ArcGIS空间分析最新版本课件.ppt

1、ArcGIS空间分析 空间分析是GIS的主要特征，有无空间分析功能是GIS与其他系统相区别的标志。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物，以对空间事物做出定量的描述，作出预测并提出合理的调控措施。空间分析 按分析对象的维数来看，包括二维分析、三维分析及多维分析。其中二维分析包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。三维分析则有如下内容：三维模型建立和显示基础上的空间查询定位分析，以及建立在三维数据上的趋势面分析

2、、表面积、体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山谷及可视域分析等。ArcGIS空间分析模块空间分析模块（spatial analysis）3D分析模块3D analyst地统计模块Geostatistical analysis 网络分析模块Network Analyst 跟踪分析模块Tracking AnalystArcGIS 环境演示各模块空间数据的表示对现实世界的几何抽象面面点点线线体体在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素GIS数据的两种表示方法矢量表达栅格表达现实世界现实世界一个栅格数据图层叫一个Grid，一组Grid 表示一类的空间事物栅格的基本单元称Cell

3、,单元的大小称为Cell Size,反映的是数据的空间分辨率每个网格上的值：Cell with Value,表示地理的一个特征 矢量模型将地理空间看成一个空间区域，地理要素存在于其间。在矢量模型中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类。点实体包括由单独一对x，y坐标定位的一切地理或制图实体。线实体用其中心轴线（或侧边线）上的抽样点坐标串表示其位置和形状面实体用范围轮廓线上的抽样点坐标串表示位置和范围，多边形面（有时称为区域）数据是描述地理空间信息的最重要的一类数据。矢量转栅格:ArcToolbars:Point to Raster,Polygon to Raster,Polylin

4、eto Raster栅格转矢量,矢量化:Editor,ArcScan,feature to polygonArcGIS显示矢量、栅格数据及其转换矢量转栅格栅格转矢量矢量分析缓冲区分析（buffer）空间处理 (Geo-processing)叠置分析(overlay)数据融合(dissolve)数据合并（merge）数据裁切（clip）图层擦除（Erase）识别叠加（Identity）交集操作（Intersect）图层合并（Union）缓冲区分析矢量分析缓冲区分析（buffer）空间处理 (Geo-processing)叠置分析(overlay)数据融合(dissolve)数据合并（merge）

5、数据裁切（clip）图层擦除（Erase）识别叠加（Identity）交集操作（Intersect）图层合并（Union）矢量分析缓冲区分析（buffer）空间处理 (Geo-processing)叠置分析(overlay)数据融合(dissolve)数据合并（merge）数据裁切（clip）图层擦除（Erase）识别叠加（Identity）交集操作（Intersect）图层合并（Union）在ArcMap中添加栅格数据图层Y轴：栅格个数X轴：栅格单元值空间分析扩展模块空间分析选项设置决定经空间分析得到的栅格数据的空间属性 栅格数据的空间分析主要包括：距离制图、密度制图、表面生成与分析、单元统

6、计、邻域统计、分区统计、重分类、栅格计算等。ArcGIS栅格数据空间分析模块(SpatialAnalyst)提供有效工具集，方便执行各种栅格数据空间分析操作。空间分析环境设置距离制图密度制图制图表面分析统计分析重分类栅格运算从每一位置到最近城镇的直线距离 确定了娱乐场所服务的地区。可以很容易地确定需要更多娱乐场所的区域（这些区域主要位于栅格东北半部区域）两点间的直线距离有时并非一定最好。图中，走最短路径穿越这座山需要耗用3个小时，而绕行较长的路线仅需要2个小时。如果将时间作为一种成本度量，那么，较长的这条路线将是用户要采用的。紫色的线代表使用成本栅格数据生成的路径，并且在生成成本栅格数据时，设

7、定每个输入的栅格数据（土地利用和坡度数据）的影响系数是相同的。而红色的线代表的是利用另一种成本数据生成的路径，其中生成成本数据时，将坡度影响因子赋予66的权重来计算的。为输入的坡度数据赋的权重愈高，生成的路径（即红线显示的）就会愈加注重坡度的影响并避开较陡的坡。基于栅格数据基于栅格数据概念：源概念：源距离分析中的目标，距离分析中的目标，是离散的要素，要素是离散的要素，要素可以邻接，但属性必可以邻接，但属性必须不同须不同源可由栅格数据或矢源可由栅格数据或矢量数据来定义量数据来定义距离分析计算一距离分析计算一定区域内的栅格单元定区域内的栅格单元到源的距离到源的距离连续表面离散的采样点数据 样条函数

