ARCGIS空间分析基础

ARCGIS空间分析基本操作一、实验目的1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。

2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、栅格重分类(Raster Reclassify)、栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、面积制表（Tabulate Area）、分区统计(Zonal Statistic)、缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、栅格单元统计（Cell Statistic）、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。

3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。

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。

7使用ArcGIS进行分析7.1GIS分析基础GIS的六大功能是数据获取，存储，查询，分析，表达，输出。

在前面的内容里已经介绍了使用ArcGIS进行数据获取，存储，查询，表达和输出的过程，本章将介绍如何在ArcGIS中进行地理分析。

分析是GIS的核心和灵魂，是GIS 区别于一般的信息系统、CAD或者电子地图系统的主要标志之一。

GIS分析，就是研究数据的地理分布模式以及地理要素之间的关系的过程。

在大量的地理数据中，利用GIS软件所提供的工具找出对我们有用的信息，这就是一个地理分析的过程。

GIS分析可以用来观察地理数据的空间模式和空间关系。

分析结果会帮助人们集中精力做出全面的、最好的选择或计划。

GIS分析能解决的问题很多，包括基于空间关系的查询（查找距离黄河1公里之内的城市），缓冲区分析（计算某加油站如果发生事故对周围地区的影响），叠加分析，网络分析（查找两个地方之间的最短路径），空间统计分析（找出某个犯罪高发地区）。

7.2用ArcGIS进行分析ArcGIS为GIS分析提供了很多工具和模块，常用的地理分析功能都能实现。

比如查询功能可以进行基于空间关系的查询，编辑工具条和buffer工具可以进行缓冲区分析，Analysis Tools工具箱可以进行叠加分析，网络分析扩展模块可以进行网络分析，空间统计工具箱提供了空间统计分析的工具。

在本章中，以一个选址分析作为例子，来介绍ArcGIS中的地理分析过程。

案例背景：在某地区计划兴建新的公路，但公路会影响某种受保护鸟类的栖息环境，因此在公路规划中必须考虑此问题。

本案例的目的在于从该地区找出适应此种鸟类栖息的地方，以供公路规划部门参考，建设公路时可以避开这些生态保护区。

根据专家研究，适应此种鸟类生活的地方应符合以下要求：1．植被类型是此种鸟喜爱的食物。

2．坡度小于40度。

3．与公路有一定距离。

4．面积不能太小，要大于1089000平方英尺。

根据以上条件，就可以找出最适合鸟儿生活的地方。

练习51.空间分析的基本操作空间分析模块 .............................................................................................. 错误!未定义书签。

1. 了解栅格数据 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) ......................... 错误!未定义书签。

3. 栅格重分类(Raster Reclassify) ............................................................. 错误!未定义书签。

4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator) ............................ 错误!未定义书签。

5. 面积制表（Tabulate Area） ................................................................. 错误!未定义书签。

6. 分区统计(Zonal Statistic) ..................................................................... 错误!未定义书签。

7. 缓冲区分析(Buffer) ................................................................................ 错误!未定义书签。

8. 空间关系查询 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

空间分析（一）——一般空间分析部分预备知识：ESRI ARCGIS的空间分析软件提供了强大的空间分析工具，可以帮助你解决各种各样的空间问题。

例如，你可以创建数据，如山体阴影，识别数据集之间的空间关系，确定适宜地址，或寻找一个区域的最佳路径。

·获取派生信息用ARCGIS空间分析模块从你的数据创建有用信息，如创建山体阴影以提供显示的地形背景，通过计算坡度来识别陡峭的坡面，确定某位置到每条道路的距离或方向，或计算某区域内的人口密度。

·识别空间关系分析空间数据集的关系。

例如查找白血病的爆发与到核电站间的距离之间是否存在某中关系，或防卫朝向对一个植物种类的生存是否重要。

·寻找适宜位置通过对数据进行查询或创建一副适宜性地图，你可以找到适宜性的地址。

如，查询数据集以查找海拔在3000英尺以上、距离一个城镇五英里以内的区域，或通过合并数据集创建一副适宜性地图，以检查每个位置的适宜性。

·计算通行成本计算穿越某区域所需的积累成本，然后寻找由A到B点的最低成本路径。

实习内容：练习1.显示和浏览空间数据练习2.为一所新学校选址练习3.寻找一条通往新学校的替代路径练习场景概况：美国的V ermont州Stowe镇正处于一个人口大量增长的过程之中。

