空間平滑和核密度估計(jì)

1、空間平滑和核密度估計(jì)接下來(lái)的幾個(gè)案例介紹 GIS空間分析中常用的兩個(gè)操作：空間平滑(spatial smoothing )和空間插值(spatial interpolation )。兩者關(guān)系密切，他們都可以用于顯示 空間分布態(tài)勢(shì)及空間分布趨勢(shì)。本案例用空間平滑的方法研究中國(guó)南方臺(tái)語(yǔ)地名的分布。介紹兩種空間平滑的方法： 移動(dòng)搜索法(floating catchment area,FCA)以及核密度估計(jì)法。移動(dòng)搜索法是以某點(diǎn)為中心畫一個(gè)圓或者正方形作為濾波窗口，用窗口內(nèi)的平均值 或點(diǎn)密度作為該點(diǎn)的值。將窗口在研究區(qū)內(nèi)移動(dòng)，直到得到所有位置的平均值。核密度估計(jì)法與FCA的方法類似。兩者的區(qū)別，在 F

2、CA法中，所有對(duì)象參與者平 均值計(jì)算時(shí)的權(quán)重相同，而在核密度估計(jì)法中，距離較近的對(duì)象，權(quán)重較大。這種方法 在在分析和現(xiàn)實(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)尤其有用。核密度方程的幾何意義為：密度分布在每個(gè)X中心處最高，向外不斷降低，當(dāng)距離中心達(dá)到一定的閾值范圍(窗口邊緣)處密度為0。與FCA法中窗口的作用類似，較大的閾值揭示一種區(qū)域分布態(tài)勢(shì)，而較小的閾值 則強(qiáng)調(diào)局部分布差異。ArcGIS內(nèi)置有核密度估計(jì)工具。在空間分析下的Density下。案例名稱：用空間平滑分析中國(guó)南方的臺(tái)語(yǔ)地名分布所需數(shù)據(jù)：.欽州市鄉(xiāng)鎮(zhèn)地名的點(diǎn)圖層 qztai，屬性TAIl為地名的TAIl語(yǔ)(=1 )或非TAIl語(yǔ)(=0) 標(biāo)記。.qzcnty為研究

3、區(qū)內(nèi)6個(gè)縣的邊界圖層。Part1 :基于移動(dòng)搜索法(FCA)的空間平滑。關(guān)鍵：計(jì)算各點(diǎn)之間的距離矩陣將TAIl語(yǔ)地名點(diǎn)連接到距離矩陣提取窗口內(nèi)的距離矩陣計(jì)算窗口內(nèi)的TAIl語(yǔ)地名比率將TAIl語(yǔ)點(diǎn)名比重值連接到點(diǎn)圖層 繪制TAIl語(yǔ)地名比重圖.計(jì)算各點(diǎn)之間的距離矩陣：在 ArcToolbox中，依次選擇 Analysis Tools Proximity Point Distance. 在 Input Features 和 Near Features 欄者B輸入 qztai (Point), 將輸出的表命名為 Dist_50KM.dbf 。Search radius 輸入50KM。這樣我們就用距

4、離表來(lái) 處理50km以內(nèi)的不同窗口。在距離表Dist_50km.dfb 中，列數(shù)據(jù)INPUT_FID 為起點(diǎn)， 而NEAR_FID 為終點(diǎn)。.將TAI語(yǔ)地名連接到距離矩陣： 以qztai中FID和dist_50km.dbf中的NEAR_FID 未連接指針，將屬性數(shù)據(jù)表 qztai連接（Join）到距離表dist_50km.dbf 。每個(gè)終點(diǎn)可以 通過(guò)屬性表數(shù)據(jù)point:TAI來(lái)判斷是否為TAI語(yǔ)地名。國(guó) Attubutes of Dist 5Uk*口0point zQZTAIf: ID$；二口亍工亍JpoiBt: tPOLTCD VIDr A J14 141!15110Q14? |147 (

5、1Q1191:111U10121221 |1015G 1GT0D1414UJ 4J0口.131 |1刻！14c! 口0lit14T0fl】M IIbU!IbtU02010H11I0T7|ItQ1 找20(120?00181137114tC455K1U6615J0：!-:1 ：-Pi 3Q013313314g001$1：1314910_i茹 |1% ；14soRecord： l| | h| Show; All Martsd | Rsrd; (Dout d 8410defected)aphoiy T.提取窗口內(nèi)距離矩陣：從表dist_50km.dbf中選擇距離小于10km的點(diǎn)，這樣對(duì)于每個(gè)起點(diǎn)，所

6、有的10km距離內(nèi)的終點(diǎn)將被選中。Attributes ufSub. 10k一oOIDIBTVT_FISC*m1_liriTT_FIDJa_H上 工 Tn ifoli；I42.s2q國(guó)STL53.4SUDW3472.28514L45313E53.60ODOJt743757屋31.S193.Wiaa2.4id包當(dāng),11 J11531111242,5121J741J140314156,33333315IB7E.白5TL心LIt】8E?5IF18*675191384.51 92064.EE6 2，2 ta出之：絲3聞.4434VRecQrd= H * jJ2ij5ho收回沁瞅國(guó)| Records粒o

7、ut討56S 5強(qiáng)工利-pncTfi , |可以對(duì)不同大小的窗口進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)。從而對(duì)空間尺度有一定的認(rèn)識(shí)和了解?？?看哪種窗口大小的效果最好。Part 2 :基于核密度估計(jì)法的空間平滑1、用ArcMap的空間分析擴(kuò)展模塊下的Density計(jì)算核密度：打開Spatial Analyst菜單，單擊Spatial Analyst下拉箭頭 選擇Density，彈出新的對(duì)話框。Input中輸入qztai (point),在 Population field 欄選擇 TAIl,選擇 kernel 作為 Density type ,設(shè)置 Search radius 為 10000 米，Area units

8、 為 square kilometers,Output cell size 為 1000 米，將輸 出柵格數(shù)據(jù)命名為kernel_10k ?？谟?事，J*朝常HMN0r - Wflil-0 P=viQ Cjirtw 匚# Bl LWFiMI n|JWT* AMfC T3ta.QI：iEa05L X1LE .ciMHd a: HHEwn1 ms WEWJ 即-Qj 叩 gLrii mbGwrtnmlrr Inch bmr Ohrm-hg, 1 赫* ktetdtaiibcc Mdridwiaian T-hUcil -S i l5級(jí)顯示，背景為縣域2.繪制核密度圖。默認(rèn)的kernel 10k以9級(jí)分色顯示。下圖按邊界。核密度圖上臺(tái)語(yǔ)地名的