GIS空间分析第三章栅格数据分析.ppt

第三章第三章 栅格数据分析栅格数据分析3.1 3.1 引言引言4.34.3 栅格数据分析的环境栅格数据分析的环境4.4 4.4 表面分析表面分析4.5 4.5 了解基于单元的建模方法了解基于单元的建模方法4.64.6单元、邻域和分区统计运算单元、邻域和分区统计运算3.1 引言l l栅格数据模型采用规则的格网覆盖到一定的地域空间，每个单元值表示与该单元所在位置相对应的空间现象的特征l l栅格数据分析以单元和格网为基础这种分析既可以对单个单元或单元组，也可以对整个格网的所有单元进行l l在栅格分析中最重要的考虑是单元值的类型栅格的基本概念l l单元（单元（cellcell））l l行与列行与列l l值（值（ValuesValues））   l l空值（空值（NoDataNoData））了解栅格数据集了解栅格数据集l l一个栅格数据集描述了某一地域的位置和特征，一个栅格数据集描述了某一地域的位置和特征，及其在空间中的相对位置及其在空间中的相对位置l l单一的栅格通常表示单一的主题，多个栅格组成单一的栅格通常表示单一的主题，多个栅格组成的数据集可以充分描述一个地域的数据集可以充分描述一个地域。

l l栅格数据通常包括两类：栅格数据通常包括两类：l l专题数据：栅格值代表了某一特定现象的数量专题数据：栅格值代表了某一特定现象的数量或分类l l高程、污染物的集中程度高程、污染物的集中程度l l影像数据：单元值表示反射或吸收的光或能量影像数据：单元值表示反射或吸收的光或能量l l卫星影像、扫描图像卫星影像、扫描图像l l分类区（分类区（ZonesZones））:  : 任何两个或多个同值单元属于任何两个或多个同值单元属于同一分类区分类区可由连接、不连接或同时由同一分类区分类区可由连接、不连接或同时由以上两种单元组成以上两种单元组成l l区域（区域（RegionsRegions）：分类区内的每组连接单元为一）：分类区内的每组连接单元为一个区域l l空值（空值（NoDataNoData）：该单元所在位置没有特征信息）：该单元所在位置没有特征信息/ /信息不足信息不足l l关联表关联表(associated table)(associated table)：整型（类别型）：整型（类别型）   栅格数据栅格数据集通常伴有一个属性表表的第一项是值集通常伴有一个属性表表的第一项是值（（ValueValue），），存储栅格的每个分类区所分配的值。

第二项个数存储栅格的每个分类区所分配的值第二项个数(Count)(Count)存储数据集中属于每个分类区的单元总数存储数据集中属于每个分类区的单元总数l l值与个数都是强制性的字段值与个数都是强制性的字段l l表中可插入本质上无限数量的可选项以表示分类区表中可插入本质上无限数量的可选项以表示分类区的其它属性的其它属性l l名称名称(Name): (Name): 每个栅格数据集必须有一个名称以每个栅格数据集必须有一个名称以便在数据库中相互区分所有对栅格数据集的访便在数据库中相互区分所有对栅格数据集的访问都是通过它的名称进行的，数据集的名称在所问都是通过它的名称进行的，数据集的名称在所有表达式中必须一致有表达式中必须一致3.2 3.2 栅格数据分析的环境栅格数据分析的环境l l在对栅格数据进行分析之前，需要设置分析选项，主要包括：l l结果输出的路径结果输出的路径l l分析范围分析范围l l单元大小单元大小l l在选择的单元上进行分析的分析掩膜在选择的单元上进行分析的分析掩膜分析环境的设置Setting the analysis environment l l多数的Spatial Analyst操作会创建一个新的输出栅格，并且通常为格网。

在分析的选择对话框中可以通过设置来控制输出格网的几何特征（单元大小、范围、处理掩模和投影），也可以设置输出格网默认的工作目录  输输入入入入栅栅格格格格分析范围分析范围 单元大小单元大小 掩模掩模 (空值)输出栅格输出栅格 数据转换（Converting data）l l要素转换为栅格要素转换为栅格Converting features to a rasterConverting features to a raster l l任何来源的点、线、面要素都可以通过字符串或任何来源的点、线、面要素都可以通过字符串或数值属性字段将其转换为栅格文件数值属性字段将其转换为栅格文件l l在转换点要素时，每个单元被赋予在其中所发现在转换点要素时，每个单元被赋予在其中所发现的点要素的属性值没有点的单元被赋予空值的点要素的属性值没有点的单元被赋予空值如果一个单元中有多个点，则该单元被赋予所遇如果一个单元中有多个点，则该单元被赋予所遇到的第一个点的属性值到的第一个点的属性值l l在转换线要素时，每个单元被赋予与之相交的线在转换线要素时，每个单元被赋予与之相交的线要素的属性值没有与线相交的单元被赋予空值。

要素的属性值没有与线相交的单元被赋予空值如果一个单元中有多个线，则该单元被赋予所遇如果一个单元中有多个线，则该单元被赋予所遇到的第一个线的属性值到的第一个线的属性值l l在转换面要素时，每个单元被赋予单元质心的多在转换面要素时，每个单元被赋予单元质心的多边形要素的属性值边形要素的属性值l l由栅格转换为要素（（Converting a raster to features）l l在将栅格转换为点要素时，在将栅格转换为点要素时，Spatial AnalystSpatial Analyst模块给模块给每个非空值栅格创建一个点点的坐标就是该单每个非空值栅格创建一个点点的坐标就是该单元质心的位置元质心的位置l l在将表示线状特征的栅格转换为线要素时，在将表示线状特征的栅格转换为线要素时，Spatial AnalystSpatial Analyst模块用具有相同值，并彼此连接的模块用具有相同值，并彼此连接的单元链创建线，并使该线通过相关单元的中心单元链创建线，并使该线通过相关单元的中心l l在进行面状栅格转换时，在进行面状栅格转换时，Spatial AnalystSpatial Analyst模块利用模块利用相连的同值单元组创建多边形。

其界线由外部单相连的同值单元组创建多边形其界线由外部单元的边界来创建元的边界来创建栅格数据的再分类（栅格数据的再分类（Reclassifying raster dataReclassifying raster data）））） 输输入离散型入离散型入离散型入离散型栅栅格格格格 再分再分再分再分类栅类栅格格格格 类别类别类别类别数据的再分数据的再分数据的再分数据的再分类类类类需要用新需要用新需要用新需要用新值值值值代替原来的代替原来的代替原来的代替原来的值值值值例如，土地利例如，土地利例如，土地利例如，土地利用用用用类类类类型可以根据适宜性的状况分型可以根据适宜性的状况分型可以根据适宜性的状况分型可以根据适宜性的状况分为为为为：低适宜：低适宜：低适宜：低适宜 (1)(1)、中适宜、中适宜、中适宜、中适宜 (2)(2)、高适宜、高适宜、高适宜、高适宜(3)(3)与适宜性无关的用地与适宜性无关的用地与适宜性无关的用地与适宜性无关的用地类类类类型表示型表示型表示型表示为为为为空空空空值值值值。

