第6章 栅格数据分析

1.5 2.8 6.7 4.5 A 2 5.5
最小累计成本计算示例
1 2 2 1 4 3 3.5 1.5 5.7 4.0 B 1 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 5.7 6.7 3.5 4.0 4.5 5.5 5.5 6.7
1 2 1
4 3 3
5 7 4
1 6 4
1.5 2.8 6.7 4.5 A 2 5.5 5.5
同层格网 全局运算，扩展邻域运算

距离种类
简单距离（自然） 有效距离（成本）
距离量算（一）：简单距离量算

单位：格网单元 类型：
连续距离对源单元建立缓冲，形成距离带 对格网中每个单元分配给一组指定的地理实 体中最接近的一个。

ArcGIS实现
连续： proximity — Buffer 最近：Voronoi 或 Thiessen多边形
有效距离计算：连接成本矩阵
1 1 2 1 2 4 3 3 2 5 7 4 1 1 6 4 3 2 2 4.9 3.5 4.2 4 4.5 5 5.7 6 7 3 1 1
3
6
有效距离计算

目标：最小累计成本路径 方法：循环迭代 最小累计成本计算示例
源点格网矩阵 成本格网矩阵 连接格网矩阵 指派格网矩阵 输出格网矩阵
(空间聚集)
邻域运算应用：滤波
低通滤波 平均值 高通滤波 Range运算
邻域运算应用：地形分析 （坡度、坡向）
坡度图
坡向图
第3节 区域运算
区域单元识别
分区叠置分析
几何量测
第4节 广域运算
——根据超出邻域范围的输入网格值计算每一个网 格的输出值的栅格数据运算。
一、距离量算

计算与源单元（制定格网单元）的距离。
逐点运算（一）：重新分类

数据分离——将某一类型的地理实体从一 幅栅格图层中分离出来。0和1表示 数据简化——较详细的分类分级简化为较 概括的分类分级，减少分类分级的数目。
数据分等——网格值按等级分类，将范围 值分等为某一简单值。


逐点运算（二）：数值运算
算术运算 三角函数 对数 幂 U= f (A, B,…)
最小累计成本计算示例
1 1 2 1 2 4 3 3 2 5 7 4 1 1 6 4 1.5 4.2 B 1 1 1.5 1.5 2.0 2.8 4.2 1.5 1.5 2.0 2.8 4.0 4.5 6.7
1.5 2.8 6.7 4.5 A 2
4
最小累计成本计算示例
1 2 2 1 3.5 1.5 3 5.7 4.0 B 1 1.5 1.5 2.0 2.8 4.0 6.7 4.5 2.0 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.7 6.7
距离量算：计算规则
1.414 X Grid Cell Grid Cell
自然距离量算例
距离量测（二）有效距离量测

