ArcGIS空间统计分析
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• 点模式分析试验——样方分析
– 1 加载Hawths_Analysis_Tools_for_ArcGIS9外挂模块 – 将Hawth‘s Tools加入ArcMap 中Tools-> Customize-
>Add From File> 选中HawthsTools3.dll
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 3 生成随机点数据
– 生成50个随机点
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 4 样方大小计算
– 图层面积= (86.202889-82.669379)*(34.93570132.628863)=8.151235
– 样方大小 = sqrt[{2*(图层面积 / 点数)}] = sqrt[{2*(8.151235/50)}] = 0.5710
• 空间统计工具箱下的每个工具集都是按照功能进行分组的。 下面会对每个工具集中的工具进行详细的描述：
ArcGIS 空间统计分析
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 该工具集中的工具主要用来探讨数据的空间分布特征。包 含三个工具：
• 1、平均最邻近距离工具（Average Nearest Neighbor）：
– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
首先计算每个样方内出现点的概率
λ = n/k = 50/48 =1.041667
Where λ n k
= the ave # of features per quadrat = the # of features = the # of quadrats
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 5 样方生成
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 5 样方生成
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 6 统计每个样方内点的数量
ArcGIS 空间统计分析
• 与ArcGIS 9的Geoprocessing工具一样，空间统计的工具 也可以通过对话框、命令行以及模型（Model）等多种方 式运行。通过与Geoprocessing框架下的其他工具进行组 合，空间统计工具也可以很容易的进行扩展，用户可以创 建自己的工具，也可以同第三方产品进行协同工作。
• 点模式分析试验——样方分析
– 2 加载矢量数据 – 打开目录atlanta_hom>atl_hom.shp数据并显示
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 3 生成随机点数据
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 9 估计观测累计频率和期望累计频率
D = K / sqrt(m)
m = 样方数 k = 为一常数，与显著水平有关
若 显著水平为0 .20 (80%), K为1.07 若显著水平为0.05 (95%)，K为1.36 m=48, 显著水平为0.05时，D=0.196>0.11 说明两个模式差异不显著，故点集模式为随机模式
研究生课程
ArcGIS 空间统计分析实 习
杜世宏
北京大学遥感与GIS研究所
提纲
一、 ArcGIS 空间统计分析 二、模式分析工具集 三、聚类分布工具集 四、度量空间分布工具集 五、辅助工具集
ArcGIS 空间统计分析
• 空 间 统 计 主 要 的 工 作 是 研 究 空 间 自 相 关 性 （ Spatial Autocorrelation ） ， 分 析 空 间 分 布 的 模 式 ， 例 如 聚 类 （cluster）或离散（dispersed）。通过使用ArcGIS 9中的 空间统计工具，用户可以以一种非常直观而简单的方式获 得这些信息。
• ArcGIS 9中的空间统计工具箱包括了一系列工具，用来分 析地理要素的空间分布形态。传统的统计并不考虑地理要 素的空间关系，而在空间统计中，要素的空间关系是分析 中需要考虑的必要的，处于绝对重要地位的。
• 因此，对于空间数据分析的目的来说，使用ArcGIS 9中的 空间统计工具比使用原来的不考虑空间信息而进行统计的 工具要更为合适。通过使用这些工具，GIS用户可以采用 一种更高级的方法来解决空间数据分析中的问题。
– 测量每个要素与之最邻近要素之间的距离，并计算平均值。 再测量平均距离与假定为随机分布距离的相似程度。工具 进行统计后返回z score值。Z score值为负且越小，则要素分 布越趋向于聚类分布，相反为离散分布。
– 该工具主要用于说明要素之间的接近程度以及它们之间的 相互关系。
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ / x!
– 泊松公式可在Excel中很方便计算
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλx / x!
– 泊松公式可在Excel中很方便计算
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλx / x!
