使用AcrGIS软件进行距离分析.docx

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使用AcrGIS软件进行距离分析

二、距离分析

距离分析〔Distance〕即根据每一栅格相距其最邻近要素〔也称为“源”〕的距离来进行分析制图，从而反映出每一栅格与其最邻近源的相互关系。

通过距离分析可以获得很多相关信息，指导人们进行资源的合理规划和利用。

例如，飞机失事紧急救援时从指定地区到最近医院的距离；消防、照明等市政设施的布设与其服务区域的分析等。

此外，也可以根据某些成本因素找到A地到B地的最短路径或成本最低路径。

1.距离分析基本概念

距离在空间分析中是一个非常广义的概念。

它不再只是单一的代表两点间的直线长度，而是被赋予了更加丰富的内容。

在此，提出了一个新的概念，函数距离。

函数距离是描述两点间距离的一种函数关系，如以时间、摩擦、消耗等为函数，将这些用于距离测量的函数集中起来，称为函数距离。

在ArcGIS10中，通过ArcGISSpatialAnalystextension工具集中的距离工具集执行距离分析。

1）源

源即距离分析中的目标或目的地。

如学校，商场，水井，道路等。

源识别了井、购物中心、道路和林分等感兴趣对象的位置。

如果源是栅格，它必须只包含源像元的值，同时其他像元必须是NoData。

如果源是要素，则会在运行工具时在内部将其转换为栅格。

2）距离制图函数

a）直线距离函数

直线距离函数用于量测每一栅格单元到最近源的直线距离。

它表示的是每一栅格单元中心到最近源所在栅格单元中心的距离。

b）成本距离加权函数

成本距离加权函数用其它函数因子修正直线距离，这些函数因子即为单元成本。

通过成本距离加权功能可以计算出每个栅格到距离最近、成本最低源的最少累加成本。

这里成本的意义非常广泛，它可以是金钱、时间或偏好。

直线距离功能就是成本距离加权功能的一个特例，在直线距离功能中成本就是距离。

成本距离加权依据每个格网点到最近源的成本，计算从每个格网点到其最近源的累加通行成本。

成本距离加权考虑到了事物的复杂性，对于基于复杂地理特性的分析非常有用。

例如不是所有道路都是平坦的，即使目的地就在山的另一边，其直线距离很近，但翻过高山要比走直路难得多，如将时间作为成本，翻山需要1小时，绕路需要30分钟，则此时翻山的成本距离就要大于绕路的成本距离，因此人们会自觉选择绕路而不是翻山。

