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文檔簡介
1、空間分析原理及應(yīng)用上機(jī)實(shí)驗(yàn)- 26 - / 27文檔可自由編輯打印練習(xí)1:利用缺省參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)表面11 啟動(dòng)ArcMap并激活地統(tǒng)計(jì)分析模塊單擊窗口任務(wù)欄的Start按扭,光標(biāo)指向Programs,再指向ArcGIS,然后單擊ArcMap。在ArcMap中,單擊Tools,在單擊Extensions,選中Geostatistical Analyst復(fù)選框,單擊Close按扭。1.2 添加Geostatistical Analyst工具條到ArcMap中。單擊View菜單,光標(biāo)指向Toolbars,然后單擊Geostatistical Analyst。13 在ArcMap中添加 數(shù)據(jù)層一旦數(shù)據(jù)加
2、入后,就能利用ArcMap來顯示數(shù)據(jù),而且如果需要,還可以改變沒一層的屬性設(shè)置(如符號等等)1. 單擊Standard工具條上的Add Data按扭。2. 找到安裝練習(xí)數(shù)據(jù)的文件夾(缺省安裝路徑是C:ArcGISArcTutorGeostatistics),按住Ctrl鍵,然后點(diǎn)擊并高亮顯示Ca_ozone_pts和ca_outline數(shù)據(jù)集。3. 單擊Add按扭。4. 單擊目錄表中的ca_outline圖層的圖例,打開Symbol Selector對話框。5. 單擊Fill Color下拉箭頭,然后單擊No Color。6. 在Symbol Selector對話框中單擊OK按鈕。7. 點(diǎn)擊S
3、tandard工具條上的Save按扭。新建一個(gè)本地工作目錄(如C:geostatistical),定位到本地工作目錄。14 利用缺省值創(chuàng)建表面1. 單擊Geostatistical Analyst,然后單擊Geostatistical Wizard。2. 點(diǎn)擊Input Data下拉箭頭,單擊并選中ca_ozone_pts。3. 單擊Attribute下拉框箭頭,單擊并選中屬性O(shè)ZONE。4. 在Methord對話框中單擊Kriging.5. 單擊Next按扭。缺省情況下,在Geostatistical Method Selection對話框中,Ordinary Kriging和Predict
4、ion Map被選中. 6在Geostatistical Method Selection對話框中單擊next按扭。7點(diǎn)擊next按扭。8點(diǎn)擊Next按扭。9點(diǎn)擊Finish按扭。10點(diǎn)擊OK按扭。預(yù)測得到的臭氧圖在目錄表的頂層顯示。練習(xí)2:數(shù)據(jù)檢查2.1 檢查數(shù)據(jù)的分布1單擊 ca_ozone_pts,并將它移到目錄表的頂層,然后將ca_outline置于ca_ozone_pts圖層的下面。2單擊Geostatistical Analyst工具條,指向Explore Data,然后單擊Histogram。3單擊Layer下拉箭頭,點(diǎn)擊并選擇ca_ozone_pts。4單擊Attribute下
5、拉箭頭,點(diǎn)擊并選擇OZONE。5單擊直方圖臭氧值在0.162至0.175ppm之間的直方條。6單擊關(guān)閉對話框。2.2 正態(tài)QQ圖1單擊Geostatistical Analyst工具條,指向ExploreData,然后點(diǎn)擊Nomal QQplot。2單擊Layer下拉箭頭,點(diǎn)擊并選中ca_ozone。3單擊Attribute下拉箭頭,點(diǎn)擊并選中OZONE。4退出對話框2.3 識別數(shù)據(jù)中的全局趨勢1. 單擊Geostatistical Analys工具條,鼠標(biāo)指向Explore Data,點(diǎn)擊Trend Analysis. 2.單擊layer下拉箭頭,點(diǎn)擊選中ca_ozone_pts。3單擊At
