第九章_ArcGIS中的栅格分析

（3）栅格数据转换为点要素
把代表点信息的栅格数据转换为点状要素时， 输入栅格数据中的每个单元都将生成矢量数据中的 点。每个点要素的位置都在单元的中心，空值不转 换为点。
（七）重分类
重分类是输入的栅格数据因某种原因不适应分 析要求时，使用新值取代输入栅格数据的单元值并 输出为栅格数据的过程。
1、对数据进行重分类的主要原因
（5）检验模型结果。检查模型所得到的结果是否 合理、正确？若不合理，返回第二步重新进行。检 验通过对某些参数进行适当调整能否获得一个更好 的结果。如果建立了多个模型，要通过检验结果分 析出哪个模型最好。
（6）实施分析结果。当建立的模型解决了空间问 题，达到最终目标后，就可以应用分析结果。
（三）栅格数据集
获取派生信息：从现有数据创建有用的信息， 如建立分水岭轮廓、表面估计、分类、从道路中导 出距离或计算某区域内的人口密度。
识别空间关系：通过加权叠加和合并等操作， 分析数据层间的关系。空间分析包含了一组丰富的 地图代数工具用于基于网格单元的模拟分析。
寻找适宜位置：通过合并数据层来寻找最适合 某一特定目的的区域，如建造一座新建筑物、分析 洪水或滑坡可能发生的高风险区域。
图像单元值代表卫星图像或扫描图片的发（反） 射光或能量。
空间分析工具主要是面向专题栅格数据的，所 有分析函数都是对栅格数据集的第一波段进行处理。
（四）启用空间分析模块 1、空间分析扩展模块的启用
2、打开空间分析用户界面
工具栏
生成等高线
局域函数 邻域函数 全局函数 栅格计算器
设置分析环境
距离分析 栅格插值 表面分析函数
数据转换
直方图
（五）设置栅格分析环境
在进行空间分析前，必须为分析结果设定范围、 存储形式、使用的坐标系统、输出单元大小、工作 目录等。
这些设置是通过在Spatial Analyst下拉菜单中选 择Options命令，在打开的 Options对话框中进行的。
1、创建临时或永久性计算结果
默认状态下，多数分析结果都是临时的。而一 些转换函数和不创建输出栅格数据的函数在默认条 件下将创建永久性数据。所有其他函数的结果可以 用两种方式变为永久性结果。
（1）在函数对话框中输入结果数据集的输出 路径和名称。
（2）先创建临时结果，然后在目录表中右击临 时结果并选择Make Permanent命令，打开想要保 存的目录并指定文件名，单击Save按钮，保存为永 久性文件。
2、为计算结果指定默认磁盘位置（设置工作目录）
分析结果的默认位置是系统的临时目录，通常 是C：\temp。可以在分析前用Analysis Options对话 框中为 结果指定磁盘位置。
（3）分析输入数据集。通过ArcGIS和空间分析模 块中的各种工具来分析输入数据集中的数据，理解 景观里单个物体的空间和属性关系，以及这些物体 （表征模型）之间的关系。
（4）执行分析。由一组目标、各个过程模型和输 入数据集组合在一起就构成了解决最终目标的整体 模型，在本步骤中要使用空间分析模块提供的各种 工具找到用于建立或完成整体模型的工具和方法， 实现最终目标，解决空间问题。
线状要素没有宽度，转换后单元的大小就表示 了线性要素的宽度。因此，需要设置合适大小的单 元来表示线性要素。
2、将栅格数据转换为矢量数据
用户能够通过ArcGIS空间分析模块把栅格数据 文件转换为点、线、多边形要素。
（1）栅格数据转换为多边形要素
把代表多边形要素的栅格数据转换为多边形要 素时，系统将通过对具有相同值的邻近单元组产生 多边形。
当选用第二个选项时，它使用数据框（Data Frame）的坐标系统作为输出栅格的坐标系统。
5、设置分析范围
空间分析的默认范围是全部图层的重叠位置， 即全部输入的交集。
在空间分析Options中用户可以通过设置坐标 指定范围，一般选择等同于某个图层的空间范围或 当前显示范围。
在选择某些项后，还可以为指定栅格数据集设 置捕捉范围，使输出栅格数据单元能与指定的栅格 数据单元配准。
采用空间分析方法处理空间问题时，必须使用 或建立栅格数据集。
