基于GPU的大规模栅格数据分块并行处理方法
arcgis栅格数据空间分析实验报告
实验五栅格数据的空间分析 一、实验目的 理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。 二、实验内容 根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。 三、实验原理与方法 实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、 样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。 实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。 四、实验步骤 ⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化， 对行政区划数据中的多边形取消颜色填充 ⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹
⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points 下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000
栅格数据的空间分析
栅格数据的空间分析 一、实验综述 1、实验目的及要求 实验目的：学习ARCGIS中栅格数据的空间分析基本方法，掌握ArcGIS9中栅格数据空间分析的基本方法和操作。 b5E2RGbCAP 实验内容：运用ARCGIS的空间分析扩展模块进行空间分析。 Arcgis10的栅格数据的空间分析基本方法：栅格数据 重分类、距离分析、采样点数据空间插值、栅格单元 统计、交叉面积表、邻域分析、栅格计算器等。 p1EanqFDPw 2、实验仪器、设备 ARCGIS软件、landuse和elevation等 二、实验步骤 1.栅格分析环境设置： 首先在ArcMap中执行菜单命令<自定义>－<扩展模块>，在扩展模块管理窗口中，将“spatial analysis空间分析”前的检查框打上勾。DXDiTa9E3d
ArcGIS10栅格数据空间分析模块 3、高程数据生成坡向图 在“Arctools-Spatial Analyst-表面分析”中双击打开“坡向”。按如下设置。点击“确定”，生成坡向图。jLBHrnAILg 4、高程数据生成等高线图 在“Arctools-Spatial Analyst-表面分析中”双击打开“等值线”。按如下设置。点击“确定”，生成等值线图。xHAQX74J0X 基于ArcGIS对栅格图像进行平滑处理 栅格数据获取的途径多种多样，造成了栅格数据质量的很大差异，一些质量较差的栅格数据存在大量“噪音”象元，即在表达同类型的地理要素时，出现个别像元值与周边像元不一致的情况，数据中噪音栅格象元的存在为数据的使用和分析带来了极大的不便，因此经常需要对栅格进行平滑的预处理操作。 在ArcGIS软件的空间分析工具箱中，提供了大量的栅格数据处理工具，其中对栅格数据进行平滑处理的工具在去除图像上的椒盐噪音的处理中有非常重要的作用 1. 主滤波工具 1.1 主滤波工具原理 主滤波工具的原理是根据像元邻域内的众数值来替换像元。主滤波需要满足两个条件才能发生替换。首先，相同值的邻近像元的数量必须多到可以成为众数值，或者至少一半的像元必须具有相同值。即，如果指定的是众数参数，则四分之三或八分之五的已连接像元必须具有相同的值；如果指定的是半数参数，则需要四分之二或八分之四的已连接像元具有相同的值。其次，那些像元必须与指定的滤波器的中心相邻（例如，四分之三的像元必须相同）。第二个条件与像元的空间连通性有关，目的是将像元的空间模式的破坏程度降到最低。如果不满足这些条件，将不会进行替换，像元的值也将保持不变。 在下图中，主滤波应用于输入栅格，使用最近的四个像元（四个正交的相邻像元）作为滤波器，并要求众数（四分之三的像元）值是相同的，才能更改相应像元的值。仅更改那些被三个或三个以上值相同的（正交）像元包围的像元。 输入栅格输出栅格 在下图中，应用了主滤波，使用最近的八个像元作为滤波器，并要求至少一半的值（八 分之四的像元）相同，才能更改像元的值，此时的平滑效果更佳。 输入栅格输出栅格 1.2 主滤波工具应用 在“ArcToolbox工具箱——空间分析工具——栅格综合——众数滤波”路径下找到工具双击打开，工具界面如下图所示： 要使用的相邻要素数： 确定在滤波器核中使用的相邻像元数。 FOUR —滤波器内核将是与当前像元直接相邻（正交）的四个像元。这是默认设置。EIGHT —过滤器内核将是距当前像元最近的八个相邻像元（3 × 3 窗口）。 