GIS栅格空间分析
栅格数据空间分析
栅格数据空间分析
栅格数据空间分析是一种地理信息系统（GIS）分析方法，用于对栅
格数据进行处理和分析。
栅格数据由等尺度的正方形单元组成，在地理空
间上形成一个网格。
每个栅格单元代表一个特定的地理区域，例如一块土地、一座建筑物或一个气象站。
接下来是数据变换，包括栅格数据融合、相似性度量和特征提取等。
栅格数据融合是将多个栅格数据集合并到一个单一的栅格数据中，以获取
更全面和准确的信息。
相似性度量用于比较不同栅格数据之间的相似性和
差异性，以支持空间分析和决策制定。
特征提取是从栅格数据中提取具有
特定意义和价值的特征，例如提取建筑物、道路或河流等。
最后是空间分析，包括空间统计、遥感应用和模拟建模等。
空间统计
用于分析和研究栅格数据中的空间分布和空间关联性，例如热点分析、空
间插值和时空分析等。
遥感应用利用栅格数据进行地物分类、土地利用变
化检测和资源管理等。
模拟建模是利用栅格数据构建地理模型，进行模拟
和预测，例如气候模拟、城市扩张和生态模拟等。
栅格数据空间分析的主要优势在于能够处理大量的空间数据和复杂的
空间关系，同时还能够考虑地球表面的不规则性和异质性。
然而，栅格数
据空间分析也存在一些限制，例如空间分辨率和数据量的限制，以及对数
据获取和预处理的要求较高。
总之，栅格数据空间分析是一种重要的GIS分析方法，能够有效地提取、分析和模拟栅格数据中的空间信息，为决策制定和问题解决提供支持。
在不同的应用领域中，栅格数据空间分析具有广泛的应用前景和发展潜力。
如何进行栅格地图处理和分析
如何进行栅格地图处理和分析栅格地图处理和分析是地理信息系统（GIS）中的重要环节。
通过将地理数据转化为栅格形式，可以更加方便地进行空间分析和模拟。
本文将从数据获取、栅格化、栅格分析以及数据可视化等方面，探讨如何进行栅格地图处理和分析。
一、数据获取在栅格地图处理和分析中，数据获取是基础且重要的一步。
常见的数据来源包括遥感数据、地形数据以及人口统计数据等。
遥感数据可以通过航空摄影、卫星遥感等方式获取，具有广覆盖、高精度的特点，可以提供地表覆盖、植被生长、气候变化等各种信息。
地形数据包括数字高程模型（DEM）和数字地形模型（DTM），用于描述地表高度和地形特征，对于地貌分析和水资源管理等具有重要意义。
人口统计数据则包括人口密度、年龄结构、经济发展水平等信息，可用于进行城市规划和社会经济分析。
二、栅格化获取到的地理数据需要进行栅格化处理，将其转化为栅格形式。
栅格化是指将连续的地理现象离散化表示，将地理空间划分为一定大小的像元（pixel）。
栅格化可以通过网格划分、像元中心法等方式进行。
在栅格化的过程中，需要考虑数据的分辨率和精度，以及不同类型数据的特点。
例如，遥感数据的栅格化需要确定波段组合、像元大小等参数，以便保持数据的准确性和可用性。
三、栅格分析栅格分析是对栅格地图进行处理和运算的过程，主要包括空间分析、属性分析和时序分析等。
空间分析是指通过栅格地图进行地理空间关系分析，如相交、包含、邻近等；属性分析则是对栅格地图进行属性统计和量化分析，如面积计算、统计特征分析等。
时序分析在栅格地图处理和分析中也占有重要地位，通过对时间序列数据的处理，可以进行季节变化、气候演化等分析。
栅格分析可以通过计算机算法实现，如统计分析、模型推演等。
四、数据可视化数据可视化是栅格地图处理和分析的重要环节，通过合适的图形和表达方式将处理分析后的结果展示出来。
数据可视化可以通过各种图表（如柱状图、折线图、散点图等）和地图呈现。
在栅格地图的可视化中，可以采用颜色映射、等值线、方格图等方式，突出不同地理现象的特点和差异。
实验4-1 GIS空间分析(空间分析基本操作)
实验4-1、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)、 面积制表（Tabulate Area）、 分区统计(Zonal Statistic)、 缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、 栅格单元统计（Cell Statistic）、 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、实验准备预备知识：空间数据及其表达空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分 。
空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。
它是GIS 所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。
在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。
有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。
两种数据格式间可以进行转换。
空间分析空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。
空间分析是地理信息系统的主要特征。
空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。
空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。
