栅格分析——为学校选址
1
本练习要求对现有中学、人口分布、土地使用进行评定，为新建中学的选址提供依据，可利用的数据有三种：
（1）现有中学。点状空间数据，新建中学不应离现有中学太近，为此建立离开现有中学的距离图。
（2）人口分布。点状空间数据，新建中学应在人口比较密集的地方，为此利用点状人口调查数据产生密度图。
（3）规划土地使用。矢量多边形空间数据，某些用地不应该建中学，如工业用地，某些用地不太适合建中学，如商业用地，而居住用地适合建中学。
根据上述数据和基本依据，将离开现有中学的距离分为4类，分别赋予评定指标：
0～500米：0，500～1000米：1，1000～1500米：2，>1500米：3 图层① 人口密度分为4类（人/公顷），分别赋予评定指标： 0～50：0，50～100：1，100～200：2，>200：3 图层② 土地使用再分为3类，分别赋予评定指标：
工业或绿地：0，商业：1，居住：2 图层③ 新建中学选址的综合评定指标：图层①×图层②×图层③
2
启动地图文档\gis_ex09\ex09\ex09.mxd，激活dataframe1，有4个图层（见图 9-1）：点状图层“现有中学”、点状图层“人口调查”、面状图层“规划土地使用”、线状图层“道路”（只起限定栅格边界和背景图的作用）。鼠标双击dataframe1，在弹出的DataFrameProperties 对话框的General 标签中将MapUnites 和Display
Units 从Unknown （未定义）改为Meters （米），完成后按“确定”键关闭。选用 菜单Tools/Extension …，加载SpatialAnalyst ，在菜单View/Toolbars 下勾选Spatial Analyst ，调出栅格分析工具条。
图9-1dataframe1的显示
设置Spatial Analyst 的初始参数，选用菜单Spatial Analyst/Options…：
（1）General 标签
Working ：D:\gis_ex09\ex09\temp\
鼠标展开选择Spatial Analyst 的工作路径 Analysismask ： 不选，本练习暂不考虑
AnalysisCoordinateSystem ：
●Analysisoutputwillbesavedinthesamecoordinatesystemastheinput(orfirstraster inputiftherearemultiple …
点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同
（2）Extents 标签
9-1
Analysisextent ：SameasLayer ：“道路”下拉选择图层，限定分析空间的范围 （3）Cellsize 标签
Analysiscell ：AsSpecifiedBelow 下拉选择
Cellsize ：50 键盘输入栅格单元的大小
NumberofRows ：82 边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数 NumberofColumns ：136
边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数
按“确定”键，完成初始化设置。选用菜单Spatial Analyst/Distance/Straight Line …，出现StraightLine 参数设置对话框：
Distanceto ：现有中学 下拉选择图层名，消防站为距离的参照点 Maximumdistance ： 不限定最大的计算范围，保持空白 Outputcellsize ：50 默认，使用初始化设置
Outputraster ：school
键盘输入栅格数据名称，存放路径为初始化设置
按OK 键，产生离开现有中学的距离分布图，点击图层名school ，选用菜单Spatial Analysis/Reclassify…，系统出现Reclassify 对话框，点击Classify …按钮，出现Classification 对话框：
Method:EqualInterval 按等间距方式分类 Classes ：4
共分4类
按OK 键，返回Reclassify 对话框，栅格数据被分为4类，还要按分析之前确定的要求修改分类的间距：
OldValues （原来值） NewV al u e （修改值）
0–500
500–1000 1 1000–1500 2 1500–2200
3
在Outputraster 中规定文件名及输出路径，这里为R_school，按OK 键返回，
系统产生新的分类图层R_school（见图9-2）。
图9-2离开现有中学的距离再分类图
3
选用菜单Spatial Analysis/Density…，出现Density 参数设置对话框：
Inputdata ：人口调查 下拉选择图层名，得到人口调查样本点Population Field ：POPU 下拉选择，该字段在“人口调查”要素属性表中Density Type：Kernel
采用核心式计算方法，离样本点近的单元密度
大，远的密度小，大于搜索半径时，单元的密度值为零
