1、空間數據分析實驗報告最近距離法（NNI）在ArcGIS中的實現地理科學基地班 侯靖2009301110004一、 實驗目的1.理解最鄰近指數法測度空間模式的思想。2.熟悉 ArcGis 的基本操作，能夠用空間分析模塊 Hawths Tools 工具進行最鄰近指數的測度。二、實驗原理1.最臨近距離法 最鄰近距離法（也稱為最鄰近指數法）使用最鄰近的點之間的距離描述分布模式，形式上相當于密度的倒數（每個點代表的面積），表示點間距離。最鄰近距離法首先計算最鄰近的點對應的平均距離，然后比較觀測模式和已知模式之間的相似性。一邊將隨機模式作為比較標準，如果觀測模式的最鄰近距離大于隨機分布的最鄰近距離，則觀測

2、模式趨于均勻，如果觀測模式的最鄰近距離小于隨機分布模式的最鄰近距離，則趨于聚集分布。2. 最臨近指數測度方法（NNI） NNI思想，首先對評價區內的任意一點都計算最鄰近距離，然后取這些最鄰近距離的均值作為評價模式分布的指標。對于同一組數據，在不同的分布模式下得到的NNI是不同的，根據觀測模式的NNI計算結果與CSR模式的NNI比較，就可判斷分布模式類型。一般而言，在聚集模式中，由于點在空間上多聚集于某些區域，因此點之間的距離小，計算得到的NNI應當小于CSR的NNI；而均勻分布的最鄰近距離大，且大于CSR下的NNI，因此通過最鄰近距離的計算和比較就可以評價和判斷分布模式。方法：計算任意一點到最

3、鄰近點的距離dmin對所有的dmin按照模式中點的數量n，求平均距離，即在CSR模式中同樣可以得到平均的最鄰近距離，其期望為E(dmin)，根據理論研究，在CSR模式中平均最鄰近距離與研究區域的面積A和事件數量n有關，考慮到研究區域的邊界修正時，可以由下式表示通過上述推到，可以知道最鄰近指數表示為（1）如果R=1，說明觀測事件過程來自于完全隨機模式CSR，屬于隨機分 布。（2）如果R<1，說明大量事件點在空間上相互接近，屬于空間聚集模式。 （3）如果R>1，說明點之間的最鄰近距離大于CSR過程的最鄰近距離，事 件模式中的空間點是相互排斥的趨向于均勻分布。三、 實驗準備1.實驗數據湖

4、北省縣級分布的.shp數據；湖北省鄉鎮及其大型企業的點分布.shp數據。圖1 原始數據圖2.實驗環境實驗在 windows xp 的操作系統環境中進行，使用 ArcGis 9.3 軟件。四、 實驗步驟1.研究面狀地物的選取在 ArcToolbox 中選擇 Analysis Tools->Extract->Select，按屬性選取“"NAME" = '襄樊市'”，并保存為文件 bount_襄樊市.shp.點擊確定后“襄樊市”面狀地物被選擇（這一步注意SQL選擇語句中的中英文引號的切換，語句中一律使用英文輸入的引號）。圖2.面狀地物的選取（注意圖中方

5、框部分的引號）2.研究點狀地物的選取在 ArcToolbox 中選擇 Analysis Tools->Extract->Clip，在 Input Features 選項中選擇respt.shp 文件，在 Clip Features 中選擇 bount_襄樊市.shp文件圖3.點狀地物的選取3. 投影變換 對所選區域進行投影變換，使用 ArcToolbox 工具欄中的 Project 工具，選擇路徑為 Data Management Tools>Projections and Transformations>Feature>Project，在彈出的對話框中將投影方式

6、變換為 Gauss Kruger-Beijing 1954 投影標準。由于襄樊市的經度在 112°左右，緯度在 32°左右，因此選擇 Beijing1954 3 Degree GK CM 114E.prj，點擊 modify 將原始緯度參數設為32點擊確定進行轉換。點層和面層均需進行投影轉換。圖4.選擇投影4. 面積與周長的計算 選擇 bount_襄樊市_Project1圖層，右擊打開 Open Attribute Table，在屬性 Area 欄右擊Calculate Geometry。在彈出的 Calculate Geometry 對話框中點選 Use coordina

7、te system of the data source 選項，并在下拉選項中選擇 Square Meter 作為數據單位，確定后計算出襄樊市的面積為337296000m2。圖5.襄樊市面積計算選擇 bount_襄樊市_Project1 圖層，右擊打開 Open Attribute Table，在屬性Perimeter欄右擊Calculate Geometry。在彈出的 Calculate Geometry 對話框中點選 Use coordinate system of the data source 選項，并在下拉選項中選擇Meter 作為數據單位，確定后計算出襄樊市周長為110397m。圖

8、6.襄樊市周長計算5. 最近距離生成使用HawthsTools 模塊，選擇 HawthsTools>Analysis Tools>Distances betweenPoints （ Within Layer）在 彈 出 的 對 話 框 中 選 擇 經 過 坐 標 轉 換 后 的 點 狀 地 物 文 件，respt_襄樊市_Project1 作為目標文件,以 FID 為標識項，生成 N*N 的距離矩陣和最鄰近距離兩個表格，可以得到每個點的最鄰近距離。圖7.最近距離生成圖8.襄樊市兩點間的距離矩陣圖9.最鄰近距離表6. 最鄰近指數計算由襄樊市的最鄰近表可以計算出R=1.15098754

9、8>1，屬于均勻分布模式。圖10.襄樊市數據圖與實際數據圖比較，的確大致符合均勻分布的模式。五、 實驗結論研究區域觀測點數最鄰近距離均值(m)區域面積（m2）最鄰近指數分布模式襄樊市9352315均勻分布茅箭區272911.311868554310.878聚集模式宜昌市355119.836884014990.997隨機分布襄樊市位于湖北省西北部，唐白河匯入漢水處，漢丹、焦柳、襄渝三條鐵路交匯于境內，為鄂北交通重鎮和經濟中心。自古即為交通要塞，素有“南船北馬、七省通衢”之稱，歷為南北通商和文化交流的通道。區位優越，交通便捷。所以人口分布大致沿區內河流線以及鐵路線，

10、呈均勻模式。茅箭區位于十堰地區中部十堰市的政治、經濟、商貿、文化體育教育中心和全國最大的汽車配件加工銷售基地。經濟相對比較發達，但不夠平衡，中部較邊緣地區發展得更好一點。另外，茅箭區位于武當山的西北麓，屬秦嶺、大巴山的東延余脈，區域地形地貌受構造及巖性的控制，加之地殼的長期運動和構造剝蝕作用，形成了低山丘陵和中低山地形。由于地殼的上升運動和褶皺斷裂發育，形成了山巒起伏，溝谷縱橫，高低懸殊，河網密布的復雜地貌特征，整個地形大致呈南高北低，中間為河谷平地。其主要特點為高差大，坡度陡，切割深。境內最高海拔1723米，最低海拔187米，相對高差1543米，平均切割深度324.7米。全區地表平均坡度為25.8度。因此，獨特的地形條件和交通條件使得茅箭區人口聚集點呈現出一種聚集模式。宜昌市中存在很多種屬性不同的點，有礦場、有林場、有茶