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【ArcGIS工具箱】137.空间关系建模——生成网络空间权重

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空间关系建模工具集可构建空间权重矩阵或利用回归分析建立空间关系模型,用于挖掘或量化要素间关系。
空间关系建模工具集包含地理加权回归、探索性回归、普通最小二乘法、生成网络空间权重、生成空间权重矩阵五个工具。
本次主要介绍成网络空间权重工具。
  • 1、概念:

成网络空间权重工具使用网络数据集构建一个空间权重矩阵文件 (.swm),从而在基础网络结构方面定义要素空间关系。

通常使用欧氏距离测量值以及邻接、固定或反距离权重方案定义一组要素之间的空间关系。但对许多应用(包括零售分析、服务的可访问性、紧急响应、疏散计划和交通事故分析)来说,使用实际的通行网络(如公路、铁路或人行道)定义空间关系更为合适。成网络空间权重工具可用于在通行方式被限制为网络数据集的情况下,根据时间或点要素间距来为空间关系建模并将其存储。

图片来源:ArcMap官方文档

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该工具主要基于网络数据集来构建空间权重矩阵
  • 输入数据处理:工具首先接受用户提供的输入数据,这通常包括一个网络数据集和一个需要分析的空间点要素类。网络数据集描述了地理空间中线要素(如道路等)之间的连接关系和属性,而空间点要素类则代表了用户关心的特定地点或事件。
  • 网络空间关系构建:工具使用网络数据集来确定点要素之间的网络连通性。它不仅仅是计算点之间的直线距离,而是考虑到了网络的实际路径。例如,在道路网络中,两点之间的最短路径可能不是直线,而是沿着道路网络的一条特定路径。
  • 权重计算:根据定义的参数(如距离类型、阻抗、最大相邻要素数等),工具计算每对点要素之间的网络距离或成本,并以此为基础分配权重。权重可以反映点要素之间的相对重要性或影响力。例如,如果两点之间的网络距离很短,那么它们之间的权重可能会更高。
  • 空间权重矩阵的生成:工具将计算出的权重值组织成一个空间权重矩阵。这个矩阵是一个NxN的表格(N是点要素的数量),其中每个元素表示对应点对之间的权重。这个矩阵提供了点要素之间空间关系的量化表示。

生成网络空间权重工具能够帮助我们更准确地理解和模拟地理空间中点要素之间的复杂关系。这在城市规划、交通分析、环境研究等领域具有广泛的应用价值。

  • 2、工具:
加载【Points】点要素,将其作为输入要素类;
加载【交通网络_ND】交通网络模型,将其作为网络数据集
选择【系统工具箱→Spatial Statistics Tools→空间关系建模成网络空间权重】工具,在弹出的对话框中进行设置。
  • 输入要素类:参数指定了需要为其生成空间权重的点要素类。这些点将作为网络上的位置,工具会基于这些点在网络上的相对位置来生成权重。
  • 唯一ID字段:该参数用于识别输入要素类中每个要素的唯一标识符。这对于后续将空间权重与原始数据匹配至关重要。由于复制或编辑要素类时 FID 和 OBJECTID 字段值可能会发生变化,所以不能直接对唯一 ID 参数使用这些字段。
  • 输入网络数据集:将对输入要素类中各要素间空间关系进行定义的网络数据集。网络数据集通常表示街道网络,但也可能表示其他种类的交通网。网络数据集至少需要一个基于时间和一个基于距离的成本属性。
  • 出行模式用于分析的交通模式。Custom 为常用选择。要显示其他出行模式,必须使其显示在网络数据集参数指定的网络数据集中。出行模式是在网络数据集上定义的,并会提供模型车、货车、步行或其他出行模式的参数的覆盖值。
  • 空间关系的概念化指明如何指定与每个空间关系关联的加权方式。INVERSE选项表示远处要素的权重比近处要素的权重小。FIXED选项表示阻抗中断之内的要素是相邻要素(权重为 1),阻抗中断之外的要素没有加权(权重为 0)。
  • 指数INVERSE空间关系概念化计算的参数。典型值是 1 或 2。在此指数值增大时,权重会随着距离的增加快速下降
  • 阻抗中断:超过该阈值的相邻要素将不被视为相邻。这可以用来限制只考虑近距离或低成本的相邻关系。
  • 最大相邻要素数:参数限制了与每个要素相关联的最大相邻要素数量。阻抗中断会覆盖相邻要素数参数,因此,如果不能在中断距离/时间内找到指定数量的相邻要素,则有些要素的相邻要素可能会减少。
  • 阻抗属性:在网络分析中,阻抗通常指从一点到另一点所需的成本、时间或距离。在此工具中,阻抗可以用来定义网络边或节点的权重。
  • 约束条件在计算空间关系时要遵守的限制
  • 应用网络等级:如果网络数据集中包含等级信息(如道路的类别),此参数允许用户在网络分析中考虑这些等级。如果使用网络等级创建要素的空间关系,则在选择行进道路时会优先选择主要道路,然后是次要道路,最后是地方干道。
可以使用【系统工具箱→Spatial Statistics Tools→工具→将空间权重矩阵】工具将二进制空间权重矩阵文件(.swm)转换为表,方便在ArcGIS中查看。
表中包含表示输入要素类唯一 ID的ID字段、表示相邻要素 ID的NID字段和表示权重的WEIGHT字段。


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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