人口统计显示，增长的主要原因是大量有孩子的家庭为了享受附近大娱乐设施而移居本地。

当地决定新建一所学校来缓解人口增长带来的学校紧张状况。

作为一名城市规划师，你将负责新学校的选址工作。

空间分析模块提供了解决此类空间问题的分析工具集。

本章内容将教会你使用部分空间分析工具集，同时帮助你打下牢固的基础，以次为起点，你可以开始思考解决自己所面临的空间问题。

开始本章练习之前，假设你已经安装了空间分析扩展模块。

练习需要的数据包含在空间分析模块的安装盘中（在安装练习数据的驱动器上，缺省安装路径是ArcGIS\ArcTutor\Spatial）。

V ermont州为本书提供了练习数据集。

利用ARCGIS进行空间统计分析空间统计分析是利用GIS（地理信息系统）软件进行的一种分析方法，可以帮助我们理解和解释地理数据的空间模式和关联性。

ARCGIS是一款功能强大的GIS软件，在进行空间统计分析方面有着广泛的应用。

ARCGIS提供了多种空间统计分析的工具和函数，如空间自相关、聚类分析、热点分析、插值分析等。

下面将分别介绍这些分析方法的应用。

一、空间自相关空间自相关分析用于研究地理数据的空间相关性。

通过计算地理单位之间的空间相关性指数，可以帮助我们发现和理解空间数据的空间分布模式。

ARCGIS提供了Moran's I指数和Geary's C指数等空间自相关分析方法。

Moran’s I指数是一种常用的空间自相关指数，用于测量地理单位之间的空间相关性。

通过计算每个地理单位与其邻近单位之间的相似性，并与总体平均值进行比较，得出Moran's I指数的值。

该值介于-1和1之间，正值表示正相关，负值表示负相关，0表示无相关。

通过观察Moran’s I指数的空间模式图和Z分布图，我们可以确定地理数据的空间分布模式（聚集、随机或分离）。

Geary's C指数与Moran’s I指数类似，用于测量地理单位之间的空间相关性。

计算方法也类似，通过比较每个地理单位与其邻近单位之间的相似性，得出Geary's C指数的值。

Geary's C指数的值介于0和2之间，接近0表示正相关，接近2表示负相关，1表示无相关。

二、聚类分析聚类分析用于发现地理数据的空间聚集模式。

通过计算地理单位之间的相似性，将相似的单位聚集在一起，形成空间聚类区域。

ARCGIS提供了多种聚类分析方法，如基于密度的聚类和基于距离的聚类。

基于密度的聚类方法将地理单位划分为多个密度相似的集群，形成高密度区域和低密度区域。

这种方法适用于研究人口和资源分布的热点区域。

基于距离的聚类方法将地理单位划分为多个距离相似的集群，形成邻近区域和远离区域。

使用ArcGIS进行地图制作和空间分析的简明教程第一章：ArcGIS软件介绍ArcGIS是由美国Esri公司开发的一套专业的地理信息系统（GIS）软件，提供了丰富的地图制作和空间分析功能。

该软件广泛应用于城市规划、土地利用、环境分析等领域，具有强大的数据处理能力。

第二章：准备工作在使用ArcGIS进行地图制作和空间分析前，我们需要准备相关数据。

包括地理数据、属性数据以及地图符号等。

同时，还需要明确分析的目标和问题，以便选择合适的工具和方法。

第三章：地理数据获取与处理地理数据是地图制作和空间分析的基础。

我们可以通过多种渠道获取地理数据，如使用ArcGIS内置的数据源、从开放数据平台下载等。

获取到地理数据后，我们还需要进行数据预处理，包括数据格式转换、数据清洗等。

第四章：地图制作ArcGIS提供了丰富的地图制作工具，可以帮助用户创建各种类型的地图。

首先，我们需要选择合适的地图模板或布局。

然后，在地图视图中添加底图、图层、标注等要素，并进行图层样式和符号的设置。

最后，我们可以进行视图调整和地图导出。

第五章：空间分析基础空间分析是GIS的重要功能之一，可以帮助我们发现地理现象之间的关联和趋势。

ArcGIS提供了多种空间分析工具，如缓冲区分析、叠加分析、路径分析等。

在进行空间分析前，我们需要明确分析的目的，选择合适的空间分析方法。

第六章：空间数据查询与查询分析使用ArcGIS，我们可以通过空间数据查询来获取特定条件下的空间要素。

查询可以基于空间关系、属性关系或数据库查询语言。

查询分析可以帮助我们从大量的空间数据中筛选出感兴趣的要素。

第七章：地理统计分析地理统计分析是将统计学方法应用于地理数据的过程。

ArcGIS提供了丰富的地理统计分析工具，如点密度分析、聚类分析、回归分析等。

这些工具可以帮助我们了解地理现象的分布规律和潜在问题。

第八章：空间数据可视化地图制作是空间数据可视化的重要手段之一。

除了制作传统的地图，我们还可以使用ArcGIS进行更加丰富的空间数据可视化。