1、ArcGIS软件操作与使用空间分析主讲：刘利东刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析o字面定义：字面定义：空间数据的分析和数据的空间分析。空间数据的分析和数据的空间分析。o空间数据分析空间数据分析o1、描述空间对象的非空间特性、描述空间对象的非空间特性o2、方法：概率、数理统计等数学方法、方法：概率、数理统计等数学方法o3、特点：、特点：几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析）几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析）数据处理与一般的数据统计分析基本一致数据处理与一般的数据统计分析基本一致分析结果依托于地分析结果依托于地理空间，描述的是空间过程，揭示空间规律和机制。理空间，描述的是空间过程，
2、揭示空间规律和机制。o数据空间分析数据空间分析o1、描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进行定量描、描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进行定量描述述o2、方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。、方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。o3、特点：、特点：非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，特征提取和参数计算特征提取和参数计算回答是什么、在那里、有多少和怎么样，回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回答为什么。并不回答为什么。o定义：定义：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空
3、间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析的定义刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析空间分析的主要内容刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析空间分析类型（方法）基本的空间分析包括以下方面：基本的空间分析包括以下方面：q 空间查询空间查询 q 空间量算空间量算 q 缓冲区分析缓冲区分析 q 叠加分析叠加分析 q 网络分析网络分析 q 空间统计分析空间统计分析 q 空间插值空间插值 q 数字高程模型（数字地形模型）数字高程模型（数字地形模型）q 空间建模与空间决策支持系统空间建模与空间决策支持系统面向应用的分析面向应用的分析简单的空间
4、分析简单的空间分析复杂的空间分析复杂的空间分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。空间分析的基本步骤:刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析空间分析步骤第第1步：步：确定问题确定问题第第2步：选择分析工具步：选择分析工具第第3步：准备空间数据步：准备空间数据第第4步：制定空间分析流程步：制定空间分析流程第第5步：展示并解释分析结果步：展示并解释分析结果检查结果、修改条件检查结果、修改条件优化空间分析处理结果优化空间分析处理结果刘利东Ar
5、cGIS软件操作与使用之空间分析决策实例决策实例1 1）明确分析的目的和标准）明确分析的目的和标准目的目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；道路拓宽改建的标准是：道路拓宽改建的标准是：a)a)道路从原有的道路从原有的20m20m拓宽至拓宽至60m60m；b)b)拓宽道路应尽量保持直线；拓宽道路应尽量保持直线；c)c)部分位于拆迁区内的部分位于拆迁区内的1010层以上的建筑不拆除。层以上的建筑不拆除。2 2）准备进行分析的数据）准备进行分析的数据涉及两类信息：一类是现状道路图；另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息；涉及两
6、类信息：一类是现状道路图；另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息；3 3）进行空间操作）进行空间操作a)a)选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。b)b)将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于缓冲区内的建筑物信息。于缓冲区内的建筑物信息。4 4）进行统计分析）进行统计分析a)a)对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于1
7、010层以上层以上的建筑物，将其从选择组中去除，并对道路的拓宽边界进行局部调整。的建筑物，将其从选择组中去除，并对道路的拓宽边界进行局部调整。b)b)对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。5 5）将分析结果以地图或表格的形式打印输出。）将分析结果以地图或表格的形式打印输出。刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析决策实例决策实例1 1）建立分析的目的和标准）建立分析的目的和标准目的目的：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。工厂选址的标准包括：工厂选址的标准包括：a a）地块建设
8、用地面积不小于地块建设用地面积不小于1000010000平方米；平方米；b b）地块的地价不超过地块的地价不超过1 1万元万元/平方米；平方米；c c）地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。2 2）从数据库中提取用于选址的数据）从数据库中提取用于选址的数据一类为全市所有地块信息的数据层；另一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校）一类为全市所有地块信息的数据层；另一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校）的分布图。的分布图。3 3）进行特征提取和空间拓扑叠加）进行特征提取和空间拓扑叠加从地块图中提取满足条件从地块图中
