ARCGIS空间分析基础
ARCGIS空间分析操作步骤演示教学

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。
ArcGIS空间分析介绍与应用实例

•
模型假设
j
泄流河道泄流情况图
空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、 面实体,自动建立它们周围一定距离 的带状区,用以识别这些实体或主体対邻近 对象的辐射范围或影响度。以便为某项分析 或决策提供依据[3]。它是地理信息系统重 要的和基本的空间操作能力之一。现实中的 任何问题都是在各种各样的多种因素的影响 下形成的,因而在对现实的问题进行分析时, 我们要找出问题的主导影响因素,将研究的 问题抽象化,建立模型,这样才便于对问题 进一步的分析。 由图可知,唐家山堰塞湖坝址下游的泄洪河 道崎岖,河床粗糙,落差较大,且地质复杂。 因而唐家山堰塞湖的洪水在泄流过程中的运 动过程较为复杂,它的影响因素也较为复杂, 为便于对泄洪河道的缓冲区进行分析,我们 假设:不考虑洪水在河槽中弯曲流动等损失 的能量
ArcGIS空间分析介绍
地理信息系统(GIS)的一个主要优势在于 能够对GIS数据进行空间运算以派生新的信 息。这些工具构成了所有空间建模和地理处 理的基础。在三种主要的GIS数据类型—— 栅格,矢量及不规则三角网中,栅格数据结 构为空间分析提供了最强的建模环境及空间 运算。 空间分析是GIS的核心与灵魂,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。 空间分析,配合 空间数据的属性信息,能提供强大、丰富的 空间数据查询功能。
GIS空间题概述
2008年5 月12 日, 在我国四川发生8.0 级强地震, 地震造成数万人死亡, 上千万人口 受灾; 并且在地震灾区山体崩塌、滑坡、地表植被破坏等随处可见、滑坡体造成江河 堵塞, 形成大大小小的堰塞湖上百个。 堰塞湖是河流被外来物质赌赛而形成的湖泊, 常有山崩、地震、滑坡、泥石流、火山喷发的熔岩流和流动沙丘等造成[1]。汶川地震 中造成的堰塞湖不仅仅造成大片区域的淹没, 由于堰塞湖坝体的不稳定性, 对下游也 是一个极大的洪水威胁, 因此堰塞湖成为地震灾区可能导致洪水灾害的一个严重的安 全隐患。 5月23日唐家山堰塞湖蓄水已超过1亿m 3,并且每天以800 多万m 3 的库容增加,以2m 的速度上涨,风险等级正在逐步上升,如不采取应急措施,遇强降雨随时存在溃坝风 险,唐家山堰塞湖成了悬在下游数十万群众头上的一颗“定时炸弹”[2]。对于堰塞体 较为巨大唐家山堰塞湖,通过对相关数据的不断监测和分析,堰塞湖水从坝顶溢出从 而溃坝的可能性很大。根据中科院的测算,如果1 亿m3的洪水决堤,完全能够吞噬一座 50 万到100 万人口的中型城市!一但唐家山堰塞湖溃坝就会给下游地区带来巨大的人 员和经济损失。尽管唐家山堰塞湖最终在科学的决策和合理的统筹安排下排除了险情。 但是回过头来分析堰塞湖监测和抢险过程中的珍贵数据,对了解和掌握地震形成堰塞 湖过程和抢险泄洪的规律,意义都十分重大,因为它对于科学防治和处理地震形成的 堰塞湖及其相关灾害都有一定的参考和借鉴。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT-第7章《矢量数据的空间分析》