 输输入入入入连续连续型型型型栅栅格格格格 再分再分再分再分类栅类栅格格格格 连续连续连续连续型数据的再分型数据的再分型数据的再分型数据的再分类类类类需要用新需要用新需要用新需要用新值值值值代替一定范代替一定范代替一定范代替一定范围围围围的的的的值值值值例如， 描述距离公路描述距离公路描述距离公路描述距离公路远远远远近的近的近的近的栅栅栅栅格可以被分格可以被分格可以被分格可以被分为为为为三个距离三个距离三个距离三个距离带带带带练习一：将矢量数据转换为栅格数据练习一：将矢量数据转换为栅格数据l l将矢量转换为栅格就象将一个网盖到矢量地图上一样，每个网格都会得到一个值，没有要素的网格被赋予空值l l在本练习中将操作从矢量到栅格的转换，同时也将了解设置分析范围和掩模的效果 练习二：高程格网的再分类练习二：高程格网的再分类l l在空间分析中，进行再分类的目的包括：l l基于新的信息替代值；基于新的信息替代值；l l将值相近的数据分组以简化数据；将值相近的数据分组以简化数据；l l将值根据某一共同标准重新分类；将值根据某一共同标准重新分类；l l将值设为空值、将空值设为不同的值。

将值设为空值、将空值设为不同的值l l本练习将高程栅格重新分为四个高程带其中将尝试两种不同的分类方法并观察地图的变化练习三：利用映射表对栅格再分类练习三：利用映射表对栅格再分类l l在对栅格再分类时，可以选择保存分类表以备后用这些映射表（remap table）对采用相同分类标准的多重数据的再分类非常有用l l本练习将利用现有的映射表对栅格进行再分类，并将再分类的栅格转换为矢量数据练习四：根据共同标准对数据再分类练习四：根据共同标准对数据再分类l l再分类对依据某一共同标准，对多重栅格数据，确定其适宜性、敏感性和优先性程度的适宜性模型非常有意义对原始值赋值越高表示重要性越强，反之越弱 空值表示不存在重要性或约束l l在本练习中，将根据对干旱的敏感性，对植被类型栅格图进行再分类，并将结果仅限于研究区的范围内3.3 表面分析l l在二维环境下，最常用的可视化表现三维数据的在二维环境下，最常用的可视化表现三维数据的方式是山体阴影、等高线方式是山体阴影、等高线l l山体阴影根据处在想象位置的光源照射到表面要山体阴影根据处在想象位置的光源照射到表面要素上，形成使表面特征容易识别的阴影素上，形成使表面特征容易识别的阴影。

l l等高线是最常用的表示表面数据的方式它并不等高线是最常用的表示表面数据的方式它并不像山体阴影那样从视觉上表示现实的地形要素，像山体阴影那样从视觉上表示现实的地形要素，而是通过充分的解译，提供丰富的信息而是通过充分的解译，提供丰富的信息山体阴影（Hillshade） l l山体阴影是通过用2D显示方式表现3D表面，形成地形真实视野的技术l l山体阴影通过设置光源位置，并根据单元相对于光源方向，或根据单元的坡度和坡向，计算每个单元的光照值，依此来创建一个假想的表面照明l l山体阴影经常用于制作视觉效果生动的地图以山体阴影为背景的地图，可以在地势图上添加栅格或矢量数据山体阴影根据指定山体阴影根据指定山体阴影根据指定山体阴影根据指定罗罗罗罗盘盘盘盘方向的方位角和高方向的方位角和高方向的方位角和高方向的方位角和高度角，按照度角，按照度角，按照度角，按照0-2550-255计计计计算表面的照射算表面的照射算表面的照射算表面的照射值值值值•在地图上创建山体阴影时，光源被置于地图的西北（左上角）方向，在对象（如：山体）的脚下投下阴影从该视角观察对象效果比从其脚下投射要好；将光源置于其它位置所产生的视觉效果会是山体象洞一样，也不符合人的习惯。

这这这这幅圣海幅圣海幅圣海幅圣海伦伦伦伦斯火山的地斯火山的地斯火山的地斯火山的地图显图显图显图显示了将高程与山体阴影示了将高程与山体阴影示了将高程与山体阴影示了将高程与山体阴影结结结结合合合合创创创创建同建同建同建同时时时时可以可以可以可以显显显显示高程和地表形示高程和地表形示高程和地表形示高程和地表形态态态态的地的地的地的地图图图图的方式等高线（Contours） l l等高线是由具有相同表面值的点连接而成的线l l等高线揭示了在空间上连续的现象，通过某一地域数值变化率l l等高线越密（近），这种变化越迅速等高线越密（近），这种变化越迅速l l高程和大气压是等高线制图最常用的对象l l等高线按照所指定的间隔绘制等高距是两条等高等高线按照所指定的间隔绘制等高距是两条等高线之间线之间z z值的变化值的变化l l以以1010毫米为等高距的降雨等值线图，其中的等值线可能毫米为等高距的降雨等值线图，其中的等值线可能包括了包括了10, 20, 3010, 20, 30等   等高等高等高等高线线线线可以用可以用可以用可以用来表示表面来表示表面来表示表面来表示表面一条等高一条等高一条等高一条等高线线线线就就就就是一条等是一条等是一条等是一条等值线值线值线值线l l等高距决定了地图上等高线的数量和它们之间的距等高距决定了地图上等高线的数量和它们之间的距离。

等高距越小，地图上所创建的等高线越多等高距越小，地图上所创建的等高线越多l l可以指定一条基础等高线（可以指定一条基础等高线（base contourbase contour），作为），作为位置的起点基础等高线不是最小等高线，但它是位置的起点基础等高线不是最小等高线，但它是等高线按照等高距由此向上、向下算起的起始点等高线按照等高距由此向上、向下算起的起始点l l基础等高线设置为基础等高线设置为0 0，等高距设置为，等高距设置为1010，则等高线的值，则等高线的值可能是可能是-20, -10, 0, 10, 20, 30-20, -10, 0, 10, 20, 30等   l l等高线可以表示各种类型的等值线数据：等高线可以表示各种类型的等值线数据：l l等压线（等压线（IsobarIsobar）、等时线（）、等时线（IsochronIsochron）、等日照线）、等日照线（（IsohelIsohel）、等雨量线（）、等雨量线（IsohyetIsohyet）、等震线）、等震线（（IsoseismalIsoseismal）、等温线（）、等温线（IsothermIsotherm）、等偏角线）、等偏角线（（IsogonicIsogonic））练习五：计算山体阴影练习五：计算山体阴影l l添加阴影后的地势图是视觉上最生动的地图产品。

阴影效果深化了地图的表现力，使数据所反映的地形可视化效果更好l l本练习将实践利用高程栅格创建山体阴影，并在其上叠加其它图层的方法练习六：创建等高线练习六：创建等高线l l在上一个练习中，为在上一个练习中，为ShastaShasta山创建的山体阴影，山创建的山体阴影，了解了在二维环境中表现三维数据的方式创建了解了在二维环境中表现三维数据的方式创建等高线是在二维环境中表现高程的另一种方式等高线是在二维环境中表现高程的另一种方式l l等高线是由具有相同高程值，或在多数情况下，等高线是由具有相同高程值，或在多数情况下，   z z值相等的点连接而成的线其中，值相等的点连接而成的线其中，   z z值可以是降值可以是降雨量、空气污染物含量或噪声等高线最适合于雨量、空气污染物含量或噪声等高线最适合于表现地形的地图，很少用其进行分析本练习将表现地形的地图，很少用其进行分析本练习将学习从高程表面创建等高线的方法学习从高程表面创建等高线的方法利用表面推导数据(Deriving data from surfaces) l l如何确定陡坡的位置以预测雪崩的风险？l l如何确定朝北或朝南的山坡以预测季节性的融雪？l l从一个防火了望塔上所能够看到的森林总面积是多少？l l这些问题的答案都可以通过从表面数据生成的坡度、坡向和视域栅格中找到答案。

