[ArcGIS] 空间分析(七) 距离制图
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距离制图(distance)根据每一栅格相距其最邻近要素(源)的距离分析制图,从而反映每一栅格与其最邻近源的相互关系。
相关概念
- 源
距离分析中的目标或目的地。源表现在GIS数据特征上就是一些离散的点、线、面要素。要素可以邻接,但属性必须不同。
源可以用栅格数据表示,也可以使用矢量数据表示。 - 成本
成本即到达目标、目的地的花费,包括金钱、时间、人们的喜好等。 - 成本栅格数据
记录了通过每一单元的通行成本。成本数据的制作一般是基于重分类功能完成。 - 距离分析函数
ArcGIS提供了许多用于测量距离和分析函数,如直线距离、成本距离,实现各种距离分析与制图。
距离分析中的三种栅格数据
名称 | 介绍 |
---|---|
分配数据 | 每个单元所对应的最近源,单元值为最近源的值 |
成本距离加权数据 | 考虑很多因子的成本数据,单元值为经过该点需要的费用,可以理解为费用数据 |
距离方向数据 | 单元格到最近源的方向(沿最“短”路径),单元值为方向(值为1-8,或者0-360度) |
特别注意的是:下文中以费用数据代替成本距离加权数据,便于理解。
小生把成本距离加权数据理解为费用数据,即经过该单元格需要多少费用,其概念和成本还是有区别的,成本不是结果,是一开始的考虑因子,而最终费用是结果,确确实实经过那个单元需要这么多钱,可以说费用是成本的综合考虑的结果。
小生认为距离制图的难点就在于 如何选择成本数据,如何综合考虑成本数据,每个成本因子所占的权重比是多少。
分配数据
可以类比与矢量数据中的泰森多边形哦。
分配数据记录每一单元点隶属的最近源信息,单元值就是其最近源的值。
在直线距离分析制图中,分配函数用直线距离最邻近分析方法识别单元归属于哪个源;在成本距离加权分析中依据最短距离、最小累加通行成本识别单元归属于哪个源
ArcGIS中计算分配数据的距离分析函数:
方法名 | 介绍 |
---|---|
成本分配 | 在累加成本的基础上计算最近源(考虑成本计算最近源) |
欧式分配 | 赋予每个单元直线距离最近源的值(以直线距离作为成本,计算最近源) |
路径距离分配 | 根据成本面上的最小累积成本计算每个像元的最近源,同时考虑表面距离及水平和垂直成本因素 |
成本距离加权数据
也称成本累积数据,记录每个栅格到 距离最近、成本最低的源 的最少累加成本。(考虑很多因子加权后,经过该点需要支付的费用),可以理解为费用数据
例如:将时间作为成本,翻山需要1h,绕路需要30min,则此时翻山的成本距离就要大于绕路的成本距离。因此,人们会自觉选择绕路而不是翻山
54 | 89 | 94 |
27 | 42 | 89 |
最近源 | 27 | 54 |
ArcGIS中计算费用数据的距离分析函数:
方法名 | 介绍 |
---|---|
廊道分析 | 计算两个输入累积成本栅格的累积成本总和(综合两个因子得到成本数据) |
成本距离 | 计算每个单元到成本面上最近源的最小累积成本距离 |
欧式距离 | 量测每一单元到最近源的直线距离 |
路径距离 | 为每个像元计算与最近源之间的最小累积成本距离,同时考虑表面距离及水平和垂直成本因素 |
距离方向数据
表示从每一单元出发,沿着最低累计成本路径到达最近源的路线方向。(该数据的单元值,记录了该单元到邻近源的最短路径的下一步怎么走),单元值可能为1-8的方向,也可能为0到360度
例如:根据上面的成本距离加权数据生成的距离方向数据
3 | 3 | 4 |
3 | 4 | 4 |
最近源 | 5 | 5 |
第一行第一列的单元到最近源的方向为3,参考方向数据说明图,3为向下走
方向数据的说明图:单元值1-8对应的方向
0为该单元,向右为1,向下走为3
6 | 7 | 8 |
---|---|---|
5 | 0 | 1 |
4 | 3 | 2 |
ArcGIS中计算方向数据的距离分析函数:
方法名 | 介绍 |
---|---|
欧式方向 | 计算每个单元最近源的方向,单位度 |
成本路径 | 计算从源到目标的最小成本路径 |
成本回溯链接 | 定义在最近源的最小累积成本路径上为下一单元的相邻点 |
路径距离回溯链接 | 在指定最近源的最小累积成本路径上定义表示下一个像元的近邻,同时考虑表面距离及水平和垂直成本因素 |
功能操作
一些方法中,可以有多个产物,即分配、费用、方向数据其中的一个或二个或三个。
直线距离
通过直线距离函数,计算每个栅格与最近源之间的欧式距离,并按距离远近分级。
距离数据可以理解为各个单元到最近源的成本数据(费用数据)
直线距离可以用于实现空间污染影响度分析,寻找最近医院,计算距最近超市的距离等操作。
操作:可以计算得到费用、方向两个数据
- [ArcToolbox]–>[Spatial Analyst工具]–>[距离分析]–>[欧式距离]
- [输入栅格数据或要素源数据]:选择需要计算直线距离的数据
- [最大距离]文本框中输入最大距离,计算将在输入的距离范围内进行,距离以外的地方直接赋予空值
- [输入像元大小]输入输出结果的栅格大小
- [输出距离栅格数据]、[输出方向栅格数据]
区域分配