8、(minimized curvature)距离权重倒数(local influence is strong)一个输入的高程数据集和一个输出的等值线数据集。其中等值线密集的地区表明了地势的陡峭。它们对应的地区拥有较高的高程（在输入的高程数据集中的白色部分）。表面生成的坡度图高程点插值成高程表面统计分析功能单元统计cell statistics邻域统计 neighborhood statistics分区统计 zonal statistics单元最小值统计 Arcgis对于邻域的设置有不同的设置方法，ArcGIS中提供了四种邻域分析窗口。统计分区中的最大值从分区数据属性表中指定一个字段，字段值相同的

9、为同一个区域选择需要进行汇总统计的栅格图层定义输出表格选择统计图表的类型基于分区数据对要进行统计的栅格进行计算 数学运算逻辑运算栅格图层数学运算（算术、布尔、关系）表达式输入框函数运算（算术、三角、对数、幂）产生新的栅格图层连续栅格数据重分类后转换为离散栅格数据DEM坡度变坡度变率率地形起地形起伏度伏度地面粗地面粗糙度糙度坡向变坡向变率率演示演示山体阴山体阴影影剖面曲剖面曲率率平面曲平面曲率率 坡向变率 AB(地表面积)地面粗糙度=AC(投影)=1/cos地表某点的可视范围在通信、军事、房地产等应用领域有着重要的意义。ARCGIS三维分析模块可以进行沿视觉瞄准线上点与点之间可视性的分析或整个表

10、面上的视线范围内的可视情况分析。ArcScene是ArcGIS三维分析模块3D Analyst所提供的一个三维场景工具，它可以更加高效地管理三维GIS数据、进行三维分析、创建三维要素以及建立具有三维场景属性的图层。一个完整的地统计分析过程或者说空间估计过程，一般分为：获取原始数据，检查、分析数据，找寻数据暗含的特点和规律，比如是否为正态分布、有没有趋势效应、各向异性等等；然后选择合适的模型进行表面预测，这其中包括半变异模型的选择和预测模型的选择；最后检验模型是否合理或几种模型进行对比。)Y()(X(),(EYEXEYXCov借鉴上式，地统计学中的协方差函数可表示为：)(1)()()()()(1

11、)(hNiiiiihxZhxZxZxZhNhC)(ixZ)(ixZ)(hxZi)(hxZi)()(21),(hxZxZVarhxr22)()(21)()(21),(hxZExZEhxZxZEhxr区域化变量Z(x)满足二阶平稳假设，因此对于任意的h有：)()(xZEhxZE因此，半变异函数可改写为：2)()(21),(hxZxZEhxrc(h)图10.2 协方差函数图r(h)图10.1 半变异函数图偏基台值(Partial Sill)块金(Nugget)基台值(Sill)变程(Range)距离（h）距离（h）偏基台值(Partial Sill)块金(Nugget)变程(Range)基台值(Pa

12、rtial Sill)3.变异分析c(h)图10.2 协方差函数图r(h)图10.1 半变异函数图偏基台值(Partial Sill)块金(Nugget)基台值(Sill)变程(Range)距离（h）距离（h）偏基台值(Partial Sill)块金(Nugget)变程(Range)基台值(Partial Sill)3.变异分析变程（Range）：当半变异函数的取值由初始的块金值达到基台值时，采样点的间隔距离称为变程。变程表示了在某种观测尺度下，空间相关性的作用范围，其大小受观测尺度的限定。在变程范围内，样点间的距离越小，其相似性，即空间相关性越大。当hR时，区域化变量Z(x)的空间相关性不存在，即当某点与已知点的距离大于变程时，该点数据不能用于内插或外推。基台值（Sill）：当采样点间的距离h增大时，半变异函数r(h)从初始的块金值达到一个相对稳定的常数时，该常数值称为基台值。当半变异函数值超过基台值时，即函数值不随采样点间隔距离而改变时，空间相关性不存在。基于DEM的地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等空间分析建模是指运用GIS空间分析方法建立数学模型的过程。Thank You!