『壹』 栅格数据的空间分析——条件分析与栅格计算
条件分析工具是根据设定的条件来控制像元的输出值。条件分析工具包括条件函数工具、选取函数工具和设为空函数工具。
条件函数工具是根据像元值在指定的条件语句中的真假来控制像元输出值。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→条件分析→条件函数】工具，在 表达式 栏设置逻辑表达式，并设置条件为真和为假时的值。
与条件函数工具操作类似，不同的是当条件为真时，将像元设置为NoData，为假是设置为设置的值。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→条件分析→设为空函数】工具，在 表达式 栏设置逻辑表达式，并设置条件为真和为假时的值。
选取函数是根据位置栅格数据的值用于确定要从输入栅格列表中的哪一个栅格获取输出像元值。
其中，InRas1为位置栅格，InRas2、InRas3位输入栅格1和输入栅格2.
栅格计算时对栅格数据进行数据处理和分析的常用方法，也是建立复杂的应用数学模型的基本模块。栅格计算不仅能方便的完成基于数学运算符、基于数学函数的栅格运算，还支持直接调用ArcGIS自带的栅格数据空间分析函数。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格计算器】工具，输入地图代数表达式。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格计算器】工具，输入地图代数表达式，这里以求模运算为例。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格计算器】工具，输入地图代数表达式，这里以条件分析中的条件函数为例（将图层中属性值为1,2,3,4的数据输出）。
『贰』 栅格数据的空间分析——环境设置
在主菜单上，选择【地理处理→环境】，弹出环境对话框。
在 环境对话框中展开【工作空间】栏，可以设置相应的工作路径。
在主菜单上，选择【地理处理→环境】，弹出环境对话框。
在 环境对话框中展开【输出坐标系】栏，可以进行坐标系统选择。
输出坐标系下拉框中有多项选择；
在主菜单上，选择【地理处理→环境】，弹出环境对话框。
在环境对话框中展开【处理范围】栏，可以进行分析范围设置。
单击 范围 下拉框选择分析范围匹配模式；
也可以在上下左右文本框中输入分析范围的四点坐标值；
另外也可以单击 捕捉栅格 下拉框选择其他栅格数据文件，使用该要素文件的坐标范围作为当前分析范围。
在空间分析过程中，有时只需要对局部区域进行分析，此时就需要设置分析掩膜。
在主菜单上，选择【地理处理→环境】，弹出环境对话框。
在环境对话框中展开【栅格分析】栏，在 掩膜 处选择已创建的掩膜栅格数据文件，完成分析掩膜设置。
栅格数据是由像元组成的，在空间分析中设置像元大小主要是针对空间分析结果的缺省栅格像元大小设置。选择合适的像元大小对空间分析过程非常重要，如果像元过大会导致分析结果精度降低，如果过小会导致分析结果产生大量的冗余数据降低计算速度。
在主菜单上，选择【地理处理→环境】，弹出环境对话框。
在环境对话框中展开【栅格分析】栏，在 像元大小 下拉框中选择合适的像元大小，完成像元大小设置。
『叁』 栅格数据的空间分析——表面分析
表面分析3主要用于获取数据中暗含的空间特征、格局等信息，例如，等高线、坡度、坡向、可视性、山体阴影等。
等值线是指将栅格表面上相邻的具有相同值的点连接起来的线，比如，地形中的等高线、气温图中的等温线等。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→等值线】工具，在弹出的对话框中进行设置。
坡向指地表上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向上的夹角。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→坡向】工具，在弹出的对话框中进行设置。
坡度指地表上一点的切平面与水平地面的夹角。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→坡度】工具，在弹出的对话框中进行设置。
曲率指地表面上一点扭曲变化程度的定量化度量因子，是地表面的二阶导数，可以看做是坡度的坡度。地面曲率在垂直和水平方向上又分别称为剖面曲率和平面曲率。
曲率为正表示该点的表面向上凸，曲率为负表示表面开口朝上凹入，曲率为零表示表面是平的。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→曲率】工具，在弹出的对话框中进行设置。
山体阴影示根据假想的照明光源对高程栅格中的每个栅格像元计算照明值。山体阴影图可以很好的表达地形的立体形态，还可以方便的提取地形遮蔽信息。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→山体阴影】工具，在弹出的对话框中进行设置。
