空间分析实例分析文档格式.docx

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A）重分类坡度数据集

将坡度分为10级，平坦的地方适宜性好，赋与较大的适宜性值，陡峭的地方则赋与较小的值。

重分类娱乐场所距离数据集

也是将等间距分级为10级，距离娱乐场所最近适宜性最高为10，距离最远为1。

重分类现有学校直线距离数据集

也是分为10级，距离学校最远的单元为10，最近的为1。

重分类土地利用数据集

土地对学校适宜性也存在一定的影响，如湿地、水体分布区建学校的适宜性极差，所以在重分类时删除这两个选项。

8）适宜区分析。

对各个重分类后数据集的合并计算。

二：

寻找最佳路径

随着社会经济发展的需求，公路的重要性日益提高。

如何根据实际情况设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。

2、目的

通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据的距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能。

（1）dem（高程数据）；

（2）startPot（路径源点数据）；

（3）endPot（路径终点数据）；

（4）river（小流域数据）。

数据位于Chp8\Ex2\Road.mdb中。

4、要求

1）新建路径成本较少；

2）新建路径为较短路径；

3）新建路径的选择应该避开主干河流，以减少成本；

4）新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本（reclass_river）是路径成本中较关键因素，先将坡度数据（reclass_slope）和起伏度数据（reclass_QFD）按照0.6：

0.4权重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下：

Cost=reclass_river+（reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4）

5）寻找最短路径的实现需要运行ArcGIS的空间

分析中距离制图中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成；

6）提交寻找到的最短路径路线图。

1）运行ArcMap，加载SpatialAnalyst模块；

2）加载Road.mxd文件；

3）设置空间分析环境

A,设置工作路径；

B：

在AnalystExtent下拉框中选择“SameasLayerlanduse”；

C:

创建成本数据集

4）成本数据的考虑

A：

坡度成本数据集，选择DEM数据层，生成坡度数据集，对其重分类。

其原则是：

采用等间距分为10级，坡度最小的一级为1，最大的一级为10。

B）起伏度成本数据集

选择DEM数据集，生成起伏度数据层，重分类，地形越起伏，级数值越高，最小一级为1，最大一级为10。

C、河流成本数据集

选择River数据层，按河流等如下进行分类。

4）加权合并单因素成本数据，生成最终成本数据

5）计算成本权重距离函数，生成成本距离图

6）求取最短路径。

生成最终的最短路径图。

三：

熊猫分布密度制图

科学准确地分析熊猫的分布情况，对合理制定保护措施和评价保护成效具有重要的意义。

通过练习，熟悉ArcGIS密度制图函数的原理及差异性，掌握如何根据实际采样数据特点，结合ArcGIS提供的密度制图功能和其他空间分析，制作符合要求的密度图。

Xmpoint.shp为野外实采的熊猫活动足迹数据，一个足迹代表一个熊猫曾在些活动过，相同的足迹只记载一次。

（Chp8\Ex3\目录下）

1）熊猫活动具有一定的区域范围，一个区域范围只有一个或一对熊猫，假设熊猫区域半径为5公里；

2）一个采样点代表一个熊猫，但由于熊猫的生存具有确定区域特征，不同的采样点具有不同的空间控制面积。

假定熊猫活动范围分布满足

以采样点为中心的泰森多边形；

3）在野外实采的熊猫活动足迹数据的基础上，以每个熊猫区域范围为权重，运用ArcGIS中的区域分配功能和密度制图功能制作该地区熊猫分布密度图；

5、计算原理

首先利用栅格数据空间分析模块提供的区域分配功能提取熊猫的区域范围，然后用理论最大区域面积（假定是半径为5公里的圆，面积为3.1415927*5*5平方公里）除以所提取的熊猫实际区域面积，作为采样点的加权值（只里记为Power字段），生成熊猫分布密度图。

六：

操作步骤

1）运行ArcMap，加载SpatialAnalyst模块；

2设置工作路径；

3）加载数据

4）选择熊猫活动足迹数据图层，设置参数，输出文件名记为FP生成熊猫区域范围图（白色区域表示没有熊猫出现）

5）选择FP数据层，开FP属性表；

6）单击FP属性表右下角Options按钮的下拉箭头，选择Export命令；

7）导出FP属性数据表，在Outputtable文本框中输入文件名FBtab.dbf；

8）单击OK按钮。

出现提示是否需要加载该数据表，选择“是（Y）”

9）选择熊猫活动足迹数据层（XMPoint），完成熊猫采样数据与区域范围数据的链接；

10）选择熊猫活动足迹数据图层（XMPoint），打开XMPoint属性表，打开FieldCalculate对话框输入计算公式，计算每个采样点的权重值，作为计算密度的样本值。

