實驗四 空間數(shù)據(jù)查詢與分析ArcGIS

1、實驗四 空間數(shù)據(jù)查詢與分析一、 實習目的 1. 掌握空間數(shù)據(jù)查詢與分析的原理與方法。2. 掌握空間數(shù)據(jù)查詢與分析的內(nèi)容與技術。3. 結合實際，掌握利用疊加、緩沖和網(wǎng)絡分析方法解決地學空間分析問題的能力。二、實驗準備預備知識空間數(shù)據(jù)的查詢與分析是GIS的基本操作功能，數(shù)據(jù)探查包含屬性數(shù)據(jù)查詢，空間數(shù)據(jù)查詢，地理可視化。空間數(shù)據(jù)分析包括矢量數(shù)據(jù)分析，如緩沖、疊加、地圖操作等；柵格數(shù)據(jù)分析，如局域、領域等分析；地形制圖和分析；空間插值；基于區(qū)域的分析；網(wǎng)絡分析等?？臻g數(shù)據(jù)及其表達空間數(shù)據(jù)（也稱地理數(shù)據(jù)）是地理信息系統(tǒng)的一個主要組成部分?？臻g數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟景觀數(shù)

2、據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是GIS所表達的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象后的內(nèi)容，一般通過掃描儀、鍵盤、光盤或其它通訊系統(tǒng)輸入GIS。在某一尺度下，可以用點、線、面、體來表示各類地理空間要素。有兩種基本方法來表示空間數(shù)據(jù)：一是柵格表達;一是矢量表達。兩種數(shù)據(jù)格式間可以進行轉換。實驗數(shù)據(jù)Data4數(shù)據(jù)或學生自己準備于該實驗相關的數(shù)據(jù)三、 實驗內(nèi)容及步驟本實驗方法是學生自主實驗，實習手冊只簡紹涉及到空間查詢與分析部分軟件的操作，具體試驗內(nèi)容采取學生自問自答的方式進行，即學生根據(jù)所學知識，自己設計有關空間查詢與分析的實際問題，并通過實驗來回答問題。要求至少列舉一個空間緩沖分析的案例，一個網(wǎng)絡

3、分析的案例，然后通過實驗來分析解決。1、空間查詢1）利用圖形查詢屬性l 直接點擊圖形查詢屬性（Identify）選取Identify 工具。用這個工具點取要素（點、線、面狀）時，彈出Identify Result（查詢結果）對話框，顯示該要素的屬性值。如下圖：2）框選圖形查詢屬性（Select feature）l 然后點擊工具欄上的Select feature圖標點取想要選擇的要素，被選擇的要素顏色改變，在快捷菜單上選擇Open Attribute Table ,可以看到屬性表被選擇的要素的屬性記錄也改變了顏色。如下圖：l 可以按住shift鍵，對地圖上的多個目標要素進行選擇，l 可以對工具欄

4、的的下拉菜單或在圖形區(qū)右擊顯示的菜單上選3）用戶繪制范圍選擇圖形查詢屬性(Draw Polygon)在地圖下方的Drawing工具條上可以選擇多個應用需要的圖形，具體操作:l 在Draw工具條上選擇一正方形，在圖形上雙擊左鍵完成圖形的輸入，再在基本工具上點擊，再用鼠標點擊剛輸入的圖形，在菜單上選用Slection/Slect By Graphics,后可以看到凡被圖形包含或相交的地理要素被選中，顏色發(fā)生改變。Select All（表中的選擇全部）4）用Find或條件查找l Find（用字符串查找記錄）在基本工具條中單擊圖標，在彈開的Find 對話框的 Find 框中輸入特定字符串“宿舍群”（注

