牟乃夏ArcEngine教程-第8章 栅格数据空间分析
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数法（Spline） • Spline插值利用最小化表面总曲率的数学函数来估计值，从而生 成恰好经过输入点的平滑表面。这种方法很好地模拟了高程、水 位高度或污染物浓度这样的渐变曲面。
样条函数法是通过调用IInterpolationOp2接口的Spline方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Spline ( IGeoDatasetgeo Data, esriGeoAnalysisSplineEnum splineType, ref object weight, ref object numPoints); 它有四个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisSplineEnum splineType 要使用的样条函数类型。 （3）ref objectweight 影响表面插值特性的参数。 （4）ref objectnumPoints 用于局部近似的每个区域的点数。
1. 环境设置
• 在ArcGIS中，栅格数据空间分析是扩展模块。同样，要使用ArcGIS Engine实现栅格数据的空间分析功能，需使用ArcGIS Engine Runtime的Spatial Analyst许可。
1. 环境设置
• 在进行空间插值、密度分析等空间分析之前，应先设置分析环境。 分析环境的设置主要有以下四个方面：输出像元大小、处理范围、 掩膜和输出数据的空间参考等。分析环境的设置主要通过 IRasterAnalysisEnvironment接口实现。 • 所有栅格数据空间分析的类都能实现IRasterAnalysisEnvironment接 口，如：
2. 空间插值
• Trend插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisTrendEnum类型； • （4）设置多项式的阶（order）； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Trend方法，返回Trend插值结果； • （6）显示Trend插值结果数据。
自然邻域法是通过调用IInterpolationOp2接口的NaturalNeighbor方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset NaturalNeighbor (IGeoDatasetgeo Dataset); 它只有一个参数： IGeoDataset geoData输入的包含Z值得点要素集。 NaturalNeighbor插值实现思路如下： （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围等； （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； （3）调用IInterpolationOp2接口的NaturalNeighbor方法，返回NaturalNeighbor插值结果； （4）显示NaturalNeighbor插值结果数据。
详细代码见程序
IDW插值结果
2. 空间插值
• （2）Krige（克里金法）
• Krige插值的基本原理是根据相邻变量的值，利用变异函数揭示的区域变 量的内在联系来预测空间变量的值。利用克里金法进行预测时分为两步： • 第一步是对已知点进行结构分析，揭示相关性规律，提出变异函数类型； • 第二步是在该模型基础上进行预测。
1. 环境设置
• • • • • • • • • • • IRasterAnalysisEnvironment接口的属性和方法 （1）SetCellSize方法 设置输出栅格数据的像元大小。 （2）SetExtent方法 设置栅格分析的处理范围。 （3）Mask属性 使空间分析只对选定的数据进行处理。 （4）OutSpatialReference属性 输出数据的空间参考，默认为输入数据的空间参考。 （5）OutWorkspace属性 空间分析的输出工作空间，默认为系统临时工作空间。
简介
• 栅格数据分析是空间分析的重要组成部分。栅格数据具有属性明 显、位置隐含的特点，在表达连续地理现象的空间分布、进行空 间分析和地表模拟等方面具有较强的优势。栅格分析常用的方法 有：空间插值、栅格表面分析、栅格计算、密度分析、提取分析、 距离分析、重分类和条件分析等。在实际应用中，针对不同的应 用需求各种分析所占的比重也不尽相同。但通常情况下，需要综 合运用多种栅格数据的分析方法并且结合矢量数据的空间分析来 完成一个完整的数据分析过程。
2. 空间插值
• IDW插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）通过IRasterRadius接口设置搜索半径； • （4）调用IInterpolationOp2接口的IDW方法，返回IDW插值结果； • （5）显示IDW插值结果数据。
2. 空间插值
• （1）IDW（反距离权重法）
• IDW插值是一种简单、常用的空间插值方法，它以插值点与样本点之间 的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。 反距离插值法是通过调用IInterpolationOp2接口的IDW方法实现的。
