第六讲 一、缓冲区分析、叠加分析及应用.ppt

1,地理信息系统导论IntroductiontoGeographicInformationSystem,郑新奇博士教授zxqsd,中国地质大学（北京）土地科学技术学院,2,第六讲GIS空间分析与可视化表达,一、空间分析的类型简介二、空间分析空间查询三、空间分析缓冲区分析四、空间分析叠加分析五、空间分析数据地形模型六、空间分析空间统计分析七、空间分析应用案例八、九、空间信息表现与制图,3,第六讲GIS空间分析与可视化表达,缓冲区分析叠加分析应用,4,1）定义：基于点、线、面等地理空间目标，按指定条件，在其周围建立一定空间区域作为分析对象，该区域称为缓冲区。,2）例子：禽流感疫情发生所影响的范围？因道路拓宽而需要拆除的建筑物和搬迁的居民？动物的活动区域？,二、缓冲区分析,5,3）缓冲区类型：（矢量和栅格）,6,矢量点的缓冲区：如建立污染源缓冲区，该区不能有饮用水源通过,7,点缓冲区以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。用途：针对点要素的一定半径范围的分析。,8,线缓冲区分别对每一个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作。用途：针对线要素的一定范围带状范围的分析。,9,10,矢量线的缓冲区：公路噪声污染，在公路两侧建立缓冲区，该区内不建立居民区；为防止水土流失，河流两侧建立缓冲区，该区内森林不许砍伐,11,面缓冲区首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），然后与原始多边形进行叠置操作，多边形缓冲区有内外之分。外缓冲区在面状地物的外围形成缓冲区、内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区多重缓冲区生成以不同的半径首先分别生成一定宽度的缓冲区，然后对不同半径的缓冲区进行叠置操作。,12,13,矢量面的缓冲区：如环城封闭高速公路，周围一定范围内无小学校；湖泊周围一定范围内为水源涵养林，限砍。,14,算法比较简单，核心问题是距离变换。,栅格数据,距离变换,提取一定宽度的多边形,缓冲区,栅格的缓冲区,15,4）复杂图形特殊处理,（1）折线曲率大，作相应处理,16,（2）建立缓冲区时出现图形重叠应处理,原图缓冲区生成过程生成后的缓冲区,17,18,5）缓冲区的应用,缓冲区应用意义核电站的5公里缓冲区紧急疏散区高速公路的50米缓冲区噪音的严重污染区海岛国家的n公里外缓冲区领海我国30公里内缓冲区沿边地区,19,缓冲区分析应用,20,缓冲区分析应用,21,4.应用：土地适宜性评价,1）目的：找出适宜耕种的地区2）标准：道路沿线300m范围内不能种值；河流沿线500m范围内不能种植。3）准备数据：道路分布图河流分布图森林分布图,22,4）空间操作,23,24,25,26,27,28,三、叠加分析,叠加分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生新的要素，它是空间信息系统中最常用的提取隐含信息的手段之一。叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较，它可以分为以下五类：视觉信息的叠加：将多个图层内容放在一起进行显示点与多边形的叠加：实质上是计算多边形对点的包含关系，用于统计或属性赋值。线与多边形的叠加：主要用于计算线落在哪些多边形中以及各自的部分。多边形叠加：最常用的叠加分析。栅格图层叠加：利用某种计算模型对不同栅格图层中相同位置像元的值进行计算，得到新的栅格图层。,29,土地利用变化86|04,30,1、空间叠置分析概念,1、概念：空间叠加分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。前者一般用于检索同时具有几种地理属性的分布区域，或对叠加后产生的多重属性进行新的分类，称为空间合成叠加；后者一般用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特征，称为空间统计叠加。,31,1)点与多边形叠加实际上是计算多边形对点的包含关系。它通过点是否在多边形内的判别来完成。在完成点与多边形的几何关系计算之后，还要进行属性信息的处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的点上（或将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形）。通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少个点，以及这些点的属性信息。,2、空间叠加分析方式,32,1)点与多边形叠加,1,2,3,4,5,6,A,B,C,A,B,C,1,2,3,4,5,6,叠加结果：改变点属性内容,33,是比较线上坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相交就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。叠加的结果产生一个新的数据层面每条线被它穿过的多边形打断成新弧段图层，同时，产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。,2）线与多边形叠加,34,2）线与多边形叠加,A,B,C,A,B,C,叠加结果：产生新弧段改变线属性内容,1,2,3,1,5,2,3,4,35,3）多边形与多边形的叠加分析,多边形与多边形的叠合是指将两个不同图层的多边形要素叠合，产生新的多边形要素，以解决地理变量的多准则分析、区域多重属性的模拟分析、地理特征的动态变化分析、区域信息提取等。叠合后产生输出新图层的属性信息与原多边性的继承关系，要根据叠合的不同方式而定。,36,3、叠加分析的几何运算,从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠加运算可以得到不同的结果：,37,多边形和多边形的叠合,交集、并集、补集,38,4、叠加分析实例,矢量图层叠加分析,39,地质灾害评价,坡度地面排水土壤排水,岩层地基承载力土壤地基承载力侵蚀,叠合结果,40,叠合案例洪水淹没区分析,按地块面积平均计算财产密度。叠合处理（Union），生成的叠合多边形（Union1）具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。计算叠合后的多边形面积。将地基损失参数表（found.dbf）连接到Union1，以地基类型（Class）为关键字计算每个多边形的估计损失=财产密度叠合后的多边形面积损失系数在View中对Union1的要素进行过滤，只有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集，据此，显示按损失密度的高低分类的专题地图，汇总估计损失值。,41,5、栅格图层叠加分析,栅格图层叠加,42,实例分析（1）,问题背景为了在某地建立一森林公园旅游点，需参考一定的旅游条件，假设该旅游点须满足距公路、铁路0.5km以外10km以内，非市区，有林地，要求在行政区划图上选出该旅游点位置，并注明面积大小。