【GIS教程】ArcGIS做日照分析（附練習資料下載）
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我國對住宅日照標準的規定是：冬至日住宅底層日照不少於1小時或大寒日住宅層日照不少於2小時（通常以當地冬至日正午12時的太陽高度角作為依據）。因冬至日太陽高度角最低，照射範圍最小，如果冬至日12：00建築物底層能夠接收到陽光，那麼一年中其他天數就能接收到更多的太陽輻射。
隨著數字城市的建設，在大量的城市建築資料支援下，應用GIS空間分析方法可以找出不符合建築日照規範的建築，為城市規劃與設計提供有效的方法依據。
小編透過12：00的日照情況來模擬該時刻的建築物產生的陰影範圍，如果在這時刻建築物都沒有被遮擋，則建築間距滿足日照要求，最後透過分析陰影與建築物的空間疊加關係可以找出不符合日照標準的建築物。
我們用到的資料只有建築物高度的向量資料“Build”和小區資料“Community”，並且當地12：00太陽高度角為34。75197°。具體怎麼求這個建築物的日照陰影，看小編畫的技術流程圖啦！
1.向量轉柵格
在Arcmap中處理陰影都是在柵格資料的基礎上進行的，為此我們要把這個向量資料轉換成柵格資料。使用【轉換工具】|【轉為柵格】|【面轉柵格】，【輸出柵格】設定為“BuildR”。
2.柵格重分類
現在要對剛才處理出來的柵格進行重分類，把舊值為“NoData”的像元值改成新值“0”，其他的不變。有的小夥伴可能不明白為什麼要做這一步。在解釋這個問題之前小編先說一下坡向計算的原理。
坡度計算是使用鄰域分析，有多種計算方法，但是都涉及到模板，就是說計算某一個柵格的坡向，至少需要知道X軸和Y軸4個方向相鄰像元的高程值。那麼這裡的建築物邊緣在後面的操作中也要計算坡向，但是邊緣外面的值是“NoData”，這樣無法計算建築物的邊緣，所以為了後續的坡向計算需要將“NoData”的像元值設定為0。
選擇【Spatial Analyst 工具】|【重分類】|【重分類】工具，【輸入柵格】選擇“BuildR”，【值欄位】選擇“Value”，【輸出柵格】設定為“reclass1”，如下圖所示：
3.計算坡向
選擇【Spatial Analyst工具】|【表面分析】|【坡向】工具，【輸入柵格】選擇“reclass1”，【輸出柵格】設定為“aspect”，根據需要，設定其他引數，點選【確定】，生成坡向資料“aspect”，如下圖所示：
可以發現坡向都是在建築物邊緣，因為只有在邊緣才有高度落差，才能形成坡向，其他同一水平面高度無法形成坡向。
4.提取建築物的背光面輪廓
本次計算在12：00時刻太陽方位角在180°時建築物的背光面輪廓，此時建築物陰影應該是在0°—90°和270°—360°。
開啟【Spatial Analyst 工具】|【地圖代數】|【柵格計算器】，輸入一個判斷語句：
（（“Aspect2”>=0）&（“Aspect2”<=90））|（（“Aspect2”>=270）&（“Aspect2”<=360））
得到建築物背光面輪廓“back12”，圖中藍色為輪廓，值為1。
5.提取建築物背光面的高度資料
由於柵格資料只能表示一種屬性，而後面山體陰影分析需要的是高程資料，為此我們需要計算背光面的高度。已知前面的資料“reclass1”是表示高度的，而“back12”中背光面像元值為1，因此我們只要將兩個相同位置的像元相乘即可的得到背光面像元的高度值。
開啟【Spatial Analyst 工具】|【地圖代數】|【柵格計算器】，輸入：“reclass1”*“back12”，設定【輸出柵格】為“DEM12”，這時候的背光面輪廓都有了高度屬性。
6.計算建築物的陰影
我們要根據當地時間12：00太陽的方位角和高度角，以及背光面的高度計算建築物的陰影。
開啟【Spatial Analyst Tools】|【表面分析】|【山體陰影】工具，【輸入柵格】選擇“DEM12”，方位角：180（北半球當地時間12：00太陽方位角都是180°啦），高度：34。75197，選中【模擬陰影】，如果不選中的話就沒有陰影出來，只有物體本身的陰陽面出現，【輸出柵格】設定為“Shade12”，如下圖所示：
