P12第十二章 空間疊置和緩沖區(qū)分析

1、第十二章、空間疊置分析和第十二章、空間疊置分析和緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析 地理信息系統(tǒng)與空間分析疊置的原理疊置的類型ArcGIS的疊置操作一、疊置的原理n 圖層疊置操作是根據(jù)同一地區(qū)兩個圖層間圖元的空間對應關系，重新組合生成新的空間圖元或計算出相關參數(shù)，新空間圖元的屬性信息可包含輸入圖層對應圖元的所有數(shù)據(jù)項。n 疊置操作多用于多要素綜合分類以劃分最小地理景觀單元，并進行空間現(xiàn)象的關聯(lián)性分析。新類別號圖1上某類別號圖2上某類別號 1C11C212C12C22 kC1kC2k二、疊置的類別疊置到同維或高維，輸出結果取決于疊置圖層的類別1）、 點與點的疊置 點與點的疊置，通常是計算一個圖層中的每個點到另

2、一個圖層中其它點（最近點或全部點）的距離來進行。 或者是將不同點圖層復合生成新的點圖層2）、點與線的疊置 在矢量數(shù)據(jù)模型中，點與線的疊置，通常是計算一個圖層中的點和另一個圖層中線的距離來進行。3）、點與面的疊置點與面的疊置用于判斷哪些點落在哪些多邊形內，進一步統(tǒng)計每個多邊形內各類點要素的數(shù)量。這一功能常用于城市中各種服務設施分布情況的分析。4）、 線與線的疊置將不同線圖層復合生成新的線圖層5）、線與面的疊置n線與面的疊置是將一個線狀要素層與多邊形層疊置，多用于統(tǒng)計不同多邊行內包含那些線，這些線的長度為多少。n如網(wǎng)絡層為道路網(wǎng)，多邊形圖層為行政單元，疊置得到不同行政單元中的道路網(wǎng)密度。6）、面與

3、面的疊置面與面的疊置是將兩個多邊形層疊加到一起，合成一個新的多邊形圖層。小結n 實際包括的操作有：l距離計算：點到點、點到線l合成新的圖層：點到點、線到線、面到面l統(tǒng)計數(shù)量或長度：點到面、線到面三、ArcGIS 中的疊置命令CLIP: 裁剪裁剪RESELECT : 按屬性選擇SPLIT: 分割INTERSECT: 圖層交UNION: 圖層并 IDENTITY: 圖層識別1、INTERSECT 計算兩個圖層的幾何交集。 同時出現(xiàn)在輸入圖層和交疊圖層范圍內的圖元保留在結果圖層中。輸入圖層可以為點、線、多邊形；而疊置圖層只能為多邊形，當輸入圖層為點或線時，僅保留處于多邊形內的這部分點或線。結果圖層的

4、類別取決于輸入圖層。 INTERSECT POLY | LINE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN2、UNION 計算兩個圖層的幾何并集。出現(xiàn)在兩個輸入圖層中的圖元保留在輸出圖層中。僅適用于多邊形疊置。 UNION fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN3、IDENTITY 用于點，線或多邊形作為輸入圖層，與作為識別圖層的多邊形圖層進行疊置。結果圖層的類別取決于輸入圖層。 范圍：輸入圖層的全部得以保留，而識別圖層只保留疊置于輸入圖層的范圍（輸入圖層為點或線時，其范圍由包圍點或線的最小矩形來決定）。 IDENTITY POLY | L

5、INE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN 生成的屬性表生成的屬性表新生成的coverage的圖元屬性表中含有各疊置圖層的圖元屬性項;在輸入圖層都為多邊形類型時，結果圖層的圖元屬性表包含有： out cover項l AREAl PERIMETERl out cover # 內部碼l out cover ID 用戶碼 in cover in cover # in cover內部碼l in cover ID 用戶碼l 所有后續(xù)PAT項 Overlay cover項l overlay cover內部碼l overlay cover用戶碼l 所有后續(xù)PAT項So

6、me Problems After Overlay 由于相鄰圖元不是完全一致而形成碎屑多邊形（Sliver polygons） 使用“Fuzzy” tolerance 來剔除碎屑多邊形 或使用 ELIMINATE來剔除碎屑多邊形4、Clip裁命令格式：命令格式：CLIP POLY | LINE | POINT | NET | LINK | RAW fuzzy_tolerance說明：從輸入圖層中提取疊置于說明：從輸入圖層中提取疊置于clip_cove上的特征。上的特征。Clip的命令參數(shù) In_cover: 輸入圖層，可以為point,line,polygon Clip_cover: 裁剪多邊

