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ArcGispro 操作简要

空间分析与技术方法(简单实操)笔记。

空间计量

空间关系

什么是区域经济学,核心是利用空间数据刻画空间关系。空间数据需要数据和位置。位置不只是经纬度,还有距离。距离不只是空间距离,文化相似度也可以看作一种距离。定义位置关系的方式也多种多样,例如点相邻,边相邻…

为什么需要空间计量

推荐参考《空间计量经济学导论》(James LeSage / R.Kelley Pac)

  • 空间依赖:不同观测点的值互相影响。
    • 竞争、合作、模仿、扩散(空间溢出性)、对抗……
    • 这种内生性可能是 a 地 x 影响了 b 地的 y;也可能是 a 地的 y 直接影响了 b 地的 y。
  • 空间自相关:对空间依赖的一种测度。
    • 空间异质性:空间依赖关系并不均匀分布。例如国内数据,可能东北是内部多地负相关,西南地区内部多地正相关关。
    • 测量也分为全局自相关和局部自相关。

因此,不同的空间自相关需要用不同的模型进行估计。

软件版本

  • R、stata、matlab 各自有合适的空间计量包。
  • Geoda 为免费开源的空间计量软件。
  • 重点为 gis 软件:如果选择 arcgis 系列,其分为旧系列和 pro 系列。
  • Arcgispro 是 arcgis 的升级版,但尚在迭代中,不稳定,理论上 pro 都能兼容旧版。由于国家需要版本稳定性,测绘的行业一般要求使用 arcgis 10.2 版本 或者 arcgis 10.8 版本 。网上大部分教程也是针对 arcgis 旧版的教程。

个人是经济学专业,并非专业测绘,所谓学新不学旧,因此选择 arcgispro。官方帮助教材可以参考官网网站

个人以前也使用过旧版,记录过的步骤为转化 tif 为 excel。个人感觉 pro 版本的页面更简介美观一些。

操作

基础设定

学习 stata 要培养良好的代码文件管理习惯,例如从 do 文件入手,而 gis 也是从新建目录开始。新建的目录就是自己的工程项目。

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如图

这里我新建了一个地图(插入 - 新建地图),目前是线上的默认全球地图。随意点击地图,正式开始工程。如果不满意页面布局,拖动几个选项框就可以换位置。

可以看到右侧边缘有:

  • 目录:插入界面的 添加文件夹,可以把其他文件夹添加到目录内。后续在目录文件夹中新建处理图层。如果你有地图数据(.geodatabase 文件),也可以通过插入界面的 连接 把地图文件加载到目录的数据库中。
  • 地理处理:主要的分析工具。
  • 属性:数据属性,因为数据可能是边界轮廓、点面数据。
  • 历史:操作历史

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左侧是地图的内容,主要是图层显示管理 ,右侧是目录、工具栏

缓冲区分析(buffer)

所谓缓冲区就是围绕边界或者点圈定范围。

立“竿”见影:策略性环境规制与环境质量结构性改善》(2024,经济学季刊(中文))就利用了 buffer 的策略。

研究发现监测站设立后,距监测站4km范围内的PM2.5浓度降低幅度比4-8km区域多0.74%,表明监测站周围的环境质量呈现结构性改善(当地故意在检测站附近喷水美化考核指标)。其缓冲区分析就是通过 gis 软件识别了每个检测站周围 4km 的区域范围

右键右侧侧边栏 目录 页面下我们添加的文件夹。

  1. 右键新建 移动地理数据库
  2. 右键新建的 移动地理数据库
  3. 新建 要素类:其中选择点数据类型,其他跟着提示走即可。
  4. 可以发现左侧内容栏已经有了新建的点数据。

这时候继续点击 编辑 - 创建,然后随便点击页面就可以创建点位。同理,按照前面的步骤创建 面要素类,对应的编辑就是创建不同的面数据。

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编辑自建点数据,同理也可以自建面数据

此时点击 地理处理工具栏(工具箱形式图标),然后按照提示选择即可。例如这里我就针对点数据进行缓冲分析,要求其划定每个点 100000 米范围的区域,结果如图所示。缓冲自然也可以针对线数据。

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缓冲区分析结果

邻接分析(Proximity)

进一步,这里使用的工具为生成邻近表。

例如这里输入和邻近都是同一个点数据集,含义为离自己最近的点数据是哪个

输出表格数据后右键打开即可。如果想要形象比较,右键 内容 - 点文件 - 标注 就是添加标签的操作。情况如下,例如第一个点距离最近的是第二个点。

邻接分析可以分析点、线、面之间的相邻关系。

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分析距离最近的点数据

邻接表只会默认把 FID 进行连接,想要添加名称标签就右键输出的邻接结果表然后 添加和关联

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如图

栅格数据

Gis 有矢量、栅格、图像数据。实际上遥感图像也是栅格数据,通过网格进行划分填色,例如手机照片像素点概念。

不同的矢量转栅格插值方法不同,结果也不同。例如区域经济学中刻画城市形态其实是很困难的地方,例如城市中间有大山大河?此时如何插值?

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如图,这是一个人口密度的点集矢量数据

可以通过 要素转栅格 命令转化。典型的均匀涂色到对应的方格子之中。

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直接对点数据转栅格

使用插值进行填充,这里使用 插值 中的反距离权重法

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反距离权重法对点数据进行插值

使用 密度 进行计算,这里使用 核密度 估计。

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核密度

此外,通过 表面-等值线 还可以插入等高线。

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等高线和核密度

如果想要修改分组层次,右键图层点击符号系统即可修改。

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符号系统可以修改分组层次

例如在城市规划中,我们有了城市用地规划、人口密度、学校分布、道路交通的矢量密度图。接下来思考新学校修建在哪里?我们可以使用 地图代数-栅格计算器 叠加计算每个栅格数据的值。

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如图

例如这里人口流量大,加五分,这里是山地,减少五分,这里有学校覆盖了,减少五分,最终得到新建学校的栅格分数。

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我随意选了些栅格做了地图几何运算,灰黑色部分就是几个栅格信息都最终计算结果。