最近距离法(NNI)在ArcGIS中的实现

空间数据分析实验报告

——最近距离法（NNI ）在ArcGIS 中的实现

地理科学基地班 侯靖

2009301110004

一、 实验目的

1.理解最邻近指数法测度空间模式的思想。

2.熟悉 ArcGis 的基本操作，能够用空间分析模块 Hawths Tools 工具进行最邻近指数的测度。

二、实验原理

1.最临近距离法

最邻近距离法（也称为最邻近指数法）使用最邻近的点之间的距离描述分布模式，形式上相当于密度的倒数（每个点代表的面积），表示点间距离。

最邻近距离法首先计算最邻近的点对应的平均距离，然后比较观测模式和已知模式之间的相似性。一边将随机模式作为比较标准，如果观测模式的最邻近距离大于随机分布的最邻近距离，则观测模式趋于均匀，如果观测模式的最邻近距离小于随机分布模式的最邻近距离，则趋于聚集分布。

2.最临近指数测度方法（NNI ）

NNI 思想，首先对评价区内的任意一点都计算最邻近距离，然后取这些最邻近距离的均值作为评价模式分布的指标。对于同一组数据，在不同的分布模式下得到的NNI 是不同的，根据观测模式的NNI 计算结果与CSR 模式的NNI 比较，就可判断分布模式类型。

一般而言，在聚集模式中，由于点在空间上多聚集于某些区域，因此点之间的距离小，计算得到的NNI 应当小于CSR 的NNI ；而均匀分布的最邻近距离大，且大于CSR 下的NNI ，因此通过最邻近距离的计算和比较就可以评价和判断分布模式。

方法：

计算任意一点到最邻近点的距离d min

对所有的d min 按照模式中点的数量n ，求平均距离，即

∑==n

i d n d 1

min

min

1

在CSR 模式中同样可以得到平均的最邻近距离，其期望为E(d min )，根据理论研究，在CSR 模式中平均最邻近距离与研究区域的面积A 和事件数量n 有关，考虑到研究区域的边界修正时，可以由下式表示

n p n n A d E )041.00541.0(2

1

)(min ++=

通过上述推到，可以知道最邻近指数表示为

)(min min

d E d R =

（1）如果R=1，说明观测事件过程来自于完全随机模式CSR ，属于随机分 布。

（2）如果R<1，说明大量事件点在空间上相互接近，属于空间聚集模式。 （3）如果R>1，说明点之间的最邻近距离大于CSR 过程的最邻近距离，事 件模式中的空间点是相互排斥的趋向于均匀分布。

三、 实验准备

1.实验数据

湖北省县级分布的.shp 数据；湖北省乡镇及其大型企业的点分布.shp 数据。

图1 原始数据图

2.实验环境

实验在windows xp 的操作系统环境中进行，使用ArcGis 9.3 软件。

四、实验步骤

1.研究面状地物的选取

在ArcToolbox 中选择Analysis Tools----->Extract----->Select，按属性选取“"NAME" = '襄樊市'”，并保存为文件bount_襄樊市.shp.点击确定后“襄樊市”面状地物被选择（这一步注意SQL选择语句中的中英文引号的切换，语句中一律使用英文输入的引号）。

图2.面状地物的选取（注意图中方框部分的引号）

2.研究点状地物的选取

在 ArcToolbox 中选择 Analysis Tools----->Extract----->Clip，在 Input Features 选项中选择respt.shp 文件，在 Clip Features 中选择 bount_襄樊市.shp文件

图3.点状地物的选取

3.投影变换

对所选区域进行投影变换，使用ArcToolbox 工具栏中的Project 工具，选择路径为Data Management Tools——>Projections and Transformations——>Feature——>Project，在弹出的对话框中将投影方式变换为Gauss Kruger-Beijing 1954 投影标准。由于襄樊市的经度在112°左右，纬度在32°左右，因此选择Beijing1954 3 Degree GK CM 114E.prj，点击modify 将原始纬度参数设为32点击确定进行转换。点层和面层均需进行投影转换。

图4.选择投影

4.面积与周长的计算

选择bount_襄樊市_Project1 图层，右击打开Open Attribute Table，在属性Area 栏右击Calculate Geometry。在弹出的Calculate Geometry 对话框中点选Use coordinate system of the data source 选项，并在下拉选项中选择Square Meter 作为数据单位，确定后计算出襄樊市的面积为337296000m2。

图5.襄樊市面积计算

选择bount_襄樊市_Project1 图层，右击打开Open Attribute Table，在属性Perimeter 栏右击Calculate Geometry。在弹出的Calculate Geometry 对话框中点选Use coordinate system of the data source 选项，并在下拉选项中选择Meter 作为数据单位，确定后计算出襄樊市周长为110397m。

图6.襄樊市周长计算

5.最近距离生成

使用Hawths Tools 模块，选择HawthsTools——>Analysis Tools——>Distances between Points （Within Layer）在弹出的对话框中选择经过坐标转换后的点状地物文件，respt_襄樊市_Project1 作为

目标文件,以FID 为标识项，生成N*N

的距离矩阵和最邻近距离两个表格，可以

得到每个点的最邻近距离。