3.0 空间分析基本操作

实验五、空间分析基本操作

一、实验目的

1. 了解基于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、栅格重分类(Raster Reclassify)、栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、采样数据的空间内插(Interpolate)、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。

3. 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

实验数据：

实验数据包括：Slope1（栅格数据），Landuse （栅格数据）

街道图层：AIOStreets和城市地籍图层：AIOZonecov

气温.shp,YNBoundary.shp (云南省的边界)

三、实验内容及步骤

空间分析模块

要使用“空间分析模块”，首先要在ArcMap中执行菜单命令<工具>－<扩展>，在扩展模块管理窗口中，将“空间分析”前的检查框打勾。

然后，在ArcMap 菜单栏的空白区域点右键，在出现的右键菜单中找到“空间分析”项，点击该项，在ArcMap中显示“空间分析”工具栏。

空间分析工具栏

1. 了解栅格数据

在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1，查看属性

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

打开“空间分析”工具栏，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：

新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据（属于专题地图）：Landuse ，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表”

查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目

2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据)

在ArcCatalog下新建一个要素类（要素类型为:多边形），命名为：ClipPoly.shp

在ArcMap中，加载栅格数据：Landuse、和ClipPoly.shp

打开编辑器工具栏，开始编辑ClipPoly ，根据要剪切的区域，绘制一个任意形状的多边形。打开属性表，修改多边形的字段“ID”的值为1，保存修改，停止编辑。

打开空间分析工具栏

执行命令：<空间分析>－<转换>--<要素到栅格

>

指定栅格大小：

查询要剪切的栅格图层Landuse 的栅格大小，这里指定为25

指定输出栅格的名称为路径

执行命令: <空间分析>-<栅格计算器

>

构造表达式：[Landuse]*[polyClip4-polyclip4] ，执行 栅格图层：Landuse 和 用以剪切的栅格 polyClip4 之间的“相乘”运算

得到的结果即是以任意多边形剪切的Landuse 数据

3. 栅格重分类(Raster Reclassify)

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Slope1，打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令“重分类”

将坡度栅格重新分为5类：0 – 8 、8 – 15 、15 – 25 、25 – 35、35 度以上。

4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)

找出坡度在25度以下的区域

在上一步的基础上进行，执行“空间分析”工具栏上的命令：<空间分析>－<栅格计算器>

构造表达式[Slope1]<=25

满足条件的栅格赋值为1，其余的栅格赋值为0

5. 空间关系查询

Select By Location：根据位置选择

在上一步的基础上进行，找出与街道“CYPRESS”的50米缓冲区相交的地块。

6. 采样数据的空间内插(Interpolate)

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。

数据：气温.shp 中有两个字段Y01 Y02 记录的是16个气象观测站，2001年和2002年的年平均气温，下面要通过空间内插的方法将点上的数据扩展到连续的空间上，得到气温空间分布图。YNBoundary.shp 是云南省的边界

新建地图文档，加载图层：气温.shp 、YNBoundary, 打开“空间分析”工具栏，执行菜单命令<空间

分析>-<内插成栅格>-<样条>

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（通过修改图例得到相同的效果）

2001年平均气温样条函数空间内插

参考以上操作，生成2002年的平均气温空间分布图：

2002年平均气温样条函数空间内插

执行菜单命令<空间分析>-<选项>，通过设置相关选项和参数，重新进行空间插值，得到如下的结果（用“距离权重倒数”内插方法）

7. 邻域统计（Neighborhood）

邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅格数据模型。地理要素在空间上存在着一定的关联性。对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的(I，J)栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点，是计算机地学分析的重要任务。窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

支持的几种分析窗口类型：

ArcMap中，邻域统计功能所支持的各类算子

多数（Majority）