空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。
空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。
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。
地理信息系统下的空间分析——第四章_栅格数据的空间分析方法
被赋予空值的单元有两种处理方式：
（1）如果在一个操作符或局域函数、邻域函数中的邻域 或分区函数的分类区中的输入栅格的任何位置上存在空值， 则为输出单元位置分配空值。
（2）忽略空值单元并用所有的有效值完成计算。
6、关联表
栅格计算器由四部分组成左上部layers选择框为当前arcmap视图中已加载的所有栅格数据层列表双击一个数据层名该数据层便可自动添加到左下部的公式编辑中间部分是常用的算术运算符110小数点关系和逻辑运算符面板单击所需按纽按纽内容便可自动添加到公式编辑器中
第四章 栅格数据的空间分析算法
4.1 栅格数据 栅格数据是GIS的重要数据模型之一，基于栅格 数据的空间分析方法是空间分析算法的重要内容之 一。 栅格数据由于其自身数据结构的特点，在数据处 理与分析中通常使用线性代数的二维数字矩阵分析 法作为数据分析的数学基础。 栅格数据的空间分析方法具有自动分析处理较为 简单，而且分析处理模式化很强的特征。
地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制 约关系外，还表现在空间上存在着一定的制约关联性。
对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的某个栅 格往往会影响其周围栅格属性特征。准确而有效的反映这 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，或与 其他层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据 有效的水平方向扩展分析。
带面积的点的精度为加减半个单元大小。这是用基于单 元的系统来工作必须付出的代价。
图4.9：点特征的栅格数据表示
gis空间分析的一般方法
gis空间分析的一般方法：（一）1. 按空间数据结构类型按处理的空间数据结构类型来看，可分为栅格数据分析、矢量数据分析。
栅格数据分析是建立在矩阵代数基础上的，在数据处理与分析中使用二维数字矩阵分析法作为其数学基础。
因此分析处理简单，处理的模式化很强。
一般来说，栅格数据的分析处理方法可以概括为聚类、聚合分析、复合叠加分析、窗口分析、追踪分析等。
矢量数据空间分析数学基础则是二维迪卡尔坐标系统。
常用矢量数据空间分析内容包括拓扑包含分析、缓冲区分析及网络分析等。
其中有些分析方法二者兼而有之，只是分析处理方式不同，如叠加分析在矢量数据和栅格数据中都有完善的实施方案。
2. 按分析对象的维数按分析对象的维数来看，包括二维分析、DTM三维分析及多维分析。
其中二维分析包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。
三维分析则有如下内容：三维模型建立和显示基础上的空间查询定位分析，以及建立在三维数据上的趋势面分析、表面积、体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山谷及可视域分析等。
多维空间分析是建立在多维GIS系统之上的。
相对于时态GIS而言，时空分析包括如下内容：时空数据的分类、时间量测、基于时间的数据平滑和综合、根据时空数据变化进行统计分析、时空叠加分析、时间序列分析及预测分析等。
3. 按分析的复杂性程度从分析复杂性程度来看，GIS空间分析可以分为空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建。
空间问题查询分析包括利用地理位置数据查询属性数据、由属性数据查询位置特征、区位查询（查询用户给定的图形区域——点、圆、矩形或多边形等内的地物属性和空间位置关系）。
空间信息提取涉及空间位置、空间分布、空间统计、空间关系、空间关联、空间对比、空间趋势和空间运动等的研究。
GIS矢量数据分析与栅格数据分析实验
GIS矢量数据分析与栅格数据分析实验在当今数字化和信息化的时代，地理信息系统（GIS）已成为处理和分析地理数据的重要工具。
GIS 中的数据主要分为矢量数据和栅格数据两种类型，对这两种数据的分析是 GIS 应用的核心内容。
为了更深入地理解和掌握 GIS 矢量数据和栅格数据的分析方法，我们进行了一系列实验。
首先，让我们来了解一下什么是矢量数据和栅格数据。
矢量数据是通过点、线、面等几何图形来表示地理实体的位置和形状，具有精度高、数据量小、便于编辑和分析等优点。
比如，道路、河流、行政区划等都可以用矢量数据来表示。
而栅格数据则是将地理空间划分成规则的网格单元，每个单元赋予一个值来表示相应的地理属性，常见的如卫星影像、数字高程模型等。
在实验中，我们首先获取了一组矢量数据和栅格数据。
对于矢量数据，我们拿到的是一个城市的道路网络和建筑物分布数据。
通过 GIS软件，我们可以清晰地看到道路的线条和建筑物的多边形轮廓。
而栅格数据则是该城市的卫星影像图，不同的颜色和灰度值代表了不同的地表覆盖类型。