9-2
SearchRadius ：800 计算密度时的搜寻半径
AreaUnits : Square mapun its 面积单位用地图单位的平方
Outputcellsize ：50 已经在初始化时设定，默认
Output raster ：popu_den 键盘输入栅格数据名称，路径按初始化设置
按OK 键，产生估计的人口密度分布图popu_den（产生密度图的原理已在前章介绍）。选用菜单Spatial Analysis/Reclassify…，出现Reclassify 对话框，在Input raster 下拉菜单中选择popu_den，点击Classify …按钮，出现Classification 对话框：
Method :EqualInterval
Classes ：4
按OK 键后，返回Reclassify 对话框，栅格数据被自动分为4类，再按要求修改：
OldValues （原来值）
NewV al u e （修改值）
0–0.005 0 0.005–0.01 1 0.01–0.02 2 0.02–0.03
3
在Outputraster 中指定产生栅格数据的名称及路径，这里名称为R_popu，路径按初始设定，按OK 键返回，系统产生新的分类图层“R_popu”（见图9-3）。
本章开始，人口密度的面积按公顷（万平方米）考虑，练习中地图单位是米，计算密度时按地图单位的平方即平方米计算，因此栅格单元的取值和当初确定的指标之间是1：10000的关系，再分类后和原来的定义一致。
图9-3重新分类后的人口密度图
4规划土地使用矢量图层转换为栅格图、再分类
鼠标右键打开“Attribute of 土地使用”，可以看到该要素属性表有字段LANDUSE ，为每个多边形地块的规划土地使用性质，按城市规划专业习惯，土地使用分类编码的意义为：C ：商业，G ：绿地，M ：工业，R1：一类居住，R2：二类居住。选用菜单SpatialAnalysis/Convert/FeaturestoRaster…（矢量要素转换为栅格），系统出现FeaturestoRaster 参数设置对话框：
Inputfeatures ：土地使用 下拉选择图层名
Field ：landuse 下拉选择字段名，该字段在“土地使用”要素属性表中，
决定栅格单元取值
Outputcellsize ：50 已经在初始化时设定
Outputraster ：ld_use
键盘输入栅格数据名称，路径按初始设置
9-3
按OK 键后，产生栅格状土地使用图层ld_use（见图9-4），打开图层属性表Attributeofld_use”，该表的内容如下：
Value Count
landuse
栅格单元取值
取该值的单元数累计
所对应的转换前的属性 1 1568 M （工业用地） 2 854 C
（商业用地）
3 4120 R2 （一类居住用地） 4 1079 R1 （二类居住用地） 5
658
G
（绿地）
图9-4土地使用矢量图转化成栅格图
按评价的需要对landuse 字段再分类。选用菜单Spatial Analysis/Recla ssify …，系统出现Reclassify 对话框，在Inputraster 下拉菜单中选择ld_use，在Reclassfield
中下拉选择landuse ，表示对landuse 字段进行重新赋值。注意，这里应直接修改 NewV alues ，具体操作如下：
OldV alues （原来值）
NewValue （修改值）C （商业）
1 G （绿地） 0 M （工业） 0 R1（一类居住） 2 R 2（二类居住）
2
在Outputraster 中指定栅格数据名为R_ld_use，按OK 键，产生新的栅格图层R_ld_use（见图9-5）。
图9-5重新分类后的土地使用图层
9-4
“
5
选用菜单Spatial Analysis/RasterCalculato r…，出现RasterCalculator 对话框，可供计算的图层名列在左侧图层选择框内，双击鼠标实现如下操作：
[R_popu]*[R_ld_use]*[R_school]
按Evaluate 按钮，产生中学选址综合评定图层Calculation 。鼠标双击图层名 Calculation ，调出图层特征设置对话框，在Symbology 标签中，调整符号如下：
Show:Classified 点击选择Classified F ield:Value 系统默认
Color Ramps ：
下拉选择一种单色渐变色系
按Classify …按钮，调整分类：
Method:EqualInterval 按指标的平均间距分类Classes ：8
分8个区间
按OK 键返回，按“确定”键结束图层显示设置。在选址综合评定图中可以看出颜色偏深（栅格单元取值偏大）为适宜布置新建学校的位置，颜色偏浅（栅格单元取值偏小）表示不适合再增加学校的位置。关闭除“道路”、“现有中学” 和Calculation 之外的其他图层，将图层“道路”和“现有中学”的显示次序调至综合评定图之上，得到更好的观察效果（见图9-6）。
图9-6用栅格模型产生的中学选址综合评定图
图9-7用矢量模型产生的中校选址综合评定图（详见第12章）9-5
6分类计算面积