6、tribute下拉箭頭,選中OZONE,4單擊Rotate Proiection滾動(dòng)條并向左拖動(dòng),使旋轉(zhuǎn)角為30度。5單擊退山對話框。2.4 理解數(shù)據(jù)的空間自相關(guān)和方向效應(yīng)1單擊GeostatisticalAnalyst工具條,指向Explore Data,點(diǎn)擊SemivariogramCovariance Cloud。2單擊Layer框下拉箭頭,點(diǎn)擊選中ca_ozone_pts。3點(diǎn)市Attribute框下拉箭頭,單擊選中OZONE。4在這些點(diǎn)上單擊并拖動(dòng)Selector(選擇)光標(biāo)使之高亮顯示。5選中ShowSearchDirection復(fù)選框。 6點(diǎn)擊并將方向指針移動(dòng)到任意角度。7單擊并
7、拖動(dòng)選擇工具,選中那些具有最人半變異函數(shù)值的點(diǎn),使之在半變異函數(shù)圖及地圖中高亮顯示。8點(diǎn)擊退出對話框。9但擊Selection菜單,然后點(diǎn)擊Clear Selected Features以釋放地圖中高亮顯示的點(diǎn)。練習(xí)3:制作臭氧濃度圖1. 單市GeostatisticalAnalyst工具條,然斤單擊GeostatisticalWizard。2. 單擊InputData卜拉框箭頭,點(diǎn)擊選中ca ozone pts。3. 單擊AttributeF拉框箭頭,點(diǎn)擊屬性O(shè)ZONE。4. 在Methods框中選擇Kriging。5. 單擊Next按鈕。OrdinaryKriging和Prediction
8、被缺省選中。6在Geostatistical MethodSelection對話框中,單擊Order of Trend Removal下拉箭頭,選擇Second。閃為在練習(xí)2的TrendAnalysis對話框中已經(jīng)檢測到一條南西-北東方向的“u”型曲線,所以選擇二階多項(xiàng)式擬合是合適的。7.在Geostatistical Method Selection對話框中點(diǎn)擊Next按鈕。8點(diǎn)擊Detrending對話框中的Next按鈕。31 半變異函數(shù)協(xié)方差函數(shù)模型9.輸入個(gè)新步K值12000。10單擊輸入框,設(shè)定步長組的數(shù)目為10。提出趨勢后,半變異函數(shù)就可以模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)間自相關(guān)而不用考慮數(shù)據(jù)中存在的趨
9、勢。該趨勢將在生成最終表面之前添加回來用于計(jì)算。32 方向半變異函數(shù)11選中Show Search Direction復(fù)選框。注意個(gè)變異函數(shù)值數(shù)目的減少,因?yàn)橹挥心切┪挥谒阉鞣较蛏系狞c(diǎn)才會得到顯示。12在Search Direction的中心線上點(diǎn)擊并按住鼠標(biāo),移動(dòng)搜索丁具的方向。當(dāng)改變搜索方向時(shí),請注意半變異函數(shù)是如何變化的。只有在搜索方向上的半變異函數(shù)表面圖上的值才會在上面的半變異函數(shù)圖表中顯示山來。13 選中Anisotropy復(fù)選框。14為搜索方向輸入下列參數(shù),使方向指針與各向異性橢圓的短軸重合。角度方向:236.0;角度容限值:45.0;帶寬(步長):3.015為搜索方向輸入下列參數(shù)