坡度（Slope） l l坡度是一个表面或其一部分的倾斜程度坡度通常用于地形中，也可以用于分析其它类型的表面l l在对降雨表面计算坡度时，它所表示的是降水在对降雨表面计算坡度时，它所表示的是降水变化的区域，以及变化的快慢（变化的区域，以及变化的快慢（“ “坡度坡度” ”越陡，越陡，表示变化越快）表示变化越快）l l在侵蚀分析或建筑工地中也可以应用坡度计算在侵蚀分析或建筑工地中也可以应用坡度计算l l坡度是指每个单元与其相邻单元之间变率最大的坡度是指每个单元与其相邻单元之间变率最大的值坡度既可以用度（如：值坡度既可以用度（如：45°45°），也可以用百分），也可以用百分比（如：比（如：50%50%）表示通常度应用于科学研究，）表示通常度应用于科学研究，而百分比则用于交通研究（如：而百分比则用于交通研究（如：“ “注意：前方有注意：前方有6%6%的坡度！的坡度！” ”）本例中，本例中，本例中，本例中，红红红红色表色表色表色表示陡坡，示陡坡，示陡坡，示陡坡，绿绿绿绿色表色表色表色表示平地l l以百分比表示的坡度是用两点之间的高程差（升以百分比表示的坡度是用两点之间的高程差（升高的高度）除上两点之间的水平距离，再乘高的高度）除上两点之间的水平距离，再乘100100即即是。

是l l以角度表示的坡度是升高高度与水平距离组成的以角度表示的坡度是升高高度与水平距离组成的三角形所形成的夹角坡地的度数等于垂直升高三角形所形成的夹角坡地的度数等于垂直升高/ /水平距离的正切函数（水平距离的正切函数（tangenttangent），它也可以计算），它也可以计算为垂直升高为垂直升高/ /水平距离的反正切函数水平距离的反正切函数（（arctangentarctangent）l l以度数量测的坡度可接近以度数量测的坡度可接近9090° °，以百分比量，以百分比量测测的坡的坡度度可接近无限（可接近无限（infinityinfinity）以度数和百分比以度数和百分比以度数和百分比以度数和百分比计计计计算坡度的示意算坡度的示意算坡度的示意算坡度的示意图图图图坡向（Aspect） l l坡向是指坡度的朝向，即某一单元对朝坡下的相坡向是指坡度的朝向，即某一单元对朝坡下的相邻单元的方向邻单元的方向l l在坡向栅格中的单元值是由在坡向栅格中的单元值是由0-3600-360表示的方向其表示的方向其中，北为中，北为0 0，按顺时针的方向，，按顺时针的方向，9090为东，为东，180180为南，为南，270270为西。

坡度为为西坡度为0 0（平地）的栅格单元，其坡向（平地）的栅格单元，其坡向值为值为-1-1n n坡向值为坡向值为9090的单元朝向的单元朝向东方由此顺坡而下，东方由此顺坡而下，就是向东而行早晨太就是向东而行早晨太阳升起时，该单元充满阳升起时，该单元充满阳光晚上太阳西下，阳光晚上太阳西下，则缺少阳光则缺少阳光视域（Viewshed） l l视域判别输入栅格中能够从一个或多个观察点或线上可以看到的单元在输出栅格上，每个单元的值表示可以看到该点的观察点的数量l l如果只有一个观察点，则能够被看到的栅格单元被赋值为1其它无法看到的栅格单元被赋值为0l l观察点的要素类可以包含点或线线的结点或中间点将被看作是观察点视域分析计算在可视表面上，从一个或多个观察点可视域分析计算在可视表面上，从一个或多个观察点可视域分析计算在可视表面上，从一个或多个观察点可视域分析计算在可视表面上，从一个或多个观察点可以看到的区域通过参数的设置可以控制视场的水平以看到的区域通过参数的设置可以控制视场的水平以看到的区域通过参数的设置可以控制视场的水平以看到的区域通过参数的设置可以控制视场的水平和垂直范围、观察者高度、目标单元和视场半径。

和垂直范围、观察者高度、目标单元和视场半径和垂直范围、观察者高度、目标单元和视场半径和垂直范围、观察者高度、目标单元和视场半径视域选择参数视域选择参数l l通过向观察图层中添加指定名称的数据项，可以设置一系列视觉visibility参数l lSPOTSPOT定义观察者的绝对高度定义观察者的绝对高度   （例如，飞机（例如，飞机3,0003,000米的飞行高度）如果没有米的飞行高度）如果没有SPOTSPOT项，观项，观察点的高程就是观察者的高度察点的高程就是观察者的高度l lOFFSETAOFFSETA定义观察点的偏移高度定义观察点的偏移高度l lOFFSETBOFFSETB定义对所有非观察者单元进行视觉定义对所有非观察者单元进行视觉分析时的偏移高度分析时的偏移高度   l lAZIMUTH1AZIMUTH1与与AZIMUTH2AZIMUTH2按顺时针方向设置分按顺时针方向设置分析限制的起始与终止水平角取值范围为析限制的起始与终止水平角取值范围为   0-0-360360度，其中，度，其中，0 0度表示正北方向度表示正北方向   默认值为默认值为0 0和和360360（整个输入栅格）。

整个输入栅格）   AZIMUTH1AZIMUTH1值为值为0 0、、AZIMUTH2AZIMUTH2值为值为9090所定义的观察视域为东北方所定义的观察视域为东北方向   l lVERT1VERT1与与VERT2VERT2设置水平之上与之下的视觉限设置水平之上与之下的视觉限制角水平之上取正值，水平之下取负值水平之上取正值，水平之下取负值VERT1VERT1的默认值为的默认值为9090，，VERT2VERT2的默认值为的默认值为-90-90   l lRADIUS1RADIUS1与与RADIUS2RADIUS2约束从观察点的可视距约束从观察点的可视距离RADIUS2RADIUS2搜索距离外和搜索距离外和RADIUS1RADIUS1搜索距搜索距离内的区域无法看到默认值是离内的区域无法看到默认值是0-0-无限远练习七：计算坡度和坡向练习七：计算坡度和坡向l l坡度和坡向是量测表面形状或形态的指标坡度是某一单元上一定距离内z值的变化；坡向是单元最陡路径相对正北的方向（或单元朝向）本练习将学习计算这两种参数的方法练习八：计算视域练习八：计算视域l l视域分析检验每个单元，以确认对一个或多个观视域分析检验每个单元，以确认对一个或多个观察点来说，是否有清晰的视线。

察点来说，是否有清晰的视线   这种视线的确认这种视线的确认以该单元与观察者之间是否有障碍视线的中间单以该单元与观察者之间是否有障碍视线的中间单元为基础视域分析回答的是能够看到该单元的元为基础视域分析回答的是能够看到该单元的各观察者的单元个数各观察者的单元个数l lGISGIS中进行视域分析的应用有：在农场隐匿不雅中进行视域分析的应用有：在农场隐匿不雅的储油罐；为防御工事确定发射线；为移动的储油罐；为防御工事确定发射线；为移动天线选址天线选址l l在本练习中，将为适合架设无线电转发器塔的区在本练习中，将为适合架设无线电转发器塔的区域新塔的位置必须保证在研究区内域新塔的位置必须保证在研究区内“ “看到看到” ”现现有的转发器塔有的转发器塔3.4 地图代数地图代数 l l地图代数利用运算符和函数建立类似于数学公式一样的数地图代数利用运算符和函数建立类似于数学公式一样的数学表达式，通过关系运算符、布尔运算符、逻辑运算符、学表达式，通过关系运算符、布尔运算符、逻辑运算符、组合运算符、位运算符，连接一个或多个输入值，计算得组合运算符、位运算符，连接一个或多个输入值，计算得出新值函数能够完成一些系统定义的专业性计算，例如出新值。