替换阈值 在进行替换之前指定必须具有相同值的相邻（空间连接）像元数。 实验八：栅格数据处理 一、实验目的 1、掌握栅格数据进行裁切、拼接、提取等操作； 2、掌握投影变换方法。 二、实验准备 数据准备： 1幅1：25万矢量数据（Vector），为白水县的行政范围。地理坐标系统，其中大地基准是D_North_American_1927，参考椭球体是Clarke 1866。 2幅1：25万DEM数据（DEM1和DEM2）。地理坐标系统，其中大地基准是D_Krasovsky_1940，参考椭球体是Krasovsky_1940。 软件准备： ArcGIS Desktop9.x，ArcCatalog 三、实验内容 白水县跨两个DEM图幅，提取出白水县的DEM数据，并将数据转换成高斯克吕格投影系统。获取具有投影坐标系统的特定边界DEM数据。工作流程如图1所示。 图1 工作流程 四、实验步骤 （1）白水县行政范围的提取 1） 打开1：25万矢量数据（图2）。 2） 利用Analysis Tools 工具箱，Extract 工具集中的Select 工具，依据“name ”字段， 即SQL 表达式设置为“"NAME" = '白水县'”，提取出白水县地图数据（图3）。 A 展开Analysis Tools 工具箱，打开Extract 工具集，双击Select ，打开Select 对 话框。 B 在Input Features 文本框中选择输入“E ：/ChP4/Ex1/Vector ”矢量数据。 C 在Output Feature Class 文本框键入输出的数据的路径与名称“E ： /ChP4/Ex1/vector_Select ”。 D 单击Expression 可选文本框旁边的按钮，打开Query Builder 对话框，设置 SQL 表达式“"NAME" = '白水县'”。 E 单击OK 按钮，完成操作。 图2 原始矢量数据 实验七栅格数据基本分析方法 1.实习目的 掌握基于栅格数据的空间分析基本方法，提高利用栅格数据解决地学空间问题的能力。具体实习内容如下： (1)掌握距离运算与制图分析方法； (2)掌握栅格数据统计分析方法，包括单元统计、邻域统计、分区统计等运算方法； (3)掌握栅格重分类方法，理解栅格重分类的基本思想和应用领域； (4)学会使用栅格计算器进行栅格运算，体会栅格数据信息挖掘方法和应用的模式。 2.实验环境与数据准备 (1)软件准备：ArcMap、ArcCatalog、加载空间分析模块（Spatial Analyst）（平台） (2)数据准备：河北省城市、县城、乡村位置点文件，河北省交通线要素，河北省湿地分布的多边形要素。 3.] 4.实验方法 ArcGIS在空间分析模块（Spatial Analyst）中提供了一套用于栅格数据分析的工具集。Spatial Analyst 是ArcGIS的外置扩展模块，需要单独进行加载。在ArcMap的【Tools】菜单下，点击【Extensions】，选中Spatial Analyst，即可加载此模块。 3.1.分析环境设置 进行空间分析前，首先设置分析环境。包括工 作目录选择、栅格单元大小设定、分析区域选定、 坐标系统模式、过程文件管理等。 点击【Spatial Analyst】，选择【Options】菜单项， 弹出环境定义对话框，选择General、Extent、Cell Size 进行切换，实现分析环境的自定义（图7-1）。 3.2.距离运算 ArcGIS中的距离制图包括：直线距离函数 （Straight Line）、分配函数（Allocation ）、成本距 离加权函数（Cost Weighted）、最短路径函数 （Shortest Path），可以实现常用的距离运算与制图 图7-1分析环境设置 分析。 直线距离分析计算：点击【Spatial Analyst】，选 择【Distance】→【Straight Line】，打开直线距离制图对话框（如图7-2所示）。通过Distance to选择需计算直线距离的图层，定义最大距离的值（Maximum distance），设定输出单元大小（Output cell size），选择是否创建直线方向数据（Create direction）和直线分配数据（Create allocation），最后确定输出栅格的文件名（Output raster）。在设定文件名时，如果保持 GIS空间分析方法 （第二部分栅格数据空间分析） 一、知识点介绍 1、邻域分析 （1）目的掌握局部分析和邻域分析的基本方法和操作步骤。 （2）数据…\实验数据\栅格数据分析\知识点介绍\邻域分析 （3）操作 邻域分析： 邻域统计的计算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。ArcGIS 中的邻域统计提供了十种统计方法。