10、,使方向指針與各向異性橢圓的長軸重合。角度方向:3400;角度容限值:450;帶寬(步長):3016 點(diǎn)擊Next按鈕33 領(lǐng)域搜索17在圖形視圖窗口內(nèi)單擊選擇一個(gè)預(yù)測點(diǎn)(即十字絲處)。注意在選擇那些用廠預(yù)測的點(diǎn)的過程中發(fā)生的變化(以及它們的權(quán)重變化)。18為了教學(xué)目的,請?jiān)赥est Location輸入框中鍵入如F坐標(biāo):X=2044968;Y=208630.3719選中Shape復(fù)選框,并在Angle輸入框中輸入90。注意形狀是如何變化的。不過,為了說明方向效應(yīng),請把角度值改回338.1。20取消Shape復(fù)選框,地統(tǒng)計(jì)分析模塊將使用缺省值21在SearchingNeighborhood對話
11、框中單擊Next按鈕。 22點(diǎn)擊QQPlot標(biāo)簽顯示QQ圖。從QQ圖上可以看出某些值稍微落在直線的上部,而某些值則稍稍落在直線的下部,但是大部分點(diǎn)都接近于一條平直的虛線,這表明預(yù)測誤差近似于止態(tài)分布。23要想高亮顯示某個(gè)特定的點(diǎn),可以在表中單擊與之相關(guān)的行。所選的點(diǎn)在散點(diǎn)圖中以綠色高亮顯示。24,作為可選項(xiàng),可以單擊SaveCrossValidation按鈕來保存該表以便對結(jié)果做進(jìn)一步的分析。25 單擊Finish按扭26點(diǎn)擊OK按扭。預(yù)測得到的臭氧圖就會在ArcMap中作為頂層顯示出來。27單擊圖層名以高亮顯示圖層,再次單擊,將圖層名稱改為“Trend removed”。28在創(chuàng)建的圖層“T
12、rendremoved”上右擊鼠標(biāo),點(diǎn)擊Create Prediction StandardError Map菜單項(xiàng)。29在Standard工具條上點(diǎn)擊Save按鈕。練習(xí)4:模型對比利用地統(tǒng)計(jì)分析模塊,可以對兩種成圖結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)合交叉驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)表,可以判斷哪個(gè)結(jié)果的預(yù)測更精確。 1在“Trendremoved”層上右擊,在快捷菜單中點(diǎn)擊“Compare”,就能夠?qū)ⅰ癟rendremoved”層與在練習(xí)2中創(chuàng)建的Default”層進(jìn)行比較。因?yàn)椤癟rendremoved”層的均方根預(yù)測誤差較小,其均方根標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測誤差接近于1,而平均預(yù)測誤差則接近于0,所以有理由相信“Trend removed”
13、模犁更優(yōu)更有效。所以現(xiàn)在不再需要“default”層了,可以把它移去。2在CrossValidationComparison(交叉驗(yàn)證對話框)中點(diǎn)擊Close按鈕。3在“Default”層上右擊,在快捷菜單中選擇Remove(移去)。 4點(diǎn)擊“Trendremoved”層,把它移到內(nèi)容列表的底部,這樣就能夠看見采樣點(diǎn)及加州輪廓線。 5在Standard工具條上單擊Save按鈕。練習(xí)5:創(chuàng)建臭氧超出某一臨界值的概率圖 在練習(xí)1和練習(xí)3中,使用不同參數(shù)的普通克里格法創(chuàng)建了臭氧濃度圖。在決策階段,利用預(yù)測得到的臭氧圖來識別危險(xiǎn)區(qū)域時(shí),務(wù)必要謹(jǐn)慎,因?yàn)樾枰私忸A(yù)測中的不確定性。例如,對于一個(gè)8小時(shí)的時(shí)
