supermap52栅格数据与窗口分析Word文件下载.docx

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二、实验准备

预备知识：

空间数据及其表达

空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分。

空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。

它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。

在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。

有两种基本方法来表示空间数据：

一是栅格表达;

一是矢量表达。

两种数据格式间可以进行转换。

空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。

空间分析是地理信息系统的主要特征。

空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。

空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。

空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。

空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。

空间分析步骤

根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。

通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。

空间分析的基本步骤:

a）确定问题并建立分析的目标和要满足的条件

b）针对空间问题选择合适的分析工具

c）准备空间操作中要用到的数据。

d）定制一个分析计划然后执行分析操作。

e）显示并评价分析结果

空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：

问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。

实验数据：

ex3A.sdb数据源：

dem高程数据、AWS气象采样点数据、china省界、sd_cities山东城市点数据、国界、slope1坡度计算结果数据；

三、实验内容及步骤

1.了解栅格数据

在SuperMap中，打开ex3A.sdb，加载栅格数据：

Slope1，在工作空间管理器中右键点击数据集Slope1，查看属性：

在上图中，“金字塔”处显示未建立，在工作空间管理器中右键点击该数据集名称，再点击“创建影像金字塔”菜单，为其建立影像金字塔。

请回忆课堂讲授内容：

什么是影像金字塔？

为何要为栅格数据创建影像金字塔？

2.矢量/栅格数据互转

在工作空间管理器窗口中用点击“china”数据集，在地图窗口中打开，并将其填充符号设置为无填充符号：

点击“分析>

>

栅格分析>

矢量栅格互换>

矢量->

栅格”菜单，将china矢量数据集转为栅格数据集：

在“矢量数据栅格化”窗体上设置输出数据集名称为“chinaRaster”，像素类型选择“BYTE”，高程字段选择“SmID”，分辨率选择默认值，点击确定。

得到结果后将其加载到当前地图窗口进行显示：

将china矢量数据集放置到地图的最上层进行显示，观察地图窗口的变化。

同上，选择“栅格->

矢量”菜单，将chinaRaster栅格数据集转回成矢量数据：

得到结果数据集chinaVector后，将china数据集提到地图最上层，并修改线颜色为蓝色，进行叠加显示，如下：

查看山东省所在区域的图形细节：

思考为何会产生锯齿状边界？

如何进行改善？

重新执行上述过程，并在进行矢量转栅格操作时请将“分辨率”修改为更小的数字进行试验。

3.用任意多边形剪切栅格数据

新建一个地图窗口，将china数据集和上一步生成的chinaRaster数据集添加并叠加显示，矢量数据集在上层，且设填充符号为空，栅格数据在下，缩放至山东省区域，并选中山东省的矢量图形，在其上点击鼠标右键，选择“选中对象区域裁剪”，如下图：

此时在“地图裁剪”界面选中目标栅格层：

chinaRaster，输入结果数据集名称为“chinaRaster_sd”，点击确定：

查看结果：

在ex3A.sdb数据源中新建一个名为polyClip的多边形数据集，加载到当前地图窗口显示后，设为当前可编辑图层，绘制一个任意形状的多边形，如下图所示。

将该多边形选中，执行与上述过程类似的地图裁剪功能，观察裁剪结果：

得到的结果即是以任意多边形剪切的Landuse数据

4.栅格重分级（Reclassify）

功能菜单位置如下：

通过栅格重分级操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据。

打开ex3A.sdb数据源中的dem数据集，并加载到地图窗口，打开“分析>

栅格分析”菜单，执行菜单命令“重分级”

将高程栅格重新分为5类：

220–486、486–752、752–1018、1018–1284、1284-1550，重分类后的数据集名称为：

demReclassify，结果如下。

再次执行栅格重分级操作，将dem数据集作为源数据集，以1000m为界限分为两级，0-999设置新值0，1000及以上设置新值为1，重分级结果数据集名称为demReclassify2，结果如下：

5.栅格代数运算－查询符合条件的栅格

在第3步的结果基础上继续操作，找出高程在1000m以上的区域

执行“分析>

栅格分析”菜单下的：

<

栅格代数运算>

子菜单：

构造表达式[ex3A.dem]*[ex3A.demReclassify2]

结果如下：

上图中，蓝色背景为原始DEM中高程低于1000m的区域，保留了原始栅格值的区域为高程值大于1000m的区域。

请使用“栅格统计”功能，重复计算找出高程高于800m，但低于1200m的区域，打印结果并附于实验报告中提交。

6.栅格数据重采样（Resample）

在新的地图窗口内打开dem数据集，首先配置为如下图所示的专题图，对其进行重采样至新的分辨率。

打开dem数据集的属性界面，查看原始分辨率：

原始分辨率为60，现在将其重采样至120，方法如下：

采用“<

分析>

重采样>

”工具实现。

按下图所示参数进行栅格重采样，分别选取三种重采样算法，并结合课堂所学的关于栅格数据重采样算法的特点，比较并体会不同重采样算法的计算结果的差异：

示例：

最近邻居法重采样结果：

7.空间关系查询（SpatialQuery）

操作目标：

查找与河南省相邻的省份。

打开ex3A.sdb数据源中的china数据集，选中河南省的图形，如下图：

点击<

查询>

-<

空间查询>

菜单：

在空间查询界面设置查询参数：

点击查询按钮，结果如下：

8.邻域统计（Neighborhood）

邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅格数据模型。

地理要素在空间上存在着一定的关联性。

对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的（I，J）栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。

准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点，是计算机地学分析的重要任务。

窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

支持的几种分析窗口类型：

SuperMap中，邻域统计功能所支持的各类算子

●众数（Majority）

●最大值（Maximum）

●平均数（Mean）

●中数（Median）

●最小值（Minimum）

●值域（Range）

●标准差（StandardDeviation）

●和（Sum）

●方差（Variance）

原始栅格（和Sum）邻域统计栅格

在SuperMap中新建地图窗口，加载栅格数据dem，打开<

栅格统计>

邻域统计>

，执行“邻域统计”命令：

将得到一个经过邻域运算操作后的栅格：

demMean，这是以3×

3的格网，对dem栅格中的单元运用“均值”（Mean）算子进行邻域运算后得到的结果。

通过设置图例，使图层：

dem和demMean有如下的效果：

将地图适当放大，并在图例面板中通过交替进行打开和关闭图层demMean的操作，观察NbrMeanofemidalat和原始栅格间的差别。

请分别使用不同的邻域窗口、不同的计算函数进行邻域统计计算，观察：

（1）相同计算函数下，选用不同的窗口时，计算结果间的差别；

（2）相同的窗口下，不同计算函数间计算结果的差异。

四、考核要求

（1）理解实验的原理、方法，实验记录应包括必要的实验过程和结果；

（2）按要求提供相关的实验结果图件。

（3）实验结论和你的思考。