12）提取密度；

四：

山顶点的提取

山顶点指那些特定领域分析范围内，该点都比周围点高的区域。

如何基于DEM数据正确有效地提取山顶点，在数据地形分析中具有重要的意义。

2、目的

黄土丘陵地区DEM数据。

数据位于Chp8\Ex5\目录下；

1）应该栅格数据空间分析模块中的等高线提取功能，分别提取等高距为15米和75米的等高线图，并按标准地形图绘制等高线方法绘制等高线，作为山顶点提取的地形背景。

2）通过领域分析和栅格计算器提取山顶点。

5、操作过程

2）单击SpatialAnalyst下拉箭头，单击Options，单击General标签，设置工作路径；

3）加载数据。

（Chp8\Ex5\DEM）

4）单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择SurfaceAnalysis子菜单并单击Contour，设置相关参数，提取等高距为15米的等高线；

5）修改Contourinterval为75米，提取等高距为75米的等高线，输出文件名为Contour75

单击Contour15数据层为例，选择显示颜色为灰度60%，单击OK按钮。

7）单击Analyst下拉箭头，选择SurfaceAnalysis子菜单并单击Hillshade，设置输出文件名为Hillshade，提取该地区光照晕渲图，作为等高线三维背景。

8）单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择RasterCalculator…，输入计算公式：

Back=[DEM]>

=0,单击OK。

提取有效数据区域，作为等高线三维背景掩模。

9）双击Back1数据层，在弹出的属性对话框的Display属性页设置透明度为60%，在Symbology属性框中设置其显示颜色为Gray50%，单击OK

10）按Contour15、Contour75、Back、Hillshade次序放置数据层，生成三维立体等高线图。

11）单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择NeighborhoodStatistics，设置如下参数，单击OK按钮，提取11*11分析窗口最大值。

12）单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择RasterCalculator…，输入计算公式：

SD=（[Maxpoint]-[DEM]）==0，提取山顶点区域。

13）选择SD数据层，单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择Reclassify，设置相关参数，重分类SD数据。

14）选择RE_SD数据层，单击SpatialAnalyst下拉箭头，选择Convert子菜单并单击RastertoFeatures…，设置相关参数，输出矢量山顶点数据。

五、地形指标提取

1、背景

　　地形指标是最基本的自然地理要素，地形特征广泛应用诸多研究和应用领域。

如对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用。

基于ArcGIS的地形指标的提取，大多均是基于DEM数据完成。

　　通过本练习，熟练掌握使用ArcGIS软件撮这些地形指标的方法和步骤。

　　利用所提供的DEM数据，提取该区域坡度变率、坡向变率、地形起伏度、地面粗糙度等四个基本地形指标的栅格图层。

5、实验步骤

（1）坡度变率

　　地面坡度变率，是地面坡度在微分空间的变化率。

坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。

提取方法：

　1）选中DEM图层数据，选择表面分析中的坡度（Slope）工具，提取坡度，得到坡度数据层，命名为Slope。

2）选中坡度数据层Slope，对其再用上述的方法提取坡度，得到坡度变率数据，命名为SOS

（2）坡向变率

　　地面坡向变率，是指在提取坡向的基础上，提取坡向的变化率（即为SOA），它可以很好地反映等高线弯曲程度。

操作方法：

　1）求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；

通过SpatialAnalyst下的栅格计算器RasterCalculator，（公式为H－DEM），得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据。

；

2）基于反地形DEM数据求算坡向值；

　3）利用SOA方法求算反映地形的坡向变率

，记为SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为SOA1；

　4）在SpatialAnalyst下使用栅格计算器RasterCalculator，公式为SOA=（（[SOA1]+[SOA2]）-Abs（[SOA1]-[SOA2]））/2，即可求出没有误差的DEM的坡向变率。

（3）地形起伏度

　　地形起伏度是指特定的区域内，最高点海拔与最低点海拔高度的差值。

它是描述一个区域地形特征的宏观性指标。

　　1）选中DEM数据，在SpatialAnalyst下使用栅格邻域计算工具NeighborhoodStatistics。

设置Statistictype为最大值，邻域的类型为矩形，大小设为11X11，记为A；

　　2）重复上步，只是把Statistictype值设置为最小值，记为B；

3）在SpatialAnalyst下使用栅格计算器RasterCalculator，公式为[A]-[B]，即可得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定邻域的地形起伏度。