函数能够完成一些系统定义的专业性计算，例如利用高程计算坡度，返回值类型通常为数值型利用高程计算坡度，返回值类型通常为数值型l l它是在栅格计算器中输入地图代数表达式然后进行计算它是在栅格计算器中输入地图代数表达式然后进行计算本节将了解怎样在栅格计算器中利用逻辑运算符和各种函本节将了解怎样在栅格计算器中利用逻辑运算符和各种函数建立数学表达式，学习怎样完成地图代数中一些常用的数建立数学表达式，学习怎样完成地图代数中一些常用的功能和任务，如：条件处理、测试空值单元，为单元赋值功能和任务，如：条件处理、测试空值单元，为单元赋值等l l大家不必像程序员一样去学习怎样有效地运用运算符和函大家不必像程序员一样去学习怎样有效地运用运算符和函数，知道怎样使用就可以了数，知道怎样使用就可以了什么是地图代数？什么是地图代数？l l地图代数是一种用于栅格数地图代数是一种用于栅格数据空间分析的较高水平的计据空间分析的较高水平的计算机语言它是基于算机语言它是基于Dana Dana TomlinTomlin《《地理信息系统与地地理信息系统与地图建模图建模》》一书中的地图代数一书中的地图代数而提出来的而提出来的l l地图代数应用于栅格数据中，地图代数应用于栅格数据中，栅格数据是带有地理参考系栅格数据是带有地理参考系统的数值序列。

如果将栅格统的数值序列如果将栅格数据像三明治一样一层一层数据像三明治一样一层一层的叠置起来，可以按照运算的叠置起来，可以按照运算法则对其进行简单的运算法则对其进行简单的运算地图代数可以对同一坐标系下的栅格数据进行计算地图代数运算符地图代数运算符l l地图代数运算符通常建立在科学计算器的运算符基础之上，地图代数运算符通常建立在科学计算器的运算符基础之上，与其大体相同最简单、最常用的运算符有算术运算符、与其大体相同最简单、最常用的运算符有算术运算符、关系运算符、布尔运算符和逻辑运算符，组合运算符和位关系运算符、布尔运算符和逻辑运算符，组合运算符和位运算符位列次之运算符位列次之l l地图代数运算符的算子包括加、减、乘、除例如：三个地图代数运算符的算子包括加、减、乘、除例如：三个不同类型的火险栅格图层叠加在一起能够构造出一个综合不同类型的火险栅格图层叠加在一起能够构造出一个综合险的栅格分析图层算术运算符也可以用于度量单位的转险的栅格分析图层算术运算符也可以用于度量单位的转换（例如：英尺换（例如：英尺* *0.3048=0.3048=米）算术运算符l l关系运算符能够进行逻辑关系运算符能够进行逻辑检验，计算结果的返回值检验，计算结果的返回值为真（为真（1 1）或假（）或假（0 0）。

例）例如：运用关系运算符查找如：运用关系运算符查找植被类型等于塞拉利昂型植被类型等于塞拉利昂型混合针叶林混合针叶林l l布尔运算符布尔运算符“ “andand” ”、、“ “oror” ”、、“ “notnot” ”对逻辑检对逻辑检验的表达式进行一连串的验的表达式进行一连串的限制，同关系运算符相似限制，同关系运算符相似布尔运算符的返回值为真布尔运算符的返回值为真和假例如：查找和假例如：查找“ “所有所有坡度坡度>45>45度度and and 高程高程>5000m>5000m” ”的区域关系运算符布尔运算符l l逻辑运算符逻辑运算符DIFF, INDIFF, IN和和   OVEROVER对逐个象元进行逻辑测试，对逐个象元进行逻辑测试，但在特殊的条件规则下才生效但在特殊的条件规则下才生效l l A DIFF B A DIFF B：如果在：如果在A A栅格图层上某位置的象元值同栅格图层上某位置的象元值同B B栅格上同一位栅格上同一位置的象元值不同，那么返回值为置的象元值不同，那么返回值为A A栅格图层上该位置的象元值；如栅格图层上该位置的象元值；如果两层同一位置的象元值相同，则返回值为果两层同一位置的象元值相同，则返回值为0.0.l lA IN {value list)A IN {value list)：如果：如果A A栅格图层上某位置的象元值在返回值列表栅格图层上某位置的象元值在返回值列表中，那么返回值为该象元的象元值，否则返回中，那么返回值为该象元的象元值，否则返回NoDataNoData。

l lA OVER BA OVER B：如果：如果A A栅格图层上某位置的象元值不等于栅格图层上某位置的象元值不等于0 0，那么返，那么返回值为回值为A A栅格图层该象元的象元值，否则返回栅格图层该象元的象元值，否则返回B B栅格图层上该位置栅格图层上该位置的象元值的象元值逻辑运算符l l组合运算符连接多个栅格图层的属性表，对所有唯一的组组合运算符连接多个栅格图层的属性表，对所有唯一的组合值赋予一个合值赋予一个IDID值，然后将值，然后将IDID值返回到输出的栅格图层中，值返回到输出的栅格图层中，并且生成一个值的字段并且生成一个值的字段l l在本讲中不使用位运算符，在此不列举出来关于位运算在本讲中不使用位运算符，在此不列举出来关于位运算符的使用在符的使用在ArcGISArcGIS在帮助中有详细的讲解在帮助中有详细的讲解组合运算符地图代数函数地图代数函数l l“ “函数函数” ”这个词常为程序员的专业术语，不管你是否意识这个词常为程序员的专业术语，不管你是否意识到这个问题，其实在前面的表面分析中生成过山体阴影、到这个问题，其实在前面的表面分析中生成过山体阴影、坡度、坡向的栅格数据等，已经用过一些函数了。

这些选坡度、坡向的栅格数据等，已经用过一些函数了这些选项其实是运行地图代数函数的一些简单的对话框项其实是运行地图代数函数的一些简单的对话框l l通过空间分析的用户界面可以完成很多工作，地图代数的通过空间分析的用户界面可以完成很多工作，地图代数的一些函数在此都是可用的函数是地图代数语言的主要元一些函数在此都是可用的函数是地图代数语言的主要元素，因此有上百个数函数素，因此有上百个数函数l lArcGISArcGIS的联机帮助系统列出了一系列的函数列表，并对每的联机帮助系统列出了一系列的函数列表，并对每一个函数都有解释说明在此对函数的功能以及句法分析一个函数都有解释说明在此对函数的功能以及句法分析进行了描述进行了描述l l以下按照字母顺序列出了一些函数以供课后使用：以下按照字母顺序列出了一些函数以供课后使用：l lASPECTASPECT：从一个栅格表面中提取坡向从一个栅格表面中提取坡向l lBOUNDARYCLEANBOUNDARYCLEAN：平滑展开或者收缩面积的边界平滑展开或者收缩面积的边界l lCONCON：在分析窗口中逐单元中执行一次或者多次：在分析窗口中逐单元中执行一次或者多次If/ElseIf/Else条件赋值。

