Arcgis空间分析具体实例说明

空间分析具体案例应用

专业：资源环境与城乡规划管理 学号：109072010024 姓名：王秀君

实验类型：综合性实验

实验目的：进一步掌握常用工具应用所学的ArcGIS技术，掌握空间分析能力的运用，

解决实际工作中遇到的问题。

实验内容：

1、琅岐岛3D视图显示 2、超市商业区位选址 3、土地规划利用

（一）琅岐岛3D视图显示

实验类型：综合性实验

实验目的：进一步掌握常用工具所学的

实际工作中遇到的问题

ARCGIS技术，掌握空间分析能力的应用，解决

实验内容：琅岐岛3D视图显示 四、实验步骤

1. 将TAB格式转为SHP格式

打开Mapinfo，选择“表”下的“转出”，弹出窗口，指定要转换格式的文件及输出路径，将马尾岛屿.tab、马尾等高线.TAB、马尾等深线.TAB转为Island.mif、Contour.mif、isolate.mif。

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然后，打开Arc Catalog，将Island.mif、Contour.mif、isolate.mif转换为shape格式。

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点击ok，完成转换。 2. 定义投影

右击Island.shp,指定其投影为Projected Coordinate Systems—Gauss Kruger—Beijing 1954—Beijing 1954 GK Zone 20投影，利用Import将投影导入其他图层。如图所示：

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3. 卫片配准

在ArcMap中，先将Island、Contour、isolate图层调入，然后在将卫片LQ调入。调用Georeferencing工具，选择Fit to Display命令，使卫片处于屏幕正中央，然后进行配准，如图所示。然后用Rectify命令，将定义好的投影保存。

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配准后注意保存好，如图所示：

4. 合并等高线、等深线两个图层

建立Contour和isolate的公共字段，在ArcMap中，选择图层，Open Attribute Table，建立公共字段Height，并赋值，删除多余字段，然后打开ArcToolBox利用Append工具合并Contour与isolate图层。

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合并Contour与isolate图层：

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5. 空间插值，建立琅岐岛DEM

打开3D分析工具，并调入3D分析模块。选择Create/Modify Tin—Create Tin from feature建立琅岐岛的不规则地形网；再选择Convert—Convert Tin To Raster，SellSize设为15，建立琅岐岛数字高程模型。

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上图为tin 接下来做出dem：

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上图则为dem（数字高程模型）

6. 3D视图显示

启动ArcScence,调入准备好的卫片LQ.img和Dem,再右击卫片，选择Properties命令，单击BaseHeight命令，选择obtains heaths from layer from surface，Z Unit Conversion为3，确定，得到3D效果图

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7. 飞行鸟瞰

单击Tool工具条上的fly工具即可实现飞行鸟瞰模式。

（二）超市商业区位选址

一、实验目的：

根据已有超市位置和区域人口分布情况，运用ArcGIS空间分析能力和相关人文地理知 识，找出新开超市的最佳首选地。

二：实验原理：根据经济地理学相关知识，在影响超市布置中人口因素相对重要，因此假设2个因素中人口密度的权重为70%、距超市远近的权重为30%。 三：实验材料与方法：

区域范围region. shp、人口样本点pop. shp、已有超市分布图stores.shp等图层。 四、实验步骤

（一）地图单位设定

启动ArcMap，打开一个空的地图文档，点内容表的Layers按右键选择

[Properties]命令，点General选项卡，将[Units]中[Map]（地图坐标单位）和[Display] （坐标显示单位）设置为Meters）。如下图：

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单击“确定”按钮。 （二）加载所需数据

单击“file”中的“add data”按钮，弹出如下对话框，在相应文件夹中，打开“test4”，调入region.shp、pop.shp、stores.shp这3个图层。 单击“Add”按钮.

