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空间分析实验

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. 空间分析实例

实验一、山顶点的提取

应用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通过邻域分析和栅格计算器提取山顶点（实验数据：“F:\2012_work\国家海洋监测中心\国家海洋监测中心培训\空间分析\表面分析”）

操作步骤：

1、 加载Spatial Analyst 模块和DEM 数据

2、单击ArcToobox，弹出ArcTooblox窗口，点击Spatical Analyst->表面分析->等值线，提取等高距为 15 米的等高线数据，输出图层为Contour_dem15： .

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3、同上，修改Contour interval 为75 米，提取等高距为75 米的等高线，输出文件名为Contour_dem75。 .

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修改图例颜色以区别等高线显示效果，单击contour15 数据层线状图例，弹出symbol

selector

对话框，选择显示颜色为灰度60％（可任意选择），并点击ok。

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4、点击Spatical Analyst->表面分析->山体阴影，设置输出文件名为Hillshade，其他参数取默认值，提取该地区光照晕渲图，作为等高线三维背景。

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. 5、点击Spatical Analyst->地图代数->栅格计算器，输入计算公式：DEM>=0，输出栅格为back，单击ok。提取有效数据区域，作为等高线三维背景掩膜。

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双击 back 数据层，在弹出的属性对话框的“显示”属性页设置透明度为60％，在“符号化”属性框中设置其显示颜色为Gray50％，单击ok

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. 6、按contour_dem75、contour_dem15、back、Hillsha_dem 次序放置数据层，生成三维立体等高线图，如下：

7、点击Spatical Analyst->邻域分析->焦点统计，设置参数如下，单击ok，提取11×11 分析窗口最大值。

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. 8、点击Spatical Analyst->地图代数->栅格计算器，输入计算公式："maxpoint" - "dem" ==

0，输出栅格为“SD”，提取山顶点区域。

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9、点击Spatical Analyst->重分类->重分类，对SD数据进行重分类，设置如下，提取值为1的数据，其他值设为NoData，输出栅格为SD1；

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10、选择SD1 数据层，点击转换工具－>由栅格转出－>栅格转点，参数设置如下，则可输出矢量山顶点数据PickPeaker。

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符号化显示如下：三角形就是提取的山体顶点 .

. 实验二、水系提取

从DEM 中自动提取自然水系的算法过程：依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理, 确定DEM 中每一个高程数据点的水流方向；然后根据高程数据点的水流方向数据来计算每一个高程数据点的上游给水区, 再根据上游给水区高程数据, 用阈值法确定属于水系的高程数据点；最后, 根据水流方向数据, 从水系源头开始, 将整个水系追索出来。（实验数据：“F:\2012_work\国家海洋监测中心\国家海洋监测中心培训\空间分析\水文分析”）

操作步骤：

1、无洼地DEM 生成

DEM 是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。因此，在进行水流方向的计算之前，应该首先对原始DEM 数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。洼地填充的基本过程是先利用水流方向数据计算出 DEM 数据中的洼地区域，并计算洼地深度，然后依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。

1.1 水流方向提取

水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。对于每一格网。水流方向指水流离开此网格的指向。在ARCGIS 中，通过对中心栅格的1、2、4、8、16、32、64、128 等8个邻域栅格编码，中心栅格的水流方向便可有其中的某一值来确定。例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。启动 ArcToolbox，应用水文分析模块(Hydrology) 下的流向确定(Flow Direction ) 命令,生成8方向水流流向图：

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水流方向图

1.2 洼地计算

洼地区域是水流方向不合理的地方，可以通过水流方向来判断哪些地方是洼地，并进行填充。但是，并非所有的洼地区域都是由于数据的误差造成的，有很多洼地是地表形态的真实反映。因此在进行洼地填充之前，必须计算洼地深度，判断哪些地区是由于数据误差造成的，而哪些地区又是真实的地表形态。然后，在洼地填充时，设置合理的填充阈值。基本过程先分别双击水文工具集中的汇（Sink）、分水岭（Watershed）工具计算出洼地区域图、洼地贡献.

. 区域图，打开Spatial Analyst工具箱中的“区域分析”工具集，分别利用“分区统计”、“区域填充”工具计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程，及计算每个洼地贡献区域出口的最低高程，然后在栅格计算器中输入公式zonalmax-zonalmin，输出栅格sinkdep，计算出洼地深度图。

（1） 洼地提取

根据“汇”工具把水流方向图洼地区域，输出汇栅格为Sink。 .

