实验指导五空间分析.docx

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实验指导五空间分析

实验五空间分析

一、实验目的

1．了解ArcGIS软件矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。

2．掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换。

3．掌握ArcGIS软件进行各种基础空间分析的操作命令与应用，为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。

二、实验准备

1．软件准备：

ArcGIS10.2

2．数据准备：

（1）缓冲区分析数据：

roads.shp

（2）叠加分析数据

（3）栅格空间分析数据：

Landuse、Slope

3．知识准备

空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：

问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。

三、实验内容与步骤

1、缓冲区分析

1.1用缓冲区向导建立缓冲区

（1）新建地图文档，加载part2中图层roads.shp（地图单位为：

米）。

（2）添加缓冲区向导到菜单中

在ArcMap中，执行菜单命令“自定义”->“自定义模式”，在出现的对话框中选择“命令”选项页：

在左边目录列表框中，选择“工具”；在右边命令列表框中，选择“缓冲向导”，并按住鼠标左键将其拖放到菜单“Tools”中（或拖放到一个已存在的工具栏上）；关闭“自定义”对话框。

图5-1定制

（3）使用缓冲区向导建立缓冲区

从图层roads.shp中，选择街道名称为ADAMSMILL的街道。

执行菜单命令“Selection”->“SelectByAttributes”，弹出属性查询对话框，参数设置如图5-2；查询结果如图5-3。

图5-2属性查询

图5-3查询结果

（4）为选中的街道创建50米线状缓冲区

执行“Tools”菜单中的“BufferWizard”（缓冲区向导）命令（或点击工具栏中的“缓冲区向导”图标），打开缓冲区向导对话框。

第一步，选择对象对话框。

选择要进行缓冲区分析的图层“roads.shp”，并选中“Useonlytheselectedfeature”，只对当前选中的要素建立缓冲区，如图5-4；

图5-4对象选择

第二步，弹出缓冲区建立类型对话框。

选择单位为米，建立类型为“Ataspecifieddistance”，并输入距离为50。

图5-5缓冲区建立类型

上图中给出了三种建立缓冲区的建立方法：

Ataspecifieddistance–以一个给定的距离建立缓冲区，即普通缓冲区；

Basedonadistancefromanattribute–以分析对象的某个属性的值作为权值建立缓冲区，即属性权值缓冲区；

Asmultiplebufferrings–给定环个数和间距，建立一个分级缓冲区。

第三步，缓冲区存放选择对话框，如图5-6。

图5-6存放选择

该对话框分为三个区域，

A．缓冲区输出类型，是否将相交的缓冲区进行融合；

B．对多边形进行内缓冲和外缓冲的选择，这里是对线进行缓冲，所以不可选；

C．选择保存方式——生成一个图形文件；添加到一个已有的可编辑的图层上；重新生成一个图层文件。

在此，选择最后一项，并设置保存路径和文件名。

设置完成，点击“完成”，该缓冲图层自动加载到当前工程中，如图5-7。

图5-7缓冲效果

1.2使用缓冲区工具建立缓冲区

以roads.shp文件建立缓冲区，缓冲距为200m为例进行介绍。

其操作步骤如下：

（1）在ArcToolbox中双击“分析工具”->“邻域分析”->缓冲区，打开缓冲区对话框，如5-10所示。

图5-10缓冲区对话框

（2）输入【输入要素】数据，并指定【输出要素类】数据。

（3）在【距离[值或字段]】区域，有两个单选按钮：

【线性单位】和【字段】。

选择【线性单位】，则输入一个数值，并在下拉框中选择单位，用此数值作为缓冲距。

选择【字段】，则指定输入要素类的某个属性字段，每个要素的缓冲距等于该要素这个属性字段的值。

本实例是要为道路构建200米的缓冲区。

（4）【侧类型】、【末端类型】下拉框：

点图层不可选；线图层建立缓冲区的过程中可以选择缓冲区的位置，在侧类型中可以选择缓冲区在线的左边left、右边right还是两边都有full，末端类型可以选择末端是圆形round还是方形flat；面的缓冲区侧类型只有两种：