除此之外，成本距离加权还对动物迁移研究、顾客旅游行为、道路、输送管线、输油管等等的最低耗费成本计算非常有帮助。

c）距离方向函数

距离方向函数表示了从每一单元出发，沿着最低累计成本路径到达最近源的路线方向。

下图左图为距离方向编码示意，0表示当前格网，1~8分别表示不同方向。

右图为从方向数据中识别的从每一单元出发，沿着最低累计成本路径到达最近源的路线图。

d）成本

成本即到达目标、目的地的花费，包括金钱、时间、人们的喜好等等。

影响成本的因素可以只有一个，也可以有多个，如学校的选址，不仅要考虑位置的适宜性，还要考虑土地利用现状、交通是否便捷，等等。

成本栅格数据记录了通过每一单元的通行成本。

成本分配加权函数通过计算累加成本来找寻最近源。

2.欧氏距离工具

欧氏距离工具根据直线距离描述每个像元与一个源或一组源的关系。

欧氏距离给出栅格中每个像元到最近源的距离。

计算了每个栅格与最近源之间的欧氏距离，并按距离远近分级。

3.欧氏方向工具

欧式方向给出每个像元到最近源的方向。

用途示例：

到最近学校的方向是什么？

4.欧氏分配工具

欧式分配根据最大邻近性识别要分配给源的像元。

也就是依据最近距离来计算每个格网点归属于哪个源，也就是将所有栅格单元分配给离其最近的源，输出格网的值被赋予了其归属源的值。

用途示例：

最近的学校是什么？

5.成本距离工具

通过成本距离加权功能可以计算出每个栅格到距离最近、成本最低源的最少累加成本。

成本数据表示了每一个单元到它最近源的最小累积成本。

成本距离工具的输出记录了从各个像元到达最近源所耗费的累积成本。

6.成本回溯工具

成本回溯工具返回一个方向栅格作为输出，以提供标识一幅从任一像元沿最小成本路径返回最近源的基础道路地图。

方向数据表示了从每一单元出发，沿着最低累计成本路径到达最近源的路线方向。

7.成本分配工具

成本分配工具的输出可标识出各像元被分配到哪个最近源。

该输出在概念上与欧氏分配工具的输出相似，不同之处在于这里所谓的“最近”是就累积行程成本而论的。

8.成本路径

成本路径功能是来计算并显示从目标点到源的最小成本路径。

最小成本路径有三种计算方法：

a）为源中每一单元点寻找一条成本最小路径〔EACH_CELL〕

b）为每个源寻找一条成本最小路径〔EACH_ZONE〕

c）为所有源寻找一条成本最小路径〔BEST_SINGLE〕

在运行成本路径之前，通常需要运行一个或多个加权成本工具〔例如上面的成本距离、成本回溯或成本分配〕，才能创建输入成本距离和回溯栅格。

它们是成本路径必需的输入栅格。

操作练习

单击主菜单上的地理处理>ArcToolbox>SpatialAnalyst工具>距离分析。

1.欧氏距离工具

用途示例：

到最近学校的距离是多少？

操作如下：

1）展开距离分析工具集>欧氏距离

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools

3）点击输出距离栅格数据右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

距学校的距离。

点击保存。

4）点击确定

5）生成欧氏距离分析结果图层：

距学校的距离。

2.欧氏方向工具

用途示例：

到最近学校的方向是什么？

操作如下：

1）展开距离分析工具集>欧氏方向

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools

3）点击输出方向栅格数据右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

到学校的方向。

点击保存。

4）点击确定。

5）生成欧氏方向分析结果图层：

到学校的方向。

3.欧氏分配工具

用途示例：

最近的学校是什么？

操作如下：

1）展开距离分析工具集>欧氏分配。

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools

3）点击输出分配栅格数据右侧文件夹按钮，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

距离最近的学校名称。

点击保存。

4）点击确定。

5）生成欧氏分配分析结果图层：

距离最近的学校名称。

4.成本距离工具

操作如下：

1）展开距离分析工具集>成本距离。

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools

3）输入成本栅格数据，下拉选中landuse

4）点击输出距离栅格数据右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

距学校的成本距离。

点击保存。

5）点击确定

6）生成成本距离分析结果图层：

距学校的成本距离。

5.成本回溯工具

操作如下：

1）展开距离分析工具集>成本回溯

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools。

3）输入成本栅格数据，下拉选中landuse。

4）点击输出回溯栅格数据右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

到学校的成本方向。

点击保存。

5）点击确定。

6）生成成本回溯分析结果图层：

到学校的成本方向。

6.成本分配工具

操作如下：

1）展开距离分析工具集>成本分配

2）输入栅格数据或要素源数据，下拉选中schools。

3）输入成本栅格数据，下拉选中landuse。

4）点击输出分配栅格数据右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

成本距离最近的学校名称。

点击保存。

5）点击确定。

6）生成成本分配分析结果图层：

成本距离最近的学校名称。

7.成本路径

操作如下：

1）展开距离分析工具集>成本路径

2）输入栅格数据或要素目标数据，下拉选中destination。

3）输入成本距离栅格数据，下拉选中“距学校的成本距离”。

4）输入成本回溯栅格数据，下拉选中“到学校的成本方向”。

5）点击输出栅格右侧文件夹按钮

，查找X围选择SpatialAnalyst1文件夹，打开scratch.gdb，文件命名为：

目的地到学校的最小成本路径。

点击保存。

6）路径类型下拉选中：

BEST_SINGLE

7）点击确定。

8）生成成本路径分析结果图层：

目的地到学校的最小成本路径。