ArcGIS实例：裁剪栅格+栅格分区统计+三维可视性分析

【问题1】现有全国各省行政区划数据和某影像数据，需实现按省行政边界进行裁剪该影像数据。

图1.1 省行政区划数据

图1.2 影像数据
【方法】使用ArcGIS中【Extract By Mask】（按掩膜提取）工具实现。注：本例涉及了矢量数据与栅格数据的处理操作，为使操作正常实现，必须保证矢量数据与栅格数据的坐标系是一致的。该工具使用的矢量数据需要是面数据，若只有线数据，需要先转为面数据方能执行裁剪操作。栅格数据可以是遥感影像数据、DEM（数字高程模型）数据等专业数据，也可以是图像、照片等数据。

【实验步骤】

1)保存待提取省份的矢量数据。首先，使用【通过矩形选择要素】工具，选中“江苏省”图形数据；右击“省级行政区”图层，选择【数据】|【导出数据】，打开导出数据对话框；输出要素设置为“江苏省”；确定，得到江苏省的行政区划数据。

图1.3 【通过矩形选择要素】工具

图1.4 选中“江苏省”图形数据

图1.5 导出数据对话框

图1.6 江苏省图形数据

2）裁剪栅格数据。打开【Spatial Analyst 工具】|【提取分析】|【按掩膜提取】工具，输入栅格设置为“影像”，输入掩膜数据设置为“江苏省”，输出栅格设置为“jiangsu_grid”；确定，得到江苏省影像数据。

图1.7 【按掩膜提取】工具参数设置

图1.8 江苏省影像数据
【问题2】降雨量监测。对某地区进行野外降雨量采集，记录了采集点空间坐标和降雨量。现需对该地区按管理区范围进行降雨量总量统计，并绘制统计直方图。

图2.1 GPS样点数据

图2.2 管理区范围数据
【方法】使用ArcGIS中【Zonal Statistics】（分区统计）工具和【Zonal Statistics As Table】（以表格显示分区统计）工具实现。注：采样点的降雨量数据是空间抽样的数据，为了获取整个区域上的降雨量分布数据，需要对采样点进行空间插值操作；获得全区域降雨量数据后，才能对各个管理区进行分区统计降雨量总量。插值得到的降雨量数据为栅格数据，栅格分辨率根据特定情况而定。相关专业概念以GIS专业书为准。
【实验步骤】

1）导入采样点数据。打开ArcMap软件，打开菜单栏【文件】|【添加数据】|【添加XY数据】工具，指定导入文件为“rainfall.txt”，设置   X、Y字段对应于文本中的数据列；点击【编辑】，设置空间坐标系与区域数据zone一致；确定，得到“rainfall个事件”图层；右击该图层，选择【数据】|【导出数据】，打开导出数据对话框；设置输出数据为“points.shp”，得到采样点矢量点数据。

图2.3 【添加XY数据】工具参数设置

图2.4 导出数据对话框

图2.5 采样点矢量数据

2）生成全区降雨量数据。打开【Spatial Analyst 工具】|【插值】|【反距离权重法】工具，输入点数据设置为“points”，Z值字段设置为“P”，输出栅格设置为“rainfall”；本例中像元大小和搜索半径均默认设置；点击【环境】打开工具环境设置对话框，处理范围设置为“与zone图层相同”；确定，得到插值结果。
注：不同的插值工具得到的结果不同，使用时建议根据实际情况而定。一般的，采用反距离权重法来进行插值。

图2.6 【反距离权重法】工具参数设置

图2.7 环境设置

图2.8 插值结果
3）统计各管理区降雨量总量。打开【Spatial Analyst 工具】|【区域分析】|【分区统计】工具，输入要素区域数据为“zone”，区域字段设置为“index”，输入赋值栅格为“rainfall”，输出栅格设置为”sum_P”，统计类型选择“SUM”；确定，得到统计结果栅格数据。

图2.9 【分区统计】工具参数设置

图2.10 分区统计结果

4）统计降雨量总量表格。打开【Spatial Analyst 工具】|【区域分析】|【以表格显示分区统计】工具，输入要素区域数据为“zone”，区域字段设置为“index”，输入赋值栅格为“rainfall”，输出表设置为”t_sum_P”，统计类型选择“SUM”；确定，得到统计结果表格。

图2.11 参数设置

图2.12 分区统计表格

5）绘制统计直方图。打开菜单栏【视图】|【图】|【创建】工具，图层设置为“t_sum_P”，值字段设置为”SUM”，X字段设置为”INDEX”；常规图属性中标题设置为”各管理区降雨量总量”，取消图例，轴属性中分别修改左标题为” 降雨量“，下标题为”管理区编号“；完成，得到统计图。

图2.13 设置值字段

图2.14 设置标题

图2.15 统计结果图
【问题3】使用三维可视分析方法分析城市某条道路的可见程度。

图3.1 三维建筑数据、道路数据和观察点数据
【方法】使用ArcGIS中【Construct Sight Lines】（构造通视线）工具和【Intersect 3D Line With MultiPatch】（3D线与多面体相交）工具实现。注：本例将道路离散为线段，利用所有分割点的可视性百分比来评价该道路的可见程度。构造通视线工具生成了视点与道路的视线集数据，通过相交判断来区分被阻挡的视线和通视的视线，最后统计通视的视线百分比即为该道路的可见程度。
【实验步骤】

1)构造视点与道路的视线集。打开【3D Analyst Tools】|【3D要素】|【可见性】|【构造视线】工具，视点分析设置为”view_point“，目标要素设置为”road“，输出设置为”sights“，观察者高度字段为view_point图层的”height“字段，目标高度字段为”road”图层的”height“字段；采样距离默认为”1”；确定，得到视线集数据。

图3.2 参数设置

图3.3 视线集数据

2）视线与建筑体的相交处理。打开【3D Analyst Tools】|【3D要素】|【3D线与多面体相交】工具，输入线要素设置为”sights“，输入多面体要素设置为”CityModel“，连接属性选择”ALL“，输出点要素类设置为”int_pt“，输出线要素类设置为”int_line“；确定，得到相交结果。

图3.4 【3D线与多面体相交】工具参数设置

图3.5 相交结果

3）依据可通视性划分视线集。打开相交线段属性表，右击”LINE_OID“字段，选择【汇总】工具；注：相交线段属性表中LINE_OID字段对应于原始视线的ID值，若LINE_OID字段同一值的个数大于1，则表明原始视线被建筑体分割成线段。因此，本例对LINE_OID字段汇总统计，其余字段不涉及可不设置；设置输出表格为”table“；确定，得到统计结果表格；

图3.6 相交线段属性表

图3.7 【汇总】工具参数设置

图3.8 汇总统计结果

4）计算可见程度值。打开汇总表格table，点击【表选项】按钮，选择【按属性选择】工具，打开查询器；输入表达式” “Cnt_LINE_O” =1 “；应用，找出可通视的视线记录；从表格提示可知有【138】条视线未被遮挡，而视线总数为【493】条；可见程度计算可得【27.99%】

图3.9 查询表达式

图3.10 选择可见视线

来源：地理信息论坛

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