ArcGIS缓冲区分析叠加分析综合案例练习.docx
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ArcGIS缓冲区分析叠加分析综合案例练习
一.初始数据剖析
本案例的请求为根据项目需求,进行数据汇集和空间剖析,最终给该物种的潜在散布地位,最终制造一张珍稀物种待查栖息地地位散布图以及响应图表以供查询拜访人员参考.供给的数据基本有一张热振丛林公园界线图（Coverage格局,数据名称为“fanwei”）.由国度1：
100万公路数据得出的研讨规模内等级公路数据（shapefile格局,数据名称为“road”）.数字高程数据一份（数据名称为“dem”）以及一份研讨规模栅格地图（个中包含居平易近点.景点.河道和植被类型数据,数据名称为“热振丛林公园图”）.
打开Arcgis,新建项目,在未界说坐标系的空图层中打开四份原始数据,可得到数据的以下信息：
起首四份数据固然为同一研讨规模但是在同一图层中打开后却不在同一地位,其次分离检讨四份数据的属性信息,如图1.1,可得road数据有基于1940克拉索夫斯基椭球（GCS_Krasovsky_1940）的地理坐标系,其规模显示也相符《GIS案例介绍》中关于热振公园规模的介绍（大致为东经91度23分~91度42分,北纬30度12分~30度30分）,是以断定该数据有精确的空间信息;fanwei数据没有坐标系信息且其规模数值很大,今朝临时无法判别数据的规模是否精确;热振丛林公园图.jpg数据也没有坐标系参考,其规模数值很大,但大体与fanwei数据相吻合;dem数据有坐标系信息,其空间参考信息为：
基于1940克拉索夫斯基椭球中心子午圈经度93°的横轴墨卡托投影（Krasovsky_1940_TransverseMercator）,其规模数值与fanwei图层一致,且在数据框中两个数据互相重叠,是以以为fanwei图层虽没有坐标系信息但其坐标数值精确.（注：
将没有空间参考信息的图层添参加数据框时会提醒未知空间参考,如图1.2.向不具有金字塔的ArcGIS运用程序添加栅格数据集时,体系将提醒您构建金字塔.金字塔十分有效,因为金字塔晋升了分辩率低于其全分辩率的栅格数据集的绘制速度.创建金字塔有三种重采样技巧：
最临近法-用于标称数据或具有颜色映射表（如地盘运用或伪黑色图像）的栅格数据集.双线性插值法-用于卫星影像或航空摄影等持续数据.三次卷积插值法-用于卫星影像或航空摄影等持续数据.它与双线性插值法相似;不过,它运用较大的矩阵对数据进行重采样.）
图1.1四份原始数据的空间信息属性
图1.2添加数据无空间参考时弹出对话框提醒
图1.3初次添加栅格数据时提醒是否为数据创建金字塔
二.实验数据预处理
本次案例供给数据中的fanwei数据为Coverage格局,在当前Arcgis10.2的情形下无法对其进行投影等操纵,是以须要将其转换为Shapefile格局后才干对其进行投影操纵.其次,原始数据中的热振丛林公园图栅格数据中有经纬度格网,但经纬度格网交点处经纬度数值与数据框右下角数值稍有差别,是以本着进修常识的立场并且尽量防止前人运用过数据对本次实验造成影响,预处理时删除栅格数据中除了栅格图以外的其他信息,之后再对数据从新进行地理配准.
2.1将fanwei数据转为Shapefile格局
办法一（在ArcCatalog中导出为Shapefile）：
直接在ArcCatalog中右键点击fanwei图层中的polygon要素,选择“导出—转为Shapefile”,如图2.1,弹出“要素类至要素”对话框,选择输入要素和输出地位并为输出的Shapefile文件定名,点击肯定后即可完成转换,如图2.2.
图2.1转为Shapefile办法一
图2.2要素至要素类对话框
办法二（在ArcMap中导出为Shapefile）：
先将数据添加至数据框中,右键单击数据,选择“数据—导出数据”选项打开“导出数据”对话框,如图2.3,选择导出所有要素,坐标系信息今朝先不设置,直接选源数据（源数据无空间参考信息）,点击“阅读”选择输出要素类地位时打开“保管数据”对话框,选择保管地位,输入新文件名称,并将保管类型选择为“Shapefile”,如图2.4,点击肯定后即可将数据转换为Shapefile格局.
