地理信息系统实习教程

《地理信息系统实习教程》

莆田学院

环境与生命科学系

陈菁

实习一、栅格窗口分析

一、目的

窗口分析是栅格数据由局部向外延扩展分析的主要途径，本实验的目的在于：

1、加深对栅格窗口分析基本原理、方法的认识；

2、熟练掌握栅格窗口分析的程序设计方法。

3、熟练掌握ARCVIEW栅格窗口分析的技术方法。

4、掌握利用栅格窗口分析方法解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备

1、软件准备：ARCVIEW、VB或VC

2、数据准备：rclss1和info文件夹（Gridpoint），rclss2和info文件夹（Gridpoint1），

rclss3和info文件夹（Gridpoint3），rclss4和info文件夹（Gridpoint2），calc1和info

文件夹（有疵点的DEM）

三、实验内容

1、验证实验

(1) 原理验证：

A. 对rclss1层面采用3×3矩形分析窗口分别进行Maximum，Minimum，Mean，Sum，

Standard Dev.，Majority，Minority的窗口分析。

Neighborhood statistics的操作方法如下：

1)从视图目录表中激活点主题(rclss1)。

2)从【Analysis】菜单中选择【Neighborhood statistics】命令(如图1)。

图1 选择Neighborhood Statistics命令

3)出现Neighborhood statistics对话框（如图2），在Field列表中选择邻域分析的

字段，在Statistics列表中确定统计类型，在Neighborhood列表中选择邻域形

状，在Arcview中有四种类型：

(a) 圆形Circle (b) 矩形Rectangle (c) 环型Dough Nut (d) 楔型Wedge

设置邻域形状参数：

Circle：半径，Rectangle：宽度、高度，Dough Nut：内半径、外半径，Wedge：

半径、起始角度、结束角度

在Units复选框中选择表示邻域范围大小的单位，有两种类型：

（1）Map：在View Properties中定义的地图单位；

（2）Cell：用栅格数表示邻域分析范围的大小。

单击OK ，即可输出邻域分析新主题。

图2 Neighborhood statistics对话框

B.对rclss1层面采用33及2×2矩形分析窗口分别进行Median，Variety和Range的窗

口分析，同样对rclss2、rclss3和rclss4层面也作同样的分析，注意观察比较它们的原理。（如图3、4、5）

图3. 采用Median统计类型的窗口分析

图4. 采用Variety统计类型的窗口分析

在Arcview 中，2×2的分析窗口是以中心点为起算点，向右下方向开辟的窗口。Median 统计类型是指a 1，a 2，……a n 这n 个数的中数，若n 为奇数，则Med= )

1(21-

n a ；若n

为偶数，则Med=)(212

22++n n a a 。V ariety 统计类型是指，分析窗口范围内统计值的种类。Range 统计类型是指，分析窗口范围内统计值的范围。

（2）参数验证：分析窗口的形状与大小

A. 改变分析窗口的大小

对rclss1层面采用矩形分析窗口、平均值Mean 的统计类型进行窗口分析，由3×3、5×5、7×7、25×25分别改变其窗口大小，注意观察窗口大小改变后分析结果有何变化，窗口范围重合时分析结果有何变化。（如图6）

B. 改变分析窗口的形状

对rclss1层面采用3×3分析窗口、平均值Mean 的统计类型进行窗口分析，分别改变窗口形状：圆形Circle 、矩形Rectangle 、环型Dough Nut 、 楔型Wedge ，观察其变化，考虑它们在实际中的应用。对于楔形Wedge 分析窗口，采用13×13的分析窗口，注意观察、判别起始角度与终止角度的位置。（如图7、图8）

图5. 采用Range 统计类型的窗口分析

图6. 改变分析窗口的大小

图7中楔形的起始角度为45度，终止角度为120度。

图7. 分析窗口为楔形时的分析结果

图8. 分析窗口为环形时的分析结果

图8中的环形内半径为3个格网，外半径为5个格网。

2、应用实验

由calc和info文件夹给出的栅格层面是一个有疵点的DEM，运用窗口分析的方法找出疵点，想办法恢复DEM的正确状态。

解法：

（1）由calc1层面进行3×3矩形窗口取Mean值的窗口分析，得到的结果与calc1层面相减，可判断出疵点所在的大概位置以及疵点的性质（突出或凹×陷）；对结

果进行Map Query的运算，将远远大于或小于周围值的点提取出来，既是疵点

所在位置（Map Query1）。

（2）由calc1层面进行3×3矩形窗口取Maximum值的窗口分析，得到的结果与Map Query1相乘，得到疵点所在位置的高程值（Map Calculation3）。

（3）将原始有疵点的层面calc1与Map Calculation3相减，得到疵点处高程值为0的结果Map Calculation4。

（4）将这一结果进行3×3矩形窗口取Mean值的窗口分析，得到的结果与Map Query1层面相乘，并加以系数8/9，得出疵点处的理论高程值Map Calculation5。（5）将这一结果与疵点处高程为0的Map Calculation4层面相加，就得到了恢复后