实验五 空间插值与栅格数据运算分析.doc

实验五空间插值与栅格数据运算分析
一、实验目的与教学要点
1. 了解GIS基本空间分析的原理和操作。
,了解空间插值与栅格数据代数中主要参数的含义,增进学生对空间插值与栅格数据代数运算基本原理的理解。
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.
本实验的教学要点主要是让学生能利用离散数据生成栅格图层,并能进行栅格图层运算。
二、实验准备
1 硬件配置:基于Windows操作系统计算机
2 软件准备:地理信息系统应用软件(ArcGIS )
3 数据准备:
Landuse ,hilldem(栅格数据),, (云南省的边界)
三、空间分析步骤
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。
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:
确定问题并建立分析的目标和要满足的条件
针对空间问题选择合适的分析工具
准备空间操作中要用到的数据。
定制一个分析计划然后执行分析操作。
显示并评价分析结果
空间插值与栅格数据运算分析是空间分析的一个重要方面。
四、实验原理、内容与步骤
(一)了解空间分析模块与栅格数据
Analyst(空间分析模块)
本章的大部分练****都会用到Spatial Analyst扩展模块,要使用“Spatial Analyst模块”首先在ArcMap中执行菜单命令<Tools>-<Extensions >,在扩展模块管理窗口中, 将“Spatial Analyst”前的检查框打勾。
然后,在ArcMap 工具栏的空白区域点右键,在出现的右键菜单中找到“Spatial Analyst”项,点击该项,在ArcMap中显示“Spatial Analyst”工具栏。
执行“Spatial Analyst”工具栏中的菜单命令<Spatial Analyst>-<Options>设定与空间分析操作有关的一些参数。这里请在常规选项中设定一个工作目录。因为在空间分析的过程种会产生一些中间结果,默认的情况下这些数据会存储在Windows 系统的临时路径下(C:\temp),当设置了工作目录后,这些中间结果就会保存在指定的路径下。
Spatial Analyst工具栏
2. 了解栅格数据
在ArcMap中,新建一个地图文档,加载栅格数据:Slope1,在TOC 中右键点击图层Slope1, 查看属性
在图层属性对话框中,点击“Source”选项,可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。
打开“Spatial Analyst”工具栏,点击图标,查看栅格数据的统计直方图:
新建ArcMap地图文档:加载离散栅格数据:Landuse,在TOC中右键点击Landuse ,“打开属性表”
查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目。
(二) 空间插值分析

空间数据往往是根据自己的要求获取采样的观测值,诸如土地类型、地面高程等。这些点的分布往往是不规则的,在用户感兴趣或模型复杂区域可能采样点多,在其它地区则采样点少,由此而导致所形成的多边形的内部变化不可能表达得更精确、更具体,而只能达到一般的平均水平。但用户在某些时候却欲获知未观测点的某种感兴趣特征的更精确值,这就导致了空间内插技术的诞生。一般来讲,在已存在观测点的区域范围之内估计未观测点的特征值的过程称内插;在已存在观测点的区域范围之外估计未观测点的特征值的过程称推估。
正如我们所知,现实空间可以分为具有渐变特征的连续空间和具有跳跃特征的离散空间。举例来讲,土地类型分布属离散空间,而地形表面分布则是连续空间,见图5-2和图5-3。

图5-2 离散空间(图斑中的数字代表土地利用类型) 图5-3 连续空间(图中的线为等高线)
对于离散空间,假定任何重要变化发生在边界上,则在边界内的变化是均匀的,同质的,即在各个方面都是相同的。对于这种空间的最佳内插方法是邻近元法,即以最邻近图元的特征值表征未知图元的特征值。这种方法在边界会产生一定的误差,但在处理大面积多边形时,则十分方便。但是,对于连续空间表面,上述处理方法则不合适。连续表面的内插技术必须采用连续的空间渐变模型实现这些连续变化,可用一种