9、提取满足条件a)b)a)b)的地块，并与公共设施层数据进行叠加。的地块，并与公共设施层数据进行叠加。4 4）进行邻域分析）进行邻域分析对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周围有幼儿园、学校等公共设施的地对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选择满足要求的地块。块，选择满足要求的地块。5 5）将选择的地块及相关信息以地图和表格的形式打印输出。）将选择的地块及相关信息以地图和表格的形式打印输出。刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（1）空间分析空间查询o 图形查询：实体之间的空间关系查询，实体的属性信息图形查询：实体之间的空间关系查询，实体的属性信息查询
10、等。（查询等。（ToolsTools？）？）o 属性查询：基于实体的属性信息进行查询，与一般的数属性查询：基于实体的属性信息进行查询，与一般的数据库查询相同，只不过最后查询的结果需要再与图形关据库查询相同，只不过最后查询的结果需要再与图形关联起来。（联起来。（ToolsTools？）o 图形属性互查：将空间关系和属性结合起来进行查询，图形属性互查：将空间关系和属性结合起来进行查询，并将最后结果以图形和属性两种方式显示出来。如：查并将最后结果以图形和属性两种方式显示出来。如：查询京九线沿线人口大于询京九线沿线人口大于100100万的城市及各种属性信息。万的城市及各种属性信息。（ToolsTool
11、s？）o 地址匹配：根据一个地理名字（如学校名字）来定位相地址匹配：根据一个地理名字（如学校名字）来定位相关实体并获得其属性信息。其基础是地理编码，即将一关实体并获得其属性信息。其基础是地理编码，即将一个地理名字与一个或若干个空间实体关联起来、或者与个地理名字与一个或若干个空间实体关联起来、或者与实体的某个属性关联起来、或者与某个地理坐标关联起实体的某个属性关联起来、或者与某个地理坐标关联起来。来。刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（2）空间分析空间量算面积周长2rr1为膨胀面为膨胀面iiiiiGiiiiiGWYWWXWYX刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（3）空间分析缓冲区
12、分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（3）空间分析缓冲区分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（3）空间分析缓冲区分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（3）空间分析缓冲区分析分析对象分析对象（矢量点线面）（矢量点线面）矢量缓冲区矢量缓冲区Buffer WizardBuffer Wizard Euclidean Distance Euclidean Distance 栅格缓冲区栅格缓冲区刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析o 叠加分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生新的要素，它是空间信息系统中最常用的提取隐含信息的手段之一。叠加分析不仅包
13、含空间关系的比较，还包含属性关系的比较，它可以分为以下五类：n视觉信息的叠加：将多个图层内容放在一起进行显示；n点与多边形的叠加：实质上是计算多边形对点的包含关系，用于统计或属性赋值；n线与多边形的叠加：主要用于计算线落在哪些多边形中以及各自的部分；n多边形叠加：最常用的叠加分析；n栅格图层叠加：利用某种计算模型对不同栅格图层中相同位置像元的值进行计算，得到新的栅格图层。刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析123456ABCAC123456刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析ABCABC12315234刘利东ArcGIS软件操作与使用之空
14、间分析（4）空间分析叠加分析交交并并差差分割分割 刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（4）空间分析叠加分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间
15、分析 对地理网络（如交通网络）、城市基础设施网络（如电信线、电力线、给水线等）进行地理分析和模型化，是网络分析的主要目的，其根本目标是研究、筹划一项网络工程如何安排、并使其运行效果最好。一个网络中最基本的组成部分包括：q 链（Link）：网络中流动的管线，如电线。q 障碍（Barrier）：禁止网络中链上流动的点，如刀闸。q 拐角点（Turn）：出现在网络链中所有分割点上，如电阻。q 中心（Center）：接受或分配资源的位置，如电站。q 站点（Stop）：在路径选择中资源增减的站点，如电厂。网络分析的应用主要包括三个方面：路径分析、地址匹配和资源分配。（5）空间分析网络分析刘利东ArcGIS
16、软件操作与使用之空间分析（6）空间分析空间统计分析刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（6）空间分析空间统计分析散点图散点图折线图折线图扇形图扇形图柱状图柱状图直方图直方图能被用户能被用户直观地直观地观察和理解数据。观察和理解数据。统计表格是统计表格是详尽地详尽地表示非空间数据的方法，表示非空间数据的方法，不直不直观观，但可提供详细数据，便于对数据进行，但可提供详细数据，便于对数据进行再处理再处理。刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析 空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，它包括内插和外推两种算法内插和外推两种算法。前者是通过已
17、知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。通常，在以下几种情况下要做空间插值：q 现有数据的分辨率不够，如遥感图象从一种分辨率转换到另一种分辨率。q 现有数据的结构与所需结构不同，如将栅格数据转换到TIN数据。q 现有数据没有完全覆盖整个区域，如只有一些离散点数据。需要进行空间插值处理的原始数据包括：航片/卫片、野外测量采样数据、等值线图等。（7）空间分析空间插值刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析（8）空间分析数字高程模型刘利东ArcGIS软件操作与使用之空间分析n 生产三维立体图 n 生产视线图 n 生产等高线图 n 坡度、坡向分析 n 高程及变异分析 n 地表形态的自动分类 n 地学剖面的绘制与分析 n 三维空间分析（如洪水淹没分析）（6）空间分析数字高程模型
