1、1 王增武 W QQ: CuitG 成都信息工程学院 地理信息系统原理 实验指导 实验 五 、 矢量及栅格数据分析 1 实验目的 1） 巩固 学生掌握 矢量数据 插值分析、栅格数据重分类、叠加分析的基本原理； 2）熟悉 ArcGis 中 离散点 数据 插值分析的基本方法； 3） 熟悉 ArcGis 中 栅格数据 重分类、栅格计算器的基本操作； 4）熟悉 ArcGis 中栅格数据分区统计的基本方法 ； 5）了解 ArcGis 中缓冲区分析、按掩膜 提取的基本方法。 2 实验 软件及数据 2.1 实验软件 ArcCatalog 10、 ArcMap 10 2.2 实验数据 1） 2011 年 02
2、 月 27 日 08 时观测资料、 2011 年 02 月 27 日 14时观测资料，以 Excel 文件方式保存。 2） 四川省边界面数据四川省边界 .shp、地州界面数据四川省地州界 .shp。 3）四川省主要公路线数据 和中国县界面数据 。 2 王增武 W QQ: CuitG 3 实验步骤 3.1 空间插值分析 插值可以根据有限的样本数据点预测 栅格中的像元值。它可以预测任何地理点数据（如高程、降雨、化学物质浓度和噪声等级）的未知值。插值之所以可称为一种可行的方案，是因为我们假设，空间分布对象都是空间相关的。 目 的： 将 两次 观测资料生成点图层，并在插值生成四川范围内的温度分布。 1
3、）打开 ArcMap中，将数据框更名为“任务 1” ，加入四川省边界图层 。 2）将 2011 年 02 月 27 日 08 时观测资料 .xls、 2011 年 02 月 27日 14 时 .xls 通过 Add Xy Data 功能，生成点图层。（提示：参考以前实验指导） ，导出数据，分别命名为 Obs2708.shp 和 Obs2714.shp。 3）对 Obs2708.shp 中的属性“温度”在四川范围内进行 插值分析 。 可以通过“ Arctoolbox-Spatial Analyst（空间分析）工具 中的 Interpolate to Raster（插值） 工具选择 。（本实验采用
4、 反距离权重法 IDW）， 点插值成栅格表面 。 注： 使用反距离权重法 (IDW) 获得的像元输出值限定在插值时用到的值范围之内。反距离权重 (IDW) 插值使用一组采样点的线性权重组合来确定像元值。权重是一种反距3 王增武 W QQ: CuitG 离函 数。进行插值处理的表面应当是具有局部因变量的表面。 将插值结果栅格图层命名为 IDW2708。 为了能够与四川省边界重合， 在插值时设置环境参数，即 点击环境，选择地理范围和栅格分析，并选择与四川省边界相同。 4）通过属性中的符号系统，修改显示样式。 按如下规范进行渲染 4 王增武 W QQ: CuitG 温度值 (度 ) 颜色 颜色 值
5、20 255,35,0 RGB: R255,G35,B0 CMYK:C0,M92,Y95,K0 同时修改标注。 得到结果： 5 王增武 W QQ: CuitG 5）对 Obs2714.shp 同上方法进行插值，保存为IDW2714 （符号系统可从IDW2708 中导入）。 问题： IDW2708 、IDW2714 每个像元代表的 大小 范围是多少？ （注： 纬度为 26、 经度差 1 对应的东西距离 大约为 100公里 ，与纬度和投影有关 ） 3.2 多栅格 局域运算 多个栅格的局域运算涉及图层合成、叠加等操作。也常称为“ 地理 逻 辑 演 算 ”（ Map algebra） 。 目 的： 将
6、 2.1 得到的结果栅格（ IDW2708、 IDW2714）作为输入，计算 两 个输入栅格的平均（平均温度）。 1） 启动 ArcMap，添加数据框，并更名为“任务 2”，将 温度栅格数 据 IDW2708、 IDW2714 加入。 2）确认是否选择扩展模块的许可。“ 自定义 菜单 (Customize)”中的“ 扩展模块 Extensions”功能对话框 中的 Spatial Analyst 均已打钩。 3 ） 在 ArcToolbox 中 选 择6 王增武 W QQ: CuitG “ Spatial Analyst 工具 ” 中的“地图代数 Map algebra”下的“ 栅格计算器 R
7、aster Caculator” 。 在栅格计算器的表达式框中输入如下表达式： (“idw2708“ + “idw2714“ ) / 2 表示 计算结果中栅格的值是 IDW2708、 IDW2714 对应栅格的值的平均值。 输出栅格命名为 IDW27。 问题： IDW2708、 IDW2714 距平均值栅格 IDW27 如何求 ？ 7 王增武 W QQ: CuitG 3.3 分区运算 目 的：按四川省地州市统计 各 个地州的温度 情况 。 1）在 ArcMap中插入数据帧，并命名为“任务 3”，并把 上一个任务的输出结果 IDW27 和四川省地州界图层 添加到任务 3 中。 2）从 ArcTo