该方法的原型为： public IGeoDataset IDW (IGeoDatasetgeo Data, double power, IRasterRadius radius, ref object barrier); 它有四个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）double power 用于控制内插值周围点的显著性。幂值越高，对元数据 点的影响会越小。它可以是任何大于 0 的实数，但使用从 0.5 到 3 的值可以获得最合理的结 果。 （3）IRasterRadius radius 搜索半径，有“固定”和“变量”两个选项。 （4）ref object barrier 在搜索输入采样点时用作中断或限制的折线要素。
克里金法是通过调用IInterpolationOp2接口的Krige方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Krige (IGeoDatasetgeo Data,esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum semiVariogramType,IRasterRadius radius, bool outSemiVariance,ref object barrier); 它有五个参数，分别是： （1）IGeoDatasetgeo Data 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum semiVariogramType 半变异函数属性 （3）IRasterRadiusradius 搜索半径，有“固定”和“变量”两个选项。 （4）bool outSemiVariance 输出的结果是否包含该位置的预测半方差值。 （5）ref object barrier在搜索输入采样点时用作中断或限制的折线要素。
2. 空间插值
• 自然邻域法（NaturalNeighbor）
• NaturalNeighbor插值通过算法找到距查询点最近的输入样本子集，并根 据区域的大小对这些样本运用权重进行插值。该插值方法仅使用查询点 周围的样本子集，且保证插值高度在所使用的样本范围之内，不会推断 表面趋势且不能生成输入样本中未表示出的山峰、凹地、山脊或山谷等 地形。
2. 空间插值
• Spline插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisSplineEnum类型； • （4）设置权重（weight）和点数（numPoints）； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Spline方法，返回Spline插值结果； • （6）显示Spline插值结果数据。
2. 空间插值
• 趋势面法（Trend） • Trend插值是针对大量离散的点信息，从整体插值出发，来进行趋 势渐变特征分析的最简单的方法。趋势面分析一般是采取多项式 进行回归分析，通过全局多项式插值法将由数学函数（多项式） 定义的平滑表面与输入采样点进行拟合。
趋势面法是通过调用IInterpolationOp2接口的Trend方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Trend ( IGeoDatasetgeo Data, esriGeoAnalysisTrendEnum trendType, int order); 它有三个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData输入的包含Z值得点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisTrendEnum trendType 要执行的回归类型。 （3）int order 多项式的阶。
2. 空间插值
• 空间插值是根据有限的样本点数据来预测栅格数据中其他单元的值，插值的假定条 件是空间上分布的现象具有空间相关性。 • 在ArcGIS Engine中，RasterInterpolationOpClass类实现了空间插值分析。该类实现了 两个主要的接口，分别是IRasterAnalysisEnvironment接口和IInterpolationOp2接口。 • IInterpolationOp2接口实现了所有空间插值的方法，分别为： • （1）IDW（反距离权重法） • （2）Krige（克里金法） • （3）Spline（样条函数法） • （4）Trend（趋势面法） • （5）NaturalNeighbor（自然邻域法） • （6）TopoToRasterByFile（通过文件实现地形转栅格） • （7）Variogram（变异函数法）
牟乃夏 ArcGIS Engine 地理 信息系统开发教程 配套PPT--第8章 栅格数据空间分析
目录
• • • • • • • • • • 1. 环境设置 2. 空间插值 3. 栅格表面分析 4. 栅格计算 5. 栅格统计 6. 密度分析 7. 提取分析 8. 距离分析 9. 重分类 10.条件分析
RasterDensityOpClass（密度分析类）、RasterDistanceOpClass (距离分 析类)、RasterExtractionOpClass (提取分析类)、 RasterInterpolationOpClass（插值分析类）、RasterMathOpsClass (栅格 计算类)、RasterReclassOpClass（重分类）、RasterSurfaceOpClass（表 面分析类）及RasterConditionalOpClass (条件分析类)等。
2. 空间插值
• Krige插值的实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum类型； • （4）通过IRasterRadius接口设置搜索半径； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Krige方法，返回Krige插值结果； • （6）显示Krige插值结果数据。
