..空間分析原理及應用上機實驗..練習1：利用缺省參數創建一個表面1．1啟動ArcMap并激活地統計分析模塊單擊窗口任務欄的Start按扭,光標指向Programs,再指向ArcGIS,然后單擊ArcMap。在ArcMap中,單擊Tools,在單擊Extensions,選中GeostatisticalAnalyst復選框,單擊Close按扭。1.2添加GeostatisticalAnalyst工具條到ArcMap中。單擊View菜單,光標指向Toolbars,然后單擊GeostatisticalAnalyst。1．3在ArcMap中添加數據層一旦數據加入后,就能利用ArcMap來顯示數據,而且如果需要,還可以改變沒一層的屬性設置〔如符號等等單擊Standard工具條上的AddData按扭。找到安裝練習數據的文件夾〔缺省安裝路徑是C:\ArcGIS\ArcTutor\Geostatistics,按住Ctrl鍵,然后點擊并高亮顯示Ca_ozone_pts和ca_outline數據集。單擊Add按扭。單擊目錄表中的ca_outline圖層的圖例,打開SymbolSelector對話框。單擊FillColor下拉箭頭,然后單擊NoColor。在SymbolSelector對話框中單擊OK按鈕。點擊Standard工具條上的Save按扭。新建一個本地工作目錄〔如C:\geostatistical,定位到本地工作目錄。1．4利用缺省值創建表面單擊GeostatisticalAnalyst,然后單擊GeostatisticalWizard。點擊InputData下拉箭頭,單擊并選中ca_ozone_pts。單擊Attribute下拉框箭頭,單擊并選中屬性OZONE。在Methord對話框中單擊Kriging.單擊Next按扭。缺省情況下,在GeostatisticalMethodSelection對話框中,OrdinaryKriging和PredictionMap被選中.6．在GeostatisticalMethodSelection對話框中單擊next按扭。7．點擊next按扭。8．點擊Next按扭。9．點擊Finish按扭。10．點擊OK按扭。預測得到的臭氧圖在目錄表的頂層顯示。練習2：數據檢查2.1檢查數據的分布1．單擊ca_ozone_pts,并將它移到目錄表的頂層,然后將ca_outline置于ca_ozone_pts圖層的下面。2．單擊GeostatisticalAnalyst工具條,指向ExploreData,然后單擊Histogram。3．單擊Layer下拉箭頭,點擊并選擇ca_ozone_pts。4．單擊Attribute下拉箭頭,點擊并選擇OZONE。5．單擊直方圖臭氧值在0.162至0.175ppm之間的直方條。6．單擊關閉對話框。2.2正態QQ圖1．單擊GeostatisticalAnalyst工具條,指向ExploreData,然后點擊NomalQQplot。2．單擊Layer下拉箭頭,點擊并選中ca_ozone。3．單擊Attribute下拉箭頭,點擊并選中OZONE。4．退出對話框2.3識別數據中的全局趨勢單擊GeostatisticalAnalys工具條,鼠標指向ExploreData,點擊TrendAnalysis.2.單擊layer下拉箭頭,點擊選中ca_ozone_pts。3．單擊Attribute下拉箭頭,選中OZONE,4．單擊RotateProiection滾動條并向左拖動,使旋轉角為30度。5．單擊退山對話框。2.4理解數據的空間自相關和方向效應1．單擊GeostatisticalAnalyst工具條,指向ExploreData,點擊Semivariogram／CovarianceCloud。2．單擊Layer框下拉箭頭,點擊選中ca_ozone_pts。3．點市Attribute框下拉箭頭,單擊選中OZONE。4．在這些點上單擊并拖動Selector<選擇>光標使之高亮顯示。5．選中ShowSearchDirection復選框。6．點擊并將方向指針移動到任意角度。7．單擊并拖動選擇工具,選中那些具有最人半變異函數值的點,使之在半變異函數圖及地圖中高亮顯示。8．點擊退出對話框。9．但擊Selection菜單,然后點擊ClearSelectedFeatures以釋放地圖中高亮顯示的點。練習3：制作臭氧濃度圖單市GeostatisticalAnalyst—工具條,然斤單擊GeostatisticalWizard。單擊InputData卜拉框箭頭,點擊選中caozonepts。單擊AttributeF拉框箭頭,點擊屬性OZONE。在Methods框中選擇Kriging。單擊Next按鈕。OrdinaryKriging和Prediction被缺省選中。6．在GeostatisticalMethodSelection對話框中,單擊OrderofTrendRemoval下拉箭頭,選擇Second。閃為在練習2的TrendAnalysis對話框中已經檢測到一條南西-北東方向的"u"型曲線,所以選擇二階多項式擬合是合適的。7.在GeostatisticalMethodSelection對話框中點擊Next按鈕。