条件赋值l lEQUALTOEQUALTO：计算这组栅格和基于网格的栅格相等的次数计算这组栅格和基于网格的栅格相等的次数l lGREATERTHANGREATERTHAN：计算这组栅格超过基于网格的栅格的次数计算这组栅格超过基于网格的栅格的次数l lHILLSHADEHILLSHADE：通过考虑照明角度和阴影为一个栅格表面计算山体：通过考虑照明角度和阴影为一个栅格表面计算山体阴影的值阴影的值l lINTINT：通过切割方法把栅格的每个单元值转换成整型通过切割方法把栅格的每个单元值转换成整型l lISNULLISNULL：如果输入的栅格单元值为空值则返回：如果输入的栅格单元值为空值则返回1 1，否则返回，否则返回0 0   l lLESSTHANLESSTHAN：计算这组栅格低于基于网格的栅格的次数计算这组栅格低于基于网格的栅格的次数l lMEANMEAN：计算分析窗口中或者某一范围内栅格单元的平均值计算分析窗口中或者某一范围内栅格单元的平均值l lMERGEMERGE：基于栅格图层的输入顺序合并输入的不邻接的栅格图层基于栅格图层的输入顺序合并输入的不邻接的栅格图层l lMOSAICMOSAIC：合并相邻接的连续的栅格图层并且对重叠的区域进行：合并相邻接的连续的栅格图层并且对重叠的区域进行处理。

处理l lNIBBLENIBBLE：重置栅格单元来适应一个掩膜，使用最近相邻单元的值重置栅格单元来适应一个掩膜，使用最近相邻单元的值l lREGIONGROUPREGIONGROUP：在分析窗口内，记录每个输入单元所属于的关：在分析窗口内，记录每个输入单元所属于的关联区域的身份，每一个区域分配一个唯一的值联区域的身份，每一个区域分配一个唯一的值l lSETNULLSETNULL：如果输入条件的赋值是：如果输入条件的赋值是truetrue返回一个空值如果是返回一个空值如果是falsefalse返回一个被栅格指定的值或者分析范围内的逐单元的数目返回一个被栅格指定的值或者分析范围内的逐单元的数目l lSLICESLICE：通过等间距或等面积区域切割栅格输入单元值的范围通过等间距或等面积区域切割栅格输入单元值的范围l lSLOPESLOPE：从一个栅格表面总提取坡度从一个栅格表面总提取坡度l lZONALAREAZONALAREA：计算输入数据每个区域的面积计算输入数据每个区域的面积了解逻辑值了解逻辑值l l逻辑值与逻辑值与“ “真真” ”和和“ “假假” ”密切相关在地图代数中，任何密切相关。

在地图代数中，任何一个非零的输入值被认为是逻辑真值，一个非零的输入值被认为是逻辑真值，0 0被认为是逻辑假被认为是逻辑假值地图代数运算符和函数计算输入的象元值，返回逻辑值地图代数运算符和函数计算输入的象元值，返回逻辑值值1 1（真）和逻辑值（真）和逻辑值0 0（假）关系运算符和布尔运算符同（假）关系运算符和布尔运算符同此都返回逻辑值此都返回逻辑值这个例子计算每个象元值是否大于15象元值>15的象元被赋予1（真）；否则象元值被赋予0（假）练习：使用函数l l在在ArcGIS Spatial AnalystArcGIS Spatial Analyst中，函数提供了栅格处理能力的中，函数提供了栅格处理能力的核心除了利用传统地图代数表达式访问这些函数外，它核心除了利用传统地图代数表达式访问这些函数外，它们的大多数还可以通过们的大多数还可以通过geoprocessinggeoprocessing框架进行访问本框架进行访问本练习将通过命令行和地图代数表达式使用函数练习将通过命令行和地图代数表达式使用函数l l本练习中，假设你要在本练习中，假设你要在TahoeTahoe湖区的滑雪胜地需要最佳位湖区的滑雪胜地需要最佳位置。

作为一个较大模型的一部分，需要找出那些在降雪月置作为一个较大模型的一部分，需要找出那些在降雪月份（份（11-411-4月）大部分处在阴影下的坡地所用的方法是将月）大部分处在阴影下的坡地所用的方法是将太阳置于恰当的位置，得到太阳置于恰当的位置，得到6 6个月平均日照量，计算每个个月平均日照量，计算每个月中的山体阴影月中的山体阴影冬季6个月太阳照射参数Month Azimuth Altitude November186.637.2December183.132.8January179.335.2February177.643.7March179.254.3April184.366.1练习：运算符的使用l l地图代数通过简单的类似代数的表达式来简化复地图代数通过简单的类似代数的表达式来简化复杂的分析任务杂的分析任务l l本练习通过地图代数运算符和函数的组合来模拟本练习通过地图代数运算符和函数的组合来模拟种植用于恢复造林的松树和杉树的最佳位置这种植用于恢复造林的松树和杉树的最佳位置这些树种最适合于海拔些树种最适合于海拔2,4002,400米以上的高度同样，米以上的高度同样，还要有同美国林业部的协议允许在其土地上开发还要有同美国林业部的协议允许在其土地上开发林场。

林场地图代数的应用地图代数的应用l l在前面所讲的内容中，大家会发现用运算符和函数建立地图代数表达式很容易，现在将创建好的地图代数表达式应用于实践中l l本讲包括怎样完成一些常见的地图代数工作：空值的处理、条件处理和多层栅格数据的合并条件处理条件处理l l条件处理可以让我们依照条件指定完成什么样的功能在条件处理可以让我们依照条件指定完成什么样的功能在没执行条件之前，写出一条可以估计其计算结果为真的条没执行条件之前，写出一条可以估计其计算结果为真的条件语句，同时也写出预测结果为假的条件语句传统的件语句，同时也写出预测结果为假的条件语句传统的If-If-Then-ElseThen-Else语句就是条件语句的典型例子语句就是条件语句的典型例子l l条件处理在制作分析掩膜功能时特别有用例如：在野外条件处理在制作分析掩膜功能时特别有用例如：在野外或火灾预防和控制分析研究中，高火险区域（真）可以赋或火灾预防和控制分析研究中，高火险区域（真）可以赋值值100100，低火险区域（假）赋空值低火险区域（假）赋空值在这个例子中，按照“坡度<15度”这个条件对每个输入的象元进行判断，坡度<15度的象元在输出图层上赋值100；坡度>15度的象元在输出图层上赋空值。

输出结果可用于分析掩膜以除掉不想进行分析研究的区域空值的处理空值的处理l l同逻辑值相似，空值同样也影响表达式的计算结果空值同逻辑值相似，空值同样也影响表达式的计算结果空值不能被理解为一个非零值这个特殊值表明在该象元中没不能被理解为一个非零值这个特殊值表明在该象元中没有任何与条件有关的信息一般来说，任何一个图层上某有任何与条件有关的信息一般来说，任何一个图层上某位置的象元值为空值，那么对地图代数表达式进行计算以位置的象元值为空值，那么对地图代数表达式进行计算以后输出的对应位置的象元值就为空值后输出的对应位置的象元值就为空值一般来说，输入的任何一个图层某位置的象元值为NoData那么输出图层上该位置的象元值就为NoDatal l在一些实例中，当输入条件的计算结果为错误时，返回值在一些实例中，当输入条件的计算结果为错误时，返回值为空值例如：为空值例如：CONCON函数将对计算结果为函数将对计算结果为falsefalse的单元返的单元返回空值   l l大多数函数或表达式都忽略空值的象元，让空值参与运算大多数函数或表达式都忽略空值的象元，让空值参与运算或将某象元赋值为空值将会使问题复杂化，而地图代数中或将某象元赋值为空值将会使问题复杂化，而地图代数中的的ISNULLISNULL和和SETNULLSETNULL函数能够解决这两个问题。

