gis应用复习资料 6页

GIS空间分析6GIS功能与应用(简述)地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容:位置､条件､变化趋势､模式和模型,依据这些问题,可以把GIS功能分为以下几个方面:1.数据采集与输入数据采集与输入,即将系统外部原始数据传输到GIS系统内部之过程,并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内部格式的过程｡2.数据编辑与更新数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑｡属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成;图形编辑主要包括拓扑关系建立､图形编辑､图形整饰､图幅拼接､投影变换及误差校正等｡数据更新则要求以新纪录数据来替代数据库中相对应的数据项或纪录3.数据存储与管理数据存储与管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤,涉及到空间数据和属性数据的组织｡栅格模型､矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法｡4.空间数据分析与处理空间查询是地理信息系统以及许多其它自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能;而空间分析是地理信息系统的核心功能,也是地理信息系统与其它计算机系统的根本区别,模型分析是在地理信息系统支持下,分析和解决现实世界中与空间相关的问题,它是地理信息系统应用深化的重要标志｡5.数据与图形的交互显示地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具,其形式既可以是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告､表格､地图等硬拷贝图件,可以通过人机交互方式来选择显示对象的形式｡ARCGIS应用基础:三大模块分别是:ArcMap,ArcCatalog和Geoprocessing｡这三大模块是用户应用ArcGIS系统的基础｡具体展开:1.ArcMap是ArcGISDesktop中一个主要的应用程序｡具有基于地图的所有功能,让用户能按照需要创建地图,在地图上加载数据,并用合适的方式来表达;可以实现可视化,通过处理地理数据,揭示地理信息中隐藏的趋势和分布特点;可以很方便地实现制图成图｡重要的是,ArcMap的定制环境可以为用户量体裁衣,让用户定制自己需要的界面,建立新的工具来自动化操作他们的工作,并且可以发展出基于ArcMap地图组件的独立应用程序｡总之,ArcMap能帮助用户解决一系列的空间问题,并且起到了很好辅助决策的作用｡2.ArcCatalog模块犹如是空间数据的一个资源管理器｡利用ArcCatalog模块访问和管理空间数据将更为容易｡先运用ArcCatalog添加空间数据连接,连接对象包括文件夹,数据库,服务器等｡建立ArcCatalog数据连接后,用户可以运用不同的视图方式查看每个连接中的空间数据和单个数据源中的内容,用同样的方法可以查看各类格式的数据,利用ArcCatalog提供的各类工具可以帮助组织和维护数据,无论是对于制图者来说还是对于数据管理者,ArcCatalog都可以使他们工作简化｡3.Geoprocessing空间处理框架具有强大的空间数据处理和分析工具ArcToolbox提供了极其丰富的地学数据处理工具｡使用ArcToolbox中的工具,能够在GIS数据库中建立并集成多种数据格式,进行高级GIS分析,处理GIS数据等;使用ArcToolbox可以将所有常用的空间数据格式与Arclnfo的Coverage,Grids､TIN\nGIS空间分析6进行互相转换;在ArcToolbox中可进行拓扑处理,可以合并､剪贴､分割图幅,以及使用各种高级的空间分析工具等｡ModelBuilder(可视化建模工具):提供类似流程图的空间数据处理自动化界面｡GeoDataBase创建过程(重点)1.地理数据库设计2.地理数据库建立3.建立空的数据库中的基本组成项1建立要素数据集2建立要素类:建立一个简单要素类;建立一个独立要素类3建立关系表4.向地理数据库各项加载数据①导入数据1导入Shapefile2导入coverage3导入dBASE表和INFO表4导入栅格数据5复制地理数据库②载入数据③建立新要素5.进一步定义数据库GIS空间分析61建立索引2创建子类和属性域3创建关系类4创建注释类5创建几何网络6创建拓扑GIS空间分析6GIS空间分析6实例3.5.1某地区地块的拓扑关系建立实例3.5.2某市区几何网络的建立(主要过程)专题地图编制(步骤)5.2.5版面设计1.地图模板操作2.图面尺寸设置3.图框与底色设置5.2.5制图数据操作GIS空间分析61.