长江大学地理信息系统原理课程上机报告5

1、实验五、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

2、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

3、空间分析操作、显示及评价分析结果。 实验数据：实验数据包括：Slope1（栅格数据），Landuse （栅格数据）, landuse92,r5yield,emidalat街道图层AIOStreets和城市地籍图层：AIOZonecov气温.shp,YNBoundary.shp (云南省的边界)三、实验内容及步骤1. 了解栅格数据在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1， 查看属性。在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。打开“空间分析”工具栏，查看栅格数据的统计直方图：图3.1.1图层slope1直方图新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据：Landuse，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表”。图3.1.2图层landuse属性表2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据)在ArcCatalog下新建一个要素类（要素类型为:面），命名为：ClipPoly.shp在ArcMap中，加载栅格数据：Landuse、和ClipPoly.shp。编辑 ClipPoly

4、 ，根据要剪切的区域，绘制一个任意形状的多边形。打开属性表，修改多边形的字段“ID”的值为1，保存修改，停止编辑。图3.2.1编辑 ClipPoly执行命令：ArcToolbox-转换工具-转换要素到栅格 图3.2.2要素转栅格对话框执行命令: ArcToolbox-空间分析工具-地图代数-栅格计算器。构造表达式：“Landuse”*“polyClip4” ，执行栅格图层：Landuse 和用以剪切的栅格 polyClip4之间的相乘运算。图3.2.3构造后新图层3. 栅格重分类(Raster Reclassify) 图3.3.1栅格重分类对话框通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据，执行命令: ArcToolbox-空间分析工具-重分类-重分类工具。将坡度栅格重新分为5类：0 8 、8 15 、15 25 、25 35、 35 度以上。 图3.3.2重分类结果4. 栅格计算查询符合条件的栅格(Raster Calculator)找出坡度在25度以下的区域，执行命令：ArcToolbox-转换工具-转换要素到栅格。图3.4.1构造表达式 Slope1=25图3.4.2

5、25度以下的区域5. 面积制表（Tabulate Area）加载Landuse92栅格图层，打开ArcToolbox-空间分析-区域分析-面积制表图3.5.1 面积制表对话框 图3.5.2 交叉数据表打开得到的交叉面积数据表，观查其中的记录，理解本操作的意义是什么？6. 分区统计(Zonal Statistic)在ArcMap中新建地图文档，加载栅格图层 r5yield (粮食产区分类图)、栅格Organic(土壤有机质含量分布图)。 图3.6.1 以表格显示分区统计对话框打开ArcToolbox，执行空间分析下的“以表格显示区域统计”分析工具，按上图所示指定参数，确认后得到如下一个数据表： 图3.6.2所得数据表仔细研究上面的数据表，理解本操作的意义是什么？点击上面数据表中的选项按钮，执行“创建图表”命令。根据向导提示，设定参数，生成不同粮食产区土壤有机质含量（平均值）的统计图表。图3.6.3创建图表向导对话框图3.6.4所创建图表7. 缓冲区分析(Buffer)创建街道的线状缓冲区，新建地图文档，加载街道图层AIOStreets和城市地籍图层：AIOZonecov。执行菜单命令：选

6、择-通过属性选择。图3.7.1按属性选择对话框构造表达式：“STR_NAME”=CYPRESS ，从图层AIOStrees中，选择街道名称为CYPRESS的街道。图3.7.2选中街道图3.7.3得到沿街道“CYPRESS”的50米缓冲区8. 空间关系查询找出与街道“CYPRESS”的50米缓冲区相交的地块。 图3.8.1按位置选择对话框 图3.8.2创建图表向导对话框9. 采样数据的空间内插(Interpolate)执行菜单命令：空间分析-插值分析-样条函数法，在样条函数内插对话框中，按下图所示指定参数。 图3.9.1样条函数法对话框 图3.9.2 2001年平均气温样条函数空间内插 图3.9.3 2002年平均气温样条函数空间内插执行菜单命令空间分析-插值分析-反距离权重法，然后执行空间分析-提取分析-按掩膜提取，得到如下的结果。 图3.9.4 2001年反距离权重法内插10. 栅格单元统计（Cell Statistic）执行命令空间分析-局部分析-像元统计数据图3.10.1 像元统计数据对话框图3.10.2 2001、2002年间平均气温空间内插11. 邻域统计（Neighborhood）在ArcMap中新建地图文档，加载栅格数据：emidalat, 打开空间分析-领域分析-块统计 图3.11.1 块统计对话框 图3.11.2 领域运算操作后栅格四、实验后问题1.第五步之中打开得到的交叉面积数据表，观查其中的记录，理解本操作的意义是什么？图4.1.1 表格1将landuse92栅格数据和reclass_slope数据进行交叉制表，第一个栅格数据landuse92中不同属性的个数为13,分别为a1,a2,a3,.,a13,第二个栅格reclass_slope中不同值的个数为5,分别b1,b2,b3,.,b5,分别记录a1,a2,a3,.,a13变成b1,b2,b3,.,b5的象元个数,即第 i 行第 j 列代表ai变为bj象元的个数。2.第六步之中仔细研究上面的数据表，理解本操作的意义是什么？ 图4.1.2 表格2 将两个栅格数据汇总成为一张表，使得两张表的相关信息可以集中展示。所展示的信息不仅有原有的数据，还有经历过函数处理的数据。16

《长江大学地理信息系统原理课程上机报告5》由会员咩西分享，可在线阅读，更多相关《长江大学地理信息系统原理课程上机报告5》请在金锄头文库上搜索。