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1、1 第七章栅格数据生成和显示1 栅格型数字高程模型的生成打开地图文档 gis_ex09ex07ex07.mxd ，激活data frame1，可见到二个图层：线状图层“ 边界” 和点状图层“高程点” （见图7-1），高程点为地形高程的样本点，打开要素属性表“Attribute of 高程点” ，该表有HEIGHT 字段存储样本点的高程值，关闭属性表。选用主菜单Tools / Extensions ，勾选Spatial Analyst ，按Close 键结束，栅格分析模块Spatial Analyst 被加载，在主菜单View / Toolbars 下 勾选 Spatial Analyst ，窗
2、口中增加了一个栅格分析工具条。图 7-1 data frame1 显示选用菜单Spatial Analyst / Options，设置Spatial Analyst 的初始化选项，分别有 General，Extents，Cell Size 三个标签：（1）General 标签Working ： D:gis_ex09ex07temp 鼠标展开选择Spatial Analyst 的工作路径Analysis mask ： 不选，本练习暂不考虑Analysis Coordinate System： Analysis output will be saved in the same coordinate
3、 system as the input (or first raster input if there are multiple 点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同（2）Extents 标签Analysis extent ： Same as Layer ：“ 边界”下拉选择图层。新产生栅格限定在该图层的空间范围内（3）Cell size 标签Analysis cell ：As Specified Below 下拉选择Cell size ：25 键盘输入栅格单元的大小Number of Rows : 200 边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数Number of Columns :
4、 280 边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数按“ 确定” 键，完成初始化设置。选用菜单Spatial Analyst / Interpolate to Raster/ Inverse Distance Weighted，启动空间插值功能，采用距离倒数权重法，出现Inverse Distance Weighted 对话框：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 2 Input points : 高程点下拉选择，图
5、层“高程点” 为插值的数据来源Z value field : HEIGHT 下拉选择， Z 坐标来自高程点属性表中HEIGHT 字段Power：2 距离的权重加2 次幂Search radius type : Variable 按距离相邻进行计算，不设固定搜寻半径Number of points : 10 计算每个单元时搜寻相邻10 个样本点Maximum distance : 不设最大搜寻距离，保持空白Use Barrier polylines : 不勾选，地表没有特殊障碍物，保持空白Output cell size ：25 栅格的单元大小已在初始化时设定，默认Output raster ：
6、surface1 键盘输入产生栅格数据的名称，不指定路径，使用初始设置，General 标签中的Working 项已设定为D:gis_ex09ex07temp 确定上述空间插值参数后按OK 键， ArcMap 按距离倒数权重法作空间插值处理，产生一个新的栅格图层surface1，用默认的方式显示，在目录表中用鼠标右键点击该图层名，打开Layer Properties 对话框，选择Symbology 标签，左上角Show 定义区中选Classified，在Classification 定义区点击Classfy 按钮，调出分类定义对话框：Method : Equal Interval 下拉选择，等
7、距分类法Classes : 7 下拉选择或键盘输入，分为7 类图 7-2 高程栅格的显示按 OK 键返回，在Color Ramp 下拉表中选择一种单色渐变色系，按“确定”键，关闭图层特征设置对话框（见图 7-2），将图层的显示放大到一定程度，可以看出栅格的形状（见图7-3）。鼠标选择图层surface1，点击属性查询工具，可以在窗口中查询某个栅格单元的取值（Pixel Value ），处于分类显示的哪个区间内（Class）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共
8、11 页 - - - - - - - - - 3 图 7-3 栅格图层放大显示选用菜单Spatial Analyst / Surface Analysis / Contour ，生成等值线，出现Contour 设置对话框：Input surface : surface1 下拉选择栅格图层名Contour interval : 0.5 键盘输入，等高线的间距为0.5 Base contour ： 0 键盘输入，等高线从高程0 起算Z factor ：1 Z 方向比例不夸张Output features ： D:gis_ex09ex07tempcntour 鼠标选择路径，键盘输入数据名称，按Sav
9、e 键确认按 OK 键后，自动生成并加载等高线图层cntour。本练习使用了典型的距离倒数权重法，练习者可能看到等高线和一般规律稍有出入（有一些很小的圆），这是由于选用的计算方法、相关参数对该地形不是太适合所致（见图7-4）。图 7-4 等高线图层的显示2 高程栅格转换成坡度选择菜单Spatial Analyst / Surface Analysis / Slope，调出坡度参数设置对话框：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - -
10、- - - 4 Input surface ： surface1 下拉选择产生坡度的栅格Output measurement ：Percent 坡度的计量单位，这里选用百分比Z factor ：1 纵向比例不夸张Output cell size ：25 栅格单元的大小，初始化设定Output raster ：slope1 只输入栅格数据名称，路径为初始设置中的Working 项确定上述插值参数后按OK 键，系统产生一个新的栅格图层slope1，用默认方式显示，选择栅格图层slope1，打开 Layer Properties 对话框，激活Symbology 标签，在Classification
11、定义区点击Classfy 按钮，调出分类定义对话框：Method : Equal Interval 下拉选择，等距分类法Classes : 4 下拉选择或键盘输入，分为4 类Method : Manual 再选分类方法，改为手工方式Break Values 在右下侧属性框内输入分类界限值0.1 0.2 0.3 0.4 按 OK 键，返回Symbology 对话框，在Color Ramp 项，下拉选择一种单色渐变色系，在Label 项，输入对坡度的中文解释：“平坡，缓坡，中坡，陡坡”（见图7-5），按“ 应用” 键后，可以观察到显示效果，按“确定” 键后，还可调整显示顺序，等高线图层放在最上，坡
12、度放在下面，并扩大坡度图和等高线图之间的颜色对比差异，可以观察到等高线密的地方坡度大，等高线疏的地方坡度小（见图7-6）。图 7-5 坡度图图例表的设置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 5 图 7-6 从高程栅格产生的坡度图3 密度图的生成用矢量数据计算人口密度，除了掌握人口数的分布，还要确定人口统计范围的边界，根据边界计算面积，有了面积才可计算密度，如果人口统计的边界不确切，在矢量模型中，可使用泰森多边形（详见
13、第12 章），本练习使用一种矢量数据向栅格转换的方法，也可认为是一种特殊的栅格空间插值法，处理的结果是使栅格单元获得密度值。当前地图文档中激活data frame2，可看到矢量点状图层“人口调查” 和矢量线状图层“ 道路” ，后者仅用于分析范围的确定和背景显示（见图7-7），打开属性表“ Attribute of 人口调查” ，该属性表字段POPU 为调查人口数。图 7-7 data frame2 的显示鼠标双击data frame2 名称，调出Data Frame 特征定义对话框，激活General标签，在units 定义区用下拉式菜单将Map Unites 和 Display Units
14、从 Unknown Units 改为Meters（米），完成后按“确定” 键关闭窗口。如果Spatial Analyst 扩展模块未加载，用菜单Tools / Extensions 加载，选用菜单Spatial Analyst / Options， 作Spatial Analyst 的初始化设置：（1） General Working ：D:gis_ex09ex07temp 鼠标指定工作路径Analysis mask ： 不考虑Analysis Coordinate System：选择上侧圆点，用输入数据的坐标系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -
15、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 6 （2）Extents 标签Analysis extent ：Same as Layer “道路”下拉选择图层，决定栅格空间范围（3）Cell size 标签Analysis cell ：As Specified Below 下拉选择Cell size ：50 键盘输入栅格单元的大小Number of Rows: 82 自动确定栅格行数Number of Columns: 136 自动确定栅格列数按“ 确定” 键，完成 Spatial Analyst 初始化
16、设置，选择菜单Spatial Analyst /Density，出现 Density 参数设置对话框：Input data ：人口调查下拉选择图层名，该图层的要素作为样本点Population field ：POPU 下拉选择“ 人口调查” 要素属性表的字段名Density Type ：Kernel 用核心式计算方法Search Radius ：600 键盘输入密度计算的搜索半径Area Units : Square Map Units 面积单位为地图单位的平方Output cell size ：50 输出栅格的单元大小，按初始化设置Output raster ：density1 键盘输入栅格
17、数据名，路径使用初始化设置按 OK 键，按既定算法产生大致的人口密度分布图density1，读者可以改变它的显示符号（见图7-8），还可参考产生等高线的方法，产生人口等密度线。Spatial Analyst 有 2 种密度图的计算方法：Simple：简单计算法，由样本点为圆心，由搜索半径产生圆，组成该圆的栅格面积为分母，样本点的属性值为分子，两者相除得到密度值，搜索圆内每个栅格单元的密度值相同。Kernel：核心式计算法，由样本点为圆心，由搜索半径产生圆，圆心处的栅格单元密度值最高，离开圆心越远，密度越低，边界处的密度值为零。当然，每个单元的密度值和自己面积相乘，再累计起来，等于样本值。如果多
18、个搜索圆有重合，不管采用上述哪种方法，重合单元的密度值相加。图 7-8 计算产生的人口密度图4 邻近分配名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 7 41 邻近单元的生成激活data frame3，可看到有二个图层：点状图层“消防站” 和线状图层“道 路” ，后者用于确定分析的范围和背景显示，前者则用于产生离开消防站的距离图（参见图7-9 ）。鼠标双击data frame3 名称，调出Data Frame Propert
