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1、ArcGIS软件操作与使用,空间分析,主讲：刘利东,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,字面定义：空间数据的分析和数据的空间分析。空间数据分析1、描述空间对象的非空间特性2、方法：概率、数理统计等数学方法3、特点：几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析）数据处理与一般的数据统计分析基本一致分析结果依托于地理空间，描述的是空间过程，揭示空间规律和机制。数据空间分析1、描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进行定量描述2、方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。3、特点：非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，特征提取和参数计算回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回
2、答为什么。定义：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。,空间分析的定义,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,空间分析的主要内容,空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。空间形态：空间对象的几何形态。空间距离：空间物体的接近程度。空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,空间分析类型（方法）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使
3、用之空间分析,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:1.确定问题并建立分析的目标和要满足的条件2.针对空间问题选择合适的分析工具3.准备空间操作中要用到的数据。4.定制一个分析计划然后执行分析操作。5.显示并评价分析结果,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,空间分析步骤,第1步：确定问题,第2步：选择分析工具,第3步：准备空间数据,第4步：制定空间分析流程,第5步：展示并解释分析结果,检查结果、修改条件优化空间分析处理结果,2023/4/1,A
4、rcGIS软件操作与使用之空间分析,决策实例,例1：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算,1）明确分析的目的和标准目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；道路拓宽改建的标准是：a)道路从原有的20m拓宽至60m；b)拓宽道路应尽量保持直线；c)部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。2）准备进行分析的数据涉及两类信息：一类是现状道路图；另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息；3）进行空间操作a)选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。b)将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于缓冲区内的建筑物信息。4）进行统计分析a)对全部或部
5、分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去除，并对道路的拓宽边界进行局部调整。b)对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。5）将分析结果以地图或表格的形式打印输出。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,决策实例,1）建立分析的目的和标准目的：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。工厂选址的标准包括：a）地块建设用地面积不小于10000平方米；b）地块的地价不超过1万元/平方米；c）地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。2）从数据库中提取用于选址的数据一类为全市所有地块信息的数据层；另
6、一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校）的分布图。3）进行特征提取和空间拓扑叠加从地块图中提取满足条件a)b)的地块，并与公共设施层数据进行叠加。4）进行邻域分析对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选择满足要求的地块。5）将选择的地块及相关信息以地图和表格的形式打印输出。,例2：辅助建筑项目选址,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（1）空间分析空间查询,图形查询：实体之间的空间关系查询，实体的属性信息查询等。（Tools？）属性查询：基于实体的属性信息进行查询，与一般的数据库查询相同，只不过最后查询的结果需要再与图形关联起来。（Tool
7、s？）图形属性互查：将空间关系和属性结合起来进行查询，并将最后结果以图形和属性两种方式显示出来。如：查询京九线沿线人口大于100万的城市及各种属性信息。（Tools？）地址匹配：根据一个地理名字（如学校名字）来定位相关实体并获得其属性信息。其基础是地理编码，即将一个地理名字与一个或若干个空间实体关联起来、或者与实体的某个属性关联起来、或者与某个地理坐标关联起来。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（2）空间分析空间量算,几何量算 点：坐标 线：长度、曲率、方向 面：面积、周长、形状、曲率等 形状量算 质心量算：面或离散实体的分布中心 距离量算：实体之间的各种距离计算（如大
8、地测量距离）。,r1为膨胀面,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（3）空间分析缓冲区分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（3）空间分析缓冲区分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（3）空间分析缓冲区分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（3）空间分析缓冲区分析,分析对象（矢量点线面）,矢量缓冲区,Buffer Wizard,Euclidean Distance,栅格缓冲区,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,叠加分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生新的要
9、素，它是空间信息系统中最常用的提取隐含信息的手段之一。叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较，它可以分为以下五类：视觉信息的叠加：将多个图层内容放在一起进行显示；点与多边形的叠加：实质上是计算多边形对点的包含关系，用于统计或属性赋值；线与多边形的叠加：主要用于计算线落在哪些多边形中以及各自的部分；多边形叠加：最常用的叠加分析；栅格图层叠加：利用某种计算模型对不同栅格图层中相同位置像元的值进行计算，得到新的栅格图层。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,1,2,3,4,5,6,A,B,C,A,C,1,2,3,4,5,6,叠加结果：改变点属
10、性内容,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,A,B,C,A,B,C,1,2,3,1,5,2,3,4,叠加结果：产生新弧段，改变线属性内容,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠加运算可以得到不同的结果。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,矢量图层叠加分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,Clip（剪切）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分
11、析,Dissolve（融合）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,Erase（擦除）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,Identity（识别）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,Intersect（交集）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,Union（合集）,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（4）空间分析叠加分析,栅格图层叠加,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,对地理
12、网络（如交通网络）、城市基础设施网络（如电信线、电力线、给水线等）进行地理分析和模型化，是网络分析的主要目的，其根本目标是研究、筹划一项网络工程如何安排、并使其运行效果最好。一个网络中最基本的组成部分包括：链（Link）：网络中流动的管线，如电线。障碍（Barrier）：禁止网络中链上流动的点，如刀闸。拐角点（Turn）：出现在网络链中所有分割点上，如电阻。中心（Center）：接受或分配资源的位置，如电站。站点（Stop）：在路径选择中资源增减的站点，如电厂。网络分析的应用主要包括三个方面：路径分析、地址匹配和资源分配。,（5）空间分析网络分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之
13、空间分析,人们可以根据不同的使用目的，对空间数据进行提取和分析，以得到深层次的信息，特别是对于观测和取样数据。常规统计分析主要完成对数据集合的均值、总和、方差、频度、峰度系数等地统计分析。其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，采用更加复杂的数据模型进行分析，主要包括：空间自相关分析 回归分析 趋势分析 层次分析,主成分分析 聚类分析 判别分析,（6）空间分析空间统计分析,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,（6）空间分析空间统计分析,散点图,折线图,扇形图,柱状图,直方图,能被用户直观地观察和理解数据。统计表格是详尽地表示非空间数据的方法，不直观，但可提供详细数
14、据，便于对数据进行再处理。,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,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，它包括内插和外推两种算法。前者是通过已知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。通常，在以下几种情况下要做空间插值：现有数据的分辨率不够，如遥感图象从一种分辨率转换到另一种分辨率。现有数据的结构与所需结构不同，如将栅格数据转换到TIN数据。现有数据没有完全覆盖整个区域，如只有一些离散点数据。需要进行空间插值处理的原始数据包括：航片/卫片、野外测量采样数据、等值线图等。,（7）空间分析空间插值,2023/4/1,A
15、rcGIS软件操作与使用之空间分析,数字高程模型（DEM)：DTM（数字地面模型）中属性为高程的要素称为数字高程模型,它是地表单元上的高程集合,通常用矩阵来表示。DEM是建立DTM的“基础数据”或称为单要素图；其它要素均可以从DEM数据直接或间接导出,这些“派生数据”通常包括:平均高程、坡度、坡向等。,（8）空间分析数字高程模型,2023/4/1,ArcGIS软件操作与使用之空间分析,DEM的用途生产三维立体图 生产视线图 生产等高线图 坡度、坡向分析 高程及变异分析 地表形态的自动分类 地学剖面的绘制与分析 三维空间分析（如洪水淹没分析）,（6）空间分析数字高程模型,谢谢！,欢迎提出宝贵意见！,