（三）空间分析模块和工具调用及选项设置。

1．勾选Tools菜单中的[Extension]–[Spatial Analyst]，调入空间分析模块。 2．设置空间分析选项。在[Spatial Analyst]菜单下的单击[Options]命令，弹出[Options]对话框，点击“Extent”选项卡，在[Analysis extent]选项中选择[Same as Layer“region.shp”]，对空间分析范围进行设置，分别对“general”、“extent”、“cell size” 进行设置。如下图：

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（四）人口数据密度插值。在[Spatial Analyst]菜单下的单击[Density]命令，弹出[Density]对话框，在[Input data]下拉框中选择“pop”，[Population field]下拉框中选择POP100，[Output raster]对话框中指定保存的文件名“population”，如下图：

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单击“OK”按钮，得到空间插值栅格化的人口分布图如下：

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（五）距超市距离间插值 在[Spatial Analyst]菜单下的单击[Distant]-[Straight Line]命令，弹出[Straight Line]对话框，在Distance to 下拉框中选择stores，Output raster对话框中指定保存的文件名为“storedistant”如下图：

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（六）栅格重分类处理

1．对栅格化的距离分布图进行重分类 在[Spatial Analyst]菜单下选择的[Reclassify]命令，弹出[Reclassify]对话框，在[Input

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raster]下拉框中选择storedistant，点击[Classify]按钮，将其分级为5级，如下图：

单击“OK”按钮，在[Outputraster]对话框中指定保存的文件名“re_storedis”，如下图：

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单击“OK”后得到重分类后的距超市远近分析图，其中新数值1代表离现有超市最近，2较近，3中等，4较远，5最远。如下图：

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2．对栅格化的人口分布图进行重分类 在[Spatial Analyst]菜单下选择的[Reclassify]命令，弹出[Reclassify]对话框，在[Input raster]下拉框中选择population，点击[Classify]按钮，将其分级为5级 单击“OK”按钮，在[Outputraster]对话框中指定保存的文件名“re_pop”

单击“OK”按钮，得到重分类后的人口分布图，其中新数值1代表人口密度最低，2较低，3中等，4较高，5最高，如下图：

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（七）进行空间叠加计算分析 1．在 [Spatial Analyst]菜单下选择的[Raster Calculator]命令，弹出[Raster Calculator]对话框，在计算框中输入[re_pop] * 0.7 + [re_storedis] * 0.3，如下图：

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单击[Evaluate]，得到超市布置评价图，如下图：

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右击“calculator”，选择“Make Calculator Permanent”，在弹出的对话框中修改“Name”为“pop_dis”，单击Save，如下图：

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2．对计算结果进行重分类 在[Spatial Analyst]菜单下选择的[Reclassify]命令，弹出[Reclassify]对话框，在[Input raster]下拉框中选择calculator，点击[Classify]按钮，将其分级为5级，如下图：

单击“OK”按钮，选择保存路径为“re_cal”，如下图：

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单击“OK”按钮，得到重分类后的结果如下图：

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右击“re_cal”选择“properties”，弹出对话框，将最适宜设置超市处设置为红色，如下图：

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单击“确定”按钮，得到结果如下图：

（八）分析结果显示

1.选择[Spatial Analyst]菜单下的“covert——features to raster”命令，在弹出的 对话框中，进行如下设置：

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单击“OK”按钮，将“region.shp”转换成栅格图层，得到视图如下：

2．在[Spatial Analyst]菜单选择“raster calculator”命令，在弹出的对话框中，输入“[re_cal] * [region_sg]”，如下图：

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单击“evaluate”按钮，得到视图结果如下：

3.为使结果显示更明显，打开“calculator 2”的“properties”对话框，对其进行如下设置：

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单击“确定”按钮，得到结果如下：

4．右击“calculator 2”，选择“make calculator permanent”命令，将计算结果以“zuishihe”文件名进行永久性保存，如下图：

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（三）土地规划利用

问题：假设需扩建一条宽100米的公路，计算共占地多少公顷，其中占用各地类多少；此路经过连江、罗源2个县，占用2县土地各多少，其中占用各地类多少？已有资料：县域图层（County.shp）、土地利用图层（LandUse.shp）、公路（Road.shp）。 1、 地图单位设定。启动ArcMap，打开一个空的地图文档，点内容表的Layers按右键选

择[Properties]命令，点Coordinate System选项卡，按[Modify]按钮将投影设置为Beijing_1954_GK_Zone 20N，再点General选项卡，确认是否[Units]中[Map]（地图坐标单位）和[Display]（坐标显示单位）已自动设置为Meters。注意：没有设置坐标单位无法进行空间分析。

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点General选项卡，发现[Units]中[Map]（地图坐标单位）和[Display]（坐标显示单位）已自动设置为Meters，如下图：

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2、 分析图层调入。调入County.shp、LandUse.shp、Road.shp这3个图层；

3、道路缓冲区分析。

①选择Tools菜单下的[Customize]中的[Commands]，在左边[Categorie]选择框中点[Tools]，右边[Commands]选择框内容随之变化，将其中的[Buffer Wizard] 命令拉到Standard工具栏上；