. 洼地区域图

（2）洼地深度计算

A.计算洼地的贡献区域（通过分水岭生成洼地贡献区域图）

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. 洼地共享区域图

B.计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程（Zonalmin）

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. 每个洼地所形成的贡献区域的最低高程图

C.计算每个洼地贡献区域出水口的最低高程即洼地水口高程（Zonalmax）

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. 每个洼地贡献区域出口的最低高程图

D.计算洼地深度，进行地图栅格计算，公式为Zonalmax-Zonalmin，输出栅格为sinkdep。

洼地深度图

1.3 洼地填充

经过洼地提取后，可以确定原始 DEM 上是否存在洼地，若有洼地，须进行填充。而洼地深度的计算为填充阈值的设置提供了依据，系统默认条件下是不设阈值，即所有的洼地区域都将被填平。参考洼地深度图，结合小流域的实际地形，不断调试将阈值设为2500。 .

. 方法是双击水文分析工具集中的填洼（FILL）工具，选择需要进行洼地填充的原始DEM数据，经过洼地填充生成的无洼地DEM。

经洼地填充生成的无洼地DEM

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. 2、汇流累积量计算

在地表径流模拟过程中，汇流累积量是基于水流方向数据计算得到的。首先基于无洼地DEM

生成水流方向图，利用该数据，双击水文分析工具集中的流量（Fill Accumulation）工具计算出汇流累积量数据。

（1） 基于无洼地DEM生成水流方向图

无洼地DEM 水流方向图 .

. （2） 基于无洼地DEM计算汇流累积量数据

汇流累积量图

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. 3、水流长度计算

水流长度指地面上一点沿水流方向到流向起点（或终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。它分为顺流计算及溯流计算两种，可通过双击水文分析工具集中的水流长度（Flow

Length）工具实现，其中计算方向分别选择顺流计算Downstream 或溯流计算Upstream。水流长度的提取和分析在水文学或水土保持工作中均具有很重要意义，因为水流长度直接影响地面径流的速度，进而影响地面土壤的侵蚀力。

(1) 顺流计算的水流长度，点击空间分析->水文分析->水流长度，选择顺流方向（DOWNSTREAM）

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. 顺流计算出的水流长度图

(2) 溯流计算的水流长度，同上方法选择逆流方向（UPSTREAM）

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. 溯流计算出的水流长度图

4、河网的提取

目前河网提取方法主要采用地表径流漫流模型。假设每一个栅格携带一份水流，那么栅格的汇流累积量就代表该栅格的水流量。因而，当汇流量达到一定值时，就会产生地表水流，所有汇流量大于临界值的栅格就是潜在的水流路径，由这些水流路径构成的网络，就是河网。

4.1、河网的生成

河网的生成基于汇流累积量数据，利用空间分析->地图代数->栅格计算器中的Con 命令进行有条件地查询可以得到，分别将阈值设为100 及1000。

(1) 生成阈值为100 的河网 .

. 生成的streamnet100如下图

栅格河网（阈值为100）

以上操作也可以利用栅格计算器的运算，以阈值设为1000 为例：

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栅格河网（阈值为1000）

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. （2）栅格河网矢量化

通过栅格河网矢量化

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实验6 空间分析缓冲区分析、空间内插

实验6 空间分析缓冲区分析、空间内插

地

理

信

息

系

统

原

理

实

验

报

告

实验6:空间分析-缓冲区分析、空间内插

专业：地理信息科学2014

一、实验目的

1. 掌握缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、等空间分析基本操作和用途。

2. 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 1.软件准备

2..实验数据:

3.实验知识：

空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。

三、实验步骤及方法

第1步:

打开ArcMap，点击菜单栏中的“customise”，执行“customize mode”命令，在弹出的对话框中，点击“commmands”，在“show commands”的输入框中，输入“buffer wizard”（缓冲区向导），点击将其拖拉到工具栏中，关闭对话框。

第2步：

点击“Add Data”按钮，在出现的对话框中，找到文件夹Ex4，打开所需文件加载街道图层AIOStreets.shp和城市地籍图层：AIOZonecov.shp。若地图单位为米，

第3步：

点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by attributes”，在出现的对话框中，输入以下图示，再点击”OK“

选中街道名称为CYPRESS的街道要素后。

第4步：缓冲区分析

执行工具栏中的“buffer wizard”命令，

会出现以下对话框中，选择“AIOStreets”图层， 点击下一步，选择如图所示

最后得到的“缓冲区”结果如图：

第5步：空间关系查询

点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by location”，在出现的对话框中，选择如图所示，再点击”OK“。

单体空间分析实验报告

单体空间分析实验报告

单体空间分析实验报告

实验报告：单体空间分析

一、实验目的

本实验旨在提供基本的单体空间分析知识和技能，通过实践掌握地理信息系统（GIS）中的单体空间分析方法，了解其应用领域和实际意义。

二、实验原理

单体空间分析是指在GIS中对单个要素进行空间关系分析的过程。它可以通过一系列的空间操作来研究和描述地理空间中的要素之间的相互关系，为地理空间分析和决策提供支持。

三、实验内容

1. 单体属性分析：通过统计要素的属性信息，对单个要素进行属性分析。例如，可以计算某个地区的人口密度、用地类型、设施数量等。

2. 单体空间分析：通过空间操作来研究要素的空间关系。例如，可以计算两个要素之间的距离、叠加分析、缓冲区分析等。

3. 单体统计分析：通过统计某个地区的要素数量、密度、分布等，来研究地理现象的空间特征。

四、实验步骤

1. 数据准备：选择合适的地理数据集，并导入到GIS软件中。 2. 属性分析：选择要素，统计其属性信息，如人口数量、用地类型等。

3. 空间分析：选择两个要素，计算它们之间的距离，进行叠加分析，或进行缓冲区分析等。

4. 统计分析：选择一片地区，统计其中某个要素的数量、密度、分布等。

五、实验结果与分析

在进行实验过程中，我们选取了某个城市的道路网络和绿地分布数据进行分析。通过属性分析，我们统计了道路的长度、道路宽度、绿地的面积、绿地类型等信息。通过空间分析，我们计算了道路网络与绿地之间的距离，并进行了叠加分析，得到了道路与绿地的空间关系。通过统计分析，我们统计了绿地的数量、绿地的密度、绿地的分布等。

从实验结果中我们可以看出，该城市的道路网络建设比较完善，道路的长度较长，而绿地面积较小。通过空间分析，我们发现绿地分布距离道路较远，显示了城市绿地的布局与交通道路有一定的独立性。此外，通过统计分析我们可以了解到该城市绿地的数量较少，绿地密度低，需要进一步增加城市绿地的数量和质量。

六、实验总结

空间数据案例式实验教程

空间数据案例式实验教程

空间数据案例式实验教程

一、实验目的

通过一系列实验案例，学习如何使用空间数据进行分析和可视化。

二、实验环境

1. ArcGIS Pro软件

2. 空间数据集（可以从国家数据中心等网站下载）

三、实验步骤

本实验共分为8个案例，每个案例都有详细的步骤和说明。学生可以按照步骤依次完成每个案例，并加深对空间数据分析和可视化的理解。

案例1：制作地图

1. 添加地图数据

2. 添加底图

3. 选择合适的地图样式

4. 调整地图图层透明度和大小

5. 添加地图标注

案例2：制作热力图

1. 导入点数据

2. 调整点的大小和颜色

3. 制作热力图

4. 调整热力图透明度和颜色

案例3：制作3D地图

1. 添加3D场景

2. 导入地图数据

3. 调整3D场景视角

4. 调整地图图层高度

5. 添加3D标注

案例4：制作时序地图

1. 导入时间序列数据

2. 定义时间序列字段

3. 制作时序地图

4. 添加时间序列动画效果

案例5：制作交互式地图

1. 建立Web地图

2. 导入地图数据

3. 制作交互式地图

4. 添加信息提示框和工具栏

案例6：制作空间分析图

1. 导入图层数据

2. 制作空间统计图

3. 制作热点分析图

4. 制作空间缓冲区分析图

案例7：制作网络分析图

1. 导入地图数据 2. 建立网络数据集

3. 进行网络分析

4. 制作网络路径图

案例8：制作栅格分析图

1. 导入栅格数据

2. 进行栅格统计分析

3. 制作栅格统计图

4. 制作栅格交互式图

四、实验总结

通过这些实验案例，学生可以学会如何使用空间数据进行地图制作、热力图制作、3D地图制作、时序地图制作、交互式地图制作、空间分析图制作、网络分析图制作、栅格分析图制作等技能。同时，学生还可以学到如何选择合适的地图样式、调整地图图层透明度和大小、添加标注和工具栏等技能。这些知识和技能将会为他们日后的工作和学习提供帮助。（以上内容由AI自动生成，仅供参考。）

arcgis栅格数据空间分析实验报告

arcgis栅格数据空间分析实验报告

以林相图为例在arcgis中的制图

页脚内容1 实验五 栅格数据的空间分析

一、 实验目的

理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。

二、 实验内容

根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。

三、 实验原理与方法

实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。

实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。

四、 实验步骤

⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化，对行政区划数据中的多边形取消颜色填充 以林相图为例在arcgis中的制图

页脚内容2

⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹

⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字rain，像元大小设置为10000 以林相图为例在arcgis中的制图

页脚内容3

点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial aninterpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小10000