通过给定两条表面，填挖方工具会生成一个栅格数据来显示表面的变化情况。值为正表示表面被移除，值为负表示表面被填充。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→填挖方】工具，在弹出的对话框中输入不同时期的两个栅格表面即可。
视域分析可以用来确定输入栅格中能够从一个或多个视点看到的像元数。输出栅格数据属性表中的VALUE字段记录了从每个栅格表面位置可以看到的视点个数。如果只有一个视点时，则将能看到该视点的像元值赋值为1，无法看到的赋值为0。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→视域】工具，进行设置。
视点分析不仅包含每个视点能够看到的栅格信息，还会精确识别从每个栅格表面位置可以看到哪些视点。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→表面分析→视点分析】工具，进行设置。
在ArcGIS主菜单空白处右击，在弹出的菜单中选择【3D Analysis】选择，加载3D Analysis工具条。
单击工具条上的【创建视线】按钮，在地形表面分别点击确定观察点和目标点的位置，从而创建一条视线，可以得到沿线的实现遮挡情况。
然后点击工具条上的【剖面图】按钮，弹出剖面图对话框。
『肆』 栅格数据的空间分析——统计分析
局部分析工具组主要用于多层面栅格数据的叠合分析，对栅格数据以像元为单位进行像元统计分析。例如，对同一地区的多时相数据进行局部分析（同一地区不同年份的人口数据分析等）。
更多信息可以前往 官方参考文档 查看。
邻域分析是以输入数据的像元值为中心，向周围扩展一定的范围，基于扩展范围内的栅格数据进行函数运算，并将结果输出到相应的单元位置的过程。
下面介绍一下比较常用的【焦点统计】工具，可以用于在DEM数据中提取山体顶点过程。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→邻域分析→焦点统计】工具，进行相关设置。
更多信息可以前往 官方参考文档 查看。
区域分析是对输入数据的所有像元进行分析，并输出计算结果的过程。
更多信息可以前往 官方参考文档 查看。
『伍』 栅格数据的空间分析——密度分析
密度分析时根据输入的要素数据集计算整个区域的数据集聚状况，从而产生一个连续的密度表面。
核密度分析用于计算要素在其周围邻域中的密度，即可计算点要素的密度也可以计算线要素的密度。在核密度分析中，落入搜索区域内的点（或线）具有不同的权重，靠近格网搜索中心的点或线会被赋予较大的权重，随着其与格网中心距离的加大，权重降低。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→核密度分析】工具，在弹出的对话框中选择输入要素和输出要素，Population默认为NONE，，像元大小用于设置输出栅格数据的像元大小，搜索半径用于设置密度计算的搜索半径。可以根据需要进行设置，这次均采用默认设置。点击确定，得到结果。
核密度分析还可以使用 Population字段 根据要素的重要程度赋予某些要素比其他要素更大的权重。
下面结果分别是 Population字段 为默认的NONE时和指定了字段的结果。可以看出两者之间有明显差别。
点密度分析是用于计算每个输出栅格像元周围点要素的密度情况。每个栅格像元从其中心点建立了一个邻域，然后将落入邻域内的点的Population字段值相加，再除以邻域面积。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→点密度分析】工具，弹出点密度分析对话框，根据需要进行设置即可，与核密度分析操作类似，这里就不再赘述。
其中， 邻域分析 为可选项，用于指定计算密度值的每个像元周围的区域形状，在 邻域设置 栏中还需设置单位（像元单位/地图单位）。
线密度分析用于计算每个输出像元邻域内的现状要素的密度，线密度分析结果的计量单位为"长度单位/面积单位"，是每个栅格像元中线为圆心以搜索半径为半径绘制一个圆，每条线落在该圆内的长度与Population字段值相乘再求和，然后除以圆的面积。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis→密度分析→线密度分析】工具，弹出线密度分析对话框，根据需要进行设置即可，与核密度分析操作类似，这里就不再赘述。
Reference：
《ArcGIS10地理信息系统教程——从初学到精通》
『陆』 栅格数据的空间分析——插值分析
有时候我们采集到的数据都是以离散的点的形式存在的，只有在采样点上才有具体的值，在其他区域都没有值数据。此时就需要插值分析，将采样点的数值根据一定的算法，推算出其他未采样区域的数值。
插值分析的假定条件是空间上分布的现象是具有空间相关性的，也就是说距离近的要去趋向于具有相似的属性特征。
插值分析有多种实现方式，包括反距离权重插值、样条函数插值。克里金插值、自然邻域插值以及趋势面插值等。