函数能够解决这两个问题l lISNULLISNULL函数对当前的象元值是否是空值并相应的返回函数对当前的象元值是否是空值并相应的返回1 1或或0 0（真或假），它通常与（真或假），它通常与CONCON函数一同使用，将空值替换函数一同使用，将空值替换为其它的某些值为其它的某些值l lSETNULLSETNULL函数对当前象元进行计算，如果计算结果为真，函数对当前象元进行计算，如果计算结果为真，将该象元值用空值替代；否则该象元值为表达式的计算结将该象元值用空值替代；否则该象元值为表达式的计算结果栅格图层的合并栅格图层的合并l l有些情况下，分析区域的面积大于一个栅格图层所覆盖的有些情况下，分析区域的面积大于一个栅格图层所覆盖的范围，为了研究整个区域，必须对操作步骤执行很多次，范围，为了研究整个区域，必须对操作步骤执行很多次，每次只能对一个栅格图层进行操作这样的操作过程既耗每次只能对一个栅格图层进行操作这样的操作过程既耗时还容易出现错误，尤其是需要对大量的栅格图层进行处时还容易出现错误，尤其是需要对大量的栅格图层进行处理或者操作步骤教复杂的情况下出错的概率更大然而，理或者操作步骤教复杂的情况下出错的概率更大。

然而，首先对每个栅格图层进行合并创建一个大的栅格图层，只首先对每个栅格图层进行合并创建一个大的栅格图层，只需要执行一次操作步骤就可以实现了需要执行一次操作步骤就可以实现了l l如果你想要用表现植被的栅格图层研究特殊农业区或者野如果你想要用表现植被的栅格图层研究特殊农业区或者野生动物管理区域的植被类型，并且感兴趣区域落在栅格图生动物管理区域的植被类型，并且感兴趣区域落在栅格图层的边缘时，就需要两个栅格图层来覆盖整个研究区域层的边缘时，就需要两个栅格图层来覆盖整个研究区域l l合并栅格图层需要一些基本条件：合并栅格图层需要一些基本条件：l l首先，输入的栅格图层可能是完全重叠、部分重叠、刚好邻接或首先，输入的栅格图层可能是完全重叠、部分重叠、刚好邻接或完全分离的关系，不管哪种关系，输入的栅格图层必须在同一坐完全分离的关系，不管哪种关系，输入的栅格图层必须在同一坐标系下l l第二，输入的栅格图层必须具有同样的类型，例如：可以将土壤第二，输入的栅格图层必须具有同样的类型，例如：可以将土壤的栅格图层和其他的土壤栅格图层进行合并，或者是同样的高程的栅格图层和其他的土壤栅格图层进行合并，或者是同样的高程栅格图层进行合并。

栅格图层进行合并l l第三，你需要知道你合并的第三，你需要知道你合并的栅格图层是分离的还是连续栅格图层是分离的还是连续的，因为这两种方式在怎样的，因为这两种方式在怎样处理输入栅格的叠加面积上处理输入栅格的叠加面积上所使用的方法是不同的，所使用的方法是不同的，栅格图层只要拥有同样的空间参考和同样的类型就可以进行合并，例如植被类型图层练习：应用条件处理l l在在ArcGIS Spatial AnalystArcGIS Spatial Analyst中，利用条件函数中，利用条件函数（（CONCON）可实现条件处理，相当于传统的）可实现条件处理，相当于传统的IF-IF-ELSEELSE地图代数函数形式地图代数函数形式   利用利用CONCON可以执行简可以执行简单或复杂的条件表达单或复杂的条件表达l l本练习将利用本练习将利用CONCON发现在某一流域中所设计的坝发现在某一流域中所设计的坝址形成的潜在的水库一旦找到了水库，就可以址形成的潜在的水库一旦找到了水库，就可以利用利用CONCON函数结合函数结合ISNULLISNULL函数用新的水面更新函数用新的水面更新高程栅格高程栅格练习：创建一个剪切栅格的掩膜l l将单元转换为空值并检验空值的表现是地图代数将单元转换为空值并检验空值的表现是地图代数最重要的两个任务。

我们已经看到设置单元为空最重要的两个任务我们已经看到设置单元为空值这一技术，省略了在值这一技术，省略了在CONCON函数中对函数中对{false_expression} {false_expression} 的论证还有许多其它的函数，的论证还有许多其它的函数，如：如：SETNULLSETNULL函数l l本练习将利用本练习将利用SETNULLSETNULL创建一个掩膜，将非林业创建一个掩膜，将非林业部门的土地和水体设置为空值，再利用这个掩膜部门的土地和水体设置为空值，再利用这个掩膜剪切土壤图层剪切土壤图层练习：栅格的合并和镶嵌l lSpatial AnalystSpatial Analyst有两个添加栅格数据集的工具有两个添加栅格数据集的工具——MERGEMERGE和和MOSAICMOSAICMERGEMERGE的功能一般适用于的功能一般适用于诸如植被、土壤等编码数据，而诸如植被、土壤等编码数据，而MOSAICMOSAIC的功能的功能最适合诸如高程等连续变量最适合诸如高程等连续变量l l本练习将利用本练习将利用MERGEMERGE组合两个邻近的植被栅格，组合两个邻近的植被栅格，再用再用MOSAICMOSAIC组合两个略有重合的高程栅格。

组合两个略有重合的高程栅格小结l l利用空间分析用户界面可以做很多的工作，空间分析的大部分功能都利用空间分析用户界面可以做很多的工作，空间分析的大部分功能都是通过栅格计算器中的地图代数来实现的，大家可以利用栅格计算器是通过栅格计算器中的地图代数来实现的，大家可以利用栅格计算器对话框上的按钮和控制键来创建地图代数表达式，或者通过向表达式对话框上的按钮和控制键来创建地图代数表达式，或者通过向表达式框中打字键入表达式，按下框中打字键入表达式，按下EvaluateEvaluate键将会执行输入的表达式键将会执行输入的表达式l l地图代数是一种空间分析语言，它是一种和其他代数类似的简单语法地图代数是一种空间分析语言，它是一种和其他代数类似的简单语法表达式中输入的数据可以是简单的单一栅格图层或矢量文件，也可以表达式中输入的数据可以是简单的单一栅格图层或矢量文件，也可以是用许多运算符、函数、输入具体数据等一些复合的组合表达式是用许多运算符、函数、输入具体数据等一些复合的组合表达式l l运用地图代数，大家可以用到一些在用户界面上不能直接看到的函数，运用地图代数，大家可以用到一些在用户界面上不能直接看到的函数，也可以建立一些复杂的表达式并且将它们作为一个已有的按钮执行操也可以建立一些复杂的表达式并且将它们作为一个已有的按钮执行操作。

例如：计算一个输入的栅格数据集或者栅格图层的正弦值并且将作例如：计算一个输入的栅格数据集或者栅格图层的正弦值并且将结果添加到另外的栅格数据集或栅格图层中和所有语言一样，地图结果添加到另外的栅格数据集或栅格图层中和所有语言一样，地图代数也有一系列的规则，只有掌握了这些规则，才能在空间分析中游代数也有一系列的规则，只有掌握了这些规则，才能在空间分析中游刃有余3.5 3.5 基于单元的建模方法基于单元的建模方法Understanding cell-based modelingl l理解基于单元建模最简单的途径是从单个单元的视角开始 (虫眼法，worm’s-eye approachworm’s-eye approach），而不是从整个栅格开始（鸟瞰法，the the bird’s-eye approachbird’s-eye approach）l l假设栅格单元数据集的某个单元，代表了某个位置，并有一个值为算出该位置的输出值，需要知道三个条件：l l该位置的值该位置的值l l运算符或函数的操作运算符或函数的操作l l运算中需要包含的其它单元的位置和相应的值运算中需要包含的其它单元的位置和相应的值l l从传统意义上说，统计学采用的是具有代表从传统意义上说，统计学采用的是具有代表性的随机子集，其结果外推到更大的数组。