复制地图数据组2.设置总图数据组3.旋转制图数据组4.绘制坐标格网GIS空间分析65.2.5地图标注地图注记的形成过程就是地图的标注(Label)根据标注对象的类型以及标注内容的来源,可以分为三种:交互式标注,自动标注,链接式标注｡整个自动式标注过程把它分为:1注记参数设置2注记内容放置3注记要素编辑5.2.5地图整饰GIS空间分析61.图名的放置与修改2.图例的放置与修改3.比例尺的放置与修改4.指北针的设置与放置5.地形要素的放置GIS空间分析65.2.5地图输出1地图打印输出\nGIS空间分析62地图转换输出叠置分析(差异,区别)叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面,其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性,同时叠置分析不仅生成了新的空间关系,而数据层的属性联系起来产生了新的属性关系｡其中,被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的,同一地带,还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同｡根据操作要素的不同,叠置分析可以分成点与多边形叠加､线与多边形叠加､多边形与多边形叠加;根据操作形式的不同,叠置分析可以分为图层擦除､识别叠加､交集操作､均匀差值､图层合并和修正更新.1图层擦除(Erase)图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小,将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除,最后得到剩余的输入图层的结果.2识别叠加(Identity)输入图层和另外一个图层进行识别叠加,在图形交迭的区域,识别图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素,同时也有部分的图形的变化在其中.3交集操作(Intersect)交集操作是得到两个图层的交集部分,并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来.4对称区别(Symmetricaldifference)在矢量的叠置分析中也有为了获得两个图层去掉它们之间的公共部分,而只需要剩下的部分,同时对原有图层的空间上的分布也进行一定区域内的调整,新生成的图层的属性也是综合两者的属性而产生的.5图层合并(Union)图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有地图要素｡.6修正更新(update)修正更新指,首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算,然后输入的图层被修正图层覆盖的那一部分的属性将被修正图层而代替网络分析的基本功能网络分析是基于几何网络的特征和属性利用距离､权重和规划条件进行分析得到结果并且应用在实际中,主要包含路径分析､地址匹配和资源分配三个方面｡市区择房分析1.方法:缓冲区分析和叠置分析2.所需图层:城市市区交通网络图(network.shp)商业中心分布图(Marketplace.shp)名牌高中分布图(school.shp)名胜古迹分布图(famousplace.shp)区域边框(frame.shp)3.操作步骤:(1)主干道噪音缓冲区的建立\nGIS空间分析6(2)商业中心影响范围建立(3)名牌高中的影响范围建立(4)名胜古迹的影响范围建立(5)进行叠置分析将满足上述四个要求的区域求出(6)为了便于购房者的选择有更大的余地,更直观地,综合上述四个因子对整个市区进行分等定级学校选址1.方法:ArcGIS栅格数据距离制图､成本距离加权､数据重分类､多层面合并等空间分析功能2.数据:GIS空间分析6(1)Landuse(土地利用图)(2)dem(地面高程图)(3)rec_sites(娱乐场所分布图)(4)school(现有学校分布图)GIS空间分析63.实现流程图:ArcGIS中实现学校选址分析,首先利用现有学校数据集､现有娱乐场所数据集和高程数据派生出坡度数据以及到现有学校､娱乐场所距离数据集｡然后重分类数据集到相同的等级范围,再按照上述数据集在学校选址中的影响率赋权重值,最后合并这些数据即可创建显示新学校适宜位置分布的地图(1)数据准备,确定需要哪些数据作为输入,包括高程数据(dem)､土地利用数据(landuse)､现有学校数据(school)娱乐场所数据(rec_sites)｡(2)派生数据集,从现存数据派生出能提供学校选址的原始成本数据,包括坡度数据､到现有学校距离数据集和到娱乐场所数据集｡(3)重分类各种数据集,消除各成本数据集的量纲影响,使各成本数据具有大致相同的可比分类体系｡各成本数据均按等间距分类原则分为1到10级,级数越高适宜性越好｡(4)给各数据集赋权重｡必要的话在适宜性模型中影响比较大的数据集赋比较高权重,然后合并各数据集合以寻找适宜位置可视性分析将数字信息转换为人可识别的地图图形才具有实用的价值｡这一转换过程即为地理信息的可视化过程｡(1)地图数据的可视化表示｡｡｡｡｡｡(2)地理信息的可视化表示:利用各种数学模型,把各类统计数据､实验数据､观察数据､地理调查资料等进行分级处理,然后选择适当的视觉变量以专题地图的形式表示出来,如分级统计图､分区统计图､直方图等｡(3)空间分析结果的可视化表示:地理信息系统的一个很重要的功能就是空间分析,包括网络分析､缓冲区分析､叠加分析等,分析的结果往往以专题地图的形式来描述｡应用:ARCGIS三维分析模块可以进行沿视觉瞄准线上点与点之间可视性的分析或整个表面上的视线范围内的可视情况分析｡可视域分析步骤???GIS空间分析61.视线瞄准线2.视场3.视线瞄准线的创建4.视场的计算GIS空间分析6水文分析基于DEM\nGIS空间分析6的地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向､汇流累积量､水流长度､河流网络(包括河流网络的分级等)以及对研究区的流域进行分割等｡通过对这些基本水文因子的提取和基本水文分析,可以在DEM表面之上再现水流的流动过程,最终完成水文分析过程｡ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型,辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处,再现水流的流动过程｡同时,通过水文分析工具的应用,也可以有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本的概念和关键的过程,以及怎样通过ArcGIS水文分析工具从DEM数据上获取更多的水文信息｡步骤:11.1无洼地DEM生成进行地表水流模拟时,由于低高程栅格的存在,从而使得在进行水流流向计算时在该区域的得到不合理的或错误的水流方向,因此,在进行水流方向的计算之前,应该首先对原始DEM数据进行洼地填充,得到无洼地的DEM｡11.1.1水流方向提取FlowDirection11.1.2洼地计算Sink11.1.3洼地填充fill11.2汇流累积量在地表径流模拟过程中,汇流累积量是基于水流方向数据计算而来的｡对每一个栅格来说,其汇流累积量的大小代表着其上游有多少个栅格的水流方向最终汇流经过该栅格,汇流累积的数值越大,该区域越易形成地表径流｡1.基于无洼地DEM的水流方向的计算｡2.汇流累积量的计算11.3水流长度水流长度通常是指在地面上一点沿水流方向到其流向起点(终点)间的最大地面距离在水平面上的投影长度｡当其他条件相同时,水力侵蚀的强度依据坡的长度来决定,坡面越长,汇聚的流量越大,其侵蚀力就越强,水流长度直接影响地面径流的速度,从而影响对地面土壤的侵蚀力｡水流长度的提取方式主要有两种,一种是顺流计算,一种是朔流计算｡顺流计算是计算地面上每一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影;朔流计算者是计算地面上每一点沿水流方向到其流向起点间的最大地面距离的水平投影｡11.4河网的提取河网提取方法是采用地表径流漫流模型计算:首先是在无洼地DEM上利用最大坡降的方法得到每一个栅格的水流方向;然后利用水流方向栅格数据计算出每一个栅格在水流方向上累积的栅格数,即汇流累积量, 所得到的汇流累积量则代表在一个栅格位置上有多少个栅格的水流方向流经该栅格;假设每一个栅格处携带一份水流,那么栅格的汇流累积量则代表着该栅格的水流量｡11.4.1河网的生成11.4.2streamlink的生成11.4.3河网分级的生成11.5流域的分割流域又称集水区域,是指流经其中的水流和其它物质从一个公共的出水口排出从而形成一个集中的排水区域｡汇水面积是指从某个出水口(或点)流出的河流的总面积｡出水口(或点)即流域内水流的出口,是整个流域的最低处｡流域间的分界线即为分水岭｡11.5.1流域盆地的确定\nGIS空间分析6流域盆地是由分水岭分割而成的汇水区域｡它通过对水流方向数据的分析确定出所有相互连接并处于同一流域盆地的栅格｡流域盆地的确定首先是要确定分析窗口边缘的出水口的位置,也就是说,在进行流域盆地的划分中,所有的流域盆地的出水口均处于分析窗口的边缘｡当确定了出水口的位置之后,其流域盆地集水区的确定类同于洼地贡献区域的确定,也就是找出所有流入出水口的上游栅格的位置｡11.5.2汇水区出水口的确定11.5.3集水流域的生成数字化一､地形图的配准1:给地形图定义投影2:加载数据和影像配准工具3:输入控制点4:矫正并重采样栅格生成新的栅格文件二､矢量化地形图1:新建数据层,并加载到arcmap中,并设置视图的坐标系2:进行屏幕数字化1､新建多边形的操作2､打断多边形的具体操作3､添加相邻多边形操作4､输入属性数据