栅格单元为整数时，自动产生栅格取值属性表，打开AttributeofCalculation ， 可以看到栅格单元的汇总情况，该表不能编辑，为了得到不同评定值的面积，选 用属性表窗口内的菜单Options/Export…，将该表转换成独立属性表：
Export :All r ecords
默认选择 Outputtable :D:\gis_ex09\ex09\temp\Export_Output.dbf
输出的表名和路径
点击OK 按钮后，再提示产生的新表是否加入当前地图文档，回答“是（Y ）”，在目录表中点击Source 标签，可以看到该表被加载。打开属性表Export_Output，选用菜单Options/AddField…，
Name:Sum_Area Type:Long I nteger Precision:8
按OK 键返回，用鼠标右键点击字段名Sum_Area，选用菜单Calculate Value s…，在FieldCalculator 对话框中有提示：Sum_Area=，用鼠标和键盘在文本框内输入：[Count]*50*50（每个栅格单元的大小为50米乘50米），按OK 键返回。不同评定值的汇总结果如下：
Value
Coun t Sum _Area （综合评定值） （栅格中取该值的单元共有多少）
（累计面积） 0 4877 12192500 1 234 585000 2
955
2387500
3 41 102500 4 1641 4102500 6 90 225000 8 433 1082500 12
8
20000
练习结束，选用菜单File/Exit，退出ArcMap ，软件提示是否保存对Map Document 做过的改动，为了不影响以后、他人的练习，应选“否（No ）”回答。
7本章小结
在密度图、距离图的基础上，本章增加了矢量多边形转换成栅格、栅格数据再分类、多重栅格数据之间叠合计算等功能，重点是叠合计算，多指标综合评定。读者做完练习后，应回顾一下本章开始介绍的中学选址评定依据，理解综合评定的五个主要步骤：
（1）产生离开现有中学的距离图、再分类，确定单项评定指标 （2）产生人口分布密度图、再分类，确定单项评定指标 （3）土地使用矢量图转换为栅格图、再分类，确定单项评定指标 （4）多重栅格叠合，单项指标综合，显示综合评定图 （5）按综合评定指标，分类计算面积
练习者还可以和第12章矢量型中学选址评定方法作比较（见图9-7）。
9-6
栅格分析——为学校选址
1
本练习要求对现有中学、人口分布、土地使用进行评定，为新建中学的选址提供依据，可利用的数据有三种：
（1）现有中学。点状空间数据，新建中学不应离现有中学太近，为此建立离开现有中学的距离图。
（2）人口分布。点状空间数据，新建中学应在人口比较密集的地方，为此利用点状人口调查数据产生密度图。
（3）规划土地使用。矢量多边形空间数据，某些用地不应该建中学，如工业用地，某些用地不太适合建中学，如商业用地，而居住用地适合建中学。
根据上述数据和基本依据，将离开现有中学的距离分为4类，分别赋予评定指标：
0～500米：0，500～1000米：1，1000～1500米：2，>1500米：3 图层① 人口密度分为4类（人/公顷），分别赋予评定指标： 0～50：0，50～100：1，100～200：2，>200：3 图层② 土地使用再分为3类，分别赋予评定指标：
工业或绿地：0，商业：1，居住：2 图层③ 新建中学选址的综合评定指标：图层①×图层②×图层③
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启动地图文档\gis_ex09\ex09\ex09.mxd，激活dataframe1，有4个图层（见图 9-1）：点状图层“现有中学”、点状图层“人口调查”、面状图层“规划土地使用”、线状图层“道路”（只起限定栅格边界和背景图的作用）。鼠标双击dataframe1，在弹出的DataFrameProperties 对话框的General 标签中将MapUnites 和Display
Units 从Unknown （未定义）改为Meters （米），完成后按“确定”键关闭。选用 菜单Tools/Extension …，加载SpatialAnalyst ，在菜单View/Toolbars 下勾选Spatial Analyst ，调出栅格分析工具条。
图9-1dataframe1的显示
设置Spatial Analyst 的初始参数，选用菜单Spatial Analyst/Options…：
（1）General 标签
Working ：D:\gis_ex09\ex09\temp\
鼠标展开选择Spatial Analyst 的工作路径 Analysismask ： 不选，本练习暂不考虑
AnalysisCoordinateSystem ：
●Analysisoutputwillbesavedinthesamecoordinatesystemastheinput(orfirstraster inputiftherearemultiple …
点选上侧，产生栅格的坐标系和输入数据相同
（2）Extents 标签
9-1
