单击“OK”按钮，完成联合分析功能，结果如图17.35所示。输入图层

联合图层

输出图层

第三节叠加分析叠加分析的应用叠加分析是GIS中一项非常重要的空间分析功能。例如人们经常需要了解一个地区的绿地覆盖率、公路里程、河流密度或寻找厚度超过50cm的小麦地，这样的问题就需要应用到叠加分析。本节将以城市建设过程中新增建设用地对耕地的占用为背景，介绍叠加分析的应用。本案例中已知2012年该城乡结合部的耕地数据为200亩，2013年除该地区部分耕地被征用于商品房建设用地，建设完成后对该区新建小区进行了变更测绘，建设用地的面积为80亩，要求计算该城乡结合部被占用的耕地范围及面积。

第三节叠加分析叠加分析的应用本案例利用叠置分析的Intersect分析方法进行计算，具体步骤如下：step01在在ArcToolbox中双击“AnalysisTools”|“Overlay”|“Intersect”命令，打开相交分析对话框，如图17.36所示。

第三节叠加分析叠加分析的应用Step02在“Intersect”对话框中，从上到下依次输入“InputFeatures”，并设置输出要素的存放路径“OutputFeatureClass”。Step03点击“Ok”按钮，完成Intersect分析。然后利用Intersect分析后生成的数据进行统计计算，求出所占用的耕地面积。Intersect分析前Intersect分析后

第四节空间分析ArcGIS提供了众多强大的数据建模和分析的功能，利用这些功能可以创建、查询、制图和分析数据。使用ArcGISSpatialAnalyst，用户可从现存数据中得到新的数据及衍生信息，分析空间关系和空间特征，寻址，计算点到点旅行的综合代价等功能。同时，还可以进行栅格和矢量结合的分析。利用空间分析模块能够完成以下功能：

距离分析、密度分析。寻找适宜位置、位置间的最佳路径。距离和路径成本分析

基于本地环境、邻域或待定区域的统计分析。应用简单的影像处理工具生成新数据。对研究区进行基于采样点的插值。进行数据整理以方便进一步的数据分析和显示。栅格矢量数据的转换。栅格计算、统计、重分类等功能。

第四节空间分析本小节重点介绍SpatialAnalyst扩展功能的启动与激活、交互SpatialAnalyst工具条、SpatialAnalyst工具集等功能。启用SpatialAnalyst扩展交互SpatialAnalyst工具条SpatialAnalyst工具集

第四节空间分析启用SpatialAnalyst扩展ArcGIS中默认情况下，SpatialAnalyst功能是关闭的，安装该扩展模块并获取其许可之后，需要将其激活，方可使用SpatialAnalyst的所有地理处理工具。下面介绍SpatialAnalyst功能启用和激活的方法。SpatialAnalyst功能启用的方法Step01点击“Customize”|“Extensions”命令，如图17.39所示，弹出“Extensions”对话框。

第四节空间分析启用SpatialAnalyst扩展SpatialAnalyst功能启用的方法Step02在弹出的“Extensions”对话框中勾选复选框“SpatialAnalyst”，则SpatialAnalyst扩展功能被启动，如图17.40所示。

第四节空间分析启用SpatialAnalyst扩展SpatialAnalyst激活方法默认情况下，SpatialAnalyst交互工具条不会自动添加到ArcGIS界面中，需要激活后方可在ArcGIS主窗口中显示。SpatialAnalyst交互工具条激活的方法和步骤如下：Step01在ArcMap主菜单上，单击“Customize”|“Toolbars”|“SpatialAnalyst”命令，如图17.41所示。

第四节空间分析启用SpatialAnalyst扩展SpatialAnalyst激活方法Step02SpatialAnalyst工具条以浮动窗口形式出现，如图17.42所示。

第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条SpatialAnalyst工具条中包含两个可用的交互式工具。向ArcMap的内容列表中添加适当的栅格图层后，这两种工具即变为可用状态。等值线直方图

第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条等值线创建等值线交互式工具可用于在单波段栅格上的特定位置创建单条等值线（连接等值像元的线）。方便我们在栅格数据上标识具有相同高程、温度或大气压力的位置。SpatialAnalyst工具条中创建等值线的方法和步骤如下：Step01单击图层下拉箭头，然后选择要使用的栅格图层，本案例以“elevation”数据为例。Step02单击SpatialAnalyst工具条中创建等值线工具。在地图窗口中光标的外观变为：

。只要单击某个位置，就会基于十字光标的位置绘制一条等值线。

第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条等值线Step03要完成等值线的绘制，请单击基础工具条上的选择元素按钮，如图17.43所示显示了绘制等值线的表面栅格数据示例。

第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条等值线Step04要删除等值线，请用光标选择要移除的等值线，然后按键盘上的Delete键。要选择多条需要删除的等值线，请按住Shift或Ctrl键并单击这些等值线。选中等值线后，可以单击右键并选择删除。Step05等值线高度记录为图形的“ElementName”（元素名称）。可以通过选择某一特定的等值线，右键单击该等值线，在弹出的快捷菜单选择“Properties”（属性）选项来获取等值线高度的值，如图17.44所示。