14、段,假設(shè)臭氧的臨界值是012ppm,可能想判斷山那些超出該臨界值的地區(qū)。可以使用地統(tǒng)計(jì)分析模塊來生成臭氧濃度超出臨界值的概率圖,這可以對的決策過程給予幫助。 盡管地統(tǒng)計(jì)分析模塊提供了大量的可以完成此任務(wù)的工具,但在本練習(xí)使用的是指示克里格法。這種方法不要求數(shù)據(jù)集一定要服從某種特定分布。根據(jù)數(shù)據(jù)值是高于或者低于一個(gè)臨界值來將數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換為一系列的0和l。如果利用0,12ppm作為臨界值的話,任何低于它的數(shù)據(jù)值都將被賦予0,而高于它的值則被賦予1。然后指示克里格法使用一個(gè)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的01數(shù)據(jù)集計(jì)算得到的半變異函數(shù)模犁進(jìn)行計(jì)算。 1點(diǎn)擊Geostatistical Analyst工具條,然后單擊Geo
15、statistica lWizard。 2單擊LayerF拉箭頭,選擇ca_ozone_pts。 3 單市Attribute下拉箭頭,選擇屬性O(shè)ZONE。 4 在Method框中點(diǎn)擊Kriging。 5 在ChooselnputDataandMethod對話框中點(diǎn)擊Next按鈕。 6 單擊IndicatorKriging,注意在其下一級菜單中,概率圖被選中。 7 沒置PrimaryThresholdValue(主臨界值)為012ppm。 8 點(diǎn)擊選中Exceedradial單選按鈕。9. 在GeostatisticalMethodSelection話框中單擊Next按鈕10在Additiona
16、l Cmoffs Selection對話框中單擊Next按鉦11點(diǎn)擊Anisotropy,說明數(shù)據(jù)的方向性。12設(shè)定步長大小為25000,步長數(shù)日為10個(gè)。 13在SemivariogramCovariance Modeling對話框中點(diǎn)擊Next按鈕。14對SearchNeighborhood話框中點(diǎn)擊Next按鈕。藍(lán)線代表臨界值(012ppm),在其左邊的點(diǎn)的指示變換值為0,而其右邊的點(diǎn) 的指示轉(zhuǎn)換值則為1。15單擊并向右滾動(dòng)窗口,顯示Measured,Indicator,及IndicatorPrediction等欄16點(diǎn)擊并高亮顯示表中指示值為。的那一行,則該點(diǎn)將在散點(diǎn)圖中以綠色高亮顯示
17、在蘭色臨界值線的左邊。測定和指示欄顯示的是每個(gè)樣點(diǎn)的實(shí)際的和轉(zhuǎn)換過的值。指示預(yù)測值表示超出臨界值的概率,該值是利用二值(0,1)數(shù)據(jù)的半變異函數(shù)模荊計(jì)算得到的,并作為原始數(shù)據(jù)的指示轉(zhuǎn)換。交叉驗(yàn)證函數(shù)按順序每次省略個(gè)點(diǎn),然后計(jì)算該省略點(diǎn)的指示預(yù)測值。舉個(gè)例子,假設(shè)最大實(shí)測值為o1736,如果該點(diǎn)實(shí)際上沒有被測量,則根據(jù)指示克里格模擬算出的預(yù)測值超山臨界值的可能性約為85。17在CrossValidation對話框中點(diǎn)擊Finish按鈕。 18在OutputLayerlnformation對話框中點(diǎn)擊OK按鈕。所得的概率圖將顯示在ArcMap數(shù)據(jù)視圖窗口的頂層。該圖顯示的指示預(yù)測值是指超出臨界值0
18、.12ppm的概率,時(shí)間是1996年的某一天或某幾天。從圖中可以消楚看出,在洛杉磯附近,臭氧濃度很有可能超出安全值(一般說來,一年中的任意一個(gè)8小時(shí)時(shí)段的濃度值小于O.12ppm為安全值)。 19點(diǎn)擊并按住IndicatorKriging層,將其拖到ca_outline層和trendremoved層之 間。 練習(xí)6教如何在ArcMap中,利用在練習(xí)3創(chuàng)建的預(yù)測表面及在本練習(xí)中創(chuàng)建的概率表面圖來生成一幅符合制圖規(guī)范的令人滿意的地圖。練習(xí)6:生成最終成果圖現(xiàn)在可以生成一幅顯示用的最終成果圖。用ArcMap來生成一幅包含預(yù)測表面及概率表面的最終成果圖。6.1顯示兩個(gè)表面調(diào)整概率圖的顯示使可以同時(shí)看見
