《林业3S技术与应用》实训报告题目：空间分析专业：林学班级：姓名：学号
：任课教师：空间分析是综合分析空间数据技术的统称，是地理信息系统的核心部分，在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。
从数据模型上看，空间分析分为矢量数据的空间分析和栅格数据的空间分析两种。在ArcGIS中，矢量数据的空间分析方法主要有数据提取、统
计分析、缓冲区分析、和叠加分析等。栅格数据的空间分析方法主要有密度分析、距离分析、提取分析、栅格差值、重分类、条件分析、太阳辐射分
析、表面分析、统计分析等。本实验将对叠置分析和DEM表面分析进行详细介绍。一实验目的空间叠置(overlay)分析是地理信息系统
中用来提取空间隐含信息的方法之一，它是在统一的空间参考系统下，通过对不同的数据进行一系列的集合运算，产生新数据的过程。叠置分析不仅
生成了新的空间坐标关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来生成新的属性关系，发现多层数据间的差异、联系和变化特征。根据操作形式
的不同，叠置分析可以分为擦除分析、相交分析、联合分析、标志分析、更新分析、交集取反和空间连接等七类。表面分析是为了获得原始数据中暗
含的空间特征信息，如等值线、坡度、坡向、山体阴影等。ArcGIS表面分析的主要功能有：从表面获取坡度和坡向信息、创建等值线、分析表
面的可视性、从表面计算山体的阴影、确定坡面线的高度等。本实验的目的在于：1、加深对叠置分析和表面分析基本原理、方法的认识。2、熟练
掌握ArcGIS叠置分析和表面分析的技术方法。二实验准备软件准备：ArcGIS数据准备：famousplace.shp，are
a.shp，inter3.shp，Buffer_of_Marketplace.shp，Buffer_of_famous_place
.shp；香格里拉DEM-25m。三实验内容：叠置分析：擦除分析（Erase）擦除分析是指根据擦除参照图层的范围大小，擦除参照图
层所覆盖的输入图层内的要素。擦出要素可以为点、线和面，由于面状要素比较直观形象，在此以面状擦出要素为例。在ArcGIS下的具体操作
如下：首先打开ArcMAP主界面，打开ArcToolbox工具箱，选择【Analysis】|【Overlay】|【Erase】工具
，打开【Erase】对话框：在操作对话框中设置输入要素（inter3.shp）、擦除要素（area.shp）和输出要素等参数；【X
Y容差】为可选项，在其文本框中输入容差值，并设置容差值的单位。点击【OK】完成操作。2.标识分析（Identity）输入图层进行标
识分析，是在图形交叠的区域，标识图层的属性将赋予给输入图层在该区域内的地图要素，同时交叠区域也有部分的图形变化。输入要素可以是点、
线或面，但是不能是注记要素、尺寸要素或网络要素。标志要素必须是面，或者与输入要素的几何类型相同。在ArcGIS下的具体操作如下：（
1）首先打开ArcMAP主界面，打开ArcToolbox工具箱，选择【Analysis】|【Overlay】|【Identity】
工具，打开【Identity】对话框：设置输入要素（Buffer_of_famous_place.shp），标识要素（area.s
hp），输出要素等参数，连接属性为可选，默认为全部属性连接，即输出要素的属性表由输入要素和标识要素属性表组合而成。【保留关系】为可
选项，它用来确定是否将输入要素和标识要素之间的附加关系写入到输出要素中。仅当输入要素为线并且标识要素为面时，此选项才适用。（4）点
击【OK】完成操作。3.相交分析（Intersect）相交分析是通过叠置分析处理得到两个图层的交集部分，并且原有图层的所有属性将同
时在得到的新图层上显示出来。相交分析的情形可以分为七类，面与面、线与面，点与面，线与线，线与点，点与点，还有点、线、面三者相交。在
ArcGIS下的具体操作如下：首先打开ArcMAP主界面，打开ArcToolbox工具箱，选择【Analysis】|【Overla
y】|【Intersect】工具，打开【Intersect】对话框：（2）在输入图层中添加Buffer_of_Marketplac
e.shp和Buffer_of_famous_place.shp。设置【输出要素】的路径和名称，在【连接属性】中选择要进行连接的属
性字段，通过其确定输入要素的哪些属性将传递到输出要素类。这里默认设置为ALL；（3）点击【OK】完成操作。4.交集取反（Symme
tricalDifference）在矢量的叠置分析中，有时需要获得两个图层叠加后去掉其公共区域后剩余的部分，新生成的图层的属性也
是综合两者的属性而产生的。执行交集取反分析的输入要素和更新要素必须具有相同的几何类型。在ArcGIS下的具体操作如下：首先打开Ar
cMAP主界面，打开ArcToolbox工具箱，选择【Analysis】|【Overlay】|【SymmetricalDiffe
rence】工具，打开【SymmetricalDifference】对话框：（2）设置【输入要素】（Buffer_of_famo