数据源公路及铁路分布图；森林分布及权属图；城镇行政区划图；,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,43,所涉及的GIS功能属性重分类；面状边界消除与合并；缓冲区生成；拓扑叠加；面积量测；绘图输出；生成报表,实例分析（1）,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,44,实例分析（1）,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,45,实例分析（1）,具体步骤(6)将城镇行政区划图重新分类，生成市区、非市区两类；(7)拓扑叠加(5)、(6)生成的图层，得到非林地；林地且市区；林地、非市区、距道路0.5km内；林地、非市区、距道路0.5km外10km内；林地、非市区、距道路10km外(8)依约束条件，提取第4类多边形，并计算其面积；(9)与行政区划图叠加，打印输出结果；,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,46,实例分析（2）,道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算所解决的问题及约束条件计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑面积和房产价值；道路拓宽改建的标准是：道路从原有的20米拓宽到60米；拓宽道路应尽量保持直线；部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除；所需资料现状道路图；区域内建筑物分布图；,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,47,实例分析（2）,空间操作选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区；将缓冲区图与建筑物分布图进行拓扑叠加，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息；统计分析选择落入拆迁区内的楼层高为10层以上的建筑物，将其排除掉，其余为拆迁建筑物；对所需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算，包括建筑物面积、房产价值。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,48,实例分析（3）,辅助建设项目选址需解决的问题和约束条件需解决的问题：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置约束条件：(1)地块建设用地面积不小于10000m2(2)地块的地价不超过1万元/m2(3)地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,49,实例分析（3）,所需数据全市所有地块信息的数据层全市公共设施的分布图空间分析从地块图中选取所有满足条件(1)(2)的地块与公共设施层数据进行拓扑叠加对叠加的结果进行邻域分析和特征提取，选择出满足要求的地块将选择的地块及相关信息以地图和表格形式打印输出,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,50,实例分析（4）,美国亚特兰大市一家食品公司想用ArcView制作一幅过去一年市内各食品店销售其产品的专题图，以便从中发现问题，从而制定新一年的销售策略。该公司已有一个载明客户名称、地址、类型、销量的dBASE文件，以及从基础地理数据生产商处购得的亚特兰大市街道图文件。利用这些文件和ArcView软件，该食品公司开始制作专题图。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,51,实例分析（4）,点取ArcView图标，进入ArcView；打开项目文件qstart.apr，这时出现项目窗口。左边列出了前述分析处理的五种工具，右边则列出了该项目下所有的地图。在左边选取视图Views，在右边选取地图tlanta，鼠标双击或Open后，就出现了视图编辑窗口，显示出了市区街道图。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,52,实例分析（4）,再次激活项目窗口，点取左边第二个工具：表格(Tables)，并选择上方的“添加”(Add)，待对话框出现后，选择相应目录路径下的dBASE文件customrs.dbf，于是屏幕上列出了客户数据表格。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,53,实例分析（4）,为将客户数据定位于街道图上，重新激活视图窗口，并在点取上方的编辑菜单项View后弹出的下拉菜单中点取“GeocodeAddresses”(地理定位)，从而产生一个关于地理定位的对话框，其功能主要是将作为客户数据表格的dBASE文件中的有关字段(field)同街道图中的专题(theme)市区街道下的特征(feature)有关字段（具体为邮码与街名）逐个匹配，得到完全匹配(100)的50个客户。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,54,实例分析（4）,这50个客户的名称、地址、类型、销量等有关信息，在视图中自动形成了一个专题Geocod1.shp。要注意的是，该专题同高速公路(Highways),市区街道(Streetsindowntown)，用地分区(Censustracts)等专题并列，表明它已通过表格的联结，实现了地理定位，并转换成了被称为“型”(shp)的数据类型，在图中以黑色圆点的形式显示出来。如果双击任一专题名，ArcView3.0还提供了对显示该专题图形符号的编辑手段，可随用户喜好，按照专题下的具体特征，比如土地用途、公路等级、食品销量等进行分类，然后用逐级变化大小或颜色的方式显示该专题。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,55,实例分析（4）,接下去的工作是从众多不同类型的客户(食品商店、饮料店、餐馆、户外摊点)，将销量较多的食品商店分离，也就是检索查询出来，并用另一种颜色的符号突现。为此，点击工具栏中形如榔头的图标(Query)，在随后出现的对话框中，字段选“Type（类型）”，操作符选“=(等于)”，属性值选“Store(食品商店）”，从而建立起如左下角空白栏中的检索条件：（Type=“Store”)，最后点选“NewSet（新选择集）”按键，从50个客户中检索出16个符合条件即为食品商店的客户。更进一步将这16个大客户按销量大小排序，得到前5名客户。这时，根据图中反映出的情况，即可发现这5家大客户主要集中在亚特兰大市的北部。,四、缓冲区分析、叠加分析应用案例,56,实例分析（4）,类似的工作还可再做下去。例如，双击图上的“用地分区”专题，将其下的特征按“人均收入”或“住宅类型”等分级分色显示，找出食品商店分布与销量同顾客身份这些特征属性在空间分布上的某种联系最终，销售人员便可根据该项目GIS应用的分析结果，制定出新一年的销售策略，比如应到某些高收入人口地区寻找新的客户，走访销量较小的客户倾听他们对产品的意见等等,四、缓冲区分析、叠加分析应用案