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②点击[Buffer Wizard]命令，对Road.shp图层进行缓冲区分析，将[Distance units]设置为meter，[At a specified distant]设置为50 meters；

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③保存为Buffer_of_Road1.shp。

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缓冲后道路的效果图如下：

4、道路缓冲区空间标识分析。①启动ArcToolbox，选择[Analysis

Tools]—[Overlay]—[Identity]命令，首先对道路缓冲区和地类做空间标识分析，保存为Buffer_of_road_Indentity.shp；

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②接着对Buffer_of_road_Indentity.shp和县域做空间标识分析， 保存为 Buffer_of_road_Indentity2.shp；

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③打开Buffer_of_road_Indentity2.shp属性表，可以发现新加入了[Landuse]和[Name]两个字段。

5、 面积计算和统计。

①打开Buffer_of_road_Indentity_Indentity.shp属性表，新建一个字段area，字段数值类型设置为Float；

②右击area字段名，选择[Calculate Geometry]命令，弹出Calculate Geometry对话框，按[OK]系统自动计算各图斑面积。

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③运行[Option]—[Select By Attributes]命令，弹出Select By Attributes对话框，在选择条件中输入\"Name\" = '连江县' AND \"LandUse\" = '耕地'，查找既满足属于连江县又是耕地的图斑，按[Apply]后满足条件的图斑找出；

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Apply后结果图如下：

④右击area字段名，选择[Statistics]命令，弹出Statistics 窗口，[Sum]一栏既为满足条件的图斑总面积；⑤反复操作3、4步骤，依次得到满足不同条件的图斑总面积，并列表输出。

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最后将数据全部导出，保存。在excel中打开：

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表1 新建道路占各县及各地类的面积汇总表 单位：公顷 县名 园地 建设用地 连江县 12.10 3.00 罗源县 0 0 合计 12.10 3.00

（四）福建省平均气温分析

林地 耕地 71.19 18.01 21.34 1.94 92.53 19.95

荒草地 10.05 1.31 11.36

合计 114.35 24.59 138.94

实验类型：综合性实验

实验目的：进一步掌握常用工具所学的

实际工作中遇到的问题

ARCGIS技术，掌握空间分析能力的应用，解决

实验内容 福建省各县（市、区）实际气温分析 实验步骤

1、地图单位设定。启动ArcMap，打开一个空的地图文档，点内容表的Layers按右键选择[Properties]命令，点Coordinate System选项卡，按[Modify]按钮将投影设置为Beijing_1954_GK_Zone 20N，再点General选项卡，发现[Units]中[Map]（地图坐标单位）和[Display]（坐标显示单位）已自动设置为Meters。注意：没有设置坐标单位无法进行空间分析。

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在arcmap中，导入county、station图层

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选择spatial analyst中的options进行设置：

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2、对station进行样条插值。在spatial analyst中选择interpolate to raster中的spline（样条插值）。

A、先进行高程样条插值（只能对点插值）命名为：elevation

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插值结果如下图所示：

B、对气温的插值，命名为anntemp。

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结果如下图所示：

3、加入vertical（垂直地准率）图层，用泰森多边形进行运算 A、在help先搜索thiess

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B、打开tools工具箱中的analysis tools中的proximity中的create thiessen polygons（最后选择all）

结果如下图所示：

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C、编辑泰森多边形图层，将未被泰森多边形覆盖的范围进行编辑。

（避免选到其他图层，现在selection中选择set selectable layers，只勾选vertical_thiessenpolyg图层）

打开editor工具，对该图层进行编辑。编辑结果如下图所示：

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4、将泰森多边形转栅格 A、在spatial analyst中的convert选择features to raster 命名为ver_rate

结果如下图所示：

5、计算海平面的温度。计算公式为：T海=T虚拟+H虚拟/100*Ver_rate

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A、在spatial analyst中选择raster calculator计算

