第十三章：ArcGIS栅格数据的空间分析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了第十三章：ArcGIS栅格数据的空间分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
栅格数据的空间分析主要包括距离制图、密度制图、栅格差值、表面生成与分析、单元统计、领域统计、分类区统计、重分类、栅格计算和格式转换等功能。
一、设置分析环境
在ArcGIS中，使用栅格空间数据进行空间分析前，要先设置环境分析。环境的设置主要包括工作目录的选择、栅格单元大小的设定、分析区域的选定、坐标基准的配准模式和分析过程文件的管理等。
1.加载模块添加工具
空间分析工具默认不能使用，需要手动打开：主菜单栏-工具-扩展-空间分析勾选-重启软件。
2.常规分析环境的设置：（空间分析-选项）
①设置工作路径
②使用分析掩膜
③选择坐标系统
3.设置单元格大小
栅格单元越小，精度越高，清晰度越高，数据量也越大。
4.设置分析区域
默认情况下，空间分析的范围是所有数据的重叠范围，即所有数据的交集。共有以下5中方式：
①在地图的可视区域上进行分析；
②再输入栅格的交集上进行分析；
③在图层的并集上进行分析；
④自己设定合适的分析范围；
⑤与某个图层一致；
二、距离制图
距离制图工具可用于测量直线距离（欧几里得距离）或根据其他因子所量测的距离，包括区域分配、成本距离加权和最短路径等。
1.直线距离：直线距离函数用于测量每一单元到最近源的直线距离。（源是用于研究的地物，如学校）。它是一个单元中心到另一个单元中心的距离，并按距离远近分级 。
2.区域分配：区域分配是依据最近距离来计算每个网格点归属于哪个源，也就是将所有栅格单元分配给离其最近的源，输出结果时，其网格的值，被赋予了其归属源的值。
3.成本距离加权：成本加权距离制图可以获得每一单元至距离最近、成本最低的最少累加成本，它根据每个单元到源的距离和穿越沿途单元的成本，来计算从每一单元至其最近源的累加通行成本。成本加权距离制图必须要一个原图层和一个成本图层，成本栅格数据确定通过每一单元的通行成本。
4.最短路径：最短路径用于确定从某一目标点至一个源的路径。执行了成本加权距离函数，生成距离和方向栅格函数，就可以计算从指定目的地到相应源的最低成本路径或最短路径。
三、密度制图
密度制图主要根据输入的已知点要素的数值及其分布，来计算整个区域的数据分布情况，从而产生一个连续的表面。它主要是基于点数据生成的，以每个待计算网格点为中心，进行环形区域的搜寻，进而来计算每个网格点的密度值。密度制图可以分为核函数密度制图和简单密度制图两种。
1.核函数密度制图
2.简单密度制图
四、空间插值
假如有一组离散点的空间数据，要从这些数据中找到一个函数关系式，使该关系式最好的逼近这些已知的空间数据并能根据该关系式推求该区域范围内任意点的值。这种用已知点的值推求任意点的值的方法称为空间插值。插值结果将生成一个连续的表面，在这个连续表面上可以得到每一点的值。
1.反距离加权插值（Inverse Distance Weighted,简称IDW），是根据数据点间的空间距离的远近加权插值字段进行的插值方法。据中心越近的点，其估算值越受影响。（空间分析-内插成栅格-距离权重倒数）
2.样条函数插值：样条函数通过一个使表面整体曲率减为最小的数学函数来估算单元值，所得表面较为平滑，其拟合表面通过输入点，实现步骤如下：（空间分析-内插成栅格-样条函数）
3.克里金插值：克里金插值法（Kriging）是空间统计分析方法的重要内容之一，是建立在半变异函数理论分析基础上的，对有限区域内的区域化变化取值进行无偏最优估计的一种方法。
基于这种方法进行插值时，不仅考虑了待预测点与邻近样点数据的空间距离关系，还考虑了个参与样点之间的位置关系，充分利用了各样点数据的空间分布结构特征，避免了系统误差的出现。（空间分析-内插成栅格-克里金）
五、统计分析
栅格数据的统计分析指基于栅格单元的，以每个栅格单元的值及其相邻的栅格单元的位置关系来计算各统计指标的分析方法。
1.单元统计：（空间分析-像素统计）
单元统计又称为局部变换，是基于像元与像元之间一一对应的运算，每个像元都是基于它自身的运算，不考虑其他的与之相邻的像元。