样条函数法是通过调用IInterpolationOp2接口的Spline方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Spline ( IGeoDatasetgeo Data, esriGeoAnalysisSplineEnum splineType, ref object weight, ref object numPoints); 它有四个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisSplineEnum splineType 要使用的样条函数类型。 （3）ref objectweight 影响表面插值特性的参数。 （4）ref objectnumPoints 用于局部近似的每个区域的点数。
1. 环境设置
• 在ArcGIS中，栅格数据空间分析是扩展模块。同样，要使用ArcGIS Engine实现栅格数据的空间分析功能，需使用ArcGIS Engine Runtime的Spatial Analyst许可。
1. 环境设置
• 在进行空间插值、密度分析等空间分析之前，应先设置分析环境。 分析环境的设置主要有以下四个方面：输出像元大小、处理范围、 掩膜和输出数据的空间参考等。分析环境的设置主要通过 IRasterAnalysisEnvironment接口实现。 • 所有栅格数据空间分析的类都能实现IRasterAnalysisEnvironment接 口，如：
2. 空间插值
• Trend插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisTrendEnum类型； • （4）设置多项式的阶（order）； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Trend方法，返回Trend插值结果； • （6）显示Trend插值结果数据。
自然邻域法是通过调用IInterpolationOp2接口的NaturalNeighbor方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset NaturalNeighbor (IGeoDatasetgeo Dataset); 它只有一个参数： IGeoDataset geoData输入的包含Z值得点要素集。 NaturalNeighbor插值实现思路如下： （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围等； （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； （3）调用IInterpolationOp2接口的NaturalNeighbor方法，返回NaturalNeighbor插值结果； （4）显示NaturalNeighbor插值结果数据。
详细代码见程序
IDW插值结果
2. 空间插值
• （2）Krige（克里金法）
• Krige插值的基本原理是根据相邻变量的值，利用变异函数揭示的区域变 量的内在联系来预测空间变量的值。利用克里金法进行预测时分为两步： • 第一步是对已知点进行结构分析，揭示相关性规律，提出变异函数类型； • 第二步是在该模型基础上进行预测。
1. 环境设置
• • • • • • • • • • • IRasterAnalysisEnvironment接口的属性和方法 （1）SetCellSize方法 设置输出栅格数据的像元大小。 （2）SetExtent方法 设置栅格分析的处理范围。 （3）Mask属性 使空间分析只对选定的数据进行处理。 （4）OutSpatialReference属性 输出数据的空间参考，默认为输入数据的空间参考。 （5）OutWorkspace属性 空间分析的输出工作空间，默认为系统临时工作空间。
简介
• 栅格数据分析是空间分析的重要组成部分。栅格数据具有属性明 显、位置隐含的特点，在表达连续地理现象的空间分布、进行空 间分析和地表模拟等方面具有较强的优势。栅格分析常用的方法 有：空间插值、栅格表面分析、栅格计算、密度分析、提取分析、 距离分析、重分类和条件分析等。在实际应用中，针对不同的应 用需求各种分析所占的比重也不尽相同。但通常情况下，需要综 合运用多种栅格数据的分析方法并且结合矢量数据的空间分析来 完成一个完整的数据分析过程。
2. 空间插值
• IDW插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）通过IRasterRadius接口设置搜索半径； • （4）调用IInterpolationOp2接口的IDW方法，返回IDW插值结果； • （5）显示IDW插值结果数据。
2. 空间插值
• （1）IDW（反距离权重法）
• IDW插值是一种简单、常用的空间插值方法，它以插值点与样本点之间 的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。 反距离插值法是通过调用IInterpolationOp2接口的IDW方法实现的。
该方法的原型为： public IGeoDataset IDW (IGeoDatasetgeo Data, double power, IRasterRadius radius, ref object barrier); 它有四个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）double power 用于控制内插值周围点的显著性。幂值越高，对元数据 点的影响会越小。它可以是任何大于 0 的实数，但使用从 0.5 到 3 的值可以获得最合理的结 果。 （3）IRasterRadius radius 搜索半径，有“固定”和“变量”两个选项。 （4）ref object barrier 在搜索输入采样点时用作中断或限制的折线要素。
