ArcGIS软件操作与使用-09-New课件

ArcGIS软件操作与使用空间分析主讲：刘利东刘利东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，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ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东空间分析的主要内容oo空间位置：空间位置：借助于空间坐标系传递空间对借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。即投影与转换理论。oo空间分布：空间分布：同类空间对象的群体定位信息，同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。包括分布、趋势、对比等内容。oo空间形态：空间形态：空间对象的几何形态。空间对象的几何形态。oo空间距离：空间距离：空间物体的接近程度。空间物体的接近程度。oo空间关系：空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。方位、相似、相关等。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东空间分析类型（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分析简单的空间分析复杂的空间分析复杂的空间分析ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东空间分析步骤 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:oo1.1.1.1.确定问题并建立分析的目标和要满足的条件确定问题并建立分析的目标和要满足的条件确定问题并建立分析的目标和要满足的条件确定问题并建立分析的目标和要满足的条件oo2.2.2.2.针对空间问题选择合适的分析工具针对空间问题选择合适的分析工具针对空间问题选择合适的分析工具针对空间问题选择合适的分析工具oo3.3.3.3.准备空间操作中要用到的数据。准备空间操作中要用到的数据。准备空间操作中要用到的数据。准备空间操作中要用到的数据。oo4.4.4.4.定制一个分析计划然后执行分析操作。定制一个分析计划然后执行分析操作。定制一个分析计划然后执行分析操作。定制一个分析计划然后执行分析操作。oo5.5.5.5.显示并评价分析结果显示并评价分析结果显示并评价分析结果显示并评价分析结果ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东空间分析步骤第第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ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东决策实例决策实例例例例例1 1 1 1：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算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)将将此此缓缓冲冲区区与与建建筑筑物物层层数数据据进进行行拓拓扑扑叠叠加加，产产生生一一幅幅新新图图，此此图图包包括括所所有有部部分分或或全全部部位位于于缓冲区内的建筑物信息。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)对对全全部部或或部部分分位位于于拆拆迁迁区区内内的的建建筑筑物物进进行行选选择择，凡凡部部分分落落入入拆拆迁迁区区且且楼楼层层高高于于1010层层以以上上的的建筑物，将其从选择组中去除，并对道路的拓宽边界进行局部调整。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。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东决策实例决策实例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一一类类为为全全市市所所有有地地块块信信息息的的数数据据层层；另另一一类类为为全全市市公公共共设设施施（包包括括幼幼儿儿园园、学学校校）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）进行邻域分析对对叠叠加加结结果果进进行行邻邻域域分分析析和和特特征征提提取取，去去掉掉周周围围有有幼幼儿儿园园、学学校校等等公公共共设设施施的的地地块，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。例例例例2 2 2 2：辅助建筑项目选址：辅助建筑项目选址：辅助建筑项目选址：辅助建筑项目选址ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（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。（ToolsTools？）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。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（2）空间分析空间量算oo几何量算几何量算几何量算几何量算 oo 点：坐标点：坐标点：坐标点：坐标 oo 线：长度、曲率、方向线：长度、曲率、方向线：长度、曲率、方向线：长度、曲率、方向 oo 面：面积、周长、形状、曲率等面：面积、周长、形状、曲率等面：面积、周长、形状、曲率等面：面积、周长、形状、曲率等 oo 形状量算形状量算形状量算形状量算 oo oo 质心量算：面或离散实体的分布中心质心量算：面或离散实体的分布中心质心量算：面或离散实体的分布中心质心量算：面或离散实体的分布中心 oo 距离量算：实体之间的各种距离计算距离量算：实体之间的各种距离计算距离量算：实体之间的各种距离计算距离量算：实体之间的各种距离计算oo （如大地测量距离）。（如大地测量距离）。（如大地测量距离）。（如大地测量距离）。r1为膨胀面为膨胀面ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（3）空间分析缓冲区分析ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（3）空间分析缓冲区分析ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（3）空间分析缓冲区分析ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（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ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（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。