性的随机子集，其结果外推到更大的数组l l推论性的统计方法推论性的统计方法（（（（Inferential statisticsInferential statistics））））并非并非适用于所有的地理数据，因此，还需要采用适用于所有的地理数据，因此，还需要采用描述性统计方法描述性统计方法（（（（descriptive statisticsdescriptive statistics ）l l推论性统计假设可以用一个样本（推论性统计假设可以用一个样本（推论性统计假设可以用一个样本（推论性统计假设可以用一个样本（sample）来）来）来）来估计一个群落（估计一个群落（估计一个群落（估计一个群落（population）的特征而地理数）的特征而地理数）的特征而地理数）的特征而地理数据经常需要对全部群落的操作据经常需要对全部群落的操作据经常需要对全部群落的操作据经常需要对全部群落的操作利用单元统计比较栅格数据集利用单元统计比较栅格数据集Comparing raster datasets using cell statisticsl l统计方法对描述数据的趋势非常有效统计方法对描述数据的趋势非常有效。

统计方法对描述数据的趋势非常有效统计方法对描述数据的趋势非常有效l l对单一的栅格数据集，可以自动生成统计结果对单一的栅格数据集，可以自动生成统计结果对单一的栅格数据集，可以自动生成统计结果对单一的栅格数据集，可以自动生成统计结果l l统计方法可以产生新的栅格数据集统计函数可分为统计方法可以产生新的栅格数据集统计函数可分为统计方法可以产生新的栅格数据集统计函数可分为统计方法可以产生新的栅格数据集统计函数可分为三种基本类型（单元统计、邻域统计和分区统计），三种基本类型（单元统计、邻域统计和分区统计），三种基本类型（单元统计、邻域统计和分区统计），三种基本类型（单元统计、邻域统计和分区统计），每种类型采用相同的统计方法每种类型采用相同的统计方法每种类型采用相同的统计方法每种类型采用相同的统计方法l l单元统计可以单元对单元单元统计可以单元对单元单元统计可以单元对单元单元统计可以单元对单元（（cell-by-cellcell-by-cell））为基础，比为基础，比为基础，比为基础，比较两个或多个栅格数据集，即占有相同的位置，但分较两个或多个栅格数据集，即占有相同的位置，但分较两个或多个栅格数据集，即占有相同的位置，但分较两个或多个栅格数据集，即占有相同的位置，但分属于不同栅格数据集的单元，可以采用基本描述统计属于不同栅格数据集的单元，可以采用基本描述统计属于不同栅格数据集的单元，可以采用基本描述统计属于不同栅格数据集的单元，可以采用基本描述统计法，共同进行评价。

法，共同进行评价法，共同进行评价法，共同进行评价l l时间系列数据的比较，如土地利用类型的年际变化时间系列数据的比较，如土地利用类型的年际变化时间系列数据的比较，如土地利用类型的年际变化时间系列数据的比较，如土地利用类型的年际变化空间分析中的运算符和函数l l与栅格单元制图建模相关的函数可分为与栅格单元制图建模相关的函数可分为5类：类：l l局域局域局域局域（（LocalLocal））函数函数函数函数：：处理单个单元的函数处理单个单元的函数处理单个单元的函数处理单个单元的函数l l邻域邻域邻域邻域（（FocalFocal））函数函数函数函数：：处理邻域内单元的函数处理邻域内单元的函数处理邻域内单元的函数处理邻域内单元的函数l l分区分区分区分区（（ZonalZonal））函数函数函数函数：：处理分类区内单元的函数处理分类区内单元的函数处理分类区内单元的函数处理分类区内单元的函数l l全局全局全局全局（（GlobalGlobal））函数函数函数函数：：处理栅格内所有单元的函处理栅格内所有单元的函处理栅格内所有单元的函处理栅格内所有单元的函数数数数l l应用应用应用应用（（ApplicationApplication））函数函数函数函数：：结合成一串以执行一结合成一串以执行一结合成一串以执行一结合成一串以执行一个特定应用程序的函数个特定应用程序的函数个特定应用程序的函数个特定应用程序的函数统计方法（统计方法（Statistical methods））l l众数众数众数众数(Majority): (Majority): 确定最常出现的值。

确定最常出现的值l l寡数寡数寡数寡数(Minority): (Minority): 确定最少出现的值确定最少出现的值l l最大值最大值最大值最大值(Maximum): (Maximum): 确定最大值确定最大值   l l最小值最小值最小值最小值(Minimum): (Minimum): 确定最小值确定最小值   l l范围范围范围范围(Range): (Range): 计算最大值与最小值之差计算最大值与最小值之差   l l均值均值均值均值(Mean): (Mean): 所有值之和与观测样本数量相除所有值之和与观测样本数量相除l l中值中值中值中值(Median): (Median): 计算向上与向下都等值的中值计算向上与向下都等值的中值l l标准差标准差标准差标准差(Standard Deviation): (Standard Deviation): 计算数值对均值传播或计算数值对均值传播或扩散的程度扩散的程度l l总数总数总数总数(Sum): (Sum): 计算全部数值的总和计算全部数值的总和l l种类数种类数种类数种类数(Variety): (Variety): 确定不同数值的种类个数。

确定不同数值的种类个数局域函数局域函数Local functionsl l局域或“逐个单元（per-cell）”函数计算一个输出栅格数据集，其每个位置的输出值是一个对应该位置的一个或多个栅格数据集上相关值的函数n n处理多个栅格数据集的局域函数的实例是为每个单元位置上，输入栅格数据集的所有值返回最大值、最小值、众数或寡数值单元统计函数单元统计函数The Cell Statistics function l l单元统计函数能够发现趋势或检验多重栅格表面中相应的单元之间的变化估算的操作与栅格计算器（Raster Calculator）中诸如栅格数据集之间的相加、相乘等数学运算符非常相似l l此时，函数将采用其中的一种统计方法对相应的单元进行比较l l利用表示从一种土地利用类型向另一种土地利利用表示从一种土地利用类型向另一种土地利用类型变化的单元值来创建新的栅格用类型变化的单元值来创建新的栅格中中中中间层间层间层间层比比比比顶层顶层顶层顶层早三年在早三年在早三年在早三年在结结结结果果果果层层层层中，灰色中，灰色中，灰色中，灰色单单单单元表示有一元表示有一元表示有一元表示有一个以上的土地利用个以上的土地利用个以上的土地利用个以上的土地利用值值值值。