在空间分析中学习和掌握栅格数据集的表示方 法十分重要。
1、栅格数据集 2、坐标空间和栅格数据集 3、离散数据和连续数据 4、栅格数据集的精度
栅格数据集
栅格数据一般分为两类：专题数据和图像数据。
专题数据表示某些观测的量或某个特定现象的 分类，如高程、污染浓度或人口等。
3、使用分析掩码
在进行空间分析需要屏蔽某些部分时，可以 通过设置分析掩码完成。
分析掩码标识了在执行某个操作或函数时需要 考虑的单元。
所有分析掩码中的非空值单元将被屏蔽，并 在输出结果中被赋予空值。
在使用时，必须预先创建分析掩码，然后才能 在分析中应用掩码。
（1）通过重分类创建分析掩码
（2）在后续分析中应用掩码数据集
第九章 ArcGIS中的栅格分析
本章主要讲述如何通过ArcGIS的空间分析扩展 工具进行栅格数据的生成与处理、表面分析、密 度分析、距离分析等；
学习地图代数、数学函数和运算符等与栅格 计算器的应用；学习栅格模型的建立并为ArcGIS其 他扩展模块的应用打好基础。
使用ArcGIS空间分析操作符和函数完成基 本 于格网单元模型的基本操作 章 生成坡度、坡向和山体阴影 学 对点数据进行插值生成表面 习 将矢量数据转换成栅格数据 内 执行局域、邻域和分区统计分析 容 生成直线和成本权重距离表面
有值的单元数有可能比被转换的点的数量少。 因此，需要将单元设置得足够小以便为所需分析捕 捉到足够的点。
将线要素转变为栅格数据集类似于转换点数 据。在转换中用与单元相交的线的属性给相应的单 元赋值。
如果有多条线通过同一单元，选择处理过程中 首先遇到的线来代表输出单元的属性。没有与线相 交的单元值为NoData。
应用过程模型可以解决各种各样的问题，例如：
适宜性建模。大多数空间模型包括寻找最佳位 置，如建造新学校或垃圾掩埋场的最佳位置。
距离建模：从北京飞到上海之间的飞行距离？
水文建模：水会流向哪里？
表面建模：某城镇各个地方的污染程度如何？
3、建立空间分析模型的步骤
（1）描述问题：为了解决空间问题，首先要清晰 地描述要解决的问题，即最终目标是什么。
一个最基本的空间分析操作是将两个栅格数据 加到一起，如上图A所示。
逻辑运算使模型的复杂程度增加，如图B所示
特定的函数使复杂度进一步增加，如图C所示
多种函数和逻辑运算的组合又使复杂度进一步 增加。
使用过程模型要尽可能简单地抓住本质来解决 问题。有时只需要单个操作和函数，有时也可能需 要成百上千的操作和函数。
转换过程中选择单元大小要基于几点考虑：
（1）输入数据的分辨率
（2）完成分析所需的输出数据的分辨率和处理 速度；
（3）默认的单元大小是输入矢量数据集的长或 宽中的较小长度除以250。
如果输入数据是多边形，转换过程中输出栅格 数据集上的每个单元将被赋予通过单元中心的要素 的值。
➢ 对于连续数据，这仅仅是一个可能的位置。
1、将矢量数据转换为栅格数据
任何格式源数据文件（CAD格式、Coverage、 Shapefile、Geodatabase）中的点、线、多边形要素 都能转换为栅格数据，可以使用字符型和数值型属 性字段进行转换。
如果使用字符型字段，空间分析工具将为输出 栅格数据集中的每个独立字符串分配一个独立的值， 并添加一个字段保存原始字符串。
➢ 对于离散数据，就要假设要素均匀覆盖了整个单 元范围。当单元中心不能代表整个单元时，可以根 据需要决定是否减小单元的尺寸。
如果输入的要素是点，包含该点的单元将赋予 该点的属性值。
没有包含点的单元值为NoData。点本身没有面 积，转换后用一个有面积的位置来表示点数据。
如果两点或多点落入同一个单元，空间分析模 块选择首先遇到的点的属性为该单元赋值。
弧段是从栅格数据的单元边界产生的。具有相 同值的连续单元聚在一起形成多边形。在输出的多 边形矢量数据中，输入栅格数据中的空值单元不转 换为要素。
（2）栅格数据转换为线状要素
把代表线性信息的栅格数据转换为线状要素时， 线状要素是由输入栅格数据的每个单元产生的，它 通过每个单元的中心。空值单元不转换成要素。
