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1、实验二、ArcGIS的地统计分析实验目的：全面了解ArcGIS的地统计分析，学会探索性空间数据分析工具 的使用，学习空间差值方法的思维和应用。实验内容：熟悉探索性空间数据分析的直方图、 QQ 分布图、趋势分析、Voronoi图、半变异函数与协方差云、交叉协方差云；了解空间差值中的确定性 差值方法、克里金插值法、ArcGIS 10新增的差值方法实验过程：1.探索性空间数据分析(1) 直方图是对采样数据按一定的分级方案进行分级，统计采样点在各个 级别中的个数或占总采样数的百分比，并通过条带图或柱状图表示出来，显示了 数据集的频率分布，并汇总统计数据，用来检验数据分布和寻找数据离群值。在ArcMap
2、中加载Geos tat is tical Analyst工具条，在ArcMap的内容列表中，添 加“练习.shp 文件，单击“Geostatistical Analyst” “探索数据 直方图”，可在直方图对话框中选择相应的栏数和显示数据的字段。Esplcre Djebg SdbEetFeaUirK-.函 Hisbayam回 Normal QPlnt0 Vanxioi MapgMT a* idtNP |: StiDrrattn-rdnrneAmmr rawv|Geattafetkal 崗恥寸 HeI#S Iiiard増I Trend Analysis辽血晞驭小心vsrhrcEi doud回 G
3、mrHQQPlcrt7 Oas-KOTijnanct Claud图一 直方图(2) QQ分布图分为正态QQ分布图和常规QQ分布图。正态QQ图上的点可指示数据集的单变量分布的正态性,将数据集与标准正态分布进行比较，如果数 据是正态分布的，点将落在45参考线上，如果数据不是正态分布的,点将会偏 离参考线。在ArcMap的内容列表中，添加练习shp文件，单击Geos tat is tical Analyst” - “探索数据”“正态QQ图”，可采用“log”对需要的数据进 行转换。Normal QQPiotCutSMI- Lb图二QQ分布图“log”使用变化前后I-TrinsftiTnBlKiriT
4、rarifltfmatkkn.Homr DmUy5r：TnsnsiamiaiMnrrmrfnrrnalwin-常规QQ图利用两个数据集中具有相同累积分值的数据值来做图。在ArcMap 的内容列表中，添加“练习”.shp和“练习2”.shp文件，单击“Geos tat is tical Analyst” - “探索数据”-“常规QQ图”，分别选择两个图层的相应字段。SCHJTfflSLayer:attribute;CialH Solfcm fl:蜒习2寸| 面穆7LSSF；Attn I? ute;2咗同* SUnpe.rM*I II I图三常规QQ图(3) 趋势分析：用一个三维视图来探察空间数据
5、。将样品点的值分别投影 到X、平面和Y、平面上形成散点图。通过这些散点可以做出一条最佳拟合线， 并用它来模拟特定方向上存在的趋势。若拟合线是平的，则不存在趋势;如果拟 合线不是平的，说明数据存在某种趋势。在 ArcMap 的内容列表中，添加“练 习” .shp 文件，单击“ Geos tat is tical Analys t” “探索数据” “趋势 分析”，打开“趋势分析”对话框，在“旋转”下拉框中选择“图形”或者“位置”，拖动右侧滑块可任意改变投影视角。Hxaia:LiKa&arg |Gr-aph Ojticnssflirrpl&M円吓口就DauTrEd E Frcrpcbcns aria
6、iipx CMiaPuisLwaUon; D IQ Graph HoriMntaj： I2P* MtirlKai!LL.5i：F Mil LIIIHIIT图四趋势分析(4) Voronoi图是根据样点周围的点创建一系列的多边形。Voronoi多边形 创建后,每个多边形内有一个样品点，多边形内任一点到该样品点的距离都小于其他多边形内的点到该点的距离。在ArcMap的内容列表中，添加“练习” .shp和“练习 2” .shp 文件，单击“ Geos tat is tical Analys t” “探索数据” Voronoi 图叼 LegendrropeniesType:Clip Layer:53.