分别如下： Minimum：找出在邻域的单元上出现最小的数值； Maximum：找在邻域的单元上出现最大的数值； Range：在邻域的单元上数值的范围； Sum：计算邻域的单元内出现数值的和； Mean：计算邻域的单元内出现数值的平均数； Standard Deviation：计算邻域的单元内出现数值的标准差； Variety：找出邻域的单元内不同数值的个数； Majority：统计邻域的单元内出现频率最高的数值； Minority：统计邻域的单元内出现频率最低的数值； Median：计算邻域的单元内出现数值的中值； A.加载数据 B.进行邻域分析 1．在Spatial Analyst 的下拉菜单中选择Neighborhood Statistics； 2．在Input data 的下拉菜单中选择要用来进行邻域分析的图层； 3．在Field 栏的下拉菜单中选择进行邻域分析的字段； 4．在statistic type 栏中选择你要运用的统计类型； 5．在Neighborhood 的下拉菜单中选择你要运用的邻域类型； 6．在Units 后的两个选项中选择一个邻域类型设置时各参数值的单位，可以是栅格单元或地图单位。 7．指定输出结果的栅格大小； 8．为输出结果指定目录及名称； 9．点击OK 按钮。 利用邻域统计可以进行边缘模糊等多种操作，如下图8.55所示，原图为一海岸线，经过邻域统计的均值运算可以进行海岸线光滑。 GIS中栅格数据的分析模式 *** （建筑与城乡规划学院湖南湘潭411201） 摘要：数据是地理信息系统的基础，强大的地理信息分析功能对数据有很高的要求。与矢量数据相比，栅格数据具有其独特的一面，尤其在空间辅助决策部分要求不高的情况下,采用栅格地理信息系统。其信息更加全面、内容更加具体、开发速度较快，是地理信息系统进一步的延伸。本文从栅格数据出发，对栅格数据的结构、表示以及空间分析机制进行了简单阐述，并探讨了栅格数据在地形中的表示方法。 关键词：地理信息系统，栅格数据，地形表示 0 引言 地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种具有采集空间数据并存储、管理、分析与表现空间信息的计算机系统。采用GIS技术使高效管理具有空间分布特征的原始数据及其制图输出成为可能，并逐步成为现代企业管理和政府决策的有力助手[1, 2]。数据是地理信息系统的血液，在现有的系统开发设计中，投入成本最大的便是数据处理，其投入费用占系统建立和维护的70%以上。从应用的角度来看，近几年GIS的应用领域不断扩大，出现了大量成熟的商业GIS平台，空间数据的建设越来越受到重视。基于空间数据基础设施的建设，人们开始了空间数据共享和互操作的研究。但是多种数据格式的互相转换，均需要以栅格图像矢量化为前提。在矢量化过程中，必然导致部分细微信息的缺失，数据转换误差等空间数据的不确定性问题[3]。如何解决数据处理的高成本，减少项目周期，更多的恢复数据固有信息，已成为地理信息系统发展的至关重要问题。采用栅格图像，取消矢量化数据的步骤是对GIS数据发展的一个尝试，目前国内仍没有相关的技术及应用。通过对计算机数据结构及遥感图像处理等多方面的经验借鉴，融合了其它领域内的相关技术，适时应用到地理信息系统方面进行开发研制，由此积淀了一些基于栅格数据的地理信息系统技术体系，并得到了应用实践。 1.GIS中的栅格数据 1.1栅格数据的结构组织 基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的格网，在各个格网上给出相应的属性值来表示地理实体的的一种数据组织形式。在栅格数据结构中，点由一个单元格网表示，其数值与邻近网格值有明显的不同。线段是由一串有序的相互连接的的单元格表示，各个网格的值比较一致，但与邻近的值差异较大。多边形由聚集在一起的相互来连接的单元格网组成，区域内部的值相同或是差异较小，但与邻近的格网的值差异较大。 栅格数据是指在空间和亮度上是已经离散化了的图像[4]，常见的数据有TIFF、BMP、PCX、JPEG等格式的数据。每个格网对应一种属性，其空间位置用行和列标识。网格通常是正方形，有时也采用矩形、等边三角形和六边形。格网的边长决定了栅格数据的精度，然而用栅格数据来表示地理实体，不论网格边长多细，与原实体相比较，都有信息的丢失，这是因为复杂的实体采用统一的格网所造成的。一般情况可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格的尺寸，是形成的栅格数据既有效的逼近地理实体，又能最大限度的降低数据的冗余。