克里金法是通过调用IInterpolationOp2接口的Krige方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Krige (IGeoDatasetgeo Data,esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum semiVariogramType,IRasterRadius radius, bool outSemiVariance,ref object barrier); 它有五个参数，分别是： （1）IGeoDatasetgeo Data 输入的包含Z值的点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum semiVariogramType 半变异函数属性 （3）IRasterRadiusradius 搜索半径，有“固定”和“变量”两个选项。 （4）bool outSemiVariance 输出的结果是否包含该位置的预测半方差值。 （5）ref object barrier在搜索输入采样点时用作中断或限制的折线要素。
2. 空间插值
• 自然邻域法（NaturalNeighbor）
• NaturalNeighbor插值通过算法找到距查询点最近的输入样本子集，并根 据区域的大小对这些样本运用权重进行插值。该插值方法仅使用查询点 周围的样本子集，且保证插值高度在所使用的样本范围之内，不会推断 表面趋势且不能生成输入样本中未表示出的山峰、凹地、山脊或山谷等 地形。
2. 空间插值
• Spline插值实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisSplineEnum类型； • （4）设置权重（weight）和点数（numPoints）； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Spline方法，返回Spline插值结果； • （6）显示Spline插值结果数据。
2. 空间插值
• 趋势面法（Trend） • Trend插值是针对大量离散的点信息，从整体插值出发，来进行趋 势渐变特征分析的最简单的方法。趋势面分析一般是采取多项式 进行回归分析，通过全局多项式插值法将由数学函数（多项式） 定义的平滑表面与输入采样点进行拟合。
趋势面法是通过调用IInterpolationOp2接口的Trend方法实现，该方法的原型为： public IGeoDataset Trend ( IGeoDatasetgeo Data, esriGeoAnalysisTrendEnum trendType, int order); 它有三个参数，分别是： （1）IGeoDataset geoData输入的包含Z值得点要素数据集。 （2）esriGeoAnalysisTrendEnum trendType 要执行的回归类型。 （3）int order 多项式的阶。
2. 空间插值
• 空间插值是根据有限的样本点数据来预测栅格数据中其他单元的值，插值的假定条 件是空间上分布的现象具有空间相关性。 • 在ArcGIS Engine中，RasterInterpolationOpClass类实现了空间插值分析。该类实现了 两个主要的接口，分别是IRasterAnalysisEnvironment接口和IInterpolationOp2接口。 • IInterpolationOp2接口实现了所有空间插值的方法，分别为： • （1）IDW（反距离权重法） • （2）Krige（克里金法） • （3）Spline（样条函数法） • （4）Trend（趋势面法） • （5）NaturalNeighbor（自然邻域法） • （6）TopoToRasterByFile（通过文件实现地形转栅格） • （7）Variogram（变异函数法）
牟乃夏 ArcGIS Engine 地理 信息系统开发教程 配套PPT--第8章 栅格数据空间分析
目录
• • • • • • • • • • 1. 环境设置 2. 空间插值 3. 栅格表面分析 4. 栅格计算 5. 栅格统计 6. 密度分析 7. 提取分析 8. 距离分析 9. 重分类 10.条件分析
RasterDensityOpClass（密度分析类）、RasterDistanceOpClass (距离分 析类)、RasterExtractionOpClass (提取分析类)、 RasterInterpolationOpClass（插值分析类）、RasterMathOpsClass (栅格 计算类)、RasterReclassOpClass（重分类）、RasterSurfaceOpClass（表 面分析类）及RasterConditionalOpClass (条件分析类)等。
2. 空间插值
• Krige插值的实现思路如下：
• （1）通过IRasterAnalysisEnvironment接口设置输出栅格大小和处理范围 等； • （2）调用IFeatureClassDescriptor接口的Create方法设置插值的Z值字段； • （3）选择esriGeoAnalysisSemiVariogramEnum类型； • （4）通过IRasterRadius接口设置搜索半径； • （5）调用IInterpolationOp2接口的Krige方法，返回Krige插值结果； • （6）显示Krige插值结果数据。