8、olbox 中 “ Spatial Analyst 工具”的“区域分析”选择“以表格显示分区统计 Zonal Statistics”。分区 区域输入为四川地州界，区域字段（转栅格属性值）为 Name(四川地州界图层中的属性 )，赋值格栅为 IDW27。 输出名取为各地市统计。结果中包括计数、 面积、最小值、最大值、范围、平均值、标准差、总和、变异度、众数、少数和中值 等。（因为 输入 栅格 为浮点型，将不会计算众数、少数、中值和变异度 ）。 8 王增武 W QQ: CuitG 问题： 在四川省哪个地市州今天的区域平均 值 最高 ？ 最小值在哪个地市州 ？ 3.4 重分类 目 的：按 温度值按下
9、表进行重新分类 。 范围 新值 范围 新值 20 4 使用 重分类工具 实现， 重分类可通过多种方法将像元值重分类或更改为替代值。 1）在 ArcMap中插入数据帧，并命名为“任务 4”，并把 上一个任务的输出结果 IDW27 添加到任务 4 中。 2）从“ Spatial Analyst工具”的“ 重分类 (Reclassify)” 功能进行重分类 ，重分类生成的栅格命名为 RecIDW27。 9 王增武 W QQ: CuitG 3） 在 RecIDW27属性中的 符号系统中设 置 以下显示颜色 。 值 颜色 颜色 值 1 0,234,255 RGB:R0,G234,B255 CMYK:C5
10、9,M0,Y14,K0 2 0,255,81 RGB: R0,G255,B81 CMYK:C60,M0,Y87,K0 3 255,195,0 RGB: R255,G195,B0 CMYK:C3,M30,Y90,K0 4 255,35,0 RGB: R255,G35,B0 CMYK:C0,M92,Y95,K0 4）将图层 IDW27 在符号系统中设置为 分类 显示方式，并参照上表设置分置中断值。 问题：重分类功能与符号系统中的分类显示有什么区别？ 10 王增武 W QQ: CuitG 3.5 执行邻域运算 （增强练习 1） 目 的：对温度分布数据使用 5 X 5 矩 形作为邻域空间作 滑 动平均
11、。 使用块统计实现。块统计 工具所执行的邻域运算可为一组固定的非叠置窗口或邻域中的输入像元计算统计数据。将为每个邻域内的所有输入像元计算统计数据（如最大值、最小值、平均值或总和）。 1）在 ArcMap中插入数据帧，并命名为“任务 5”，并把上一个任务的输出结果 IDW27 添加到任务 5 中。 2）从“ Spatial Analyst 工具”选择“邻域分析 Neighborhood analysis”中的“块统计 Block Statistics”，设置统计值为 Mean(平均值 )、邻域是设置为 5*5 的正方形。 问题： 在 Spatial Analyst 中，除了平均值外还有哪些可用的
12、邻域统计值？ 3.6 矢量数据的裁剪（增强练习 2） 目 的：将四川省成都市内及成都市内的区县提取出来。 主要步骤提示： 1）在 ArcMap中插入数据帧，并命名为“任务 6”，并 把中国县界图层加入 。 2） 在四川地州界图层中，选择成都市，并将选择的数据导出，作为成都市的边界。 11 王增武 W QQ: CuitG 3）使用 ArcToolbox中“ 分析工具 Analyst Tool”的 裁剪 功能（或 “ 分析 工具 Analyst Tool” 的叠加分析中的相交功能）将中国县界中成都市内的县界 裁剪 出来。 3.7 缓冲区分析及栅格数据提取分析（ 增强练习 3） 目 的： 求 27
13、日 08 时四川省主要公路 50 公里范围内的 最高温度、最 低 温度和平均温度 。 主要步骤提示： 1）在 ArcMap中插入数据帧，并命名为“任务 7”，并把 上一个任务的输出结果 IDW2708 添加到任务 7 中。 2）使用 ArcToolbox 中“分析工具 Analysis tools” 求出 50 公里范围内的缓冲区； 3）使用 “编辑工具 Editor”将多个缓冲区合并为一个面区域。（ 使用 表格 显示 分区 统计 功 能 前 ， 需 要 退 出 编辑 状态 。 ） 4）使用表格显示分区统计功能，统计该区域的最大、最小和平均值。 12 王增武 W QQ: CuitG 注：也可以使用其它功能实现 ，如使用栅格数据 按掩膜提取 功能，以缓冲区作为 掩膜 提取出来，再从属性中查看 最大、最小和平均值 。 4 实验 要求 1）使用 ArcGIs 桌面系统完成以上步骤 （至少完成 3.1 至 3.4） 2）完成以上步骤实验，并回答问题，附实验结果数据 3）按照实验模板要求撰写实验报告，及时通过 网络教学平台 提交。