我們在結果圖層的基礎上疊加上建築物的藍色輪廓，我們可以發現有些建築物輪廓裡面有黑色的陰影，可以肯定該建築物底層在12：00一定是無法接收到太陽照射的，不滿足日照規範。
在這裡有的小夥伴就會想，為什麼我不可以直接在“reclass1”這個建築物高度資料上面做【山體陰影】？小編曾經也有這個疑惑，於是乎照著操作了一遍，得到的結果如下圖所示：
有什麼不一樣嗎？眼尖的小夥伴一眼就識破。絕大多數的建築物沒有被陰影遮擋，這個是很正常的對吧？因為一部分的建築物陰影會被後面樓層的向光面覆蓋掉，而我們看到的影象是上帝視角，所以就覺得陰影缺失了一部分，只有極少部分由於建築物太高，產生的陰影才可能會覆蓋到後面建築物的樓頂。
如下圖所示：
（小部分陰影會覆蓋到其他建築物屋頂）
（大部分陰影被建築物向光面遮擋）
由於影象顯示的是上帝視角，垂直往下看的，這樣看到的陰影沒有覆蓋住其他建築物，就不好判斷該建築物是否被其他建築物的陰影覆蓋，是否符合日照標準。
由於陰影都是由建築物的背光面遮擋太陽光線產生的，因此只要我們使用背光面來建立陰影即可，這樣做有什麼作用嗎？有！這樣背光面產生的陰影就不會因為有向光面而被殘忍覆蓋了，陰影就可以直接覆蓋到建築物的底層，疊加上建築物就可以很容易判斷其是否滿足日照標準啦，如下圖所示：
7.判斷陰影和建築物的覆蓋關係
此時我們需要將陰影柵格轉換成向量格式，在“Shade12”中，像元值為0的就是陰影，所以我們在屬性表裡面選中值為0的柵格，使用【轉換工具】|【由柵格轉出】|【柵格轉面】，【輸入資料】設定為“Shade12”，【欄位】選擇“Value”，選中簡化面，輸出檔名為“Mshade”，結果圖層如下所示：
接下來我們要查詢不符合日照標準的建築物了。選擇選單欄裡面的選擇選項卡，在下拉選項卡中點選【按位置選擇】工具，選擇方法設定為“從以下圖層中選擇要素”，目標圖層勾選為建築物向量資料“Build”，源圖層選擇“Mshade”，空間選擇方法為“目標圖層要素的質心在源圖層要素內”，為什麼選擇這個呢？因為根據這兩個圖層的空間關係來看，建築物向量資料都和它的陰影相交。
有的小夥伴又會問，為什麼都相交？不應該是陰影和建築物邊界相鄰嗎？我第一感覺也是這樣的，但是我看到建築物的柵格資料“BuildR”時，發現向量邊界線一部分和建築物邊界外面的像元相交了，這說明陰影計算的結果陰影柵格中一定會有和建築物邊界線相交的像元，如下圖所示：
（黃色為建築物柵格，藍色線是建築物向量邊框）
（黑色為陰影柵格，藍色線是建築物向量邊框）
綜上所述，只能選擇建築物的質心是否在陰影上面來判斷其是否是不符合日照標準的建築物咯，最後點選確定。
這時候我們可以看到“Build”中有一部分建築物高亮顯示，我們把選中的建築物右鍵匯出來，然後疊加到建築物資料“Build”和小區上面進行符號化，最終結果如下圖所示：
如果有小夥伴準備買房的哈，對採光條件比較有要求的，可以自己做一個這樣的日照分析，拿著這個圖去挑房絕對不會吃虧哦！
資料獲取來源：
1、地理遙感生態網www。gisrs。cn
同時，地理遙感生態網www。gisrs。cn上分享了很多地理遙感領域的科學資料（土地利用資料、npp淨初級生產力資料資料、NDVI資料、氣象資料（降雨量、氣溫、蒸散量、輻射、溼度、日照時數、風速、水汽壓資料）、徑流量資料、夜間燈光資料、統計年鑑、道路網、POI興趣點資料、GDP分佈、人口密度分佈、三級流域向量邊界、地質災害分佈資料、土壤型別、土壤質地、土壤有機質、土壤PH值、土壤質地、土壤侵蝕、植被型別、自然保護區分佈、建築輪廓分佈等等地理資料，以及關於gis、遙感從方面的操作教程）。
2。地理空間資料雲
（1）2000年全球土地覆蓋計劃（GLC2000）
（2）歐空局全球陸地覆蓋資料（ESA GlobCover）
3。地理科學生態網
網站地址www。csdn。store
4。馬里蘭大學資料集
UMd基於AVHRR資料的5個波段及NDVI資料經過又一次組合建議資料矩陣，用分類樹的方法進行了全球土地覆蓋分類工作。其目的是希望建立一個比過去資料更高精度的資料集