（4）地面粗糙度

　　地面粗糙度是特定的区域内地球表面积与其投影面积之比。

它也是反映地表形态的一个宏观指标。

提取步骤：

　1）点击DEM数据层，选择表面分析中的坡度（slope）工具，提取得到坡度数据层，命名为Slope。

　2）点击Slope数据层，在SpatialAnalyst下使用栅格计算器RasterCalculator公式为：

1/Cos（[Slope]*3.14159/180），即可得到地面粗糙度数据层。

六、表面创建及景观图制作

1、前景

　　随着社会经济的发展，旅游业在国民经济中所占比重越来越大。

开发某一地区的旅游资源，制作景区的三维景观图，直观形象地向游人展示该地区域的地形地貌、秀美景观，对加强景区监管，具有重要的意义和实际应用价值。

　　掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件中的表面生成、表面及矢量要素在场景中的三维显示及其叠加显示。

1）景区等高线矢量数据Arc_Clip；

2）景区道路矢量数据Arc_Clip_road；

3）景区水系矢量数据Arc_Clip_river；

4）景区休憩地数据层Arc_Clip_urb。

1）利用所给等高线数据建立景区栅格表面

2）在ArcScene三维场景中，实现表面与其他要素叠加三维显示；

3）设计各要素如道路、水系等的符号化显示

4、综合考虑表面及各要素，生成区域景观图

5、实验方法及其制作步骤：

　1）启动ArcScene，打开场景文件（Exercise3.sxd）；

2）创建区域TIN表面；

　A：

选择并点击3DAnalyst菜单栏中的Create\ModifyTIN选项栏中的CreateTINFromFeatures命令，弹出由要素创建对话框

　B：

在Layer框中勾选等高线图层Arc_Clip，在右边的HeightSource中选择Elevation字段，在Triangulateas中选择softline；

