GIS实验报告五

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)、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。

空间分析的基本步骤:

a) 确定问题并建立分析的目标和要满足的条件

b) 针对空间问题选择合适的分析工具

c) 准备空间操作中要用到的数据。

空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价

数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。

实验数据：

实验数据包括：Slope1（栅格数据），Landuse （栅格数据）, landuse92,r5yield,emidalat

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

本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模块，要使用“空间分析模块”首先在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 工具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。

（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，可以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：

（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。

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。

（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”。

（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

(5)面积制表

在上一步的基础上进行。加载Landuse92 栅格图层，打开ArcToolbox。

（6）分区统计(Zonal Statistic)

在ArcMap中新建地图文档，加载栅格图层r5yield (粮食产区分类图)、栅格Organic(土壤

有机质含量分布图)

在r5yield 中，根据产量不同分为5个粮食产区

打开 ArcToolbox，执行-下的“区域统计到表”分析工具，

按上图所示指定参数，确认后得到如下一个数据表：