空间分析_6_栅格数据的空间分析_田永中

西南大学田永中老师《空间分析》课件

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1

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设置分析环境1 设置分析环境1分析模块的加载空间分析模块(Spatial Analyst)是ArcGIS外带 的扩展模块 使用之前必须加载 加载方法：tools>extensions

设置工作路径(Working Directions) 设置坐标系统(Coordinate System) 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)2

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设置分析环境2 设置分析环境2设置像元大小(Cell Size)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(Temporary or Permanent)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Make Permanent方式保存 保存地图文档来保存临时文件3

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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4

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重分类新值替代 旧值合并 重新分类 空值设置

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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6

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实习— 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)7

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实习— 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8

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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。9

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表面分析——格网的生成 ——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 n 基本公式： nf ( x, y) =

∑ (1i =1 n

di ) Zi d in

∑1i =1

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表面分析——格网的生成 ——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)| AC | 基本公式： f c = f a + ( f b f a) × | AB |

B C

A

不规则点双线性插值 C E D P B A 规则点双线性插值

A

E P

B

D

F

C

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三种常见数字地面模型的实现2 三种常见数字地面模型的实现2——格网的生成 ——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： Z P = a x 2 + b xy + c y 2 + d x + e y + f

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

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三种常见数字地面模型的实现2 三种常见数字地面模型的实现2——格网的生成 ——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13

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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

B E C A F

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Spatial Analyst>Surface Analysis>Contour14

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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15

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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)16

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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17

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像元统计分析统计的类型(Statistic type)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(Cell statistics)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(Neighborhood statistics)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(Zonal statistics)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18

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实习— 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19

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oe5i.html