源单元矩阵、成本矩阵、链接成本矩阵 成本矩阵构成：
不同障碍之和 例：选址源地到目的地的距离+地形（坡度等级） +地质+河流+用低成本+居住中心距离

连接成本矩阵计算
横向：平均值： 对角线：平均值X1.414： 累计成本距离：
5 7 4
Fra Baidu bibliotek
1 6 4
1.5 2.8 6.7 4.5 A 2 5.5
最小累计成本计算示例
1 2 2 1 3.5 1.5 3 5.7 4.0 B 1 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 5.7 6.7 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 5.7 6.7
1 2 1
4 3 3
5 7 4
1 6 4
• F * SD = fuel used
F *SD * HF = fuel used
F *SD * HF = fuel used
F * SD * HF * VF = fuel used
本章思考题
• 1,什么是重新分类运算，举例说明其主要 应用； • 2,邻域运算包括哪些运算，试分别举例说 明。 • 3,什么是有效距离，有效距离的计算。 • 4，运用栅格数据分析的基本运算，建立并 解决实际问题；P148，6小题
最小累计成本计算示例
源点矩阵 B 1
成本矩阵
2 2 1
1 2 A 1
4 3 3
5 7 4
1 6 4
最小累计成本计算示例
链接矩阵
1 2 2 1
1
2.8 2.5 2.8
4
3.5 5.7 5 4.9
5
1
2
3
3
7
6
1
3
4
4
最小累计成本计算示例
1 1 2 1 2 4 3 3 2 5 7 4 1 1 6 4 1.5 2.8 A 2 1.5 4.2 B 1 1 1.5 1.5 2.0 2.8 4.2
最小累计成本计算示例
4 3 3.5 1.5 5.7 4.0 B 1 3 3 3 A 1 5 4 5 1 1 8 5 B 7
5 6 7 8 1 4 3 2
1.5 2.8 6.7 4.5 A 2 5.5 9.5
7 7
最小累计成本矩阵
单元指派矩阵
二、 通视情况分析
• ——根据地形高程数据判断任意两点之间 是否相互通视。 • 视线分析、视域分析。 • 观察点图层+DEM数字高程模型
邻域运算：邻域大小与类型
邻域运算函数
Cij f ( cij ij )
i m j n im j n
统计： 最大值、最小值 平均值、标准差 值域、总和、模、… 测度： 多数、少数、种类、 …
ArcView中的邻域运算
邻域运算的应用：数据平滑
（Mean空间过滤）
邻域运算的应用：类型数目
第5节 地图模拟
• ——栅格运算的综合分析应用，产生于栅 格数据叠置分析，多重栅格数据的叠合运 算。 • 地图模拟的流程图称为地图模型。 • 地图模型分为： 描述性模型和指导性模型。
学 校 选 址 分 析
最佳路径选择——汽车耗油计算
F * D = fuel used
其中，D = Miles traveled / miles per gallon F=地表系数
A
A
B
C U U
逐点运算（三）：叠置分析


逻辑运算 规则运算 算术运算 统计分析
最大值、最小值 平均值、总和 标准差、值域 多数：输入单元频率最高的单元值 少数：输入单元频率最低的单元值 种类：不同单元值的数目
逐点运算：组合运算（Combine）
1: 0-20% 2: 20%-40% 3: >40% 3 2 1 2 1 2 1 2 3 1 2 北：1 3 东：2 3 南：3 2 4 2 4 4 5 7 3 4 6 5 组合代码 坡度坡向 1 2 3 4 5 6 7 3，3 2，3 2，2 1，2 2，4 1，4 3，1
2
西：4
4
1
不作任何数学和逻辑运算，以一个唯一值表示输入网格值的不 同组合。
ArcView中的逐点运算
栅格叠置运算应用

通用土壤流失方程
A=RKLSCP A：平均土壤流失量； R：降雨强度 K：土壤可蚀性 L：坡长 S：坡度 C：耕作因子 P：水土保持措施因素
逐点叠置分析时应该注意：

1.参与叠置分析的栅格图层网格精度尽量一 致，不一致时应当将它们统一到其中最差的 网格精度。
第6章 栅格数据分析
1、逐点运算 2、邻域运算 3、区域运算 4、广域运算
栅格数据分析——概论


面向位置的特征，简单且效率高 可在单个单元、单元组、不同单元层次 上进行空间分析操作 不排除矢量数据的分析方法，但算法不 同
第1节 逐点运算（局部运算）



栅格数据分析中的单个网格运算 对应的栅格单元运算，不涉及位置运算。 不受邻域单元影响 产生新的栅格地图
1 2 1
4 3 3
5 7 4
1 6 4
1.5 2.8 6.7 4.5 A 2
最小累计成本计算示例
1 2 2 1 3.5 1.5 3 5.7 4.0 B 1 2.0 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.7 6.7 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 5.7 6.7
1 2 1
4 3 3
2.栅格图层叠加时，需理解每个参与图层中 网格值的数据类型，避免产生无意义的结果。 如整型和浮点型数据的叠加。

第2节 邻域运算

栅格图层中每个网格和其周围某一邻域 内所有网格的栅格数据分析技术 邻域运算要素
焦点网格（中心点） 邻域大小与类型 邻域运算函数

邻域运算一般在单个图层上进行 通过所确定的邻域类型扫描整个格网。