第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条等值线Step06弹出“Properties”对话框，单击“SizeandPosition”（大小和位置）选项卡。“ElementName”（元素名称）即为所选等值线的高度，如图17.45所示。

提示：由于等值线被绘制为图形，因此请注意，不要错误地移动或更改图形的形状。第四节空间分析交互SpatialAnalyst工具条直方图交互式工具可用于探究栅格图层中值的分布，可以获得具有特定值的像元的数目（计数），例如表示森林土地或闲置地产的像元的数目。要创建直方图，SpatialAnalyst工具条中创建直方图的方法和步骤如下：Step01在图层下拉菜单中，单击要用于创建直方图的栅格。Step02单击SpatialAnalyst工具条上的直方图按钮，直方图利用内容列表中指定的字段进行符号化，如图17.46所示。

提示：如果要根据另一字段的值创建直方图，请首先更改内容表中栅格图层的符号系统以使用值字段。第四节空间分析SpatialAnalyst工具集ArcGIS软件中SpatialAnalyst扩展模块共有22个工具集中共包含170多个工具，用于执行空间分析和建模所需的各种操作。SpatialAnalyst工具所包含的工具集见下表17.1所示。本小节将重点介绍SpatialAnalyst中几种常用的工具集与空间分析功能。

第四节空间分析

工具集工具描述条件分析条件函数、选取函数、设为空函数密度分析核密度分析、线密度分析、点密度分析距离分析廊道分析、成本分配、成本回溯链接、成本距离、成本路径、欧氏分配、欧氏方向、欧氏距离、路径距离、路径距离分配、路径距离回溯链接提取分析按属性提取、按圆形区域提取、按掩膜提取、按点提取、按面提取、按矩形提取、多值提取至点、值提取至点、采样制图综合聚合、边界清理、扩展、众数滤波、Nibble、区域合并、收缩、细化地下水分析达西流、达西速度、粒子追踪、孔隙扩散水文分析流域分析、填洼、流量、流向、水流长度、汇、捕捉倾泻点、河流连接、河网分级、栅格河网矢量化、分水岭插值分析反距离权重法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、含障碍的样条函数、地形转栅格、通过文件实现地形转栅格、趋势面法局部分析象元统计、合并、等于频数、大于频数、最高位置、小于频数、最低位置、频数取值、等级地图代数栅格计算器常规数学分析Abs、除、Exp、Exp10、Exp2、转为浮点型、转为整型、Ln、Log10、Log2、减、求模、取反、加、幂、下舍入、上舍入、平方、平方根、乘逻辑运算布尔与、布尔非、布尔或、布尔异或、组合与、组合或、组合异或、差异、等于、大于、大于等于、InList、为空、小于、小于等于、不相等、Over、条件测试三角函数ACos、ACosH、ASin、ASinH、ATan、ATan2、ATanH、Cos、CosH、Sin、SinH、Tan、TanH按位运算按位与、按位左移、按位非、按位或、按位右移、按位异或多元分析波段集统计、类别概率、创建特征文件、树状图、编辑特征文件、Iso聚类、Iso聚类非监督分类、最大似然法分类、主成分分析邻域分析块统计、滤波器、焦点流、焦点统计、线统计、点统计叠加分析模糊分类、模糊叠加、加权叠加、加权总和栅格创建创建常量栅格、创建正态栅格、创建随机栅格重分类查找表、使用ASCII文件重分类、使用表重分类、重分类、分割太阳辐射太阳辐射区域、太阳辐射点、太阳辐射图表面分析坡向、等值线、等值线序列、含障碍的等值线、曲率、填挖方、山体阴影、视点分析、坡度、视域区域分析面积制表、区域填充、分区几何统计、以表格显示分区几何统计、区域直方图、分区统计、以表格显示分区统计第四节空间分析SpatialAnalyst工具集条件分析工具集“条件分析”工具允许您基于在输入值上应用的条件对输出值进行控制。可应用的条件有两种类型，分别是对属性的查询或基于列表中条件语句位置的条件。下表列出了执行条件分析的工具，并对每个工具进行了简要描述。