图2.3转为Shapefile办法二
图2.4保管数据对话框
将fanwei数据中的Polygon要素转换为Shapefile格局后,将arc要素也转换为了Shapefile格局,实验中很可能用得到.
注：
Coverage格局数据的要素类型包含根本要素类型.复合要素类型.帮助要素类型三大类,根本要素类型包含标注点LabelPoint.线Arc.多边形Polygon三类,个中多边形Polygon暗示面状区域,鸿沟由Arc组成.
“热振丛林公园图”栅格数据的过剩信息
将栅格数据复制到该步调对应文件夹中,仅保存“JPG文件”和“XML文档”格局的两个文件作为后续实验原始数据,其余全体删除,此时若将栅格数据添参加数据框中,则栅格数据左上角第一个像元中间点的坐标将变成（0,0）,如图2.5.
图2.5栅格数据左上角第一个像素中间坐标值为（0,0）
三.地理配准
一般经由过程以下办法获取栅格数据：
扫描地图.收集航空像片和卫星影像.扫描的地图数据集平日不包含空间参考信息（嵌入于文件中或作为单独的文件）.航空摄影和卫星影像供给的地位信息平日不敷充分,无法与其他现稀有据完全对齐.是以,要将这些栅格数据集与其他空间数据联合运用,平日须要将这些数据对齐或配准到某个地图坐标系,这个进程称为地理配准.本实验将对“热振丛林公园图”进行地理配准.本例中的栅格数据“热振丛林公园图”便没有空间参考信息（不具有坐标系信息且预处理事后栅格图的坐标不精确,如图3.1,是以须要进行地理配准操纵.）
图3.1未配准之前坐标信息不精确
3.1办法一（创建地理参考）：
起首从栅格数据中可读出经纬格网中四个经纬度交点的经纬度信息,并将之写入TXT文本或者Excel文档中,如图3.2所示（单位选用“十进轨制”,本例中ABCD四点分离为栅格图像由左上点.右上点.右下点.左下点）.
图3.2在Excel文档中输入掌握点坐标
点击ArcMap菜单中的“文件—添加数据—添加XY数据”选项,如图3.3,弹出“添加XY数据”对话框,设置X字段为经度L,Y字段为纬度B,如图3.4.或者可以右键单击内容列表中的图层,选择“添加数据”将Excel表添参加图层中,再右键单击Excel表格并选择“显示XY数据”,如图3.5,弹出“显示XY数据”对话框中的设置内容与“添加XY数据”中雷同,两种办法均可将精确坐标值的点位导入ArcMap数据框中,导入ArcMap数据框中的成果及其空间参考属性信息如图3.7.
图3.3添加XY数据
图3.4添加XY数据对话框
3.5显示XY数据
3.6提醒没有Object-ID字段
此时创建的空间参考点文件具有栅格数据格网交点的精确坐标数值信息但是不具备坐标系信息,并且因为属性表没有Object-ID字段是以无法选择或编辑图中的点数据,但可以用将其导出为ShapeFile格局的办法为其主动穿件Object-ID字段和属性,之后即可以对数据进行查询.编辑和运用.
图3.7添加至数据框的XY数据
四个掌握点在数据框中显示出之后按照上文中“将fanwei数据转为Shapefile格局”中的办法二步调将四个掌握点保管为Shapefile文件.
为掌握点文件界说空间参考.运用ArcToolBox中“数据治理对象—投影和变换—界说投影”对象将掌握点Shapefile文件（“Pointshp”）界说投影为道路矢量数据“road”的地理坐标系（可以在选择坐标系时选择导入坐标系,如图3.8,或者在同一数据框中同时打开“Pointshp”和“road”两份数据,选择坐标系是选择“图层”分类中road的空间参考信息如图3.9,或界说数据框的空间参考为“road”数据的地理坐标系,再打开“Pointshp”数据,右键点击“Pointshp”数据,选择“数据—导出数据”选项,选择“运用数据框雷同的坐标系”,如图3.10）.