接下来，我们开始进行矢量数据分析。
其中一个重要的操作是缓冲区分析。
比如，我们以城市的主要道路为对象，设定一定的缓冲距离，从而得到道路两侧一定范围内的区域。
这对于规划城市的商业区、绿化带等具有重要的参考意义。
另外，叠加分析也是矢量数据分析中常用的方法。
我们将建筑物分布数据与土地利用数据进行叠加，就可以了解哪些建筑物位于哪种土地利用类型上，有助于城市土地的合理规划和利用。
在栅格数据分析方面，我们首先进行了重分类操作。
根据卫星影像图中像素值的范围，将其重新划分为不同的类别，比如将植被覆盖区域、水体、建设用地等区分开来。
然后，我们进行了地形分析，通过数字高程模型计算出坡度、坡向等地形参数。
这对于农业规划、水利工程建设等有着重要的指导作用。
在实验过程中，我们也遇到了一些问题和挑战。
比如，矢量数据和栅格数据的精度不一致可能会导致分析结果的误差。
如何进行栅格地图生成和地理空间数据分析
如何进行栅格地图生成和地理空间数据分析栅格地图生成和地理空间数据分析是现代地理信息系统（GIS）中的重要环节。
随着遥感技术和数字地图技术的发展，栅格地图成为了地理信息处理和分析的重要工具。
本文将介绍如何进行栅格地图生成和地理空间数据分析的基本步骤和方法。
栅格地图生成是将现实世界的地理空间数据转化为栅格数据的过程。
栅格数据是由像素组成的矩阵，每个像素对应现实世界中的一个区域。
栅格地图生成的第一步是选择适当的栅格分辨率。
分辨率决定了栅格地图的精度，高分辨率可以提供更详细的信息，但需要更大的存储空间和计算资源。
在选择分辨率时，需要根据具体的研究目的和数据来源进行权衡。
栅格地图生成的第二步是数据预处理。
地理空间数据通常来自不同的来源，具有不同的格式和投影系统。
因此，首先需要将不同的数据源整合到同一坐标系统下，并进行投影转换。
其次，还要处理数据的空缺和异常值，以保证栅格地图的质量和准确性。
栅格地图生成的第三步是栅格化过程。
栅格化是将矢量数据转化为栅格数据的过程。
这个过程可以利用插值方法来实现，最常用的插值方法有反距离加权和克里金插值。
插值方法可以根据已有的点数据估算出整个区域的值，从而生成栅格数据。
地理空间数据分析是利用栅格地图进行各种地理问题的研究和分析。
该过程通常涉及到空间统计、多尺度分析、遥感影像分析等方法和技术。
空间统计是研究地理现象在空间上的分布和相关性的方法。
通过空间统计分析，可以揭示地理现象的空间规律和模式，为规划和决策提供支持。
多尺度分析是将地理现象在不同尺度上进行比较和分析的方法。
地理现象常常是具有多个尺度的，而不同尺度上的地理现象又具有不同的特征和规律。
通过多尺度分析，可以将地理问题从不同的角度进行研究，提高研究的全面性和准确性。
遥感影像分析是利用遥感技术获取的影像数据进行地理分析的方法。
遥感影像数据提供了丰富的地理信息，可以从不同的角度和尺度对地理现象进行分析。
遥感影像分析可以用于土地利用分类、植被覆盖度估算、城市扩张监测等领域，为地理问题的研究提供强大的工具和支持。
arcgis栅格数据空间分析实验报告
实验五栅格数据的空间分析一、实验目的理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。
二、实验内容根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。
三、实验原理与方法实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将离散点数据转换生成连续的栅格表面。
常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。
实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。
四、实验步骤⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化，对行政区划数据中的多边形取消颜色填充页脚内容1⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字rain，像元大小设置为10000页脚内容2点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial an interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小10000点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interp raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000页脚内容3求三者最大值与最小值的差值，并转化为整形数据，进行符号化，分为三类页脚内容4⑷采用样条差值点击spatial analyst→interpolate to raster→spline，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial an interpolate to raster→spline，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interp