ArcGIS地统计分析
利用ARCGIS进行地类计算与统计讲解
利用ARCGIS进行地类计算与统计讲解ARCGIS是一款强大的地理信息系统软件，可以进行地类计算与统计。
地类计算与统计是对地表覆盖类型进行分类、计算和统计的过程，可以帮助我们了解地表覆盖的分布情况、变化趋势等。
在ARCGIS中，我们可以利用不同的工具和功能来进行地类计算与统计。
首先，我们需要准备一份具有地表覆盖类型信息的矢量数据。
这些数据可以是卫星遥感图像、航空影像等，或者是由人工标注的地表覆盖类型数据。
在ARCGIS中，可以将这些数据导入到地理数据库中，然后进行进一步分析。
一种常用的地类计算方法是栅格化。
即将矢量数据转化为栅格数据，使得每个栅格单元代表一种地表覆盖类型。
ARCGIS中有专门的工具可以进行栅格化操作。
我们可以选择适当的栅格分辨率来进行栅格化，以平衡地表覆盖类型的细节和计算效率。
在得到栅格数据后，我们可以利用栅格数据进行地类计算与统计。
ARCGIS提供了很多工具来进行地类计算，如栅格计算器、遥感分类工具等。
栅格计算器可以进行诸如加减乘除、逻辑运算、统计等操作，可以用来对不同地类进行运算和统计。
遥感分类工具可以通过训练样本或者其他分类方法将栅格数据分类为不同的地表覆盖类型。
地类计算与统计极大地依赖于分类结果的准确性。
为了提高分类精度，我们可以利用ARCGIS提供的功能进行后处理。
例如，可以利用空间滤波器对分类结果进行平滑处理，去除噪声和误分类。
还可以通过多时相的数据进行时序分析，了解地表覆盖类型的变化趋势和演化过程。
另外，ARCGIS还提供了丰富的可视化功能，可以帮助我们更直观地理解地表覆盖类型的分布情况。
我们可以通过色彩映射、分层渲染、饼图等方式将地表覆盖类型数据可视化，以便更好地观察和分析结果。
最后，ARCGIS还支持地类数据的导出和共享。
我们可以将地类计算与统计的结果导出为各种格式的数据，如栅格图像、矢量数据、统计表格等。
这样，我们可以将计算与统计结果与其他人共享，以便更多人能够参与到地表覆盖类型的分析和研究中。
ArcGIS 9 教程_第10章 地统计分析
第十章地统计分析地统计分析方法被广泛应用许多领域，已成为空间统计学的一个重要分支。
很长时间以来，地统计分析一直没能很好的和GIS分析模型紧密结合在一起，这成为GIS软件一大遗憾。
ArcGIS地统计分析模块在地统计学与GIS之间架起了一座桥梁，使得复杂的地统计方法可以在软件中轻易实现，体现了以人为本、可视化发展的趋势。
这种结合具有重要的开创性意义，通过测定预测表面的统计误差，GIS应用人员首次能够对预测表面的模型质量进行量化。
本章主要通过对地统计分析的概念介绍，逐步引导读者在ARCGIS中如何应用地统计分析解决实际问题。
10.1 地统计基础10.1.1 基本原理地统计（Geostatistics）又称地质统计，是在法国著名统计学家G. Matheron大量理论研究的基础上逐渐形成的一门新的统计学分支。
它是以区域化变量为基础，借助变异函数，研究既具有随机性又具有结构性，或空间相关性和依赖性的自然现象的一门科学。
凡是与空间数据的结构性和随机性，或空间相关性和依赖性，或空间格局与变异有关的研究，并对这些数据进行最优无偏内插估计，或模拟这些数据的离散性、波动性时，皆可应用地统计学的理论与方法。
地统计学与经典统计学的共同之处在于：它们都是在大量采样的基础上，通过对样本属性值的频率分布或均值、方差关系及其相应规则的分析，确定其空间分布格局与相关关系。
但地统计学区别于经典统计学的最大特点即是：地统计学既考虑到样本值的大小，又重视样本空间位置及样本间的距离，弥补了经典统计学忽略空间方位的缺陷。
地统计分析理论基础包括前提假设、区域化变量、变异分析和空间估值。
1.前提假设（1） 随机过程与经典统计学相同的是，地统计学也是在大量样本的基础上，通过分析样本间的规律，探索其分布规律，并进行预测。
地统计学认为研究区域中的所有样本值都是随机过程的结果，即所有样本值都不是相互独立的，它们是遵循一定的内在规律的。
因此地统计学就是要揭示这种内在规律，并进行预测。
arcgis学习--地统计分析
ArcGIS软件应用实验7一、实验目的使用默认参数值创建模型来生成臭氧浓度表面的整个过程。
二、实验内容1、学习Geostatistical Analyst 扩展模块2、生成臭氧浓度表面三、实验步骤(一)准备工作1、激活地统计模块在主菜单上，单击自定义→扩展模块，选中GeostatisticalAnalyst复选框，单击关闭；图1-1扩展模块2、调出地统计工具条在主菜单上，单击自定义→工具条→GeostatisticalAnalyst，GeostatisticalAnalyst工具条即被添加到ArcMap会话中；图1-2工具条3、添加数据单击标准工具工具条上的添加数据按钮添加数据，按住CTRL键并选择O3_Sep06_3pm和ca_outline两个数据集，单击添加。
图1-3添加数据4、修改属性1、右键单击内容列表中的ca_outline图层图例（图层名称下面的框），然后单击无颜色，确保图层无颜色，只有范围；图1-4无颜色2、双击内容列表中O3_Sep06_3pm图层的名称。
打开图层属性对话框，在图层属性对话框中，单击符号系统选项卡。
在显示对话框中，○1单击数量，然后单击分级色彩；○2在字段框中，将值设置为OZONE；○3选择“黑色到白色”色带，以便这些点可以在本教程将要创建的颜色表面之上凸出来；符号系统对话框应如下所示：图1-5分级符号3、经过属性修改后，图层如下：图1-6结果(二)使用默认选项创建表面使用默认GeostatisticalAnalyst设置创建（插值）臭氧浓度表面。
臭氧点数据集(O3_Sep06_3pm)将用作输入数据集，并采用普通克里金法对值未知的位置处插入臭氧值。
在一系列对话框中单击下一步来接受默认设置。
1、地统计分析对话框单击GeostatisticalAnalyst工具条上的GeostatisticalAnalyst箭头，然后单击地统计向导，将弹出地统计向导对话框；图2-1地统计工具条地统计向导对话框，在方法列表框中，单击克里金法/协同克里金法。
ArcGIS地统计分析报告
实验四ArCGIS地统计分析一、实习容1：使用缺省参数创建一个表面2：数据检查3：制作臭氧浓度图4：模型比较5：制作超岀某一临界值的臭氧概率图二、实习过程练习1：利用缺省参数创建一个表面1・添加数据并调整显示设置：當选择丨显示：符号系统自义查谊I I标i∏⅛接和关联I时间I HTML弹出窗显示⑶ 要芽类别数里〕分级色彩r分级符号比例符号图丧多个匡性值0: OZONE ▼归一化(N) 无色帝(B Jiai符号范圉Im |O .021 MX)- .037000 .021 σ∞..037000o .037M)I - .052000 .037031 - .0520000 052001 - 070000 052W1 - .070000◎.070001-.091(XX) .07(XM1 -.091000©.091001-.121000 .ωιωι-.121000侯用颜色表示藪里。
亠√∕1T-Fx分类官然同飾点分级法(Jenk8) 类⑸ 5 ▼［分类©..・2 •使用默认选项创建表面鹹计向导.克里金法步琛4洪6・半变异幽协方差建模) ⊂□ I Ξ∣∣f ⅛⅜]一模型•已丢弃 + □Ψffi.¾ (Meg •)，h ・10吒模型：δTδδΓ1451*Nugget÷l. 1451*Stable (1013D0,2) 协万差 H 视≡S≡ 显示.・.False 显示… False 显示点已丢・・・田导出视圉设實B 常规优化複型检査二元分布 FaISe变里 协方差日複型块金值 启用 TrUe 计算块金值 TrUe 块金值 0.001145128测里误差100%B 複型#1类型 稳定的参数 21主交程 101303.2 各向异性 FaISe 计箕偏基台值 TrUe 偏基台值1.145128S 複型X2 S 複型03□步长步长犬小16838.5 1□> < 更多■ 克里金法是一种依赖于测里戻差模型买现精硝或平看命 值的插值法。
ArcGIS地统计分析
探索性数据分析需要借助于ArcGIS的探索性数据分析
工具。
2.1 添加探索性数据分析工具
通常，ArcGIS的探索性数据分析模块并没有打开，在 默认界面上没有探索性数据分析工具，需要手动添加。添加
方法如下。
（1）开启地统计分析扩展模块：单击ArcMAP界面上 “Customize”︱“Extensions”命令，弹出“Extensions”
Geostatistical Analysis 地统计空间分析
2014/10/20
主要内容
1. ArcGIS地统计分析模块介绍 2. 探索性数据分析工具 3. 探索性数据分析
4. 空间插值技术 5. 实例——绘制臭氧浓度图 6. 小结
1 ArcGIS地统计分析模块介绍
ArcGIS地统计分析模块（ArcGIS Geostatistical
局部性插值方法。全局性插值方法以整个研究区的样点数据
集为基础来计算预测值，如全局多项式；局部性插值方法则 使用一个大研究区域内较小的空间区域内的已知样点来计算 预测值，如反距离权重法、局部多项式、径向基函数、核平 滑和扩散核。
4.1.1 反距离加权插值
反距离加权插值法的基本原理在于，一般来讲物体离得 近，它们的性质就越相似。反之，离得越远则相似性越小。 反距离加权插值法以插值点，与样本点间的距离为权重进行 加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。
提供多种计算面值的方法：
简单 熵 平均值 中值 众数 标准差 聚类 四分位距
2.6 Semivariogram/Covariance Cloud （半变异/协方差函数云）
半变异／协方差函数云表示的是数据集中所有样点对
的理论半变异值和协方差，并把它们用两点间距离的函数 来表示，用此函数作图来表示。
最新ArcGIS地统计分析精编
3.Trend Analysis（趋势分析）
全局趋势分析可以通过Trend Analysis（趋势分析）工 具来实现。地物的空间趋势反映了空间物体在空间区域 上变化的主体特征。 形成以数据某一属性值为高度的三维透视图，从而帮助 用户从不同视角分析采样数据集的全局趋势。 样点的位置由X、Y和Z三个值来决定。X、Y确定样点 平面坐标，Z值则是样点数据的某一属性值。三维透视 图中的每个黑线就代表了样点的位置和高度，位置就是 样点X、Y平面坐标，高度即样点数据的某一属性值的 大小。
5.Semivariogram/Covariance Cloud （半变异/协方差函数云）
半变异／协方差函数云表示的是数据集中所有样点对的 半变异值和协方差，并把它们用两点间距离的函数来表 示，用此函数作图来表示。
描述空间自相物越相似。如果存在空间自相关，那么该变量本身 存在某种数学模型。半变异/协方差函数云图就是这种关 系的定量化表示。 半变异函数有三个表征空间变异特征的参数:基台值 （still）、块金值（nugget)和变程（range）
1.Histogram（直方图）
Histogram（直方图）指对采样数据按一定的分级方案 进行分级，统计采样点落入各个级别中的比例，并通 过柱状图表现出来。直方图可以直观的反映采样数据 分布特征与规律。
2.QQPlot分布图
QQPlot分布图是可以将现有数据的分布与标准 正态分布对比，从而来分析和评价现有数据。 如果数据图形越接近一条直线，则它越接近于 服从正态分布。 1．Normal QQPlot分布图（正态QQPlot分布图） 2．General QQPlot分布图（普通QQPlot分布图）
插值精度评价方法
交叉验证： 假设其中一个站点的要素值未知，通过周围n-1个站点的值来估算，然后轮 流改变未知站点，最后计算所有站点实际观测值与估计值的各项误差。 ArcGIS地统计模块中的各种插值方法，采用交叉验证的方式计算出各种误差， 符合以下标准的模型最优： 误差平均值（Mean）、误差标准平均值（Mean Standardized）最接近于 0 ； 均方根预测误差（ Root-Mean-Square）最小 ； 平均标准误差（ Average Mean Error）最接近于均方根预测误差（RootMean-Square）； 标准均方根预测误差（Root-Mean-Square Standardized）最接近于1。
ArcGIS地统计分析总结
ArcGIS地统计分析总结ArcGIS地统计分析(Geostatistical Analyst) 1 介绍1.1为什么使用ArcGIS Geostatistical Analyst人为判断总是会遗漏某些重要信息，同时也会无中生有。
而ArcGIS GeostatisticalAnalyst提供客观的数据驱动方法，定量预测数据变化趋势和从空间数据中发掘特征模型。
如果数据不够精确或者模型不够准确，这样势必影响输出的地图和从中得到的结论。
而ArcGIS Geostatistical Analyst可以提供一个概率框架，来定量计算生成数据面时的不确定性。
元统计分析方法利用属性数据之间的相关来推断不同变量之间的联系，ArcGIS Geostatistical Analyst可以联合各种数据来做更精确的预测。
ArcGIS GeostatisticalAnalyst可以有效地推测一些空间现象的未知部分，因此，对采样计划的设计和优化非常关键。
1.2使用ArcGIS Geostatistical Analyst的各个领域这个模块的应用对象不计其数，可以使用这个工具包开发任何一种地理数据集(比如坐标和属性)，下面列出几个成功应用ArcGIS Geostatistical Analyst的典型领域:气象学家和统计学家应用ArcGIS Geostatistical Analyst来进行气象数据分析。
采矿行业广泛的应用ArcGIS Geostatistical Analyst，涉及从最初的地质特征研究到产量控制的各个阶段。
石油工业成功的应用ArcGIS Geostatistical Analyst，来分析包括地震数据和油井数据集成的空间数据，并且用来研究物理特性和地震属性之间的相关关系。
在环境问题的研究中，ArcGIS Geostatistical Analyst的应用提供了一个分析空气、土壤和地下水污染高效和一致的模型。
ARCGIS_地统计分析
ARCGIS_地统计分析地统计分析是一种以地理空间数据为基础，通过空间与属性数据的分析与处理，揭示地理现象的分布规律、相互关系及其演化过程的一种科学方法。
ARCGIS（Arc Geographic Information System）是一种常用的地理信息系统软件，具有强大的地理空间数据分析功能。
本文将介绍ARCGIS地统计分析的原理、应用方法及其在研究、规划和决策等领域的重要性。
ARCGIS地统计分析的原理是将地理空间数据与属性数据相结合，通过特定的算法与方法分析地理现象的分布规律与关系。
ARCGIS提供了多种空间分析工具，包括空间数据插值、空间聚类、空间插值、空间模式、空间点格局等，以支持用户对地理现象进行全面的分析和理解。
其中，空间插值分析是一种根据已有的离散空间点数据，推测未知位置点处的属性值的方法，常用于地质勘查、环境监测等领域；空间聚类分析可用于发现空间集群的位置、大小和分布模式，常用于城市规划、交通规划等领域；空间模式分析则可以通过分析地理对象的空间关系，揭示地理对象分布的内在规律。
在ARCGIS地统计分析中，数据的选择与准备是非常重要的环节。
首先，需要选择与研究对象相适应的数据类型，如矢量数据、栅格数据等。
其次，需要对数据进行预处理，包括数据清洗、数据转换等操作，以确保数据质量和一致性。
然后，需要选择合适的统计分析方法，并根据具体情况制定相应的参数设置。
最后，对分析结果进行可视化展示，以便进一步的分析和解释。
总之，ARCGIS地统计分析是一种有效的地理空间数据分析方法，可以揭示地理现象的分布规律和相互关系，并为各个领域的研究、规划和决策提供科学支持。
通过合理选择和处理数据，结合合适的统计分析方法，可以获取有意义的分析结果，并在实际应用中发挥重要作用。
因此，熟练掌握ARCGIS地统计分析技术，对于科研人员、规划师和决策者来说，具有重要的价值和意义。
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GIS-Transforming our World
什么是地统计？
The statistics of spatially correlated data
Semivariogram
基台值
块金值
变程
半变异函数
Semivariogram(distance h) = 0.5 * average [ (valuei– valuej)2]
数
据
驱
动
，
让
数
据
说
明
本
身
探索性空间数据分析(ESDA)
探索性空间数据分析(ESDA)
Voronoi 图
直观地检查数据集的 空间可变性和稳定性
空间插值方法
GIS-Transforming our World
空间插值方法
确定性插值
空 间 插 值 地统计插值
全局性插值:全局多项式插值（GPI）
反距离权重插值（IDW）
• ……
1、添补区域空值 2、矢量 回归 矢量
插值结果评估
验证（划分数据子集）： 内插不包括子类样本 比较预测值和子类
交叉验证： 每次移除一个数据位置 预测关联的数据值 预测值与实际值相比较
插值结果评估
模型比较： • 不同插值方法 • 不同参数组合
地统计分析工作流程
GIS-Transforming our World
几种插值方法在微地形构建中的应用
几种插值方法在微DEM构建中的应用
目的： 寻求不同耕作措施下构建微DEM的最佳插值方法
方法： 以表面光滑度、误差平均值、均方根预测误差等为精度量化指标, 对等高耕作、
人工掏挖、人工锄耕和直线坡面耕作措施下微DEM的建立方法进行比较研究 结论：
等高耕作措施微地表采用析取克里格插值法精度较高; 人工掏挖措施微地表采用局部多项式插值法效果较好; 人工锄耕措施微地表采用规则样条函数的径向基函数插值方法精度较好; 对于直线坡面上述几种插值方法的精度差异不大。
欢迎光临
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ArcGIS地统计分析
Esri中国信息技术有限公司 宋向阳
采矿业
气象学
高温分布图
降水量分布图
里海平均海面温度图
应用场景
讲座内容程 地统计的地理处理工具
地统计相关概念
变量进行无偏最优估计的一种方法。
权重值: - 基于空间相关性模型（变异函数） - 线性无偏最优估计 - 考虑了已知样本点的空间分布及与未知样点的空间方位关系
基于区域化变量存在空间相关性的假设
演示——空间插值方法比较研究
GIS-Transforming our World
几种插值方法在微地形构建中的应用
什么是地统计？
The statistics of spatially correlated data
什么是地统计？
地统计——以区域化变量为基础，借助变异函数，研究既具有随机性又具有结构性，或空间相 关性和依赖性的自然现象的一门科学。
地统计分析的核心： 通过对采样数据的分析和对采样区地理特征的认识选择合适的空间内插方法创建表面。
地统计分析的特点： 既考虑到样本值的大小，又重视样本空间位置及样本间的距离，弥补了经典统计学忽略空
间方位的缺陷。
探索性空间数据分析
GIS-Transforming our World
ArcGIS中的地统计分析
探索性空间数据分析(ESDA)
ESDA
数据分布在什么地方?
数据点的值是什么?
基 于
跟点位置相关的值如何?
地统计分析工作流程 数据显示 数据分析 模型拟合 模型诊断 模型比较
1. 数据显示与分析 2. 选择合适的插值方法 3. 插值结果校验 4. 如果有必要重复1-3 步 5. 插值结果制图
选择最优结果
地统计分析地理处理工具
GIS-Transforming our World
地统计的地理处理工具
内插 采样网络设计 模拟（高斯地统计模拟） 实用工具 图层转换
地统计的地理处理工具
总结
地统计分析是针对具有空间自相关性数据所进行的分析；
探索性空间数据分析有助于全面了解数据分布与特征、便于插值方 法和参数的选择；
对不同的样本数据应该按照其特征的不同选择不同的插值方法才能 获得较好的插值效果；
学习资源
演示——面插值
GIS-Transforming our World
面插值
地统计向导（Step1-Step4）
GP工具:Areal Interpolation
Layer To Polygons
面插值
应用场景：区域分析
• 区县级的人均收入预测 • 人口普查区内的人口数量预测 • 街区范围内的肥胖率预测 • 地区级的GDP预测 • 植被区的植被覆盖率预测 • 地块内的矿产量预测
局部性插值 径向基插值（RBF）
局部多项式插值（LPI）
普通克里格插值
克里格插值 泛克里格插值
简单克里格插值 概率克里格插值
析取克里格插值 协同克里格插值
经验贝叶斯克里格插值
面插值
设置障碍插值 含障碍核插值
含障碍扩散插值
地统计插值
具有生成预测表面的能力，提供预测的准确性的度量!
Kriging: 是以变异函数和结构分析为基础，在有限区域内对区域化