7、形圖層，其外圍多邊形定義了裁剪區(qū)域。 Poly: 多邊形屬性信息和Region Line: Aat和Arc Point: Pat和Label NET : Polygon&Arc，Pat、Aat和Region LINK: Arc&Point，Pat、Aat和路徑系統(tǒng) Raw:不保持原始屬性表，而保存所有圖形信息，但可以保存路徑信息。5、Erase擦命令格式： ERASE POLY | LINE | POINT | NET | LINK | RAW fuzzy_tolerance說明： 從輸入圖層中擦除疊置于erase 圖層上的圖元。6、Dissolve融合命令格式： DISSOL

8、VE POLY | LINE | NET | REGION.subclass說明：對特定屬性項取值相同的相鄰多邊形、區(qū)域或相連的線進行合并。7、Eliminate剔除選擇的多邊形命令格式： ELIMINATE NOKEEPEDGE | KEEPEDGE POLY | LINE selection_file BORDER | AREA說明：（1）將選定的多邊形合并到與其具有最長公共邊的相鄰多邊形(Border) 或將選定的多邊形合并到具有最大面積的相鄰多邊形(AREA) （2）或者取消偽節(jié)點，將多條弧段合并為單一弧段（Line）。8、Near NEAR LINE | POINT | NODE s

9、earch_radius out_cover NOLOCATION | LOCATION 計算一個點圖層的每個點到另一個圖層上最近點（線、節(jié)點）的距離9、PointDistance POINTDISTANCE search_radius 計算一個點圖層上的每個點到另一圖層上所有其它點的距離第二節(jié)、空間相關分析方法空間相關分析是根據(jù)不同分層的圖元之間的空間對應關系，確定某一數(shù)據(jù)層表示的地理現(xiàn)象，與另一數(shù)據(jù)層表示的地理現(xiàn)象之間的關聯(lián)性。根據(jù)研究變量的標度或類型不同，研究方法也不相同：1. 命名、次序尺度變量面積對應分析和X2檢驗2. 間隔和比例尺度變量相關系數(shù)一、命名尺度變量的空間相關分析空間相關

10、分析方法：uCAC（Coefficient of Areal Correspondence）面積對應系數(shù)法u概率表和2檢驗1、面積對應系數(shù)Coefficient of Areal Correspondence研究兩個變量分布之間的關系；建立在疊置操作的基礎上，簡單地測算兩類分布空間對應的程度：計算方法 CAC 是計算重疊部分的面積和兩類分布疊合后總面積的比值AreaCAreaBAreaAAreaCABC01104 .6 .6 .4 .11結果分析 無對應關系：CAC = 0 完全對應： CAC = 1 CAC只是提供了簡單的空間關聯(lián)程度的計算方法，但是不能提供統(tǒng)計顯著性的指標。類同矩陣（Res

11、emblance Matrix） Proposed by Court (1970) 相對于 CAC的優(yōu)點u取值范圍在-1+1之間，完全負對應定義為-1u取樣分布粗略地符合正態(tài)分布，所以可以進行顯著性檢驗TotalAreareasSumUnlikeAasSumLikeAre2、Chi-Square Statistic 測量兩類空間分布關聯(lián)性的程度 例如：研究降雨和作物產量之間的關系u兩幅圖分別表示高和低的收成區(qū)，以及高和低的降水區(qū)）HIGHPRECIPHIGHYIELD記數(shù)格網(wǎng)的生成 四種可能的情況uLow rainfall, low yielduLow rainfall, high yield

12、uHigh rainfall, low yielduHigh rainfall, high yieldHigh Precip.High Yield觀測頻率表的生成 Record the total number of occurrences into a table of observed frequencies82513HighLowHighLowWHEATPRECIP.期望頻率表的生成 Row total * column total / table total55810HighLowHighLowWHEATPRECIP.(10*13)/284.6(10*15)/285.3(13*18)/

13、288.3(18*15)/289.6HighLowWHEATHighLowPRECIP.計算 Chi-Square Therefore, in our example we haveEEOX2)(2625. 510)1013(8)85(5)52(5)58(2222 82513HighLowHighLow55810HighLowHighLowHigh/HighHigh/LowLow/LowLow/LowChi Square的解釋零值表示無關聯(lián)值越大關聯(lián)性越強統(tǒng)計檢驗：這個（Oi-Ei）2/Ei的2分布具（u-1）（v-1）個自由度，u和v代表概率表中的行數(shù)和列數(shù)。二、間隔尺度與比例尺度變量空間相