　C：

指定输出路径及文件名

3）创建栅格表面

关闭显示所有已添加的图层；

点击SpatialAnalyst模块的下拉箭头，选择Convert并点击TINtoRaster；

在弹出ConvertTINtoRaster对话框中作如下设置：

在InputTIN选项栏中选择Tin，在Attribute栏中点选Elevation，在Outputraster栏中键入生成的DEM保存地址，点击OK

　D：

生成DEM。

5）建立三维景观

　　其他要素如道路、水系也是景区三维景观图中游客向导的重要特征信息，在ArcScene中通过设置要素的基准高程，可以实现其三维显示。

此外，还可以将纹理，遥感影像或二维地理要素与表面叠加。

　　依次打开需要叠加显示的道路、水系、休憩地要素图层的属性对话框，设置其基准高高程为区域TIN表面，实现要素与地形的三维叠加显示。

七、模拟场景飞行

　　飞行动画可以直观动态地显示某一地区从宏观到微观的图像，显示某一实体随时间的发展变化等动态信息，还可通过视角、场景属性、地理位置以及时间的变化来观察对象。

　　通过本实例掌握地形的三维显示与飞行动画的制作方法。

　　表面数据：

tin和tingrid

　　道路：

Arc_Clip_road.shp

　　水系：

Arc_Clip_river.shp

　　休憩地：

Arc_Clip_urb.shp

数据位于Chp9\Ex5

　　基于所提供TIN数据，采用两种方法实现模拟场景飞行。

1）抓取一系列场景图片然后向其中插入平滑帧形成动画；

2）通过记录实时飞行场景生成动画。

最后将生成的动画保存为AVI文件。

5、实验方法

（1）抓取一系列场景图片然后向其中插入平滑帧形成动画

　　步骤如下：

　　A：

在工具条上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择Animation项，打开动画工具条；

点击拍照按钮　　，拍下当前场景，改变场景可以再拍；

反复操作，拍成为止；

3）调节动画参数，生成动画，并预览；

点击动画控制按钮　　，打开动画控制器

修改动画录制时间Duration栏，控制动画片长，在动画播放片断控制PlayOnlyFrom栏填入合适时间。

点击Play按钮　　　　　　　

预览动画。

4）动画导出

　　点击Animation下拉菜单，选择ExporttoVideo命令，将动画输出为可用多媒体播放的文件

（2）通过记录实时飞行场景来生成动画

　　1）点击　　按钮，将鼠标放置到场景中合适位置。

　　2）点击　　按钮，弹出动画控制器

　　3）点击Options按钮，将其扩展

　　4）在Duration栏中键入合适的动画时长

在Playonlyfrom栏中选择播放的片断时段；

　　5）点击沿路径飞行按钮　　，开始录制此时控制鼠标，在场景中开始飞行。

　　6）尺行结束后，再次点击沿路径飞行按钮

　　，结束录制。

　　7）点击播放按钮浏览播放动画。

　　8）动画导出（同上）

八、数据更新变换

由于空间数据都是分幅存储的，某一特定研究区域常常跨越不同图幅，当要获取有特定边界的研究区域时，就要对数据进行裁切、拼接、提取等操作。

通过练习，掌握数据提取、裁切、拼接及投影变换的方法

3、要求

白水县跨两个1：

25万图幅，要求提取白水县行政范围内的DEM数据，将数据转换成高斯–克吕格投影系统。

4、数据

矢量数据（Vector.shp）：

为白水县的行政范围。

地理坐标系统：

其中大地基准是D_North_Amercian_1927，参考椭球体是Clarke1866（假设的）

DEM数据：

为地理坐标系统，其中大地基准是D_Krasovsky_1940，参考椭球体是Krasovsky_1940。

5、工作流程

6、操作步骤

（1）白水县行政范围的提取

1）加载原始数据

打开Chp4\Ex1\chp_ex1.mxd

2）依据“name”字段，提取出白水县行政范围。

选择AnalysisTools|Extract|Select工具，打开Select对话框

在InputFeatures文本框中选择Vector.shp

在OutputFeatureClass文本框键入输出的数据的路径与名称“E：

\Chp4\Ex1\Result\vector_select”。

单击Expression可选文本框旁边的按钮，打开QueryBuilder对话框，设置SQL表达式：

“’NAME’=‘白水县’”

（2）DEM数据拼接

1）加载横跨白水县的两幅DEM数据

2）DEM数据拼接

选择DataManagementTools|Raster|MosaicToNewRaster工具，打开该对话框

在InputRaster文本框中选择DEM1和DEM2

在OutputLocation文本框键入输出数据存储的位置“E：

\Chp4\Ex1\Result”。

在Rasterdatasetnamewithextension文本框设置输出数据的名称“DEM”

E：

在Pixeltype可选窗口，设置输出数据栅格的类型为16_bit_UNSIGNED。

F：

在MosaicMothod可选窗口，确定镶嵌重叠部分的方法，这里选择的方法为MEAN，表示重叠部分的结果数据取重叠栅格的平均值。

G：

单击OK按钮。

3）利用白水县范围对DEM裁剪

1）选择SpatialAnalystTools|Extraction|ExtractbyMask工具，打开该对话框。

2）在Inputraster文本框中选择需要裁切的栅格数据“E:

\DEM”。

3）在Inputrasterorfeaturemaskdata文本框定义进行裁切数据“E:

\Chp4\Ex1\Result\vector_Select”

4）在Outputraster文本框键入输出数据的路径与名称

5）单击OK按钮。

九：

市区择房分析

如何找到环境好、购物方便、小孩上学方便的居住区地段是购房者最关心的问题。

熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠置分析操作。

3、数据（EX1）

1）城市市区交通网络图（network.shp）；

2）商业中心分布图（Marketplace.shp）；

3）名牌高中分布图（school.shp）;

4）名胜古迹分布图（famousplace.shp）;

4、条件要求

1）离主要交通要道200米之外；

2）在商业中心的服务范围之内，服务范围以商业中心的规模的大小来确定（属性字段YUZHI）

3）距名牌高中750米之内；

4）距名胜古迹500米之内。

对上面条件进行分析可以得出：

1：

求取各要素的缓冲区图；

2：

对2）、3）和4）求交集；

3：

再将上面所得到的结果与1）求取擦除。

1）主干道200米的缓冲区建立；

选出主干道：

点击缓冲区按钮：

获取3个点状图层缓冲区的交集区域，运行AnalysisTools\Overlay\Intersect命令。

十、最短路径问题分析与应用

1.背景

在现实中，最短路径的求取问题是可以拓展为许多方面的最高效率问题。

最短路径不仅可以指一般意义上的距离最短，还可以是时间最短、费用最少、线路利用率最高等标准。

2.目的

学会用ArcGIS进行各种类型的最短路径分析

3.数据

GeoDatabase地理数据库：

City.mdb（Ex2）.

4.要求

指定一个商业中心，分别求出在不同距离、时间的限制下从家到商业中心的最佳路径。

给定访问顺序，按要求找出从家出发，逐个经访问点，最终到达目的地的最佳路径。

5.操作步骤

（1）无权重最佳路径的生成

打开网络分析工具条：

选择“家”和“商业中心”

选择Analysis\Options命令，打开对话框，确认Weights和Weightfilter标签项全部是None

点击Findpath，单击solve。

（2）加权最佳路径的生成

设置权重参数，在权重参数中全部选择length权重属性。

改变不同的权重参数，将得到不同的结果

（3）按顺序逐个通过访问点的路径生成

十一、某地区地块的拓扑关系建立

（1）创建Geodatabase

1）在ArcCatalog树中，单击New，单击PersonalGeodatabase，输入所建的Geodatabase名称：

NewGeodatabase。

在新建的Geodatabase上右键选择New中的FeaturesDataset，创建要素数据集。

2）打开NewFeatureDataset对话框，将数据集命名为Topology。

3）单击同Edit按钮，打开SpatialReference属性对话框。

4）单击Import按钮，为新建的数据集匹配坐