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 1 加载Hawths_Analysis_Tools_for_ArcGIS9外挂模块 – 将Hawth‘s Tools加入ArcMap 中Tools-> Customize-
>Add From File> 选中HawthsTools3.dll
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• 点模式分析试验——样方分析
– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
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– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 3 生成随机点数据
– 生成50个随机点
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• 点模式分析试验——样方分析
– 4 样方大小计算
– 图层面积= (86.202889-82.669379)*(34.93570132.628863)=8.151235
– 样方大小 = sqrt[{2*(图层面积 / 点数)}] = sqrt[{2*(8.151235/50)}] = 0.5710
• 空间统计工具箱下的每个工具集都是按照功能进行分组的。 下面会对每个工具集中的工具进行详细的描述：
ArcGIS 空间统计分析
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 该工具集中的工具主要用来探讨数据的空间分布特征。包 含三个工具：
• 1、平均最邻近距离工具（Average Nearest Neighbor）：
– 7 统计每个样方内点的频率
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
首先计算每个样方内出现点的概率
λ = n/k = 50/48 =1.041667
Where λ n k
= the ave # of features per quadrat = the # of features = the # of quadrats
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 5 样方生成
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 5 样方生成
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 6 统计每个样方内点的数量
ArcGIS 空间统计分析
• 与ArcGIS 9的Geoprocessing工具一样，空间统计的工具 也可以通过对话框、命令行以及模型（Model）等多种方 式运行。通过与Geoprocessing框架下的其他工具进行组 合，空间统计工具也可以很容易的进行扩展，用户可以创 建自己的工具，也可以同第三方产品进行协同工作。
• 点模式分析试验——样方分析
– 2 加载矢量数据 – 打开目录atlanta_hom>atl_hom.shp数据并显示
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 3 生成随机点数据
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 9 估计观测累计频率和期望累计频率
D = K / sqrt(m)
m = 样方数 k = 为一常数，与显著水平有关
若 显著水平为0 .20 (80%), K为1.07 若显著水平为0.05 (95%)，K为1.36 m=48, 显著水平为0.05时，D=0.196>0.11 说明两个模式差异不显著，故点集模式为随机模式
研究生课程
ArcGIS 空间统计分析实 习
杜世宏
北京大学遥感与GIS研究所
提纲
一、 ArcGIS 空间统计分析 二、模式分析工具集 三、聚类分布工具集 四、度量空间分布工具集 五、辅助工具集
ArcGIS 空间统计分析
• 空 间 统 计 主 要 的 工 作 是 研 究 空 间 自 相 关 性 （ Spatial Autocorrelation ） ， 分 析 空 间 分 布 的 模 式 ， 例 如 聚 类 （cluster）或离散（dispersed）。通过使用ArcGIS 9中的 空间统计工具，用户可以以一种非常直观而简单的方式获 得这些信息。
• ArcGIS 9中的空间统计工具箱包括了一系列工具，用来分 析地理要素的空间分布形态。传统的统计并不考虑地理要 素的空间关系，而在空间统计中，要素的空间关系是分析 中需要考虑的必要的，处于绝对重要地位的。
• 因此，对于空间数据分析的目的来说，使用ArcGIS 9中的 空间统计工具比使用原来的不考虑空间信息而进行统计的 工具要更为合适。通过使用这些工具，GIS用户可以采用 一种更高级的方法来解决空间数据分析中的问题。
– 测量每个要素与之最邻近要素之间的距离，并计算平均值。 再测量平均距离与假定为随机分布距离的相似程度。工具 进行统计后返回z score值。Z score值为负且越小，则要素分 布越趋向于聚类分布，相反为离散分布。
– 该工具主要用于说明要素之间的接近程度以及它们之间的 相互关系。
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ / x!
– 泊松公式可在Excel中很方便计算
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλx / x!
– 泊松公式可在Excel中很方便计算
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析
– 8 基于泊松分布计算期望分布频率表
P(x) = e-λλx / x!
模式分析工具集（Analyzing Patterns）
• 点模式分析试验——样方分析