图3.8导入坐标系
图3.10选择数据框坐标系
对“Pointshp”文件进行投影.运用ArcToolBox中“数据治理对象—投影和变换—要素—投影”对象将“Pointshp”文件的地理坐标系投影为“dem”数据所运用的投影坐标系,以便将栅格数据直接配准到“dem”数据所用的投影坐标系,选择输出坐标系的办法与上一步“为掌握点文件界说空间参考”中的办法雷同（此处选择导入dem空间参考办法有时会产生中心子午圈经度产生变更的现象,应多加留心）,投影后文件定名为“Pointprj”.
对空白数据框中先导入“Pointprj”文件,然后将欲配准的栅格数据“热振丛林公园图”导入数据框中.先将“地理配准”对象条（对象条中图层选择框后的对象分离为添加掌握点.主动对位.选择链接.缩放至链接.删除链接.检讨器.检讨链接表.扭转）中的“主动校订”撤消（不撤消也可,只是撤消后保管校订后成果时会消失更多选项）,然后选择地理配准对象条的“添加掌握点“功效,地理配准条如图3.12.
图3.12地理配准对象条
依次鼠标左键点击栅格图上的经纬网交点与对应的掌握点（点击栅格图上交点时应尽量放大图片以使得选择更精确,点击矢量图层Pointprj上掌握点前可以在对象条中开启捕获功效以精确点到掌握点）,如图3.13.图3.14.
图3.13栅格图上选掌握点后缩放至地理参考图层
图3.14选择地理参考图层中响应掌握点
图3.15只选三个衔接点时的残差表
图3.16选完四个衔接点后之前衔接点产生变更并产生残差
如图3.15.图3.16所示.只选择三个衔接点时衔接点残差均为0,而持续增长衔接点后开端产生残差.本例中选择了彷射变换（变换办法为平移.拉伸.缩放.扭转）,个中包含了6个未知量（X.Y平移.X.Y轴偏向上的拉伸.缩放比例以及扭转角度）而在图中由三个点位配准进程中的X.Y量偏移量刚好可以得到6个方程,是以此时得到独一成果,不会产生误差,是以RMS总误差以及残差均为0.但是为了检讨出配准错误,配准进程中运用三个以上的掌握点,从而产生了残差（由前三个掌握点已可以肯定出其余掌握点的“期望地位”,配准其余掌握点时就与这个“期望地位”产生误差,从而盘算出残差值,再将这个残差值以必定比例分派在所有掌握点中（由图3.15.图3.16所比较,在增长了第四个掌握点后第三个掌握点也产生了残差,别的两个掌握点情形雷同）进而得到RMS总误差.）
二阶三阶样条差值除了放射变换的平移.拉伸.缩放.扭转办法外还会使得栅格图想产生“扭曲现象”,一般这两类办法请求掌握点数较多,三次样条差值至少须要10个以上的掌握点.并且样条差值的办法可以达到局部规模内精度最优,而非全局斟酌.
当获得通用公式并将其运用到掌握点后,会返回误差（残差）的测量值.误差就是起点所落到的地位与指定的现实地位（终点地位）之间的差.经由过程运用所有残差的均方根（RMS）总和盘算RMS误差（RMSE）
再运用RMS误差盘算得到总误差.此值可描写变换在不合掌握点（链接）之间的一致程度.当误差异常大时,可经由过程先移除掌握点再添加掌握点来校订误差.尽管RMS误差是评估变换精度的一种主要根据,但是不克不及将低RMS误差与精确配准相混杂.例如,变换可能因为输入的掌握点较少而仍包含明显的误差.一致质量的掌握点运用得越多,多项式就可越精确地将输入数据转换到输出坐标.平日,校订变换和样条函数变换可以使RMS接近于零或等于零;不过,这其实不料味着影像将得到完善的地理配准.