5、意不含引號），對話框的下部會出現(xiàn)查到的記錄。l 條件查詢用鼠標右擊圖層名“宿舍群”，在快捷菜單上選擇，打開屬性表，在屬性表的右下側，點擊Optinos/Select By Attributes,出現(xiàn)如下對話框l Sort Ascending（表中的升序排列）/Sort Decending（表中的降序排列）在屬性表上的任意字段上鼠標右擊，在彈出的菜單上有:5） 分類匯總l 在字段上點擊鼠標右鍵，在彈去的的菜單上選擇Summarize.,出現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總對話2、空間分析空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術，其目的在于提取空間信息或者從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)派生出新的數(shù)據(jù)，是將空間數(shù)據(jù)轉變?yōu)樾畔⒌?/p>

6、過程?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征?？臻g分析能力（特別是對空間隱含信息的提取和傳輸能力）是地理信息系統(tǒng)區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的主要方面，也是評價一個地理信息系統(tǒng)的主要指標?？臻g分析賴以進行的基礎是地理空間數(shù)據(jù)庫。這里主要要以疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡分析為實驗內(nèi)容n 疊加分析疊加分析是確定不同圖層間一種空間位置關系的分析，通過空間疊加關系進行疊加分析。疊加分析分為矢量疊加分析和柵格疊加分析，對于每一種疊加分析又有一下具體的分析功能：Erase（擦除或者扣除）、Identity（一致性）、Intersect（疊加求交）、Spatial Join（空間連接）、Symmetrical Differe

7、r（對稱差異或疊加求交的補集）、Union（疊加求并）、Update（疊加更新）。1） 矢量疊加分析矢量數(shù)據(jù)：實驗四data4華師（分區(qū)和建筑物）注意事項：一定要注意圖層的添加順序。Erase（擦除或者扣除）被擦除圖層（其部分圖層被扣除）用于擦出的圖層（依照該圖層的范圍在上面圖層上扣除）扣除前 扣除后Identity（一致性）Intersect（疊加求交）藍色為分區(qū)范圍，綠色塊為分區(qū)與建筑物的交集，褐色為沒有在分區(qū)范圍內(nèi)的建筑物。Spatial Join（空間連接）Symmetrical Differer（對稱差異或疊加求交的補集）Union（疊加求并）Update（疊加更新）2） 柵格疊加分

8、析矢量轉柵格：建筑物分區(qū)n 加n 減n 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是鄰近分析（Proximity Analysis）的一種.它主要用于確定某個要素（點、線、面）的影響范圍或指定距離的區(qū)域。比喻河流漲水時的影響河岸兩邊的范圍程度。在ArcGIS中，緩沖區(qū)分析可以應用緩沖區(qū)(Buffer)工具集和緩沖區(qū)向導（Buffer Wizard）進行，這里選用前一種使用方法。1）點區(qū)域緩沖分析方法l 在ArcMap中新建地圖文檔，加載圖層：Hotels，pointl 打開Arctoolbox，執(zhí)行命令<Spatial Analyst Tools><proximity>-<Buffer

9、，如下圖所示：緩沖區(qū)分析工具：雙擊Buffer工具，打開緩沖區(qū)對話框，如下圖：這里需要說明一下的是距離有兩個選項，線性單位和值域，當選擇線性單位時，可以制定固定的距離和單位。當選擇值域時，按照字段設置緩沖區(qū)的距離，也就是說從該要素的數(shù)字字段中指定一個字段作為距離字段。點擊OK，生成點的緩沖區(qū)：2）線圖層的緩沖區(qū)分析 同樣按上述步驟操作，輸入線要素。并進行輸出要素類以及距離或字段的設置。也可以選擇要素層的感興趣的目標進行緩沖區(qū)分析。這里不作詳述。3）面圖層的緩沖區(qū)分析加載面要素River.shp,類似于上述操作步驟。點擊OK，得結果緩沖區(qū)前的顯示緩沖后的顯示：也可以使用多環(huán)緩沖區(qū)工具建立緩沖區(qū)環(huán)