19、概率圖和預(yù)測圖。概率值將以等高線的形式濕示。 1在IndicatorKriging層上右擊鼠標(biāo),單擊Properties。 2點(diǎn)擊Symbology標(biāo)簽。3取消FilledContours復(fù)選框,然后選中Contours復(fù)選框。4點(diǎn)擊ColorRamp下拉箭頭,選擇一種別的顏色梯度。 5點(diǎn)擊OK按鈕?,F(xiàn)在可以同時(shí)看見概率圖(等高線)和預(yù)測圖,如下圖所示。6.2外推臭氧值 缺省時(shí),地統(tǒng)計(jì)分析模塊對落于采樣數(shù)據(jù)的南北和東西范圍內(nèi)的任一位置上的可選變量的值進(jìn)行內(nèi)插。但是,預(yù)測得到的臭氧圖并不能覆蓋加州全部地理范圍(圖層ca_outline)。要解決這個(gè)問題,必須對兩個(gè)表面進(jìn)行外推求值(即預(yù)測缺省邊界
20、之外的點(diǎn)的值)。1. 在目錄表中右擊IndicatorKriging層,再單擊Properties。在Properties對話框中點(diǎn)擊Extent標(biāo)簽。在Settheextent tO框中選擇a custom extent entered below,在Visible Extent區(qū)域中輸入下面的值,然后點(diǎn)擊OK按鈕。左:-2400000 右: -1600000上: 860000 下: -400000對圖層Trendremoved重復(fù)上述步驟。6.3以加州輪廓圖為參考對圖層進(jìn)行剪裁因?yàn)橹幌胫谱骷又莘秶鷥?nèi)的臭氧濃度圖,所以可以以圖層ca_outline為標(biāo)準(zhǔn)對圖層進(jìn)行剪裁,以生成一幅更吸引入的地
21、圖。1 在目錄中右擊Layer,然后單擊Properties。2在Properties對話框中單擊DataFrame標(biāo)簽。3選中EnableCliptoShape復(fù)選框。4點(diǎn)擊Specify Shape按扭。5在彈出的對話框中單擊Outline of Features按扭。6在Layer下拉框中單擊ca_outline。7點(diǎn)擊OK按扭。8單擊OK按扭以關(guān)閉Data Frame Properties對話框。裁剪后的地圖如下圖所示。6.4定位洛杉磯城1. 在Standard工具條上單擊AddData按鈕。2. 找到安裝快速入門練習(xí)數(shù)據(jù)的文件夾(缺省安裝路徑是C:ArcGISArcTutor3. G
22、eostatistics),然后選中ca_cities。4. 點(diǎn)擊Add按鈕。一幅加州城市位置圖即顯示出來。5. 在圖層ca_cities上右擊,在快捷菜單中單擊OpenAttributeTable。6. 在表中拖動(dòng)滾動(dòng)條,找到字段AreaName的值為LosAngeles的那一行井單擊,洛杉磯即在地圖中高亮顯示。7. 點(diǎn)擊關(guān)閉屬性表。 7在T00LS工具條上點(diǎn)擊Zoomin工具,將City of LosAngeles放大顯示??梢钥瓷骄哂凶钊顺粞鯘舛戎档牡貐^(qū)實(shí)際上位于洛杉磯的東部。6.5創(chuàng)建圖版 1 在土菜單上點(diǎn)擊View,然后點(diǎn)擊LayoutView。 2 單擊地圖以高亮顯示。3 點(diǎn)擊并拖動(dòng)數(shù)據(jù)框的左下角以改變地圖的人小。 4 在主菜單上單擊Insert,再點(diǎn)擊DataFrame。一個(gè)新的數(shù)據(jù)框就插入到地圖中。現(xiàn)在可以將第一個(gè)數(shù)據(jù)框中的所有圖層拷貝到這個(gè)新的數(shù)據(jù)框中以在臭氧圖的旁邊顯示全加州的臭氧濃度值圖,該圖以洛杉磯為中心進(jìn)行放大。5 在
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