Analysisextent ：SameasLayer ：“道路”下拉选择图层，限定分析空间的范围 （3）Cellsize 标签
Analysiscell ：AsSpecifiedBelow 下拉选择
Cellsize ：50 键盘输入栅格单元的大小
NumberofRows ：82 边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格行数 NumberofColumns ：136
边界和栅格单元大小确定后，自动确定栅格列数
按“确定”键，完成初始化设置。选用菜单Spatial Analyst/Distance/Straight Line …，出现StraightLine 参数设置对话框：
Distanceto ：现有中学 下拉选择图层名，消防站为距离的参照点 Maximumdistance ： 不限定最大的计算范围，保持空白 Outputcellsize ：50 默认，使用初始化设置
Outputraster ：school
键盘输入栅格数据名称，存放路径为初始化设置
按OK 键，产生离开现有中学的距离分布图，点击图层名school ，选用菜单Spatial Analysis/Reclassify…，系统出现Reclassify 对话框，点击Classify …按钮，出现Classification 对话框：
Method:EqualInterval 按等间距方式分类 Classes ：4
共分4类
按OK 键，返回Reclassify 对话框，栅格数据被分为4类，还要按分析之前确定的要求修改分类的间距：
OldValues （原来值） NewV al u e （修改值）
0–500
500–1000 1 1000–1500 2 1500–2200
3
在Outputraster 中规定文件名及输出路径，这里为R_school，按OK 键返回，
系统产生新的分类图层R_school（见图9-2）。
图9-2离开现有中学的距离再分类图
3
选用菜单Spatial Analysis/Density…，出现Density 参数设置对话框：
Inputdata ：人口调查 下拉选择图层名，得到人口调查样本点Population Field ：POPU 下拉选择，该字段在“人口调查”要素属性表中Density Type：Kernel
采用核心式计算方法，离样本点近的单元密度
大，远的密度小，大于搜索半径时，单元的密度值为零
9-2
SearchRadius ：800 计算密度时的搜寻半径
AreaUnits : Square mapun its 面积单位用地图单位的平方
Outputcellsize ：50 已经在初始化时设定，默认
Output raster ：popu_den 键盘输入栅格数据名称，路径按初始化设置
按OK 键，产生估计的人口密度分布图popu_den（产生密度图的原理已在前章介绍）。选用菜单Spatial Analysis/Reclassify…，出现Reclassify 对话框，在Input raster 下拉菜单中选择popu_den，点击Classify …按钮，出现Classification 对话框：
Method :EqualInterval
Classes ：4
按OK 键后，返回Reclassify 对话框，栅格数据被自动分为4类，再按要求修改：
OldValues （原来值）
NewV al u e （修改值）
0–0.005 0 0.005–0.01 1 0.01–0.02 2 0.02–0.03
3
在Outputraster 中指定产生栅格数据的名称及路径，这里名称为R_popu，路径按初始设定，按OK 键返回，系统产生新的分类图层“R_popu”（见图9-3）。
本章开始，人口密度的面积按公顷（万平方米）考虑，练习中地图单位是米，计算密度时按地图单位的平方即平方米计算，因此栅格单元的取值和当初确定的指标之间是1：10000的关系，再分类后和原来的定义一致。
图9-3重新分类后的人口密度图
4规划土地使用矢量图层转换为栅格图、再分类
鼠标右键打开“Attribute of 土地使用”，可以看到该要素属性表有字段LANDUSE ，为每个多边形地块的规划土地使用性质，按城市规划专业习惯，土地使用分类编码的意义为：C ：商业，G ：绿地，M ：工业，R1：一类居住，R2：二类居住。选用菜单SpatialAnalysis/Convert/FeaturestoRaster…（矢量要素转换为栅格），系统出现FeaturestoRaster 参数设置对话框：
Inputfeatures ：土地使用 下拉选择图层名
Field ：landuse 下拉选择字段名，该字段在“土地使用”要素属性表中，
决定栅格单元取值
Outputcellsize ：50 已经在初始化时设定
Outputraster ：ld_use
键盘输入栅格数据名称，路径按初始设置
9-3
按OK 键后，产生栅格状土地使用图层ld_use（见图9-4），打开图层属性表Attributeofld_use”，该表的内容如下：
Value Count
landuse
栅格单元取值
取该值的单元数累计
所对应的转换前的属性 1 1568 M （工业用地） 2 854 C