反距离权重插值是一种常用而简便的空间插值方法，该方法以插值点与样本点之间的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值→反距离权重法】工具，进行相应设置。
样条函数法式利用最小化表面曲率的数学函数来计算估计值，从而生成恰好经过输入点的平滑表面。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值→样条函数法】工具，进行相应设置。
之前介绍的反距离权重法和样条函数插值法军事确定性插值法，克里金法是基于包含自相关的统计学的插值方法，它不仅具有预测表面的功能，还能够对预测的确定性或准确性提供某种度量。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值→克里金法】工具，进行相应设置。
自然邻域法是根据插值点附近样本点的值和距离来计算预估表面值，也称为Sibson或区域占用插值（area-stealing）插值。该方法的基本属性是其具有局部性，仅使用查询点周围的样本子集，且保证插值高度在所使用的样本范围之内。不会推断表面趋势且不能生成输入样中未表示出的山峰、凹地、山脊、山谷等地形。生成的表面将通过样本点且在除样本点位置之外的其他所有位置均是平滑的。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值→自然邻域法】工具，进行相应设置。
趋势面法式通过全局多项式插值法将由数学函数（多项式）定义的平滑表面与输入采样点进行拟合。趋势表面会逐渐变化，并捕捉数据中的粗尺度模式。使用趋势面法可以获得表示感兴趣区域表面渐进趋势的平滑表面。
该法适用于以下情况：
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值→趋势面法】工具，进行相应设置。
Reference：
《ArcGIS10地理信息系统教程——从初学到精通》
《ArcGIS10地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》
『柒』 结合ArcGIS软件，对栅格数据与矢量数据空间分析方法进行比较。
矢量数据空间分析包括：包含分析,缓冲区分析、网络分析、叠加分析、泰森多边形分析、内矢量数容据的量算等；
栅格数据空间分析包括：聚类、聚合分析,复合分析,追踪分析,窗口分析,栅格数据统计与量算等.
矢量：数据存储量小、数据结构简单、不易共享、不易叠合分析、易于进行拓扑分析、数据输出精度高,费用高,空间分析不易实现
栅格：数据存储量大、数据结构复杂、易共享、易实现叠合分析、不易进行拓扑分析、数据输出精度差,费用低
『捌』 栅格数据的空间分析——多元分析
多元分析工具主要用于完成遥感影像图的分类问题。
平时对遥感图像的处理主要在ENVI软件中实现，因此此处仅做大概介绍。
ISO（Interactive Self-organization）聚类，即迭代式自组织聚类方法，是最常用的非监督分类算法。
ISO聚类工具是使用ISODATA（Interactive Self-organization data analysis and techniques algorithm）算法来确定多维属性空间中像元自然分组的特征，并将结果储存在ASCII文件（改文件用于存储感兴趣的每个类或聚类的多元统计信息）中，但不产生分类结果。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→多元分析→ISO聚类】工具，进行相关设置，可以使用记事本工具打开生成的特征文件。
- 类数目 ：是指聚类过程中可能产生的最大聚类数；
- 迭代次数 ：是指系统迭代运算的次数，该值应该足够大，以保证像元从一个类迁移到另一类的次数最少，从而使所有的聚类变成稳定状态。迭代次数随着类数目的增加而增大。
- 最小类大小 ：是指一个有效类多包含的最少像元数；
- 采样间隔 ：是指相邻零次采样的空间间隔，若间距过大会造成重要信息的损失，若间距过小会增加系统计算量。
最大似然分类是基于贝叶斯准则的分类错误概率最小的一种非线性分类算法，也是比较常用的一种监督分类算法。
在最大似然分类工具中需要特征文件。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→多元分析→最大似然分类】工具，进行相关设置。
- 输入特征文件 ：输入所需的特征文件；
ISO聚类非监督分类是上面两种工具的集成。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→多元分析→ISO聚类非监督分类】工具，进行相关设置。
主成分分析是将输入的多个波段的数据变换到以个新的空间（对原始空间轴进行旋转而成的新的属性空间），是在尽量不丢失信息的前提下的一种线性变化方法，主要用于数据压缩和信息增强。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→多元分析→主成分分析】工具，进行相关设置。