14、關分析方法 相關系數(shù) （Correlation Coefficient ） 簡單線性回歸 P=a+bD 例子：地價與距地鐵遠近之間的空間相關分析 ArcGIs下的距離計算使用near指令地價與距地鐵遠近之間的空間相關分析地塊編號價值（000）到最近地鐵站的距離（英里）101310.75102311.50103291075104272.50105273.25106263.75107254.50108235.00地價與距地鐵遠近之間的空間相關分析（續(xù)） 相關系數(shù)的計算值為-0.9695，說明這兩個變量間呈現(xiàn)十分顯著的負相關性。 簡單線性回歸模型：P=32.60-1.82D a，b參數(shù)可由如下方式獲

15、得： b= a=第三節(jié). Buffer Analysis緩沖區(qū)分析近鄰分析的一種，緩沖區(qū)用于計算到某個圖元（點、線、面）一定距離范圍內的空間所構成的面域；即生成圍繞點、線或面的多邊形。l 經濟區(qū)l 交通線l 城鎮(zhèn)等Buffer 的類別 Point Circle Square Line Line Buffer Polygon Interior ExteriorArcGis下的下的BUFFER命令命令圍繞輸入圖層的圖元生成緩沖多邊形圍繞輸入圖層的圖元生成緩沖多邊形BUFFER BUFFER buffer_itembuffer_item buffer_tablebuffer_table buffer

16、_distancebuffer_distance fuzzy_tolerancefuzzy_tolerance LINE | POLY | POINT | NODE LINE | POLY | POINT | NODE ROUND | FLAT FULL | LEFT | RIGHTROUND | FLAT FULL | LEFT | RIGHT第四節(jié)、 THIESSEN多邊形的意義多邊形的意義由點圖層生成其近鄰多邊形圖層，每個點對應一個新生成的多邊形，該輸入點作為多邊形的標識點，相鄰標識點到其“公共邊”的距離相等，每個多邊形表示該標識點的影響范圍。THIESSEN多邊形的生成過程多邊形的生成

17、過程 由輸入點相連生成三角網(wǎng)； 對每個三角形的邊作垂直平分線； 刪除原三角形； 而每個輸入點作為多邊形的標識點，垂直平分線作為泰森多邊形的邊ArcGis下的下的THIESSEN命令命令 THIESSEN proximal_tolerance proximal_tolerance 用于 eliminate的容差TheissenThiessen 多邊形的問題n 多邊形的面積和形狀取決于點的分布n 多邊形的屬性值來源于單個采樣點，而與相鄰的其它樣本點無關第五節(jié)、綜合舉例一、一、Finding the suitable forest land for harvesting二、 Find a suita

18、ble site that meets the some criteria一、一、Finding the suitable forest land for harvesting Cant harvest with in 300 ft. of roads Cant harvest with in 500 ft. of streamsCriteria:Required data sets: Roads Streams ForestModing ProcessStreamRoadFORESTBUFFER 500BUFFER 300StreamBufRoadBufOVERLAYRdStBufOVERL

19、AYSuitable areasData MapRoad BufferRoadsRestricted Area300 bufferStream BufferStreams500BufferRestricted AreasOverLayOVELAYSuitable areas for harvesting二、 Find a suitable site that meets the some criteria1. Cant be located on existing ag. Land2. Should be within 2000 of roads3. Should be located bey

20、ond 500 but within 3500 of existing railroads4. Should be within industrial zone5. The proposed site should be at least 45 acresCriteria1: Cant be located on the existing agricultural land ParcelQuery & SaveAgOthersNon-agStep 1:Criteria 2: Should be within 2000 feet of existing roads RoadsBuffer

21、RdbufStep 2:Criteria 3: Should be beyond 500 but within 3500 of existing rail lines Buffer500RailStep 3:Buffer3500RailClipG500&L3500Step 3(cont.): Areas that are with in 2000 of road AND beyond 500 but within 3500 of existing rail lines G500&L35002000RdbufINTERSECTCommonBufStep 3(cont.): Non-agricultural land that are with in 2000 of road AND beyond 500 but within 3500 of existing rail lines Non-AgCommonBufAgOthersCLIPOKCriteria 4: Should be within Industrial zone Step 4:ZoneOKCLIPSUITABLESpatial Model for selecting t