19、ies 特征值定义对话框，选择General 标签，在Units 定义区用下拉式菜单将Map Unites 和 Display Units 从Unknown Units 改为Meters（米），完成后按“确定” 键关闭窗口。选用菜单Spatial Analyst / Options ，作Spatial Analyst 初始化设置：图 7-9 data frame4 的显示（1） General Working ：D:gis_ex09ex07temp 鼠标选择工作路径Analysis mask ： 不考虑Analysis Coordinate System：选择下侧，参照当前激活图层的坐标系（2
20、）Extents 标签Analysis extent ： Same as Layer “道路”下拉选择图层，决定栅格空间范围（3）Cell size 标签Analysis cell ：As Specified Below 下拉选择Cell size ：100 键盘输入栅格单元的大小Number of Rows : 41 自动确定栅格的行数Number of Columns : 68 自动确定栅格的列数按“ 确定” 键返回，选择菜单Spatial Analyst / Distance / Allocation，出现邻近分配Allocation 参数设置对话框：Analysis cell ：AsS
21、pec ifiedBelow下拉选择cell size ：100键盘输入栅格单元的大小Number of Rows : 82 自动确定栅格行数Number of Columns : 136 自动确定栅格列数按“ 确定” 键，完成Spatial Analyst 初始化设置，选择菜单Spatial Analyst / Density，出现Density 参数设置对话框：Assign to ：消防站下拉选择图层名，分配服务区的参照点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共
22、 11 页 - - - - - - - - - 8 Maximum distance ：不设置，不限定最大计算范围，保持空白Output cell size ： 100 默认，使用初始设置Output raster ：allocation1 键盘输入栅格数据名称，路径按初始化设置按 OK 键确定，产生栅格图层allocation1 ，为每个消防站分配了邻近单元，是按直线距离最近计算的（见图7-10），可以和第12 章泰森多边形方法相比较（见图7-11）。allocation1 栅格的每个单元的值是整数，整数型栅格有自己的属性表，用鼠标右键点击图层名allocation1 ，在快捷菜单中选Ope
23、n Attribute Table ，打开要素属性表Attribute of allocation1 ，可以看到该表内容如下：图 7-10 按距离最近为每个消防站分配邻近单元图7-11 矢量模型产生消防站的泰森多边形ObjectID Value Count （系统内部编号）（栅格单元的取值）（取该值的单元共有几个）和被分配点要素的内部编号一致软件顺序赋值对应单元累计得到0145512594235543469745488名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11
24、页 - - - - - - - - - 9 打开图层消防站的要素属性表“Attribute of 消防站” ，可以看到有4 个字段：FID Shape* FI_ST_ID STATION 系统内部编号要素类型要素编号消防站简称不可编辑不可编辑可编辑可编辑0Point11C1Point14D2Point15E3Point12F4Point13G产生allocation1 栅格时， ObjectID 由消防站属性表的FID 决定，两者的取值是对应的。在目录表窗口中暂时关闭图层“ 道路” 、allocation1 的显示，选择基本工具条中的Identify 按钮，点击地图右下侧的消防站，可以看到该消
25、防站的属性： FID 等于3，再恢复图层“道路” 、 allocation1 的显示，打开属性表Attribute of allocation1 ，点击ObjectID 等于3 的记录左侧小框，该条记录被选中，可以看到地图上对应的栅格单元也进入选择集，成片改变颜色，也是地图右下侧FID 等于 3 的消防站邻近范围。还可用另一种方法检验FID 和 ObjectID 的对应关系。目录表中双击图层名“消 防站” ，打开Layer Properties 对话框，选Label 标签： Label Feature in this way 勾选Method ：Label all the feature th
26、e same way 下拉选择标注方法Label：FID 下拉选择要素属性表中的字段名点击按钮Symbol ，在 Size 框内下拉选择，字体的大小为14，按OK 键返回。按OK 键关闭图层特征设置对话框，可以看到每个消防站旁标注了FID 编号，暂时关闭“ 道路” 的显示，选择基本工具条中的Identify 按钮，点击任何栅格单元，可以看到单元的ObjectID 和附近的消防站编号是一致的。42 计算每个消防站的邻近服务面积打开要素属性表“Attribute of allocation1 ”，选用菜单Options / Clear Selection ， 清空选择集。打开属性表“ Attrib
27、ute of 消防站” ，选用菜单Options / Clear Selection ，清空选择集，再选用菜单Options / Add Field ：Name: Sum_Area Type: Long Integer Precision: 8 按OK 键返回，消防站要素属性表增加了一个字段，鼠标右键点击图层名“消防站” ，在快捷菜单中选择Joins and Relates / Join，在弹出的Join Data 对话框中指定表连接的条件：What do you want to join to：Join attributes from a table 下拉选择，执行表和表的连接操作1. Ch