7、33 :17+7.21747.2 ; 1842.4Data SourceLayer:加2Add to Layout图五Voronoi图5）半变异函数与协方差云半变异函数与协方差云工具用来检查空间自相关和方向变化。只有空间相关， 才有必要进行空间插值。如果半变异函数中的点对构成一条水平的直线，则数据可能不存在空间自相关。在ArcMap的内容列表中，添加“练习” .shp文件，单 击“Geostatistical Analyst”“探索数据“半变异函数与协方差云，打开“半变异函数与协方差云”对话框，在“显示搜索方向”区域，改变“角度 方向”和“角度容差”浏览半变异函数云的某个方向子集。r挣示：击家
8、訴尸刃卜和n词声行直弭半賈咏科恤方菱去面H55WJ37.D图六 半变异函数与协方差云（6）使用交叉协方差云工具检查协方差表面是否对称以及交叉协方差值在 各个方向上是否类似。如果发现在隔离的位置或研究地点的受限区域内存在异常 的交叉协方差值，则需要采取一些操作,如去除数据趋势或者在对数据进行插值 之前将数据分割为不同的图层。在ArcMap的内容列表中，添加“练习” .shp和 “练习 2 .shp 文件，单击“ Geos tat is tical Analys t” “探索数据“交叉协方差云”。图七 交叉协方差云.t加到布鸟JL示永素方向鬥its 心：檯P单击毗朋1_蓟可退疔迓掾-差表曲.幅 S
9、 3T A T；h. 15 *os Srooe inn* ozow*HPR4：9知馱小: 歩恂0 口;2.空间插值在ArcGISlO中，将空间插值方法分为确定性插值方法和地统计法两大类。（1）确定性插值方法根据相似程度或平滑程度使用测量点创建表面。全局 多项式插值法依据多项式来拟合一个光滑的数学表面，它代表了一个采样区的数 据分布，是种粗尺度的表面插值。在ArcMap的内容列表中，添加“练习2. shp, 单击“ Geos tat is tical Analys t” “地统计向导，打开“地统计向导”对 话框，在 Methods 列表框中选择 “Global Polynomial Interp
10、olation，在 Source Dataset下拉框中选择“练习2,在Data Field下拉框中选择“MJ， 单击下一步按钮，在Order of polynomial下拉框中选择多项式的阶数，单 击下一步按钮，出现“交叉验证”对话框，单击“完成”按钮。局部多项式插值法是用多个多项式来拟合表面，每个多项式都有其覆盖的区 域（邻域）。全局多项式插值方法拟合个光滑的数据表面，反映小比例尺的数据分 布趋势;局部多项式插值方法拟合的数据表面则着重反映大比例尺的数据分布状 况，体现数据的局部特征。全局多项式插值方法用研究区内所有采样点的数据进 行全局特征拟合，局部多项式插值方法仅仅用邻近的已测点来估计
11、未知点的值。 在ArcMap中添加“练习2 .shp,然后打开“地统计向导”对话框，在“地统计向导对话框中选择Met hods列表框中的Local Polymomial It rplain。在 Soure Dat set下拉框中选择“练习2.在Da ta Field下拉框中选择“MJ, 在Weight Field下选择权重字段。然后单击下一步按钮,设置模型参数，单 击下一步按钮,出现“交叉验证对话框,单击“完成按钮。反距离权重法是一种加权移 动平均方法，以内插点与样本点之间的距离为 权重，属于确定性的内插方法。在ArcMap中添加数据，然后打开“地统计向导” 对话框，在“地统计向导对话框中，选
12、择 Methods 列表框中的“Inverse Dis tance Weigh ting,在 Source Da tase t 下拉框中选择加入的 数据，在Data Field下拉框中选择需要计算的字段，然后单击下一步按钮, 进入到方法属性对话框,设置模型参数，单击下一步按钮，出现“交叉验证 对话框，单击“完成按钮。二.1_3 尸 FEF vinaJ-Ericla口口話吒比“4.550152 - 4 1.11177!7 朋1.11 I77EA -号曲曲出 口垃L M匚的I勺7?.盟:册蚂 口対2.抚抚呂i fif?.77E157t 口引 T. 口 Elk - 1J3G!E2O rat-BiKU
13、 M -孕 341 壬 4|_j754.ME-3M - 3DO图八 反距离权重法结果径向基西数法是入工神经网络方法中的一种，通过它内插所得的表面精确地 通过每一个已知样本点。有以下五种基函数:薄板样条函数、张力样条函数、规 则样条函数、高次曲面函数、反高次曲面雨数。在ArcMap中添加数据，然后打开 “地统计向导”对话框，在“地统计向导”对话框中，选择Met hods列表框中的“Radial Basis Functions”，在 Source Dataset 下拉框中选择加入的数据， 在Data Field下拉框中选择需要计算的字段，然后单击下一步按钮，进入 到方法属性对话框，设置模型参数，单
14、击下一步按钮，出现“交叉验证”对话 框，单击“完成”按钮。（2）克里金插值是在二阶平稳假设和内蕴假设的基础上，应用变异函数（或 协方差）研究空间上随机且相关的变量分布的方法。普通克里金法是所有克里金 插值方法中最基本、最重要、应用最广泛的插值方法。它的优点在于不仅考虑了 各样本点的空间相关性，而且在给出待插点的估算值的同时，还给出表示估算精 度的方差。其缺点是半方差的计算量大，并且半方差的理论函数模型需要根据经 验入为选定。在ArcMap中添加矢量文件，然后打开“地统计向导”对话框，在 地统计向导”对话框中，选择Met hods列表框中的“Kriging/Cokriging”，在 Source
15、Dataset下拉框中选择导入的矢量数据，在Data Field下拉框中选择 相应的字段，然后单击下一步，按钮，进入到“地统计向导一 Kriging步骤2is* 际用曲4菱 正毎叩田FtKdrlmEnrEr-iMT屏I嗣fwnpte;对话框。在 Kriging Type 下拉框中选择“Ordinary，在Transformation ty pe 下选择 “Log,在 Order of trend removal 下选择“ Second,在 Out put Type列表框中选择Prediction。进入到方法属性对话框，设置模型参数, 单击下一步按钮,半变异函数与协方差建模对话框,单击下一步按钮,进入 搜索临域对话框,设置合适参数,单击下一步按钮,出现“交叉验证对话框, 单击“完成”按钮。 MTP%ogtnwaDQCV?3t OiMliMDEE 0 jMrtCiyw