根据数据单元发生变化的信息用新值取代栅格 数据单元原有的值。 为了简化或合并某些类别将栅格中不同的值归 为一类； 将多个栅格数据按照敏感度、优先权等标准的 或统一的等级体系重新归类。 将指定值设置为空值或根据变化将空值赋予指 定值。
如何寻找最小成本路径
栅格数据重分类
一、ArcGIS栅格分析概述
（一）ArcGIS空间分析模块
栅格数据和非栅格数据的复合应用是GIS应用 中的一个趋势，随着GIS、遥感和DEM的不断发展， 栅格数据在GIS中越来越重要。
在ArcGIS中，基于栅格数据的处理通过空间分 析模块完成。该模块可以创建基于栅格的数据，并 对其进行查询、分析和制图。可应用的数据包括影 像、Grid和其他栅格数据集。在该模块中有多种空 间分析工具，尤其适合进行表面分析。概括地说， 主要完成以下4类工作。
计算通行成本：建立通行成本表面，确定考虑 经济、环境和其他目标的最佳通道。
空间分析的方法简单，有时只需建立分析地图 即可。复杂的应用包括联合多种数据层建立模拟真 实世界的模型。
需要注意的是：空间分析并不是一定能得到一 个确定的答案，相反地，它可能得到几个供选择的 方案。
（二）空间分析模型
空间分析模块可以执行有效的分析，但是它 不能自己解决问题。在用户正确地提出问题并给出 所具有的正确信息后，解决空间问题的途径就是进 行空间问题建模。
模型是显示世界的再现，由于现实世界内在复 杂性及其组成成分之间的相互作用，模型应该被设 计成一个简化的、易于被处理的现实事件的缩影。
通过组合地理要素层建立模型理解、描述和预 测现实世界中事物是如何工作的。
模型主要分为两类：表征模型和过程模型。前 者用来描述景观实体，后者模拟景观过程。
1、表征模型
在GIS中，表征特征通过一组数据层来创建。 对空间分析模块而言，这些数据层既可以是栅格数 据也可以是矢量数据。
方法就是在Extent选项卡中使用Snap extent to 下拉列表框指定栅格数据集。
6、设置单元大小
分析结果默认的单元大小被设置为输入栅格数 据中最大单元的大小，用户可以指定单元大小或指 定输出单元等同于输入的某个数据的单元大小。
（六）数据转换
ArcGIS中的数据可以根据需要由要素格式转换 为栅格格式，也可以由栅格格式转换为要素格式。
栅格数据层由矩形的网格来表达，每幅图层里 的每个位置用一个带有值的网格单元表达。
多幅图层的单元叠加在一起，描述每个位置的 多种属性。
表征模型描述景观实体内在的空间关系，如建 筑物的形状和它与其他实体之间的空间关系、建筑 物的分布，如图所示。在建立空间关系的同时，表 征模型还可以建立物体的属性，如建筑物的所有者。 因此，表征模型被认为是描述性模型。
（2）分析问题：理解了问题最终目标后，必须将 该问题分解为一组具体目标，并且按照次序排列。 找出完成各具体目标所必需的要素及各要素之间的 相互作用，并建立必要的输入数据集，将这些数据 表达成一组数据层，即创建一个表征模型。还要利 用过程模型来模拟要素间的相互作用，有可能需要 一系列的过程模型才能达到最终目标。
对于能访问属性表的栅格数据层，在目录表中
右击图层名，选择Open Attribute Table命令，选择 需要被执行的行。空间分析将受限制于这种选择， 操作仅在选择集上进行，起到了掩码的作用。
4、坐标Байду номын сангаас统 进行空间分析时能控制坐标系统的改变。
系统默认使用第一个选项，采用与第一个具有 坐标系统的栅格数据一致的坐标系统。这使栅格重 投影的工作量减至最少。
表征模型示意图
2、过程模型 过程模型描述表征模型所表示的实体之间的相
互作用，使用空间分析工具进行关系模拟（如图所 示）。过程建模有时也指制图建模，用来描述过程， 也常被用来预测某些行为出现后会发生什么情况。
A B
每一个空间分析操作和函数都可以看作是一个 过程模型。
有些过程模型较简单，有些则较复杂。更复杂 的模型可以通过包含逻辑关系、综合多种过程模型、 使用空间分析对象模型和VB等得到。