2.邻域统计：（空间分析-邻域统计）
邻域统计计算用于在限定领域的基础上来获得每个单元的值，是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定范围，基于这些扩展栅格数据进行函数运算，从而得到此栅格的值。
邻域统计有两个主要的要素，即邻域统计方法和领域分析窗口。
邻域分析窗口分为长方形、环形、圆形和楔形。以矩形为例，以第二行中间栅格为中心栅格，向外扩展3*3栅格，邻域分析的栅格将综合对其相邻的8个栅格进行综合运算。
3.分类别统计：
分类别统计即以一个栅格集为基础在它的不同属性栅格中对另一个被分类栅格集进行统计。如果在栅格基础上对被分类栅格进行统计，统计方法为求最小值。
六、重分类
栅格数据重分类就是对栅格数据的旧值采用新值代替、旧值合并、重新分类和空值设置等方法重新评定等级，已达到可以对各个数据统一度量、分析处理的目的。
1.新值替代：操作如下
①空间分析-重新分类
②选择需要重新分类的图层字段，在“输入栅格”栏中选择要进行值要变化的栅格数据。
③在“重分类字段”中选择要用到的属性字段
④在“设置重分类数值”栏中选择要改变的新值，并输入一个新值。
⑤可以单击加载（Load）导入已经制作好的重映射表，也可以单击保存（Save）来保存当前重映射表。
⑥单击OK完成操作
2.旧值合并：
①空间分析-重新分类
②选择需要重新分类的图层字段，在“输入栅格”栏中选择要进行值要变化的栅格数据。
③在“重分类字段”中选择要用到的属性字段
④在“设置重分类数值”栏中单击要分组的旧值，然后在选中的旧值组合上右击，并“选择组合条目”命令。
⑤给已分组的条目以及其他旧值赋予合适的新值。
⑥单击OK完成操作
3.重新分类（Classifty）
重新分类是将一种分类体系转换为另一种分类体系，分类方式和分类数目都可能变化。
4.添加删除值：
①空间分析-重新分类
②选择需要重新分类的图层字段，在“输入栅格”栏中选择要进行值要变化的栅格数据。
③在“重分类字段”中选择要用到的属性字段
④在“设置重分类数值”栏中单击“Add Entry”按钮，在其数据框中将增加一条空白记录，单击选中记录就可以修改此记录。
⑤在“设置重分类数值”栏数据框中单击选择某条记录，单后单击“Delete Entries”按钮,即可删除记录。
⑥单击OK完成操作
5.空值设置
设置重分类数值-删除条目-勾选“把缺少的值变成空值”
七、栅格计算
利用栅格计算器，不仅可以放便的完成基于数学运算符的栅格运算，基于数学函数的栅格运算，还可以运用运算符和函数完成数学计算、设置选择查询或者确定地图代数语句。
1.简单计算：
①选择空间分析-栅格计算器
②在“图层”中选择参与计算的图层；其右边分别是算术运算符、数字、关系运算符、逻辑运算符
③单击“折叠”按钮可以折叠高级数学运算符。
④构建简单计算表达式
⑤单击“求值”按钮，进行计算
2.关系和逻辑运算
①选择空间分析-栅格计算器
②在“图层”中选择参与计算的图层；其右边分别是算术运算符、数字、关系运算符、逻辑运算符
③构建简单计算表达式：
④单击“求值”按钮，进行计算
3.数学函数运算
①选择空间分析-栅格计算器
②在“图层”中选择参与计算的图层；其右边分别是算术运算符、数字、关系运算符、逻辑运算符
③构建数学函数计算表达式：
④单击“求值”按钮，进行计算
八、数据转换
在空间分析中，数据转换只有栅格和矢量之间的转换，更多的转换工具在ArcToolBox和3D分析工具中。
1.栅格数据转换为矢量数据
①空间分析-转换-栅格到要素
②在“输入栅格”中输入要转换的栅格
③在“字段”中输入要转换的字段
④在“输出几何类型”中输入转换后的要素类型
⑤在“输出要素”中输入转换后的要素保存路径和名称
⑥点击确定，完成转换
2.矢量数据转到栅格数据
①空间分析-转换-要素到栅格
②在“输入要素”中输入要转换的矢量要素
③在“字段”中输入要转换的字段
④在“输出像素大小”中输入栅格单元的大小
⑤在“输出栅格”中输入转换后的要素保存路径和名称
⑥点击确定，完成转换
以上是关于第十三章：ArcGIS栅格数据的空间分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章