Arcgis空间分布方向性分析

Arcgis空间分布方向性分析

一、标准差椭圆方法概述
空间分布方向性分析是指区域经济属性在空间分布上的轮廓和主导方向。 标准差椭圆法是分析空间分布方向性特征的经典方法之一，使用标准差椭圆可 从全局的、空间的角度定量解释经济要素空间分布的中心性、展布性、方向性和 空间形态等整体性特征，因其直观性与有效性已得到广泛应用，已成为 Ａｒｃ ＧＩＳ 空间统计模块的常规统计工具。ＳＤＥ 方法生成的结果为一个椭圆，从其生 成算法来看，首先用平均中心来确定椭圆的圆心，然后由平均中心作为起点 对 Ｘ 坐标和 Ｙ 坐标的标准差进行计算，从而定义椭圆的轴线，同时确定椭圆 的方向，正北方向为 ０ 度，顺时针旋转。ＳＤＥ 方法通过椭圆的空间分布范围和中心、长轴、短轴、方位角等基本参数 的定量描述经济属性空间分布特征。标准差椭圆的分布范围即为经济属性空 间分布的主要范围。椭圆的平均中心即经济属性在空间上分布的重心，方位角 表示其分布的主趋势方向，长轴上的标准差能够反映出经济属性在主趋势方向 上的离散程度，椭圆的长轴方向代表经济属性空间分布较多的方向，短轴的方 向代表经济属性空间分布较少的方向，长短轴之间的差值越大 （扁率越大）， 说明经济属性的方向性越强，长轴与短轴的长度越接近，说明其方向性越弱。 如果长轴长度等于短轴长度，则经济属性的分布就没有方向性特征。通过对 比多年的标准差椭圆还可以观察到椭圆所覆盖面积的差异以及在 Ｘ 轴或 Ｙ 轴 上拉长或缩短的现象，进而推断经济属性空间分布在时序上的变化以及变化 的方向趋势。 在 ＡｒｃＧＩＳ 语境下，标准差椭圆法位于方向分布工具，除了生成这样一个椭 圆以外，还会给出如下结果：Ｓｈａｐｅ＿Ｌｅｎｇ 和 Ｓｈａｐｅ＿Ａｒｅａ 是生成的椭圆的周长和 面积；ＣｅｎｔｅｒＸ 和 ＣｅｎｔｅｒＹ 表示的是椭圆的中心点；ＸｓｔｄＤｉｓｔ 和 ＹＳｔｄＤｉｓｔ 表示的 Ｘ 轴的长度和 Ｙ 轴的长度；Ｒｏｔａｔｉｏｎ 表示的是椭圆的方向角度。此外，还可以 指定要表示的标准差数（１、２ 或 ３）。当要素具有空间正态分布时（即这些要素 在中心处最为密集，而在接近外围时会逐渐变得稀疏），一个标准差（默认值） 范围可将约占总数 ６８％ 的输入要素的质心包含在内。两个标准差范围会将约 占总数 ９５％ 的要素包含在内，而三个标准差范围则会覆盖约占总数 ９９％ 的 要素的质心。
二、案例分析
案例描述：现有江西省 １１ 个地级市市的矢量地图以及相应年份人均 ＧＤＰ 属性数据，通过空间自相关分析江西省人均 ＧＤＰ 空间分布方向性变化。
（１）加载江西省市域图层，并与相关年份人均 ＧＤＰ 属性数据进行连接 操作。
（２）打开【ＡｒｃＴｏｏｌｂｏｘ】→【空间统计工具】→【度量地理分布】→【方向分 布（标准差椭圆）】． （３）弹出对话框，按照下图进行参数设置，【输入要素类】项输入江西省地 级市图层，【椭圆大小】通常选一个标准差，【权重字段】里输入所要研究的经济 属性字段，这里输入 ２０１１ 年人均 ＧＤＰ。完成参数设置后，点击确定。
（４）工具计算完毕后，返回 ＡｒｃＭａｐ 窗口，即可看到标准差椭圆图层，如图
（５）由于椭圆图层覆盖在江西省地级市图层上，导致原图层难以有效标 识，南昌、宜春等地市的边界被覆盖掉，故需通过符号选择器对椭圆图层符号进 行修改，将其设置为空心，提高轮廓宽度，从而有效地显示两类图层。
（６）打开椭圆图层属性表，可以看到 Ｓｈａｐｅ ＿Ｌｅｎｇ、Ｓｈａｐｅ ＿Ａｒｅａ、ＣｅｎｔｅｒＸ、 ＣｅｎｔｅｒＹ、ＸｓｔｄＤｉｓｔ、ＹＳｔｄＤｉｓｔ 与 Ｒｏｔａｔｉｏｎ 字段。
（７）按照上述操作，对 ２０１６ 年人均 ＧＤＰ 进行标准差椭圆分析，并于 ２０１１ 年进行对比分析。下图 ７ ２７ 中黑色圈代表 ２０１１ 年，红色圈代表 ２０１６ 年。
（８）将 ２０１１ 年与 ２０１６ 年图层属性表内容导出，对相关字段内容加以对比。 需要注意的是，由于在处理图层时未进行投影坐标系转化，故椭圆长度、面积表 示的是弧度单位。
从生成面积表示范围，可以发现 ２０１６ 的经济发展范围要大于 ２０１１ 年。扁 率表示他的方向明确性和向心力的程度，２０１６ 年生成的椭圆扁率低于 ２０１１ 年 的，说明了 ２０１６ 的经济发展情况，比 ２００１ 年的方向趋势更明显。空间旋转角 变化来看，旋转角由 ２０１１ 年的 ５８ ２６３°降低到 ２０１６ 年的 ５７ ６７５°，生成的椭圆 方向与鄱阳湖生态经济区发展方向基本相符，所以鄱阳湖生态经济区在江西经 济发展扮演着重要角色。研究期内江西经济发展空间分布格局的重心移动路 径总体呈现向东北方向移动的趋势，由 ２０１１ 年的（１１５ ７１２、２８ １４９）移动到 ２０１６ 年的（１１５ ７４４、２８ １５２）。原因在于：受昌九一体化、鄱阳湖生态经济区、 长江中游城市群等战略的影响，资本、技术、固定资产投资及外商投资等向江 西北部、东部地区转移。长半轴由 ２０１１ 年的 １ ７４７ 降至 ２０１６ 年的 １ ７４４，下降 幅度都较小，表明经济发展空间分布在主要方向上越来越集聚，但是集聚的 幅度不大，短半轴则由 ０ ９２５ 上升至 ０ ９５３，椭圆长轴缩短、短轴增长，说明该 阶段江西省经济发展空间分布格局较为稳定，经济发展空间溢出效应尚不明 显，空间分布格局仍以南 － 北方向为主导，东 － 西方向的影响较弱。