raster→spline，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000页脚内容5求三者最大值与最小值的差值，并转化为整形数据，进行符号化，分为三类⑸采用页脚内容6点击spatial analyst→interpolate to raster→kriging，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interpolate →kriging，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000页脚内容7求三者最大值与最小值的差值，并转化为整形数据，进行符号化，分为三类页脚内容8结果为三次插值求平均，分为4类制作降水量分布图，添加图名，图框，指北针，图例，比例尺页脚内容9五、实验总结1、栅格数据空间分析可以运用到哪些领域？栅格数据结构简单、直观、非常利于计算机操作和处理，是GIS常用的空间基础数据格式，基于栅格数据的空间分析是GIS空间分析的基础，也是GIS空间分析模块（Spatial Analyst）的核心内容。
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表面点插值分析参数设置
• 第四次课程实习要求：
自己选择一种栅格空间分析，可以是PPT中讲过的，也可 以是书上有的； 要求给出在ArcGIS中的操作过程描述、输入参数、输出结 果、操作含义等信息，然后提交给助教！ 本次实习不占实习总成绩分数，但是希望大家可以认真完 成；
谢 谢！
（DEM），输出是表示每个格点坡向的Grid数据，两个
栅格数据的地理范围基本一样； — 坡度的单位为角度，取值范围0~360
坡向分析参数设置
三、土石方（挖方/填方）计算
土石方计算：
— 数字高程模型是描述地面起伏状况的数据类型；
— 如果已知某块区域两个时刻的数字高程模型，那么就可 以计算出两者土石方量的差别（可能是填方或者挖方）
，例如修筑公路，填海造田等；
— 土石方计算在规划领域的应用较多； — 在ArcGIS中的土石方计算按照输入参数可以分为两种：
A、输入施工前和施工后的DEM数据，计算全图土石
方； B、输入施工前的的DEM数据以及施工后平地的高程，
计算全图土石方；
第一类填挖方操作(1)
打开属性表，察看 各个斑块的体积和 面积 自动分类 第一类填挖方操作(2) – 结果分析
一、坡度分析（Slope）
坡度分析（Slope Analyze）：
— 就是利用数字高程模型数据（DEM）来生成目标区域每
个点的坡度信息的过程；
— 这里的DEM指的是Grid DEM栅格数据 — 坡度分析的输入是一个Grid DEM数据，输出也是一个
Grid栅格数据，两个数据的地理范围基本上是一样的；
第二类填挖方操作(1)
第二类填挖方操作(2) – 结果分析
填挖方分析的其他操作入口
• 思考：如何才能计算出特定多边形区域内的土石方呢？ • 提示：( 1 ) 将多边形转化为栅格数据(使用Conversion Tools） （2） 使用栅格数据乘法剪裁出这个多边形区域所在的 栅格数据（生成一个新的图层） （3）进行栅格数据的土石方计算； 希望大家可以试试看，这个操作在大作业中会用到！
四、可视域分析（Viewsheld）
可视域分析：
— 给定一个地区的数字高程模型数据，以及一个给定的观察
点，计算此点可看见的区域以及不可见的区域
— 坡向分析的操作输入数据是一个地区的数字高程模型数据 （DEM）和一个观察点，输出是表示每个格点可见性
Grid数据，两个栅格数据的地理范围基本一样；
— 可见性的数据类型为逻辑类型，取值0(false)或者1(true)
GIS栅格空间分析
实习内容介绍
在ArcGIS 9.0 Desktop软件中完成栅格数据的空间分析操作， 包括： 坡度分析 坡向分析 土石方（挖方/填方）计算 可视域分析 表面点插值
实习前的准备
安装ArcGIS 9.0 Desktop软件，包括如下软件包 ArcGIS 9.0 Desktop软件 ArcGIS 9.0 Service Pack 1 （可选择，推荐安装） ArcGIS 9.0 中文运行环境（可选择，推荐安装） 准备上次实习的结果数据，包括如下图层数据： 居民点（Resident） Point 道路（Road） Poly-line 水渠（Aqueduct） Poly-line 山峰（Hill） Point 铁路（Railway） Poly-line 林地（Forest） Polygon 水库（Reservoir） Polygon 插值DEM数据 DEM
— 坡度的定义及分析算法见教材P213 — 坡度计算结果的单位可以使DEGREE（角度数 0~90）或
者PERCENT_RISE（上升比值0 ~ ∞）
ß
坡度分析参数设置
二、坡向分析（Aspect）
坡向分析：
— 利用输入的数字高程模型数据（Grid DEM），生成同一
地区的各个格点坡向的过程；
— 坡向分析的操作过程和坡度类似 — 坡向分析的操作输入数据是一个地区的数字高程模型数据
⊙
事先需要在图层中 选中一个或者若干 地物
可视域分析参数设置
五、表面点插值
表面点插值分析：
— 是栅格数据和矢量数据叠加分析的一种；
— 已知同一地区的栅格数据和矢量数据，通过地理位置上的
联系，计算当前矢量数据上的栅格属性； — 只能获取点地物对应的栅格属性
存放 插值结果的字段