通过分配函数将所有栅格单元分配给离其最近的源。单元值存储了归源的标识值。
分配功能可以用于超市服务区域划分,寻找最邻近学校,找出医疗设备配备不足的地区等分析。
操作:可以计算得到分配、成本、方向三个数据
- [ArcToolbox]–>[Spatial Analyst工具]–>[距离分析]–>[欧式分配]
- [输入栅格数据或要素源数据]:选择源数据层
- 设置[最大距离]、[输出像元大小]
- 可以选择输出[分配栅格数据]、[距离栅格数据]、[方向栅格数据]
成本距离
通过成本距离加权函数,计算出每个栅格到距离最近、成本最低源的最少累积成本。
得出两个结果:
- 成本距离加权数据表示了每一个单元到它最近源的最小累积成本(即费用数据)
- 成本方向数据表示了从每一单元出发,沿着最低累积成本路径到达最近源的具体路线(即方向数据)
操作:可以计算得到分配、方向两个数据
[ArcToolbox]–>[Spatial Analyst工具]–>[距离分析]–>[成本距离]
最短路径
通过最短路径函数获取从一个源或一组源出发,到达一个目标地或一组目标地的最短直线路径或最小成本路径。
最短路径分析可以找到通达性最好的路径,或找出居民地到达超时的最优路径。
最短路径计算过程中,源可以是点,也可以是区域要素。所以,存在三种最短路径计算方法:
- Each Cell: 为源中每一个单元点寻找一条成本最小路径
- Each Zone: 为每个源寻找一条成本最小路径,源中所有单元共享同一条路径
- Best Single:为所有源找寻一条成本最小路径,此时,只有一个源与一个相应的目标点或目标组相连
最短路径计算需要的数据:费用与方向数据
经过成本数据执行成本加权距离函数,获取的成本方向数据和成本距离数据(即费用数据)
操作:前提费用与方向数据
[ArcToolbox]–>[Spatial Analyst工具]–>[距离分析]–>[成本路径]
总结
distance根据每一栅格相聚其最邻近要素(源)的距离分析制图,从而反映每一栅格与其最邻近源的相互关系
三种栅格数据:
名称 | 介绍 |
---|---|
分配数据 | 每个单元所对应的最近源,单元值为最近源的值 |
成本距离加权数据 | 考虑很多因子的成本数据,单元值为经过该点需要的费用,可以理解为费用数据 |
距离方向数据 | 单元格到最近源的方向(沿最“短”路径),单元值为方向(值为1-8,或者0-360度) |
ArcGIS中关于距离制图:[ArcToolbox]–>[Spatial Analyst Tool]–>[distance]
名称 | 作用 | 官方介绍 | 输入 | 输出 |
---|---|---|---|---|
廊道分析 | 综合两个成本数据,输出新的成本数据 | 计算两个输入累积成本栅格的累积成本总和 | 两个成本数据 | 成本数据 |
成本分配 | 考虑自定义成本,主要计算结果为分配数据 | 成本面上的最小累积成本计算每个像元的最近源 | 源数据(栅格或矢量)、成本数据 | 分配数据、费用数据、方向数据 |
成本回溯链接 | 考虑自定义成本,主要计算结果为方向数据 | 在最近源的最小累积成本路径上为下一单元的相邻点 | 源数据、成本数据 | 方向数据、费用数据 |
成本距离 | 考虑自定义成本,主要计算结果为费用数据 | 计算每个单元到成本面上最近源的最小累积成本距离 | 源数据、成本数据 | 费用数据、方向数据 |
欧式分配 | 考虑直线距离,主要计算结果为分配数据(可类比于矢量的泰森多边形) | 基于欧氏距离计算每个像元的最近源 | 源数据 | 分配数据、费用数据、方向数据 |
欧式方向 | 考虑直线距离,主要计算结果为方向数据 | 计算每个像元相对于最近源的方向(以度为单位) | 源数据 | 方向数据、费用数据 |
欧式距离 | 考虑直线距离,主要计算结果为费用数据 | 计算每个像元到最近源的欧氏距离 | 源数据 | 费用数据、方向数据 |
路径距离 | 考虑水平和距离两个因素,主要计算结果为费用数据 | 为每个像元计算与最近源之间的最小累积成本距离,同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素 | 源数据、成本数据(成本栅格数据、表面栅格数据) | 费用数据、方向数据 |
路径距离分配 | 考虑水平和距离两个因素,主要计算结果为分配数据 | 根据成本面上的最小累积成本计算每个像元的最近源,同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素 | 源数据,成本数据(成本栅格数据、表面栅格数据) | 分配数据、费用数据、方向数据 |
路径距离回溯链接 | 考虑水平和距离两个因素,主要计算结果为方向数据 | 向最近源的最小累积成本路径上定义表示下一像元的近邻,同时考虑表面距离以及水平和垂直成本因素 | 源数据、成本数据(成本栅格数据、表面栅格数据) | 方向数据、费用数据 |
成本路径 | 指定一个目标,分析每个源到目标的最优路径 | 计算从源到目标的最小成本路径 | 目标位置、费用数据、方向数据 | 栅格,每个源到目的地的路径 |
转载自:https://blog.csdn.net/summer_dew/article/details/78299337