28、oose the field in this layer that the join will take place：FID 下拉选择，“ 消防站” 要素属性表的FID 为连接关键字段2. Choose the table to join to this layer or load a table：allocation1 下拉选择，“ Attribute of allocation1 ”为连接表3. Choose the field in the table to base the join only：ObjectID 下拉选择，“Attribute of allocation1 ”表的 Ob
29、jectID 为关键字段名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 10 按OK 键 ， 提 问 是 否 要 加 索 引 ，回 答 “ No ” ， 连 接 完 成 ， 可 以 看 到 “ Attribute of 消 防 站 ” 增 加 了allocatin1.ObjectID ，allocation1.Value ，allocation1.Count 三个属性，字段allocation1.Count 表示每个消防站分配
30、到了多少个栅格单元。鼠标右键点击字段名Sum_Area，选用菜单Calculate Values ，在Field Calculator 对话框中的Sum_Area = 提示框内，用鼠标和键盘输入：allocation1.Count * 100 * 100 （每个栅格单元的大小在初始化时设定100 米乘100 米），按OK 键返回。各消防站按邻近分配的服务面积如下：FI_ST_ID STATION allocation1.Count Sum_Area （消防站编号）（消防站简称）（分配到的栅格单元数）（服务面积）11 C 455 4550000 14 D 594 5940000 15 E 554
31、 5540000 12 B 697 6970000 13 F 488 4880000 在实际使用中，根据需要还可以增加其他字段，如果栅格单元的取值不是整数，是浮点数，就没有栅格取值属性表。7-12 某遥感图像的显示5 遥感影像图的显示利用Windows 资源管理，检查在路径下，文件ex_img07.rrd 是否存在，如果存在将该文件删除（该文件是影像图的金字塔索引数据）。回到当前的 Map Document，选用菜单Insert / New Data Frame，增加新的数据框架，名称用软件的默认，点击按钮（Add Data），在路径下，加载影像数据 ex_img07，软件提问是否要增加金字塔
32、结构的索引（This raster data source dose not have pyramids， ，Would you like to create pyramids?），选择No，暂时不要，影像图显示在地图窗口中（见图7-12），可以来回平移该图像，关闭、打开影像图层，如果练习者使用的计算机性能不高，会感到计算机的显示有些延迟。用鼠标右键点击图层名，选用快捷菜单Remove，该图层被删除后，再次加载该数据源，软件再提示是否要增加金字塔结构的索引时，选择Yes，计算机将为该影像数据建立金字塔索引，大约需要13 分钟的时间，再对图像作关闭、打开、平移显示操作，可以感到，计算机的反应速度
33、加快了，显示的效果和原来没有什么区别。如果练习时使用的计算机性能较好，增加金字塔索引带来显示效率的提高可能不是很明显，这是练习的数据量不是足够大造成的。在实际使用中，影像数据量越大、金字塔索引的效果就越明显。练习结束，选用菜单File / Exit ，退出ArcMap ，软件提示是否要保存对Map Document 做过的改动，如果本次练习名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 11 完成后，不影响以后、他人的练习，
34、应选“否（ No）” 回答。6 ArcGIS 使用的栅格数据ArcGIS 使用的栅格数据称Raster，有通用影像（Image）和格网（ Grid）两类，Spatial Analyst 主要针对Grid，一组 Grid 表示一类空间事物，所覆盖的地理空间范围称Extent，栅格基本单元称Cell （单元），单元的大小称Cell Size，决定了栅格的空间分辨率，它和Extent 一起决定格网的行数、列数。图 7-13 整数型栅格单元和取值属性表的逻辑关系Cell 的取值可以是整数，也可浮点。当单元取值为整数时，该格网有一个取值属性表（Value Attribute Table，VAT ），该表
35、中存储关于格网单元的简单统计数据，默认的字段有二个：Value（栅格单元取值），Count（该值单元的累计数）。格网取值属性表的记录和栅格单元之间是一对多的关系（见图7-13），可以选择记录查询该组单元。虽然每个单元不能有多重属性，但是通过属性表的连接，可以使同组栅格单元有多重属性。7 本章小结本章练习主要采用Spatial Analyst 扩展模块，主要涉及栅格数据的生成，具体方法有：（1）空间插值（Spatial Interpolation ），除距离倒数权重法，Spatial Analyst 还有其他方法，除用于地形，还可用于自然资源、社会经济等领域。（2）栅格高程栅格可产生矢量等值线图，转换成栅格坡度图。（3）密度估计。（4）邻近区分配。经本章练习，读者初步接触了遥感影像图，这类数据也是典型的栅格模型，当数据量很大时，借助金字塔结构的索引，可以加快显示速度。遥感影像图（Image）也可以转换成格网（Grid）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -