ArcGIS-栅格数据分析与应用

ArcGIS栅格数据分析与应用Esri中国（北京）有限公司李光辉丰富的地理栅格数据空间分析为数据的深度使用提供了方法1854年伦敦霍乱大流行100多年前的一次空间分析100多年前的一次空间分析气体经过呼吸入体，为什么症状只在消化道？令人惊愕的是，在流行爆发前面几个星期，霍乱居然可以跳过好几个街区来传染？…………为什么那些没有去过这个旅馆房间的人也纷纷染病？为什么同一个医生分别两次到了这个房间看了这两个不幸的病人分别都和病人一起呆了好几个小时而没有被传染？100多年前的一次空间分析Demo：模拟斯诺的分析内容ArcGIS空间分析概述空间分析工具总结ArcGIS空间分析概述空间分析是一个扩展模块栅格分析模块是ArcGIS的一个扩展模块超过170个工具，放在19个工具集中空间分析模块功能数学计算条件分析地图代数邻域分析局部分析区域分析地下水分析水文分析太阳辐射分析表面分析距离分析叠加分析栅格重分类多元分析插值分析栅格综合密度分析工具条创建栅格提取工具（Toolbar）一瞥•输入•输出•参数环境参数设置•输出坐标系•处理范围•分辨率•掩膜空间建模思想Modelbuilder是一个可视化建模工具Modelbuilder可将一系列地理处理工具串联成一个工作流，一个工具的输出作为另一个工具的输入。应用模式移动设备Web浏览器桌面程序ArcGISServerArcToolBoxModelBuilderPythonArcGIS空间分析工具ArcGIS空间分析工具内容1.为新学校选址2.修建最小成本道路3.制作降雨分布图4.河网提取5.生态系统稳定性分布分析6.空间计算小城故事…为新学校选址美国佛蒙特州斯托镇的人口出现大幅增长。由于育有子女的家庭为利用附近的大量休闲娱乐设施纷纷涌入该地而造成。为缓解现有学校的压力，现已决定构建一所新学校。高程土地利用类型娱乐场所现有学校地势平坦合适的土地利用类型靠近娱乐场所远离现有学校要求：数据：为新学校选址为新学校选址表面分析•坡度•坡向•等值线•山体阴影•视域•填挖方•……距离分析•欧氏距离•欧氏方向•欧氏分配•成本距离•成本路径•廊道分析•……重分类•查找表•使用表重分类•重分类•分割•……叠加分析•模糊分类•模糊叠加•加权叠加•加权总和条件函数•条件函数•选取函数•设为空函数栅格综合•聚合•滤波【表面分析】山影等值线坡度坡向曲率视域填/挖分析【栅格重分类】根据空间范围分类根据值范围分类【叠加分析】叠加分析是在最佳位置选择或适宜性建模中应用的一组方法。如：新房产开发的地点选在何处哪些地点较适于用作鹿的栖息地哪里最可能发生经济增长哪些地点最容易发生泥石流+=【栅格综合工具】聚合边界清理扩展众数滤波Nibble区域合并收缩细化众数滤波修建最小成本道路在上节中，分析出了最适宜建造学校的位置。本节计划修建一条从学校通往到附近道路交叉点花费成本最低的道路。道路交叉点学校位置高程土地利用类型花费金钱最低要求：数据：修建最小成本道路修建最小成本道路表面分析•坡度•坡向•等值线•山体阴影•视域•填挖方•……重分类•查找表•使用表重分类•重分类•分割•……叠加分析•模糊分类•模糊叠加•加权叠加•加权总和距离分析•欧氏距离•欧氏方向•欧氏分配•成本距离•成本路径•廊道分析•……【距离分析】直线距离和分配函数•从要素创建缓冲区•给离散源分配资源成本加权距离和分配函数•为行进增添了阻抗因素和权重最短距离•查找两点间的最低成本路径•为行程寻找“走廊”通道欧氏距离5小时10小时成本距离制作降雨分布图佛蒙特州斯托镇依山而建，其经过山区的公路经常被山上汇集的雨水冲毁，镇政府决定在路旁建引水渠……要求：数据：气象站降水资料制作降雨分布图制作降雨分布图插值分析•反距离权重法•克里金法•自然临近法•样条函数法•含障碍的样条函数法•趋势面法•地形转栅格•……【插值分析】距离权重倒数法克里金法自然临近法样条函数法含障碍的样条函数趋势面法地形转栅格【插值分析】（续）插值中的障碍含障碍的插值方法反距离权重法含障碍的样条函数法河网提取小镇依山，经常受到小规模山洪袭击，洪水会根据地势汇流，当建筑物位于这些潜在的河网中，会受到很大的威胁；因此要在这些潜在的河网区域禁止建造。高程数据要求：数据：河网提取河网提取水文分析•盆域分析•填洼•流量•流向•水流长度•汇•河网分级•分水岭•……地下水分析•达西流•达西速度•粒子追踪•孔隙扩散太阳辐射分析•太阳辐射区域•太阳辐射点•太阳辐射图【水文分析】从DEM建立流域和流网络流量000000001122003754010020000100024742351洼填洼4711111112233河网分级下游水流长度倾泻点分水岭流向【地下水分析】创建地下水流经区域二维对流和扩散模拟功能•达西流量•粒子追踪•多孔渗流使用粒子追踪工具，追踪污染物从污染源到饮用井的扩散过程。从这个分析可以判断污染源是否扩散到附近乡镇的饮用水源【太阳辐射分析】计算地球表面直接和间接的太阳辐射量•区域(Area)•位置(Locations)工具•区域太阳辐射•点太阳辐射•太阳辐射图表应用于生物、农业、水文、降雪、火灾模型、能源等SolarRadiationValueWh/m2High:910357Low:278071【太阳辐射分析】生态系统稳定性分布分析近年来，大量人口涌入小镇，小镇的扩展对当地生态系统构成严重胁迫。环保部门要确定生态稳定性差的位置，进行造林、放养等保护手段。要求：数据：土地利用数据生态稳定性分布生态系统稳定性分布分析生态系统稳定性分布分析邻域分析•块统计•过滤器•焦点流•焦点统计•线统计•点统计局部分析•象元统•合并•等于频数•大于频数•最高位置•小于频数•最低位置•等级•……区域分析•分区统计•区域直方图•分区几何统计•区域填充•面积制表•……【邻域分析】邻域工具基于自身位置值以及指定邻域内标识的值为每个像元位置创建输出值。3.222634653745724192556219167【局部分析】局部工具可以将输出栅格中各个像元位置上的值作为所有输入项在同一位置上的值的函数进行计算。每十年的土地利用土地利用随时间的变化【区域分析】分区范围内的单元值都相等针对每个分区范围进行统计坡度流域（分类数据）各流域平均坡度栅格计算【数学运算】算术运算：加、减、乘、除、幂、绝对值、取反…逻辑运算：等于、大于、布尔与、布尔或、为空…三角函数：正弦、余弦、正切、余切、反正弦…按位运算：按位与、按位或、按位异或…【条件分析】“条件分析”工具允许您基于在输入值上应用的条件对输出值进行控制。如：适宜建造栅格=Con(坡度栅格,10,1,VALUE15)=适宜建造栅格坡度栅格【地图代数工具】整合了“数学函数”和“条件函数”针对一个或多个栅格进行运算使用Python语法构建和执行单个地图代数表达式总结ArcGIS空间分析功能分类数学计算条件分析地图代数邻域分析局部分析区域分析地下水分析水文分析太阳辐射分析表面分析距离分析叠加分析栅格重分类影像分类插值分析栅格综合密度分析……ArcGIS空间分析功能分类数学计算条件分析地图代数邻域分析局部分析区域分析地下水分析水文分析太阳辐射分析表面分析距离分析叠加分析栅格重分类影像分类插值分析栅格综合密度分析……空间分析应用方向1.适宜性建模2.距离建模3.表面建模4.空间关系识别5.……风电场选址建筑选址适宜性建模农作物适宜性分析太阳能资源区划最小成本路径距离建模寻找最佳登山路线综合旅行代价问题“香巴拉”等高线图视域分析表面建模全国降水实况图福岛核电站放射性海水污染分布图空间关系识别交通事故与吸毒者分布相关性分析霍乱传播途径分析更多的空间分析应用欢迎移步到体验区体验炫彩GIS世界