单单单单元元元元统计统计统计统计函数象一个下降的函数象一个下降的函数象一个下降的函数象一个下降的电电电电梯，梯，梯，梯，通通通通过过过过每个每个每个每个栅栅栅栅格数据集相格数据集相格数据集相格数据集相对应对应对应对应的的的的单单单单元元元元练习：利用单元统计函数监测变化l l在本练习中，将利用单元统计函数比较哥伦比亚河口1989年和1992年的土地覆盖数据，哥伦比亚河由此流入大西洋土地覆盖分类依据植被类型、裸地、水和建设用地情况l l这一数据来源于NOAA海岸变化与分析项目(C-CAP)该项目成员开发了美国海岸区土地覆盖和栖息地变化的国家标准数据库利用邻域统计和分区统计描述栅格数据集利用邻域统计和分区统计描述栅格数据集l l邻域统计函数考虑的是，围绕处理单元的特定范围内单元的值邻域是栅格的一部分，可以通过任何方式对其进行定义邻域统计的结果以新的栅格图层的形式表示出来l l分区统计函数基于诸如单元组或分区组，考虑另一数据集中的单元值分区统计以表的形式输出邻域函数邻域函数Focal functionsl l邻域函数产生一个输出栅格数据集，其每个位置上的输出值是一个反映该位置上的输入值与围绕该位置的特定邻域内单元值的函数。

n n邻域的结构决定了在每个输出值的计算过程中应该邻域的结构决定了在每个输出值的计算过程中应该选用围绕处理单元（选用围绕处理单元（cellcell）的哪些单元（）的哪些单元（cellscells）n n邻域函数能够返回紧邻或扩展邻域内值的均值、标邻域函数能够返回紧邻或扩展邻域内值的均值、标准差或范围准差或范围邻域统计函数邻域统计函数The Neighborhood Statistics function l l邻域统计函数如同数据的过滤器，用于表示特征类型的多样性或将邻域值赋予现有的值l l统计根据邻域中的单元确定输出栅格当中相应的单元被赋予所产生的统计值邻域从左到右，从上到下，经过输入栅格的每个单元，直到每个栅格被处理后为止在在在在3 3单单单单元元元元X3X3单单单单元的元的元的元的邻邻邻邻域域域域统计统计统计统计中，中，中，中，评评评评价价价价单单单单元元元元位于位于位于位于邻邻邻邻域的中域的中域的中域的中央如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩形形形形邻邻邻邻域的域的域的域的x x方向，方向，方向，方向，则则则则中心中心中心中心单单单单元位于真元位于真元位于真元位于真正正正正邻邻邻邻域中心的左域中心的左域中心的左域中心的左侧侧侧侧。

如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩如果偶数被用于矩形形形形邻邻邻邻域的域的域的域的y y方向，方向，方向，方向，则则则则中心中心中心中心单单单单元位于真元位于真元位于真元位于真正正正正邻邻邻邻域中心的上域中心的上域中心的上域中心的上侧侧侧侧上上上上图图图图表示三种不同的表示三种不同的表示三种不同的表示三种不同的圆圆圆圆形形形形邻邻邻邻域的定域的定域的定域的定义过义过义过义过程练习：利用邻域函数调查地表覆盖数据的边际效应l l不同景观格局交汇的地方也是最活跃的地方例如，规划不同景观格局交汇的地方也是最活跃的地方例如，规划师和生态学家都要研究城市扩张给自然带来影响最大的地师和生态学家都要研究城市扩张给自然带来影响最大的地区地理学家和经济学家关注不同土地利用类型之间的联区地理学家和经济学家关注不同土地利用类型之间的联系，以及市场和人们在其中的角色森林管理者和野火专系，以及市场和人们在其中的角色森林管理者和野火专家关注植物优势种群的变化，因为这里的家关注植物优势种群的变化，因为这里的“ “梯次燃料梯次燃料（（ladder fuelsladder fuels））” ”会影响火的行为和强度。

会影响火的行为和强度l l边际效应在强度上有差别量化边际效应的一种方法是计边际效应在强度上有差别量化边际效应的一种方法是计算发生在一定邻域内边际的数量本练习采用一个森林密算发生在一定邻域内边际的数量本练习采用一个森林密集区的土地覆盖图植被优势种群决定了这里的土地覆盖集区的土地覆盖图植被优势种群决定了这里的土地覆盖状况各植被类型的格局清晰可辨，但其中的关系并不清状况各植被类型的格局清晰可辨，但其中的关系并不清楚l l本练习将需要通过边际效应发现指定邻域内植物类型的种本练习将需要通过边际效应发现指定邻域内植物类型的种类数分区函数分区函数Zonal functionsl l分区函数计算一个输出栅格数据集，其每个位置的分区函数计算一个输出栅格数据集，其每个位置的输出值取决于该位置的单元值，及其在某个制图区输出值取决于该位置的单元值，及其在某个制图区域内与该位置相关的单元值域内与该位置相关的单元值l l分区函数类似于邻域函数，其不同点在于，分区函分区函数类似于邻域函数，其不同点在于，分区函数中对于处理过程（邻域）所包含的单元是通过输数中对于处理过程（邻域）所包含的单元是通过输入分区数据集中的分区或要素的结构定义的，而不入分区数据集中的分区或要素的结构定义的，而不是通过指定邻域的形状定义的。

每个分区是唯一的是通过指定邻域的形状定义的每个分区是唯一的n n分区函数通过对第一个数据集落入第二个数据集某分区函数通过对第一个数据集落入第二个数据集某个特定分区内的单元值，可以返回均值、和、最小个特定分区内的单元值，可以返回均值、和、最小值、最大值和范围值、最大值和范围分区统计函数分区统计函数The Zonal Statistics functionThe Zonal Statistics function l l分区统计函数可以发现由另外一个栅格或矢量数据集定义的区域内数据的趋势这里，分析的区域是固定的，或是受区域的形状或位置的限制分区统计函数产生的是一个统计表或图表l l分区（Zone）是由区域（region）组成的一个区域是一个分区中一组相邻的单元组成的由单一相邻单元组构成的一个分区只有一个区域左左左左图图图图中包含了中包含了中包含了中包含了6 6个分区，个分区，个分区，个分区，但是只定但是只定但是只定但是只定义义义义了一个分区了一个分区了一个分区了一个分区每个分区是由至少一个区域每个分区是由至少一个区域每个分区是由至少一个区域每个分区是由至少一个区域组组组组成的，本例中，分区成的，本例中，分区成的，本例中，分区成的，本例中，分区1 1由由由由3 3个区域个区域个区域个区域组组组组成，每个区域用成，每个区域用成，每个区域用成，每个区域用不同的大小和形状。

不同的大小和形状不同的大小和形状不同的大小和形状分区分区分区分区统计统计统计统计函数要函数要函数要函数要求一个数据集和求一个数据集和求一个数据集和求一个数据集和一个数一个数一个数一个数值栅值栅值栅值栅格通通通通过过过过分区，而不分区，而不分区，而不分区，而不是是是是单单单单元，元，元，元，进进进进行行行行统统统统计计计计计计计计算结结结结果是果是果是果是表格或表格或表格或表格或图图图图表，而表，而表，而表，而不是新的不是新的不是新的不是新的栅栅栅栅格数格数格数格数据集练习：通过分区发现植被类型的种类数量l l分区统计函数需要通过一个（矢量或栅格型）分区数据集来定义分区l l本练习中将由野火过火区来定义分区研究的内容包括：发现每个过火区被烧的植被种类数，并分析这些种类数同高度是否有关系练习：创建概化的土地覆被栅格练习：创建概化的土地覆被栅格l l在处理大量数据时，减少信息复杂性是非常必要在处理大量数据时，减少信息复杂性是非常必要和有效的然而，仅去除冗余的数据，信息又不和有效的然而，仅去除冗余的数据，信息又不至于过于简化同样非常重要至于过于简化同样非常重要l l在本练习中，将通过对一个不大的植被数据的操在本练习中，将通过对一个不大的植被数据的操作，将观察到不同函数作用的结果。

为了概化地作，将观察到不同函数作用的结果为了概化地图中的一些信息，将去除某些细节，但是，在去图中的一些信息，将去除某些细节，但是，在去除的方式上将涉及众数值和主要要素除的方式上将涉及众数值和主要要素。