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析123456ABCAC123456点点点点号号号号名名名名称称称称编编编编码码码码功功功功能能能能所属所属所属所属辖区辖区辖区辖区1 1A A2 2C C3 3C C4 4B B5 5B B6 6B B叠加结果：改变点属性内容叠加结果：改变点属性内容叠加结果：改变点属性内容叠加结果：改变点属性内容ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ABCABC线线线线号号号号原线原线原线原线号号号号名名名名称称称称等等等等级级级级所属所属所属所属辖区辖区辖区辖区1 11 1B B2 22 2C C3 33 3C C4 43 3A A5 51 1C C12315234叠加结果：产生新弧段，改变线属性内容叠加结果：产生新弧段，改变线属性内容叠加结果：产生新弧段，改变线属性内容叠加结果：产生新弧段，改变线属性内容ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析交交并并差差分割分割 从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠加运算可以得到不同的结果加运算可以得到不同的结果加运算可以得到不同的结果加运算可以得到不同的结果。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析A A A AB B B B1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 51B1B1B1B2B2B2B2B1A1A1A1A2A2A2A2A4A4A4A4A3A3A3A3A5B5B5B5B3B3B3B3B4B4B4B4B降雨量降雨量降雨量降雨量土壤类型土壤类型土壤类型土壤类型适宜农作物适宜农作物适宜农作物适宜农作物矢量图层叠加分析矢量图层叠加分析矢量图层叠加分析矢量图层叠加分析A A A AB B B B1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 51B1B1B1B2B2B2B2B1A1A1A1A2A2A2A2A4A4A4A4A3A3A3A3A5B5B5B5B3B3B3B3B4B4B4B4B降雨量降雨量降雨量降雨量土壤类型土壤类型土壤类型土壤类型适宜农作物适宜农作物适宜农作物适宜农作物ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooClip（剪切）（剪切）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooDissolve（融合）（融合）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooErase（擦除）（擦除）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooIdentity（识别）（识别）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooIntersect（交集）（交集）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析ooUnion（合集）（合集）ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（4）空间分析叠加分析栅栅栅栅格格格格图图图图层层层层叠叠叠叠加加加加ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东 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ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东 人们可以根据不同的使用目的，对空间数据进行提取和人们可以根据不同的使用目的，对空间数据进行提取和人们可以根据不同的使用目的，对空间数据进行提取和人们可以根据不同的使用目的，对空间数据进行提取和分析，以得到深层次的信息，特别是对于观测和取样数据。分析，以得到深层次的信息，特别是对于观测和取样数据。分析，以得到深层次的信息，特别是对于观测和取样数据。分析，以得到深层次的信息，特别是对于观测和取样数据。常规统计分析常规统计分析常规统计分析常规统计分析主要完成对数据集合的均值、总和、方主要完成对数据集合的均值、总和、方主要完成对数据集合的均值、总和、方主要完成对数据集合的均值、总和、方差、频度、峰度系数等地统计分析。差、频度、峰度系数等地统计分析。差、频度、峰度系数等地统计分析。差、频度、峰度系数等地统计分析。其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，采用更加复杂的数据模型进行分析，主要包括：采用更加复杂的数据模型进行分析，主要包括：采用更加复杂的数据模型进行分析，主要包括：采用更加复杂的数据模型进行分析，主要包括：qq 空间自相关分析空间自相关分析空间自相关分析空间自相关分析 qq 回归分析回归分析回归分析回归分析 qq 趋势分析趋势分析趋势分析趋势分析 qq 层次分析层次分析层次分析层次分析qq 主成分分析主成分分析主成分分析主成分分析 qq 聚类分析聚类分析聚类分析聚类分析 qq 判别分析判别分析判别分析判别分析（6）空间分析空间统计分析ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东（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。统统计计表表格格是是详详尽尽地地表表示示非非空空间间数数据据的的方方法法，不不直直观观，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。ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东 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ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东 数字高程模型（数字高程模型（数字高程模型（数字高程模型（DEM)DEM)DEM)DEM)：DTMDTMDTMDTM（数字地面模型）（数字地面模型）（数字地面模型）（数字地面模型）中属性为高程的要素称为数字高程模型中属性为高程的要素称为数字高程模型中属性为高程的要素称为数字高程模型中属性为高程的要素称为数字高程模型,它是地表它是地表它是地表它是地表单元上的高程集合单元上的高程集合单元上的高程集合单元上的高程集合,通常用矩阵来表示。通常用矩阵来表示。通常用矩阵来表示。通常用矩阵来表示。DEM DEM DEM DEM是建立是建立是建立是建立DTMDTMDTMDTM的的的的“基础数据基础数据基础数据基础数据”或称为单要素或称为单要素或称为单要素或称为单要素图；其它要素均可以从图；其它要素均可以从图；其它要素均可以从图；其它要素均可以从DEMDEMDEMDEM数据直接或间接导出数据直接或间接导出数据直接或间接导出数据直接或间接导出,这这这这些些些些“派生数据派生数据派生数据派生数据”通常包括通常包括通常包括通常包括:平均高程、坡度、坡向平均高程、坡度、坡向平均高程、坡度、坡向平均高程、坡度、坡向等。等。等。等。（8）空间分析数字高程模型ArcGIS软件操作与使用之空间分析刘利东ooDEM的用途的用途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ArcGIS软件操作与使用之空间分析谢谢！谢谢！欢迎提出宝贵意见！欢迎提出宝贵意见！