（商业用地）
3 4120 R2 （一类居住用地） 4 1079 R1 （二类居住用地） 5
658
G
（绿地）
图9-4土地使用矢量图转化成栅格图
按评价的需要对landuse 字段再分类。选用菜单Spatial Analysis/Recla ssify …，系统出现Reclassify 对话框，在Inputraster 下拉菜单中选择ld_use，在Reclassfield
中下拉选择landuse ，表示对landuse 字段进行重新赋值。注意，这里应直接修改 NewV alues ，具体操作如下：
OldV alues （原来值）
NewValue （修改值）C （商业）
1 G （绿地） 0 M （工业） 0 R1（一类居住） 2 R 2（二类居住）
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在Outputraster 中指定栅格数据名为R_ld_use，按OK 键，产生新的栅格图层R_ld_use（见图9-5）。
图9-5重新分类后的土地使用图层
9-4
“
5
选用菜单Spatial Analysis/RasterCalculato r…，出现RasterCalculator 对话框，可供计算的图层名列在左侧图层选择框内，双击鼠标实现如下操作：
[R_popu]*[R_ld_use]*[R_school]
按Evaluate 按钮，产生中学选址综合评定图层Calculation 。鼠标双击图层名 Calculation ，调出图层特征设置对话框，在Symbology 标签中，调整符号如下：
Show:Classified 点击选择Classified F ield:Value 系统默认
Color Ramps ：
下拉选择一种单色渐变色系
按Classify …按钮，调整分类：
Method:EqualInterval 按指标的平均间距分类Classes ：8
分8个区间
按OK 键返回，按“确定”键结束图层显示设置。在选址综合评定图中可以看出颜色偏深（栅格单元取值偏大）为适宜布置新建学校的位置，颜色偏浅（栅格单元取值偏小）表示不适合再增加学校的位置。关闭除“道路”、“现有中学” 和Calculation 之外的其他图层，将图层“道路”和“现有中学”的显示次序调至综合评定图之上，得到更好的观察效果（见图9-6）。
图9-6用栅格模型产生的中学选址综合评定图
图9-7用矢量模型产生的中校选址综合评定图（详见第12章）9-5
6分类计算面积
栅格单元为整数时，自动产生栅格取值属性表，打开AttributeofCalculation ， 可以看到栅格单元的汇总情况，该表不能编辑，为了得到不同评定值的面积，选 用属性表窗口内的菜单Options/Export…，将该表转换成独立属性表：
Export :All r ecords
默认选择 Outputtable :D:\gis_ex09\ex09\temp\Export_Output.dbf
输出的表名和路径
点击OK 按钮后，再提示产生的新表是否加入当前地图文档，回答“是（Y ）”，在目录表中点击Source 标签，可以看到该表被加载。打开属性表Export_Output，选用菜单Options/AddField…，
Name:Sum_Area Type:Long I nteger Precision:8
按OK 键返回，用鼠标右键点击字段名Sum_Area，选用菜单Calculate Value s…，在FieldCalculator 对话框中有提示：Sum_Area=，用鼠标和键盘在文本框内输入：[Count]*50*50（每个栅格单元的大小为50米乘50米），按OK 键返回。不同评定值的汇总结果如下：
Value
Coun t Sum _Area （综合评定值） （栅格中取该值的单元共有多少）
（累计面积） 0 4877 12192500 1 234 585000 2
955
2387500
3 41 102500 4 1641 4102500 6 90 225000 8 433 1082500 12
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20000
练习结束，选用菜单File/Exit，退出ArcMap ，软件提示是否保存对Map Document 做过的改动，为了不影响以后、他人的练习，应选“否（No ）”回答。
7本章小结
在密度图、距离图的基础上，本章增加了矢量多边形转换成栅格、栅格数据再分类、多重栅格数据之间叠合计算等功能，重点是叠合计算，多指标综合评定。读者做完练习后，应回顾一下本章开始介绍的中学选址评定依据，理解综合评定的五个主要步骤：
（1）产生离开现有中学的距离图、再分类，确定单项评定指标 （2）产生人口分布密度图、再分类，确定单项评定指标 （3）土地使用矢量图转换为栅格图、再分类，确定单项评定指标 （4）多重栅格叠合，单项指标综合，显示综合评定图 （5）按综合评定指标，分类计算面积
练习者还可以和第12章矢量型中学选址评定方法作比较（见图9-7）。
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