us_place.shp）、【更新要素】（Buffer_of_Marketplace.shp，）、【输出要素】的文件路径和名称。在
在【连接属性】中选择要进行连接的属性字段，默认设置为ALL；（3）点击【OK】完成操作。5.联合分析（Union）联合分析是指，通
过把通过把两个图层区域范围联合起来而保持来自输入地图和地图的所有地图要素。输入要素必须是多边形。在ArcGIS下的具体操作如下：（
1））首先打开ArcMAP主界面，打开ArcToolbox工具箱，选择【Analysis】|【Overlay】|【Union】工具
，打开【Union】对话框：在输入图层中添加Buffer_of_Marketplace.shp和Buffer_of_famous_
place.shp。设置【输出要素】的路径和名称，在【连接属性】中选择要进行连接的属性字段，默认设置为ALL；选中【允许间隙存在（
可选）】复选框，即不被包围区域创建要素。（4）点击【OK】完成操作。表面分析：数据格式转换如果使用ArcGIS10.0版本，且打开
数据有问题，需要将DEM数据（香格里拉DEM-25m）转换成TIF或IMG格式。坡向(Aspect)坡向反映了斜坡所面对的方向。坡
向指地表面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的夹角。对于地面任何一点来说，坡向表征了该点高程值改变量的最大变
化方向。在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：正北方向为0度，按顺时针方向计算，取值范围为0°～360°。首先打开ArcMAP主界
面，打开ArcToolbox工具箱，选择【SpatialAnalyst工具】|【表面分析】|【坡向】，打开【坡向】对话框：在输入
栅格中输入数据【香格里拉DEM-25m】，指定【输出栅格】的保存路径和名称。单击【确定】按钮，完成操作。等值线(Contour)等
值线是将表面上相邻的具有相同值的点连接起来的线，如地形图上的等高线、气温图上的等压线。等值线分布的疏密一定程度上表明了表面值的变化
情况。值的变化越小的地方，等值线就越疏，反之越密。因此，通过研究等值线的疏密情况，可以获得对表面值变化的大致情况。在【Spatia
lAnalyst】下拉菜单中选择【Surfaceanalysis】,在弹出的下一级菜单中点击【Contour】，出现【Co
ntour】对话框，如下图，以下所有设置如图中所示。在输入栅格中输入数据【香格里拉DEM-25m】，指定【输出折线（polylin
e）要素】的保存路径和名称。在【等值线间距】文本框中输入等值线的间距。【起始】等值线为可选项，用于输入起始等值线的值。【Z因子】为
可选项，默认为1。单击【确定】按钮，完成操作。坡度(Slope)坡度表示地表面在该点的倾斜程度。垂直高/水平距离，如耕地坡度大小，
是否适宜耕种，道路两边是否需要加护坡。输出数据中的每个单元都有一个坡度值，坡度值较低则表明地势较平坦，坡度值较高则地势较陡峭。（1
）在【SpatialAnalyst】下拉菜单中选择【表面分析】,在弹出的下一级菜单中点击【坡度】，出现【坡度】对话框，如下图
。在输入栅格中输入数据【香格里拉DEM-25m】，指定【输出栅格】的保存路径和名称。【输出测量单位】为可选项，选择坡度的表示方法
，有两种情况：——坡度(degreeofslope)：既水平面与地形面之间夹角。——坡度百分比（percentslope）：
既高程增量与水平增量之比的百分数。【Z因子】为可选项，默认为1。单击【确定】按钮，完成操作。山体阴影(hillshade)山体阴影
是根据设置的光源对栅格的照明值，太阳方位角、太阳高度角设置，设置的位置不同，结果也不一样，可以用于日照分析，一天日照的时间等，值越
小表示，阴影越大。（1）在【SpatialAnalyst】下拉菜单中选择【表面分析】,在弹出的下一级菜单中点击【山体阴影】，
出现【山体阴影】对话框，如下图，以下所有设置如图中所示。在输入栅格中输入数据【香格里拉DEM-25m】，指定【输出栅格】的保存路径
和名称。【方位角】为可选项，指定光源的方位角，默认值为315度。【高度】为可选项，指定光源高度角，默认值为45度。【模糊阴影】为可
选项，不选择则输出栅格只考虑本地光照入射角而不考虑阴影的影响，选择则同时考虑本地光照入射角度和阴影。【Z因子】为可选项，默认为1。
单击【确定】按钮，完成操作。曲率（curve）地面曲率是对地形表面一点扭曲变化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平两个方向上分量分别称为剖面曲率和平面曲率。剖面曲率是对地面坡度的沿最大坡降方向地面高程变化率的度量。平面曲率指在地形表面上，具体到任何一点，指用过该点的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率值。平面曲率描述的是地表曲面沿水平方向的弯曲、变化情况，也就是该点所在的地面等高线的弯曲程度。（1）在【SpatialAnalyst】下拉菜单中选择【表面分析】,在弹出的下一级菜单中点击【曲率】，出现【曲率】对话框，如下图，以下所有设置如图中所示。 |
|