full和outside_only，full是对整个面都建立缓冲区，outside_only是在面的外面建立缓冲区。

（5）【融合类型】按作图要求进行选择，其主要作用是决定是否执行融合以消除缓冲区重合的部分。

（6）单击【确定】，完成缓冲区分析操作。

2、叠加分析

叠加分析，又称叠置分析。

根据操作形式不同，叠加分析可分为图层擦除、识别叠加、交集叠加、空间关系连接、交集取反、图层合并和修正更新，下面分别对这几种操作进行介绍。

注：

此部分实验为验证性实验，实验数据按存放在data5文件夹中，并按照操作名称分类存储。

以下实验指导仅为各项分析的说明解释，具体操作由学生自己进行，操作结果需存储并提交。

图5-11叠加分析

工具位置：

“ArcToolBox”->“AnalysisTools”->“Overlay”。

Erase（擦除）：

图层擦除，根据参照图层的范围大小，擦除被参照图层所覆盖的输入图层内的要素。

用逻辑代数运算式表示为：

，A为输入图层，B为擦除层。

图5-12图层擦除

Identity（标识）：

识别叠加，在图层交叠的区域，识别图层的属性，并将属性赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时也会产生部分图形变化。

图5-13识别叠加

Intersect（相交）：

交集叠加，通过叠加处理将到两个图层的交集，并且原图层所有属性将同时在得到的新图层上显示出来。

用逻辑代数运算式表示为：

，A、B为输入图层。

图5-14交集叠加

SpatialJoin（空间连接）：

根据图层间的关系将一个图层的属性追加到另一个图层，如将包含点的多边形属性追加到点的属性表，或将距离线段最近的点的属性追加到线段属性表。

SymmetricalDifference（交集取反）：

对称区别，去掉两个图层的公共区域，剩余部分生成新的图层，其属性综合了原来两个图层的属性。

用逻辑代数运算式表示为：

，输入图层A、B必须都是面图层。

图5-15对称区别

Union（联合）：

图层合并，把两个图层的区域范围联合起来，保持原有的所有地图要素。

用逻辑代数运算式表示为：

，输入图层A、B必须都是面图层。

图5-16图层合并

Update（更新）：

修正更新，对输入图层和修正图层进行几何相交计算，输入图层中被修正图层覆盖的那一部分要素的属性将被修正图层中相应属性代替。

如果两个图层都是多边形要素的话，两者合并后，重叠部分被修正图层代替。

图5-17修正更新

3、栅格数据的空间分析

3.1栅格数据基础知识

（1）在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：

Slope，右键点击图层Slope，查看属性。

在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。

打开“空间分析”工具条，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：

（2）新建ArcMap地图文档：

加载离散栅格数据：

Landuse（土地利用.mdb下），在图层列表中右键点击Landuse，“打开属性表”查看图层属性。

查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目。

3.2栅格重分类

通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据

在ArcMap中，新建地图文档，加载栅格数据Slope，打开“空间分析工具”->重分类->重分类，执行重分类命令。

将坡度栅格重新分为5类：

0-8、8-15、15-25、25-35、35度以上。

重分类结果如图所示。

3.3栅格计算

找出坡度在25度以上的区域

在上一步的基础上进行，执行“空间分析”工具命令：

空间分析共计->地图代数->栅格计算器

构造表达式”Slope”>=25

满足条件的栅格赋值为1，不满足条件的栅格赋值为0

3.4栅格插值

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，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。

空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。

在ArcGIS10.2中提供了四种插值方法：

反距离权重法、样条函数法、克里金法和自然邻域法。

下面仅以样条函数法为例介绍，其他三种方法的实现及其效果在报告中要体现。

新建地图文档，加载数据密度数据.mdb中的POPU图层，在ArcToolbox中执行命令SpatialAnalyst工具->插值->样条函数法，打开对话框。

POPU为样点数据，其中的POPU字段为采样值。

在样条函数内插对话框中，按下图所示指定参数。

确定后，得到如下的气温空间分布图（假设采样点为气温监测站点的平均气温）

四、实习报告要求

实验报告：

以电子版和打印版的形式提交，包括原理、步骤、结果。

实验数据：

提交所有新生成的数据层文件，新生成的图层前缀必须是学号后两位。

所有的实验结果压缩成“学号_姓名_作业5”.rar提交