8．點擊Detrending對話框中的Next按鈕。3．1半變異函數／協方差函數模型9.輸入—個新步K值12000。10．單擊輸入框,設定步長組的數目為10。提出趨勢后,半變異函數就可以模擬數據點間自相關而不用考慮數據中存在的趨勢。該趨勢將在生成最終表面之前添加回來用于計算。3．2方向半變異函數11．選中ShowSearchDirection復選框。注意個變異函數值數目的減少,因為只有那些位于搜索方向上的點才會得到顯示。12．在SearchDirection的中心線上點擊并按住鼠標,移動搜索丁具的方向。當改變搜索方向時,請注意半變異函數是如何變化的。只有在搜索方向上的半變異函數表面圖上的值才會在上面的半變異函數圖表中顯示山來。選中Anisotropy復選框。14．為搜索方向輸入下列參數,使方向指針與各向異性橢圓的短軸重合。角度方向：236.0；角度容限值：45.0；帶寬<步長>：3.015．為搜索方向輸入下列參數,使方向指針與各向異性橢圓的長軸重合。角度方向：340．0；角度容限值：45．0；帶寬<步長>：3．0點擊Next按鈕3．3領域搜索17．在圖形視圖窗口內單擊選擇一個預測點<即十字絲處>。注意在選擇那些用廠預測的點的過程中發生的變化<以及它們的權重變化>。18．為了教學目的,請在TestLocation輸入框中鍵入如F坐標：X=2044968；Y=208630.3719．選中Shape復選框,并在Angle輸入框中輸入90。注意形狀是如何變化的。不過,為了說明方向效應,請把角度值改回338.1。20．取消Shape復選框,地統計分析模塊將使用缺省值21．在SearchingNeighborhood對話框中單擊Next按鈕。22．點擊QQPlot標簽顯示QQ圖。從QQ圖上可以看出某些值稍微落在直線的上部,而某些值則稍稍落在直線的下部,但是大部分點都接近于一條平直的虛線,這表明預測誤差近似于止態分布。23．要想高亮顯示某個特定的點,可以在表中單擊與之相關的行。所選的點在散點圖中以綠色高亮顯示。24,作為可選項,可以單擊SaveCrossValidation按鈕來保存該表以便對結果做進一步的分析。單擊Finish按扭26．點擊OK按扭。預測得到的臭氧圖就會在ArcMap中作為頂層顯示出來。27．單擊圖層名以高亮顯示圖層,再次單擊,將圖層名稱改為"Trendremoved"。28．在創建的圖層"Trendremoved"上右擊鼠標,點擊CreatePredictionStandardErrorMap菜單項。29．在Standard工具條上點擊Save按鈕。練習4：模型對比利用地統計分析模塊,可以對兩種成圖結果進行對比。結合交叉驗證統計表,可以判斷哪個結果的預測更精確。1．在"Trendremoved"層上右擊,在快捷菜單中點擊"Compare…．",就能夠將"Trendremoved"層與在練習2中創建的"Default"層進行比較。因為"Trendremoved"層的均方根預測誤差較小,其均方根標準預測誤差接近于1,而平均預測誤差則接近于0,所以有理由相信"Trendremoved"模犁更優更有效。所以現在不再需要"default"層了,可以把它移去。2．在CrossValidationComparison<交叉驗證對話框>中點擊Close按鈕。3．在"Default"層上右擊,在快捷菜單中選擇Remove<移去>。4．點擊"Trendremoved"層,把它移到內容列表的底部,這樣就能夠看見采樣點及加州輪廓線。5．在Standard工具條上單擊Save按鈕。練習5：創建臭氧超出某一臨界值的概率圖在練習1和練習3中,使用不同參數的普通克里格法創建了臭氧濃度圖。在決策階段,利用預測得到的臭氧圖來識別危險區域時,務必要謹慎,因為需要了解預測中的不確定性。例如,對于一個8小時的時段,假設臭氧的臨界值是0．12ppm,可能想判斷山那些超出該臨界值的地區。可以使用地統計分析模塊來生成臭氧濃度超出臨界值的概率圖,這可以對的決策過程給予幫助。盡管地統計分析模塊提供了大量的可以完成此任務的工具,但在本練習使用的是指示克里格法。這種方法不要求數據集一定要服從某種特定分布。根據數據值是高于或者低于一個臨界值來將數據值轉換為一系列的0和l。如果利用0,12ppm作為臨界值的話,任何低于它的數據值都將被賦予0,而高于它的值則被賦予1。然后指示克里格法使用一個根據轉換后的0—1數據集計算得到的半變異函數模犁進行計算。1．點擊GeostatisticalAnalyst工具條,然后單擊GeostatisticalWizard。2．單擊LayerF拉箭頭,選擇ca_ozone_pts。3．單市Attribute下拉箭頭,選擇屬性OZONE。4．在Method框中點擊Kriging。5．在ChooselnputDataandMethod對話框中點擊Next按鈕。6．單擊IndicatorKriging,注意在其下一級菜單中,概率圖被選中。7．沒置PrimaryThresholdValue<主臨界值>為0．12ppm。8．點擊選中Exceedradial單選按鈕。9.在GeostatisticalMethodSelection話框中單擊Next按鈕10．