与矢量数据相比，栅格数据表达更为直观，容易实现多元化数据的叠合操作分析，便 栅格数据处理方法 2009-03-09 20:27 1743人阅读评论(2) 收藏举报转自：https://www.wendangku.net/doc/d113847801.html,/linghe/archive/2009/02/09/1386843.html 两个星期以来一直与栅格数据打交道，对AO的栅格部分应该有了一定的理解，下面是自己的一点体会，希望高手指教：－） 1、栅格数据的存储类型 栅格数据一般可以存储为ESRI GRID（由一系列文件组成），TIFF格式（包括一个TIF文件和一个AUX文件），IMAGINE Image格式在AE中一般调用ISaveAs 接口来保存栅格数据 2、栅格数据集和栅格编目的区别 一个栅格数据集由一个或者多个波段（RasterBand）的数据组成，一个波段就是一个数据矩阵。对于格网数据（DEM数据）和单波段的影像数据，表现为仅仅只有一个波段数据的栅格数据集，而对于多光谱影像数据则表现为具有多个波段的栅格数据集 栅格编目（RasterCatalog）用于显示某个研究区域内各种相邻的栅格数据，这些相邻的栅格数据没有经过拼接处理合成一副大的影像图 3、IRasterWorkspaceEx与IRasterWorkspace ,IRsterWorkspace2的区别 1).IRasteWorkspaceEx接口主要是用来读取GeoDatabase中的栅格数据集和栅格编目 2) . IRasterWorkspace ,IRsterWorkspace2主要是用来读取以文件格式存储在本地的栅格数据 4、加载栅格数据（以存储在本地的栅格数据文件为例） 1.直接用IRasterLayer接口打开一个栅格文件并加载到地图控件IRasterLayer rasterLayer = new RasterLayerClass(); rasterLayer.CreateFromFilePath(fileName); // fileName指存本地的栅格文件路径 axMapControl1.AddLayer(rasterLayer, 0); 11栅格数据与栅格数据处理 除了矢量数据之外，另一种形式的数据在表示图形信息和计算机图像处理方面，也起着愈来愈重要的作用，那就是栅格形式的数据。 11.1栅格数据及其获取 11.1.1栅格数据的概念 将制图区域的平面表像按一定的分解力作行和列的规则划分，就形成一个栅格阵列，其中每个栅格也称“像元”或“像素”。根据所表示的表像信息，各个像元可用不同的“灰度值”来表示，但每个像元被认为是内部一致的基本单元。由平面表像对应位置上像元灰度值所组成的矩阵形式的数据就是栅格数据。 如果一个图像的灰度值只有两种（通常用1表示前景元素，用0表示背景元素），则这个图像也称“二值图像”（或称“二元图像”）。 图11.1表明如何用矢量数据和栅格数据来表示一条曲线。 图11.1 在矢量形式表示中，曲线由一个顺序点列的X，Y坐标值给出，井可通过对每相邻的两点作连线而予以再现；而在栅格形式表示中，曲线是通过对其经过的所有像元赋以特定的数值而给出，即“线上”与“线外”的像元具有不同的灰度值。只要通过一种装置，将栅格数据中不同的灰度值变为物理上不同的亮度，就可以将曲线再现出来。 在计算机地图制图中，用栅格数据表示各种地图基本图形元素的标准格式如下（见图11.2）。 点状要素——用其中心点所处的单个像元来表示； 线状要素——用其中轴线上的像元集合来表示。中轴线的宽度仅为一个像元，即仅有一条途径可以从轴上的一个像元到达相邻的另一个像元。这种线划数据称细化了的栅格数据； 面状要素——用其所覆盖的像元集合来表示。 图11.2 11.3 图 在栅格数据中，常用的相邻概念有四方向相邻和八方向相邻两种。如图11.3。设所讨论的中心像元为（i，j）（即第i行、第j列的那个像元），若只定义与其有公共边的四个像元（i-l，j）、（i，j ＋1）、(i＋1，j)、（i，j-1）与中心像元（i,j）相邻，则这种相邻称为四方向相邻。此时，像元（i,j） （i+1,j-1） （i+1,j+1）、 具有四向邻域；若除了上述的四个像元以外，还定义像元（i-1，j-1）、 （i-1，j＋1）、 也与中心像元（i，j）相邻，则这种相邻称为八方向相邻。此时，像元（i，j）具有八向邻域。 从图像上看，同样都是细化了的栅格数据，四方向相邻与八方向相邻的栅花数据各有特点，如图11.4所示。八方向相邻的图形线划显得纤细，位置过渡较自然，与矢量数据的对应图形相比，栅格化“抖动”（也称阶梯效应）相对较弱；而四方向相邻的图像线划显得粗壮、结实，同时，栅格化的阶梯效应较明显，但其特点是沿任何方向横截一条连通的栅格线划时，其截面宽度不小于一个像元的边长。 11.1.2栅格数据的获取 在计算机地图制图中，栅格数据的来源可以有多种。基于ArcGIS对栅格进行平滑处理
Arcgis操作 实验八：栅格数据处理
7_栅格数据基本分析方法
栅格数据空间分析
栅格数据分析方法
栅格数据处理方法
1-11栅格数据与栅格数据处理