一、缓冲区分析
Inside and outside
only outside
only inside
Outside and include inside
图7.7 四种不同的面状要素的缓冲区
一、缓冲区分析
除此之外,缓冲区还可以利用距离制图的方 法来获得,但是距离制图方法是基于栅格数据 形式来进行缓冲区的建立,它的过程和结果都 是栅格数据,与矢量的缓冲区建立的方法有着 本质的区别
P {x d(x, A) r}
(d一般是指欧式距离,也可以是其它的距离,其中r为邻域半 径或缓冲区建立的条件)
一、缓冲区分析
点状要素缓冲区
线状要素缓冲区
图7.1 缓冲区示意图
面状要素缓冲区
一、缓冲区分析
2. 缓冲区的建立
点状要素:直接以其为圆心,以要求的缓冲区距离大 小为半径绘圆,所包容的区域即为所要求区 域。
图7.11 均匀插值操作
二、叠置分析
5)图层合并(Union)
图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持 来自输入地图和叠加地图的所有地图要素。在布尔运算上用 的是or关键字,即输入图层or叠加图层,因此输出的图层应 该对应于输入图层或叠加图层或两者的叠加的范围。从数学 角度来表示就是:
{x x AUB}
第七章 矢量数据的空间分析
主要内容
• 缓冲区分析 • 叠置分析 • 网络分析
一、缓冲区分析
1. 缓冲区的基础
缓冲区是地理空间,目标的一种影响范围或服务 范围在尺度上的表现,是给定空间对象或集合后获得 的它们的领域,而邻域的大小由邻域的半径或缓冲区 建立条件来决定,因此对于一个给定的对象A,它的缓 冲区可以定义为:
arcgis地理信息系统空间分析实验教程第1章导论

– ArcSDE是管理地理信息的高级空间数据服务器 – ArcIMS 是可伸缩的,通过开放Internet协议进行GIS地图,数
据和元数据发布的地图服务器 – ArcGIS Server是应用服务器,用于构建集中式的企业GIS应用,
• 参考书目
– ARCGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南,清华大学出 版社,2002
– ARC/INFO应用与开发技术(修订版),武汉大学出版社, 2002
– ARCGIS 8 开发与实践,科学出版社,2004 – ARCGIS地理信息系统技术系列丛书
• 三维分析实用指南 • 空间分析使用指南 • 地统计分析实用指南
三、ArcGIS9概述
• 体系结构 • 数据模型 • ArcGIS9新功能 • ESRI简介
ArcGIS简介
• ArcGIS是一个全面的、可伸缩的GIS平台, 为用户构建一个完善的GIS系统提供完整的解 决方案,ArcGIS9由ESRI在2004年推出 , 由数据服务器ArcSDE及4个基础框架组成
– 桌面GIS( Desktop GIS ) – 服务器GIS (Server GIS) – 嵌入式GIS( Embedded GIS ) – 移动GIS (Mobile GIS)
ArcGIS组成
• 桌面GIS:ArcView,ArcEditor和ArcInfo,分享通用结 构、代码基础和扩展模块和统一的开发环境,功能由简单 到复杂
ArcGlobe
图1.9 ArcGlobe示例图
ESRI简介
• Environmental system research institute • 美国环境系统研究公司,成立于1969年,是世
arcgis空间分析-生态区选择

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。
ArcGIS空间分析的基本操作

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。
[工学]ARCGIS空间分析指导手册一
![[工学]ARCGIS空间分析指导手册一](https://img.taocdn.com/s3/m/0951df3f905f804d2b160b4e767f5acfa1c783fa.png)
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。
Arcgis第四章 空间分析

ArcGIS属性字段统计对话框
8
☆频数统计
用于计算某一属性值或某几项属性的组合值出现的频率,并可对该频 率下的各项属性进行汇总 ArcGIS中打开ArcToolbox > Analysis tools >Statistics > Frequency
ArcGIS频率统计工具(Frequency)对话框
插值运算栅格计算器三维立体显示效果沿指定路径生成飞行动画平面面积2darea表面面积surfacearea和体积volume表面积与体积计算对话框剖面分析在表面上绘制三维线剖面图三维可视化数字地形表示与转换tin格网空间数据的简化利用空间数据进行地表建模地形渲染地形场景的显示与交互三维可视化的一般过程三维可视化工具arcscene中的三维可视化要素立体显示效果对比图场景属性设置场景属性设置general选项卡场景坐标系统设置场景范围设置场景光照设置三维动画沿指定路径创建飞行动画对话框创建动画关键帧对话框动画控制器动画工具条及其下拉菜单arcscene的tools工具条空间分析建模的一般过程明确问题分解问题模型构建模型运行与检验模型结果分析与应用图解建模形成的流程图模型生成器图标arcgis中模型生成器的打开模型参数设置方法一模型参数设置方法二将被占用土地与分村行政区数据叠加overlayidentity给多边形添加村的信息选择street数据建立网络的数据加载网络数据将街道分为五类按街道类型streettype确定显示时所用的线宽并对学校和车站进行符号化
9
☆多元统计
按某一字段中的各类值分别统计各字段的各类统计值 ArcGIS中打开ArcToolbox Analysis tools > Statistics > Summary Statistics
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在Coverage中,存储要素属性的数据表是以 INFO格式存储 (ArcInfo中的一种文件格式),与Shape文件不同,Coverage中可 以将要素的拓扑信息(长度,面积,连通性,相邻关系)作为属性 表的一部分来存储.INFO数据表有一个标识字段(关键字段) cover# (具体比如: landusecover#) ,通过关键字段关联要素的几 何数据与属性表.
4.1.1.9
栅格: Grids
除了影像外,ArcGIS 还支持一种称为GRID的栅 格数据格式. 有两种类型的栅格数据:连续数据和离散数据. 这两种数据和结构是相同的,都是由一定大小的 栅格单元组成的矩阵表示.不同之处在于,连续 栅格数据中栅格单元的值可以是浮点数,栅格单 元的值域是一个连接变化的区间; 而离散栅格数据 中,栅格单元的值是整型数,值域区间是离散的 有限区间. 连续栅格通常用于表示可度量和具有一定数量的 数据,普通的例子比如:高程,降雨量等.
EDGES
NODES Nodes A B C D E F G H 1, 5, 2 2, 5, 4 2, 4, 3 1, 6, 5 5, 6, 7 5, 7, 8 5, 8, 4 3, 4, 8
Adjacent A B C D E F G H B, D A, G, C B, H A, E D, F E, G B, F, H C, G
– 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.
4.1.1.1空间数据的表示
点
在某一尺度下, 可以用点,线, 面,体来表示 各类地理空间 要素
0 0 0 0 2 0
0 0 0 2 0 0
0 1 2 0 0 0
0 1 1 0 0 0
1 1 1 0 0 0
1 1 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 = N o W a te r F e a tu re 1 = W a te r B o d y 2 = R ive r
R e s u ltin g ra s te r
在定义格格单元的大小时,我们需要平衡 信息的精确性和数据量之间的矛盾.栅格 单元代表的尺度越小,表达的信息就越精 确.栅格单元代表的尺度越大,存储数据 所需要的空间就更少,同时,表达的信息 也就不精确.
栅格数据的类型
Raster data includes:
– images – Grids
Lake P ond
Modeling Our World
GIS 空间分析-使用 ArcGIS
2005-10.31(7)
4.1 空间分析基础
1. 空间数据 2. 空间分析过程 3. 常用空间分析
4.1.1 空间数据
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 . 什么是空间数据?
1 5 D A 2 B C 4 H 3 8 G F E 7
6
TIN 数据模型
X-Y Coordinate Table Node 1 2 3 4 5 6 7 8 Coordinate X1Y1 X2Y2 X3Y3 X4Y4 X5Y5 X6Y6 X7Y7 X8Y8 Z- Coordinate Table Node 1 2 3 4 5 6 7 8 Elevation or attribute Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8
R iv er
R e a lity - H yd ro g ra p h y
栅格 数据 存储 模型
La ke P ond
R iv er
R e a lity o v e rla id w ith a g rid
0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 2 0 2
0 0 0 0 2 0
Shape文件只能包含单一的要素类,不能将要素类 组织成要素集,要素属性是存储在dBase数据表中. Shape文件还可以包含其它类型的文件,比如坐标 系定义文件(后缀PRJ).,元数据文件(比如:河 流.shp.xml).
4.1.1.3
Coverages
Coverage:一种拓扑数据结构,一般的GIS 原理书中都有它的原理论述.目前ArcGIS 中仍然有一些分析操作只能基于这种数据 格式进行操作. Coverage 是一个或多个要素类的集合,这 些要素类存储在某一个文件夹中. 比如, 土地利用数据中,多边形要素用来表示地 块的面积,线状要素用来表示地块间的边 界,这两种数据可以同时存在一个 Coverage中.在Coverage 文件夹中,包含 多个文件:要素几何数据文件,属性数据 文件等.
4.1.1.6
Event 数据表
点事件数据表(XY数据表):包含有特别 的字段来存储坐标信息,这种坐标是经纬 度的地理坐标或是某种投影坐标. 这类数据是通过测量方式获取的.比如, 普通的GPS接收机接收到的数据都可以导 出为带分隔符的文本文件,其中就包含有 GPS航点的坐标信息.可以将这些数据导 入为INFO,dBASE或Geodatabase 属性表 的格式,然后根据其中的坐标信息生成点 要素类
矢量数据 存储型模
矢量数据库模型中,可以 将图形数据和属性数据同 时存储在一个数据表中, 每一个图层对应这样一个 数据表.
矢量数据的结构
三种基本的矢量数据模型
– Points
Spatial objects with no area but can have attached attributes. A single set of coordinates (X, Y) in a coordinate spangulated Irregular Network)
在TIN数据模型中,将具有(X,Y,Z)坐标 值且在空间分布上不规则的点连接成三角 形,这些相邻的三角形形成一个网络用以 表示现实世界中的某些特征. 尽管TIN 也是一种矢量数据格式,但由于它 不能表达单个要素所以是特殊的矢量格式. TIN 用于表示一个表面,或者说是连续的数 据,而不能表示离散的数据
TIN 可以表示连续的表面,比如地形的不规则三 角网..放大显示表面时,可以看到这是由多个相 邻的三角形网络构成的.
4.1.1.8 影像:Images
栅格数据有两种:一种是由单一的层构成的称为栅 格,另一种是由多层复合而成的称为影像(比如, 多波段的卫星照片) 二值(黑,白)影像数据是典型的栅格数据. 而卫星影像等数据包含了多个波段的信息,是分层 存储的,每个波段的数据存储在一层中,每层中记 录了某一波段范围内电磁光谱的反射系数.通过给 每一层赋不同的颜色(R,G,B),可以生成合成影 像,增强某方面的信息,以利于评价土地覆盖,植 被密度等因素..
对于具有地理参考信息的影像可以根据其 空间坐标信息组织成为一个集合.称之为 影像目录.这样,在逻辑上,可以得到一 个由多个文件组成的单一的影像. 在GIS中影像数据可以有多种用途,比如, 航空照片,卫星影像,地图扫描数据,在 建立地理参考信息后,可以提供地球表面 的空间位置信息..
影像数据,诸如,航空照片,扫描的地图, 在进行地理配准后可以作为地图中的一层. 并非所有的栅格数据集都具有地理参考信 息.对于这些数据,可以将其用作地理空 间要素的一个属性,比如,我们在查询某 个消防栓是,可以查询这个消防栓的图片
线
面
体
空间数据的 几何特点
对现实世界的几何抽象
GIS数据的两种表示方法
栅格表达
矢量表达
现实世界
矢量数据
矢量数据是地理要素的一种概念模型,在矢量模型 下,地理要素被表现为点,线,面等几何形式, 在ArcGIS中我们称之为要素类.. ArcGIS 支持多种矢量数据格式,可以用以实现点, 线,面要素的存储.这些格式包括: Shap文件 Coverages 地理数据库:Geodatabases CAD 文件 Event 事件数据表 不规则三角网络 (TINs)
C re a tin g a R a s te r
栅格数据的表达
Point
Real world
Row RASTER
Column
Line
Value =0 =1 =2 =3
Grid
Area
Triangles
Hexagons
矢量和栅格的转换
– 比较简单,只需要根据点或线的某个属性对相 应栅格点进行赋值即可
(X2,Y2)
Point
(X,Y)
(X4,Y4)
Line
– Lines
Spatial object made up of connected points (nodes). Have no width.
(X,Y)
(X3,Y3) (X5,Y5)
– Polygons
Closed areas that can be made up of a circuit of line segments. Line segments that make up a portion of a polygon.
4.1.1.4
Geodatabase
地理数据库(以下Geodatabase简称GeoDB)是一 种在关系数据库管理系统(RDBMS)中存储点, 线,面状矢量数据的一种格式. Geodatabase:有两种格式,
– 1.Personal Geodatabse 用来存储小数据量数据,存储在 Access的mdb格式中. – 2.ArcSDE Geodatabse 存储大型数据,存储在大型数据 库中Oracle,Sql Server,DB2等.可以实现并发操作,不 过需要单独的用户许可.
4.1.1.2
Shape文件
Shape文件是一种基础的矢量数据文件,可以 用来存储点,线,面等几何形状的位置及属 性信息.Shape 这一称谓不是很准确,因为, 每个Shape文件由三个文件组成: 后缀为.SHP 和 .SHX 的文件用以存储要素 的几何信息,后缀为. DBF 的文件用来存储 要素的属性信息. Shape文件只能包含一个要素类,因此,线 状河流和面状湖泊必须分别存储为不同类型 的Shape文件.