在AdditionalCmoffsSelection對話框中單擊Next按鉦11．點擊Anisotropy,說明數據的方向性。12．設定步長大小為25000,步長數日為10個。13．在Semivariogram／CovarianceModeling對話框中點擊Next按鈕。14．對SearchNeighborhood話框中點擊Next按鈕。藍線代表臨界值<0．12ppm>,在其左邊的點的指示變換值為0,而其右邊的點的指示轉換值則為1。15．單擊并向右滾動窗口,顯示Measured,Indicator,及IndicatorPrediction等欄16．點擊并高亮顯示表中指示值為。的那一行,則該點將在散點圖中以綠色高亮顯示在蘭色臨界值線的左邊。測定和指示欄顯示的是每個樣點的實際的和轉換過的值。指示預測值表示超出臨界值的概率,該值是利用二值<0,1>數據的半變異函數模荊計算得到的,并作為原始數據的指示轉換。交叉驗證函數按順序每次省略—個點,然后計算該省略點的指示預測值。舉個例子,假設最大實測值為o．1736,如果該點實際上沒有被測量,則根據指示克里格模擬算出的預測值超山臨界值的可能性約為85％。17．在CrossValidation對話框中點擊Finish按鈕。18．在OutputLayerlnformation對話框中點擊OK按鈕。所得的概率圖將顯示在ArcMap數據視圖窗口的頂層。該圖顯示的指示預測值是指超出臨界值0.12ppm的概率,時間是1996年的某一天或某幾天。從圖中可以消楚看出,在洛杉磯附近,臭氧濃度很有可能超出安全值<一般說來,一年中的任意一個8小時時段的濃度值小于O.12ppm為安全值>。19．點擊并按住IndicatorKriging層,將其拖到ca_outline層和trendremoved層之間。練習6教如何在ArcMap中,利用在練習3創建的預測表面及在本練習中創建的概率表面圖來生成一幅符合制圖規范的令人滿意的地圖。練習6：生成最終成果圖現在可以生成一幅顯示用的最終成果圖。用ArcMap來生成一幅包含預測表面及概率表面的最終成果圖。6.1顯示兩個表面調整概率圖的顯示使可以同時看見概率圖和預測圖。概率值將以等高線的形式濕示。1．在IndicatorKriging層上右擊鼠標,單擊Properties。2．點擊Symbology標簽。3．取消FilledContours復選框,然后選中Contours復選框。4．點擊ColorRamp下拉箭頭,選擇一種別的顏色梯度。5．點擊OK按鈕。現在可以同時看見概率圖<等高線>和預測圖,如下圖所示。6.2外推臭氧值缺省時,地統計分析模塊對落于采樣數據的南北和東西范圍內的任一位置上的可選變量的值進行內插。但是,預測得到的臭氧圖并不能覆蓋加州全部地理范圍<圖層ca_outline>。要解決這個問題,必須對兩個表面進行外推求值<即預測缺省邊界之外的點的值>。1.在目錄表中右擊IndicatorKriging層,再單擊Properties。在Properties對話框中點擊Extent標簽。在SettheextenttO框中選擇acustomextententeredbelow,在VisibleExtent區域中輸入下面的值,然后點擊OK按鈕。左：-2400000右：-1600000上：860000下：-400000對圖層Trendremoved重復上述步驟。6.3以加州輪廓圖為參考對圖層進行剪裁因為只想制作加州范圍內的臭氧濃度圖,所以可以以圖層ca_outline為標準對圖層進行剪裁,以生成一幅更吸引入的地圖。1．在目錄中右擊Layer,然后單擊Properties。2．在Properties對話框中單擊DataFrame標簽。3．選中EnableCliptoShape復選框。4．點擊SpecifyShape按扭。5．在彈出的對話框中單擊OutlineofFeatures按扭。6．在Layer下拉框中單擊ca_outline。7．點擊OK按扭。8．單擊OK按扭以關閉DataFrameProperties對話框。裁剪后的地圖如下圖所示。6.4定位洛杉磯城在Standard工具條上單擊AddData按鈕。找到安裝快速入門練習數據的文件夾<缺省安裝路徑是C：＼ArcGIS\ArcTutor\Geostatistics>,然后選中ca_cities。點擊Add按鈕。一幅加州城市位置圖即顯示出來。在圖層ca_cities上右擊,在快捷菜單中單擊OpenAttributeTable。在表中拖動滾動條,找到字段AreaName的值為LosAngeles的那一行井單擊,洛杉磯即在地圖中高亮顯示。點擊關閉屬性表。7．在T00LS工具條上點擊Zoomin工具,將CityofLosAngeles放大顯示。可以看山具有最人臭氧濃度值的地區實際上位于洛杉磯的東部。6.5創建圖版1．在土菜單上點擊View,然后點擊LayoutView。2．單擊地圖以高亮顯示。3．點擊并拖動數據框的左下角以改變地圖的人小。4．在主菜單上單擊Insert,再點擊DataFrame。一個新的數據框就插入到地圖中。現在可以將第一個數據框中的所有圖層拷貝到這個新的數據框中以在臭氧圖的旁邊顯示全加州的臭氧濃度值圖,該圖以洛杉磯為中心進行放大