如拔取不精确欲从新配准可以点击地理配准对象条中的“检讨衔接表”,将弹出“链接”属性表,个中列出了各个掌握点的映射情形,检讨各掌握点残差（Residual）及均方差（TotalRMS）,对掌握点进行修正使其达到相符请求.选择错误链接点进行删除,也可在衔接表界面保管链接点,以便之后再次挪用或修正,如图3.17.选择好链接点后点击“校订”,弹出“另存为”对话框,选择输出地位,为新文件定名,选择栅格数据格局和重采样办法,（ResampleTyple重采样办法有三种：
NearestNeighbor（比来邻法）.BilinearInterpolation（双线性内插法）和CubicConvolution（立方卷积法）,比来邻法不转变输入像元的值,合适与栅格地图的空间配准;双线性内插法稍好,合适于遥感影像数据的空间配准;立方卷积法最滑腻,运用起码.）完成栅格图的配准,如图3.18.
配准成果如图3.19.
3.2办法二（为掌握点输入坐标值）：
在ArcCatalog顶用鼠标左键选中欲进行地理配准的栅格数据“RasterGY”直接拖入ArcMap界面中.此时数据本身没有坐标系信息,数据框也没有空间参考信息,是以图框右下角的坐标值显示为地位单位.
3.20导入数据
将数据框的坐标系修正为GCS_Krasovsky_1940的地理坐标系（即与Road图层雷同的坐标系）,然后将数据框的单位设置为“度分秒”.（因为栅格图中可直接读出经纬度坐标,比较便利）.
3.21修正数据框坐标系
将图层显示规模放大到东经91°30′,北纬30°25′处临近区域,选择地理配准对象条中的“添加掌握点”对象,在栅格数据中添加掌握点（留意事项与办法一雷同）,添加掌握点后不移动鼠标并直接点击右键,如图3.23,选择输入经度和纬度,如图3.24.（若不预先设置数据框的空间参考信息则只能选择“输入X,Y坐标”,若选“输入X,Y坐标”也可直接输入经纬度在十进轨制单位下的数值）
图3.23选择掌握点
图3.24输入经纬度
检讨残差表及格后后点击“校订”,如图3.25,弹出“另存为”对话框,选择输出地位,为新文件定名,选择栅格数据格局和重采样办法完成栅格图的配准,如图3.26.
图3.25点击“地理配准下”的“校订”
图3.26另存为对话框
配准完成后的成果如图3.27,数据的坐标在正常规模内.
图3.27配准成果
四.同一坐标系,将四幅数据嵌套到一路.
运用ArcToolBox中的“数据治理对象—投影和变换—界说投影”对象为配准后的栅格数据界说与“dem”数据雷同的坐标系,以同样的办法为“fwpolygonshp”界说坐标系.（办法之前已提到,若配准时为按照经纬度配准,则界说为“road”的坐标系,尔后再经由过程“数据治理对象—投影和变换—栅格—投影栅格”“dem”数据的坐标系,如图4.2,或者按经纬度配准的栅格就界说为“road”的坐标系,而把“dem”数据的坐标系进行转换.建议运用投影坐标系,以便于之落后行空间剖析.）
图4.1投影栅格对象
此时四份数据都有了空间参考信息,在同一数据框下打开已可以嵌套在一路（“road”的坐标系虽为地理坐标系但是与其他三份数据的投影坐标系是基于同一椭球的,是以在导入同一数据框时进行了动态投影（若第一份添加的数据为“road”则为其他三份数据进行为态投影）在数据框中地位雷同）,但为了持续进行空间剖析,还需运用ArcToolBox中“数据治理对象—投影和变换—要素—投影”对象对“road”数据进行一次投影.
五.栅格数据矢量化
案例演习进程中会用到空间剖析,罢了知数据中只有道路.实验区Dem影像.规模图层以及一张栅格图,由实验请求可知在剖析进程中至少还要用到居平易近地.河道.小蒿草草甸等数据,是以还需将栅格图像中的这部分数据进行矢量化.
起首在ArcCatalog窗体中于实验存放目次右键单击文件夹,单击“新建—文件地理数据库”创建文件地理数据库,定名为“RZSLGYUAN”,如图5.1.