工具描述条件函数针对输入栅格的每个输入像元执行if/else条件评估。选取函数位置栅格数据的值用于确定要从输入栅格列表中的哪一个栅格获取输出像元值。设为空函数“设为空函数”根据指定条件将所识别的像元位置设置为NoData。如果条件评估为真，则返回NoData；如果条件评估为假，则返回由另一个栅格指定的值。第四节空间分析SpatialAnalyst工具集条件分析工具集本小节以实验数据为例，介绍一下Con（条件函数分析）的实现方法和步骤。Step01在ArcToolbox工具箱中，点击“SpatialAnalystTools”|“Conditional”|“Con”命令，如图17.47所示，弹出“Con”对话框。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集条件分析工具集Step02在弹出的“Con”对话框，在“Inputconditionalraster”文本框中输入条件栅格数据，在“Inputtruerasterorconstantvalue”文本框中输入真值或固定值栅格数据，如图17.48所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集条件分析工具集Step03点击“OK”按钮，完成条件函数的分析，如图17.49所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集使用“密度分析”工具，可计算每个输出栅格像元周围邻域内输入要素的密度。通过计算密度，在某种意义上来说，将在表面上展开值（输入值）。将每个采样位置（线或点）的量级分布在整个研究区域，并计算输出栅格中每个像元的密度值。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集对于密度地图，应用圆形搜索区域，此区域决定搜索采样位置（线或点）或围绕每个位置展开值及计算密度值的距离。下表列出了可用的“密度分析”工具，并对每个工具进行了简要描述。

工具描述核密度分析使用核函数根据点或折线(polyline)要素计算每单位面积的量值以将各个点或折线(polyline)拟合为光滑锥状表面。线密度分析根据落入每个单元一定半径范围内的折线(polyline)要素计算每单位面积的量级。点密度分析

根据落入每个单元周围邻域内的点要素计算每单位面积的量级。第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集本小节以实验数据为例，介绍一下PointDensity（点密度分析）的实现方法和步骤。点密度分析是根据落入每个单元周围邻域内的点要素计算每单位面积的量级。Step01在ArcToolbox工具箱中，点击“SpatialAnalystTools”|“Density”|“PointDensity”命令，如图17.50所示，弹出“PointDensity”对话框。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集Step02在弹出的“PointDensity”对话框，在“Inputpointfeatures”文本框中输入待分析的栅格数据，并根据需求设置相应的参数及输出数据路径等参数，如图17.51所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集Step03点击“OK”按钮，完成点密度分析，如图17.52所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集密度分析工具集Step03点击“OK”按钮，完成点密度分析，如图17.52所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集距离工具集通过ArcGISSpatialAnalyst扩展模块执行距离分析的两个主要方法是使用“欧氏”距离工具和成本加权距离工具。欧氏距离工具用于测量各个像元与其最近源之间的直线距离。该直线距离通过从一个像元中心到另一个像元中心进行测量。不用不仅可以确定各个像元到最近源的距离，还可以通过使用欧氏方向计算各个像元的方向，通过使用欧氏分配确定哪个源是最近的源。“距离”工具集用于通过以下方式执行距离分析：欧氏（直线）距离。成本加权距离。用于垂直移动限制和水平移动限制的成本加权距离。源之间具有最小行程成本的路径和廊道。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集距离工具集SpatialAnalyst中的距离分析工具集所包含的工具内容及其描述见下表所示。

工具描述廊道分析计算两个输入累积成本栅格的累积成本总和。成本分配根据成本面上的最小累积成本计算每个像元的最近源。成本回溯链接定义在最近源的最小累积成本路径上为下一单元的相邻点。成本距离计算每个单元到成本面上最近源的最小累积成本距离。成本路径计算从源到目标的最小成本路径。欧氏分配

基于欧氏距离计算每个像元的最近源。欧氏方向计算每个像元相对于最近源的方向（以度为单位）。欧氏距离计算每个像元相对于最近源的方向（以度为单位）。路径距离为每个像元计算与最近源之间的最小累积成本距离，同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素。路径距离分配根据成本面上的最小累积成本计算每个像元的最近源，同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素。路径距离回溯链接

在指向最近源的最小累积成本路径上定义表示下一像元的近邻，同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素。第四节空间分析SpatialAnalyst工具集距离工具集本小节以实验数据为例，介绍一下EuclideanDistance（欧式距离）的实现方法和步骤。点密度分析是根据落入每个单元周围邻域内的点要素计算每单位面积的量级。Step01在ArcToolbox工具箱中，点击“SpatialAnalystTools”|“Distance”|“EuclideanDistance”命令，如图17.53所示，弹出“EuclideanDistance”对话框。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集距离工具集Step02在弹出的“EuclideanDistance”对话框，在“Inputrasterorfeaturesourcedata”文本框中输入待分析的栅格数据“elevation”，并根据需求设置相应的参数及输出数据路径等参数，如图17.54所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集距离工具集Step03点击“OK”按钮，完成欧式距离分析，如图17.55所示。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集栅格综合工具集“栅格综合”分析工具可用于清理栅格中较小的错误数据，或者用于概化数据以便删除常规分析中不需要的详细信息。错误数据常见的来源有以下几种：分类卫星影像可能包含许多小的误分类的像元区域。纸质地图的扫描图像可能包含一些不需要的线或文本可能存在不同格式、不同分辨率或不同投影方式的栅格转换问题。

第四节空间分析SpatialAnalyst工具集栅格综合工具集栅格综合工具可以帮助我们识别类似上述的区域，并对组成这些区域的像元自动分配更确切的值。下表列出了可用的“栅格综合”工具，并对每个工具进行了简要描述。

工具描述