第五节　关键技术与技术路线

一、关键技术

依托ArcGIS工作平台进行数据处理与空间分析，对湖北省地理国情普查数据进行空间分析和网络分析，其中的关键技术包括镶嵌、裁剪、重分类、栅格计算、叠加等。

（一）网络分析的时间和距离参数设定

网络分析是空间分析的一个重要方面，是依据网络拓扑关系，结合网络元素的空间、属性数据，对网络的性能、特征进行多方面的分析计算。在ArcGIS中，常规的网络分析包括路径分析、资源分配、连通分析、流分析和选址。路径分析是最基本的功能，其核心是对最佳路径和最短路径的求解。最佳路径求解是在指定网络中两节点间找一条阻抗最小的路径，其产生基于边和节点转角的阻抗。若节点无阻抗数据或阻抗数据都为0，则最佳路径就成为最短路径；OD成本矩阵用于查找和测量网络中从多个起始点到多个目的地的最小成本路径。配置OD成本矩阵分析时，可以指定需要查找的目的地数量和搜索的最大距离。本项目运用网络分析研究湖北省县市区交通可达性空间分异格局，在时间和距离参数设定时参考国家相关道路规程。

（二）栅格镶嵌参数及后缀名设置

镶嵌是指两个或多个图像的组合或合并，通过将多个栅格数据集镶嵌到一起来创建一个单个栅格数据集。其中，镶嵌至新栅格是将多个栅格数据集镶嵌至一个新的栅格数据集，通常会出现栅格叠置边界上的突变，形成叠置区域。本项目在对DEM（数字高程模型）进行镶嵌时出现叠置突变现象，处理方法：一是设置镶嵌像素类型为16 BIT SIGNEG，即16位有符号数据类型，使得栅格数据集的突变高程值被包括在像素范围内通过位深度检测；二是选择镶嵌运算符为MEAN，使得重叠区域的输出像元值为叠置像元的平均值；三是应用MATCH模式的镶嵌色彩映射表，以便在镶嵌时会考虑所有颜色的映射表；四是对具有拓展名的栅格数据集名称后缀添加“.img”。栅格数据镶嵌过程中必须注意对栅格数据的具体数值进行实时调整，避免返回意外的输出结果。

（三）重分类及栅格计算输出设置

重分类是指把栅格中的值进行重新分类或者更改栅格中的值。重分类工具可通过多种方法将像元值重分类或更改为替代值。对一个或成组的值进行重分类方法：使用替代字段；基于某条件，如按照指定的10个间隔将值分组；按区域重分类，如将值分成10个所含像元数量保持不变的组。重分类可以将输入栅格中的众多值更改为所需值、指定值或替代值，所有重分类方法适合区域中的每个像元，即对现有值应用某替代值时，都可将该替代值应用到原始区域的各个像元。

栅格计算是通过栅格计算器工具来创建和执行地图代数表达式，以输出一个新的栅格数据。栅格计算器具有以下优点：可以执行单行代数表达式；使用“模型构建器”时，支持在“地图代数”中使用变量；为一个表达式的多个输入应用Spatial Analyst运算符；在一个表达式中使用多个Spatial Analyst工具；本项目使用栅格计算的方法对重分类后的栅格数据进行计算，以得到栅格数据中等于或小于25度的坡度。在处理栅格数据过程中为了避免出现错误而在输出栅格的扩展名添加“.tif”。

（四）要素叠加和栅格叠加

叠加分析是指在统一的坐标系统下，对同一区域的多个不同主题的数据图层进行逻辑交、差、并的运算，并对该区域内的属性进行分析评定。多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间关系，还可以产生新的属性特征关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变化特征。通常有两种方法可用于执行叠加分析：要素叠加（叠加点、线或面）和栅格叠加。要素叠加的关键元素是输入图层、叠加图层和输出图层。叠加功能在输入图层中的要素被叠加图层中的要素叠置处，对该输入图层中的要素进行分割。在面相交处创建新的区域。如果输入图层包含线，则在面与线的交叉处分割线。这些新要素存储在输出图层中，并未修改原始输入图层。叠加图层中的要素属性和来自输入图层的原始属性一起被指定给输出图层中相应的新要素；栅格叠加中每个图层的每个像元都引用相同的地理位置。这使其非常适用于将多图层的特征合并到单一图层中的操作。本项目在开发强度、可利用土地资源等指标的监测测算过程中，将采用叠加分析方法。

（五）缓冲分析参数鉴定

缓冲分析是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析得到所需结果。它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一，描述了地理空间中两个地物空间距离的相近程度。本项目在交通优势度的测算和自然保护区监测过程中主要采用缓冲分析方法，参数的设定必须根据具体的情况进行具体赋值。

（六）空间插值方法选择

空间插值分析是通过空间内插或者空间外推算法，借助于已知区域的数据，推求未知区域数据的方法。基于信息点之间的相似程度或整个曲面的光滑性，创建一个拟合曲面，例如反距离权重法（IDW）、克里金法（Kriging）、趋势面法、样条函数法等。本项目基于社会经济统计数据开展经济密度、人口集聚度等指标的空间插值分析，描述具体指标的空间分布特征。

二、技术路线

图3-8　湖北省主体功能区规划实施监测技术路线