结果如下图所示：

B、实际温度的计算。公式为：T实地=T海平面-（（DEM/100）*VERRATE 加入fjdem500图层后对实际温度进

行

计

算

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结果图下图所示

6、将实际温度数据导出：

右击calculator2选择data 中的make permanence（永久保存）命名为realtytemp

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（五）政和县锥栗适种地选址 实验类型：综合性实验

实验目的：进一步掌握常用工具所学的

实际工作中遇到的问题

ARCGIS技术，掌握空间分析能力的应用，解决

实验内容：政和县锥栗适种地选址 实验步骤

1、把test5的fjdem500和realtytemp复制到test10中

2、地图单位设定。启动ArcMap，打开一个空的地图文档，点内容表的Layers按右键选择[Properties]命令，点Coordinate System选项卡，按[Modify]按钮将投影设置为Beijing_1954_GK_Zone 20N，再点General选项卡，发现[Units]中[Map]（地图坐标单位）和[Display]（坐标显示单位）已自动设置为Meters。注意：没有设置坐标单位无法进行空间分析。

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3、将政和县从福建各县行政区图中导出。 A、导入FJCountry.shp图层 B、选中政和县

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将政和的数据导出，右击FJcounty图层，在data中选择explore data，命名为zhenghe

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C、设置政和的一般属性：

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4、导入fjdem500，并切出政和的dem。（矢量切栅格方法） 打开工具箱，选择spatial analyst tools中的extraction 中的extract by mask

5、导入realtemp图层，并切出政和的实际气温。（方法与切dem一样）

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6、导入福建省的土壤分布图，切出政和县的土壤。（适量之间的切割方法）

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打开tools工具箱，选择analyst tools中extract中的clip

结果如下图所示：

7、对各种要素进行重分类 锥栗适种条件如下：

温度：12——16度；海拔：600——1000米；坡度：12——17； 坡向：北、西北、东北；土壤：红壤、黄壤、黄红壤 A、对温度进行重分类：

在spatial analyst中选择reclassify，将温度分成三类。满足适种条件的赋值为1，不满足的赋值为0。

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分类结果如下图所示：

B、对高程进行重分类。在spatial analyst中选择reclassify，将高程分成三类。满足适种条件的赋值为1，不满足的赋值为0。

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结果如下图所示：

C、对坡度进行分类。

首先对坡度进行表面分析：在spatial analyst 先选择surface 中的slope

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结果如下图所示：

对坡度进行重分类：在spatial analyst中选择reclassify，将坡度分成三类。

满足适种条件的赋值为1，不满足的赋值为0。

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结果如下图所示：

D、坡向重分类

先在spatial analyst 中的surface analyst中的aspect进行坡向分析

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分析结果如下图所示：

对坡向进行重分类。满足适种条件的赋值为1，不满足的赋值为0。

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结果如下图所示：

E、土壤进行重分类

a打开政和土壤的属性表，在options中选择add filed 添加一个命名为suit的字段

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b在菜单栏selection中选择 selection by attributes 选出壤土。

c在属性表中选中suit右击选择 filed calculator，将选中的赋值为1，其他赋值为0.

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结果如下图所示：

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d将矢量土壤图转成栅格

在spatial analyst 中选择convert 中的features to raster

结果如下图所示：

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8、通过运算选出适合种植锥栗的区域。

A、将温度、高程、坡度、坡向、土壤五个因素相加。在spatial analyst中选择raster calculate进行计算。

蓝色区域为最适合种植锥栗的区域，结果如下图所示：

9、分析计算结果

A、将计算出的结果转成适量进行分析，命名为suit。

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B、计算各区域面积

a在suit图层的属性表中添加area字段

b选择area字段右击，选择calculate geometry对各图斑面积进行计算。

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结果如下图所示：

C、选出最适合种植锥栗的的地区，即GRIDCODE为5的地区。

在selection中选择GRIDCODE=5, 高亮部分为最合适的地区。

统计结果如下图

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D、将最适合的地区导出

右击suit图层，选择export data

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10、将最合适种植的地区进行分区

A、在suit图层属性表中添加分区字段，对图斑的分布继续分区。

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B、在option中选择export中的export data数据导出进行统计，通过excel对各分区适合种植锥栗区域进行分析。

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实验心得：

通过几个实例的具体应用，使我对ArcGIS软件操作更加自如，对ArcGIS软件更加熟悉。而且认识到，运用ArcGIS软件，可以解决很多问题，运用到各个领域。让我印象最深刻的就是锥栗是适种地的选取，让我们可以把课堂上学习到的知识真正的运用到生活中。ArcGIS这个软件是我上大学以来所学到的最好的软件！总之，通过这个实验，我收获很多，不仅是学到了这几个实例的具体操作，而且学到了解决这些问题的方法，我可以将这些方法运用到其他的案例中，分析更多的实例，学习到更多的知识。

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