图5.1新建文件地理数据库
在“RZSLGYUAN”数据库中创建要素类,在本实验中欲创建线要素类“River”.“RoadNew”来存放图中的河道以及道路,面要素类“OAP”（OtherArtificialPlaces）以及“KPM”（KobresiaPygmaeaMeadow）来存放图中的“其他人造地区”和“小嵩草草甸”矢量数据,点要素类“OAPP”用来存放图中的点状居平易近地以及放牧地点,如图5.2.新建要素类时选择空间参考为本实验中同一的坐标体系：
基于1940克拉索夫斯基椭球中心子午圈经度93°的横轴墨卡托投影（Krasovsky_1940_TransverseMercator）,如图5.3,在添加字段界面可以多添加几个字段以备用,如图5.4.
图5.2新建要素类
图5.3为要素类设置XY坐标系
5.4属性表字段
在“编辑器”对象条上,单击“编辑器—开端编辑”后弹出请求选择须要编辑的图层对话框框,如图5.5.选择好图层后点击“编辑器—编辑窗口—创建要素”即可弹出“创建要素”对象,如图5.6.图5.7,选择构造对象的模板之后即可开端创建要素以进行矢量化.
图5.5选择欲编辑的图层
图5.6编辑器
图5.7创建要素对象
在矢量化的进程中要缩放窗口界面至较大的比例尺,以期进步矢量化精度.创建面要素进程中只需沿线创建面要素鸿沟即可生成面要素,不管外凸图形或内凹图形皆可用正常办法完成创建,其生成面的办法是用新建折点与肇端折点连线扫过的区来生成面,同一区域若被扫过奇数次则生成面,扫过偶数次则反选扫过面域,最毕生成精确的面状区域,如图5.8.图5.9.矢量化的进程中假如有节点选错地位可以在错误地位节点处单击右键选择“删除节点”选项后从新选择节点,如图5.10.
图5.8奇数次扫过面域时生成面
图5.9偶数次扫过面域时撤消生成面
在添加节点完成后点击鼠标右键,选择“完成部分”或者“完成草图”选项即可完成编辑.（若选择“完成草图”,则此次编辑的内容将存为一个要素,若选择“完成部分”则直至选择“完成草图”前所编辑的所有内容将保管为同一个要素.）
最后点击编辑器中的“保管编辑内容”按钮,即可将绘制好的草图内容保管到图层中.
5.12保管编辑内容
以此办法可以完成其他面图层的矢量化,线和点图层的矢量化步调也与此雷同.
六.进步空间数据质量
地理信息数据的数据构造比较庞杂,地物之间又消失许多拓扑关系,假如不进行拓扑检测就进行处理剖析的话,很可能产生错误的剖析成果,比方有时刻假如多边形闭合不适当,就无法得出精确的叠加剖析成果.拓扑治理能清楚地反应实体之间的逻辑构造关系,它比几何数据更具稳固性,可以有效地进步空间数据精确度和质量.（只有简略要素类才干介入拓扑,注记.尺寸等庞杂要素类不克不及介入构建拓扑.）拓扑数据至少有三个长处：
起首是能确保数据质量和完全性,这是美国生齿普查局最初运用拓扑的事实原因;其次拓扑可强化GIS剖析;最后空间要素之间的拓扑关系使得GIS用户可履行空间数据查询.例如拜访一个县内有若干所黉舍,一条河道流经哪些省份等等.
起首创建一份要素数据集,再将须要进行拓扑编辑的要素类数据导入到要素数据分散.（若要素数据集与欲导入个中的要素类处在同一地理数据库中则无法运用批量导入（显示要素已消失）,单个导入时可以进行重定名,是以不会消失此类错误,若向另一地理数据库中的要素类中导入要素则可运用批量.）
创建拓扑有两种办法,可以在ArcToolBox中实现也可在ArcCatalog中实现,本陈述以在ArcCatalog中实现拓扑为例实现对数据的拓扑编辑.
新建要素数据集,如图6.1,右键单击新建的要素数据集选择“导入—要素类（多个）”,如图6.2,弹出“要素类至地理数据库对象”,将要素导入数据分散,如图6.3.
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