栅格数据的空间分析——表面分析

Posted 2023-05-12

参考技术A 表面分析3主要用于获取数据中暗含的空间特征、格局等信息，例如，等高线、坡度、坡向、可视性、山体阴影等。

等值线是指将栅格表面上相邻的具有相同值的点连接起来的线，比如，地形中的等高线、气温图中的等温线等。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→等值线】工具，在弹出的对话框中进行设置。

坡向指地表上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向上的夹角。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→坡向】工具，在弹出的对话框中进行设置。

坡度指地表上一点的切平面与水平地面的夹角。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→坡度】工具，在弹出的对话框中进行设置。

曲率指地表面上一点扭曲变化程度的定量化度量因子，是地表面的二阶导数，可以看做是坡度的坡度。地面曲率在垂直和水平方向上又分别称为剖面曲率和平面曲率。
曲率为正表示该点的表面向上凸，曲率为负表示表面开口朝上凹入，曲率为零表示表面是平的。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→曲率】工具，在弹出的对话框中进行设置。

山体阴影示根据假想的照明光源对高程栅格中的每个栅格像元计算照明值。山体阴影图可以很好的表达地形的立体形态，还可以方便的提取地形遮蔽信息。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→山体阴影】工具，在弹出的对话框中进行设置。

通过给定两条表面，填挖方工具会生成一个栅格数据来显示表面的变化情况。值为正表示表面被移除，值为负表示表面被填充。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→填挖方】工具，在弹出的对话框中输入不同时期的两个栅格表面即可。

视域分析可以用来确定输入栅格中能够从一个或多个视点看到的像元数。输出栅格数据属性表中的VALUE字段记录了从每个栅格表面位置可以看到的视点个数。如果只有一个视点时，则将能看到该视点的像元值赋值为1，无法看到的赋值为0。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→视域】工具，进行设置。

视点分析不仅包含每个视点能够看到的栅格信息，还会精确识别从每个栅格表面位置可以看到哪些视点。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→视点分析】工具，进行设置。

在ArcGIS主菜单空白处右击，在弹出的菜单中选择【3D Analysis】选择，加载3D Analysis工具条。
单击工具条上的【创建视线】按钮，在地形表面分别点击确定观察点和目标点的位置，从而创建一条视线，可以得到沿线的实现遮挡情况。
然后点击工具条上的【剖面图】按钮，弹出剖面图对话框。

栅格数据的空间分析——密度分析

参考技术A

密度分析时根据输入的要素数据集计算整个区域的数据集聚状况，从而产生一个连续的密度表面。

核密度分析用于计算要素在其周围邻域中的密度，即可计算点要素的密度也可以计算线要素的密度。在核密度分析中，落入搜索区域内的点（或线）具有不同的权重，靠近格网搜索中心的点或线会被赋予较大的权重，随着其与格网中心距离的加大，权重降低。

选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→核密度分析】工具，在弹出的对话框中选择输入要素和输出要素，Population默认为NONE，，像元大小用于设置输出栅格数据的像元大小，搜索半径用于设置密度计算的搜索半径。可以根据需要进行设置，这次均采用默认设置。点击确定，得到结果。

核密度分析还可以使用 Population字段 根据要素的重要程度赋予某些要素比其他要素更大的权重。
下面结果分别是 Population字段 为默认的NONE时和指定了字段的结果。可以看出两者之间有明显差别。

点密度分析是用于计算每个输出栅格像元周围点要素的密度情况。每个栅格像元从其中心点建立了一个邻域，然后将落入邻域内的点的Population字段值相加，再除以邻域面积。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→点密度分析】工具，弹出点密度分析对话框，根据需要进行设置即可，与核密度分析操作类似，这里就不再赘述。
其中， 邻域分析 为可选项，用于指定计算密度值的每个像元周围的区域形状，在 邻域设置 栏中还需设置单位（像元单位/地图单位）。

线密度分析用于计算每个输出像元邻域内的现状要素的密度，线密度分析结果的计量单位为"长度单位/面积单位"，是每个栅格像元中线为圆心以搜索半径为半径绘制一个圆，每条线落在该圆内的长度与Population字段值相乘再求和，然后除以圆的面积。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→线密度分析】工具，弹出线密度分析对话框，根据需要进行设置即可，与核密度分析操作类似，这里就不再赘述。

Reference：
《ArcGIS10地理信息系统教程——从初学到精通》