10、。雙擊，打開對話框，再進行距離的設置，分別輸入1/2/4三個距離，使用添加按鈕（+）分別將去加入列表，單位為公里，如圖：n 網(wǎng)絡分析網(wǎng)絡分析：網(wǎng)絡分析是GIS空間分析的重要組成部分，是對地理網(wǎng)絡，城市基礎設施網(wǎng)絡（如各種網(wǎng)線、電纜線、電力線、排水管道等）進行地理化和模型化，基于它們本身在空間上的拓撲關系、內(nèi)在關系、跨度等屬性和性質(zhì)進行空間分析，通過滿足必要的條件得到合理的結果。主要有兩類網(wǎng)絡：一類為道路（交通）網(wǎng)絡。另一類為實體網(wǎng)絡（比如河流、電力網(wǎng)絡），它的主要內(nèi)容包括：l 最佳路徑分析，如：找出從A地出發(fā)通達B地的最佳路徑。l 服務區(qū)域分析，如：引導最近的救護車到事故地點。a、加載空間分析

11、Network Analysis模塊：在“Tools”菜單中選擇“Extension”命令，添加Network Analysis模塊Network Analysis工具條：b、在ARCGIS中，網(wǎng)絡分析擴展主要由三部分構成:建立網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集的向導（在ARCCATALOG中）、NETWOEK ANALYST WINDOW(網(wǎng)絡分析窗口，在ARCMAP中)、NTTWORK ANALYST TOOLBAR(網(wǎng)絡分析工具條，在ARCMAP中) 1） 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集的建立在ARCMAP中，打開ARCCATALOG,導航到E:GIS相關gis_ex09ex16，可以看到一系列數(shù)據(jù)項，在road圖層上右擊，出現(xiàn)新

12、數(shù)據(jù)集對話框，并按需要進行相關設置，點擊下一步建立好的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集（灰色部分）：2）最短路徑分析：l 在arcmap中打開地圖文檔ex16.mxd,可以看到3個數(shù)據(jù)框架，激活Data frame1,該數(shù)據(jù)框架有兩個圖層：l 加載剛建立好的road_ND.ND。出現(xiàn)一個對話框，選擇“否”，加載的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集的幾何形狀和道路層一樣。再Network Analsytnew rout。出現(xiàn)三個目錄，在網(wǎng)絡分析菜單上點擊圖標，光標變成一個小旗子，在地圖的最南端的站點上輸入一個站點，在最北端的站點上位置輸入另一個站點，并點擊（solve）,可以看到兩點的最短路徑：（兩點的最佳路徑）l 多站點的路徑選擇 刪除P

13、ick1/pick2,再右擊stops(0),選擇Load Lacatinos,出現(xiàn)對話框，選擇圖層“?？空尽秉c擊OK后可以看到6個點要素被加載，與?？空军c的位置完全是重合的。在，點擊屬性，出現(xiàn)路徑圖層對話框，選擇標簽Analysis setting:點擊“確定”后，再點擊圖標，出現(xiàn)6個站點順序優(yōu)化的路徑:鼠標右鍵點擊STOPS(6),選擇Open attribute table ,可以查看網(wǎng)絡站點的相關信息。3）確定最近設施例：在交通肇事現(xiàn)場尋找最近的醫(yī)院，本練習是在4個設施（Facility）“醫(yī)院”和15個事件（Incident）,也就是事故發(fā)生現(xiàn)場之間選擇最佳路徑。l 加載兩個.shp

14、文件，del_loc.shp和 hospital.shp。鼠標右鍵選擇Data frame 3/properties./general,選擇地圖顯示單位為“米”。l 再加載s_fran_ND后出現(xiàn)對話框，選擇“否”，點擊OK，完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集的加載（前面已經(jīng)說明網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集的建立的方法）。l 在網(wǎng)絡分析菜單上選擇/NEW CLAOSE FACILITY 可以看到目錄中出現(xiàn)“最近設施”的圖層l 網(wǎng)絡分析窗口出現(xiàn)4個目錄，鼠標右鍵點擊設“設施”/Load Loacations.,出現(xiàn)Load Loacations對話框，選擇hospital,點擊OK.可以看到4個要素被加載。同樣方法加載15個“事件” 在網(wǎng)絡分析窗口上點擊“最近設施”的圖層，出現(xiàn)對話框，并進行如下設置：點擊“確定”