GIS教案---第七讲-缓冲区分析、叠加分析及应用--案例

1、地理信息系统导论地理信息系统导论Introduction to Geographic Information SystemIntroduction to Geographic Information System郑新奇郑新奇 博士博士 教授教授 实例分析实例分析 （1）n问题背景n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。n数据源n公路及铁路分布图；n森林分布及权属图；n城镇行政区划图；缓冲区分析、叠加分析应用案例缓冲区分析、叠加分析应用案例n所涉及的GIS

2、功能n属性重分类；n面状边界消除与合并；n缓冲区生成；n拓扑叠加；n面积量测；n绘图输出；n生成报表实例分析实例分析 （1）四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （1）n具体步骤(1)将森林分布图分成林地及非林地两类；(2)消除同一属性值为林地或非林地的相邻多边形的边界并加以合并；(3)将所有公路和铁路周围生成0.5km宽的缓冲区；(4)将所有公路和铁路周围生成10km宽的缓冲区；(5)拓扑叠加(2)、(3)、(4)三步生成的图层，生成具有下述属性的多边形n林地、非林地；n0.5km内区域；n 0.5-10km区域；n 10km外区域；四、缓冲区分析

3、、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （1）n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n非林地；n林地且市区；n林地、非市区、距道路0.5km内；n林地、非市区、距道路0.5km外10km内；n林地、非市区、距道路10km外n(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、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （2）n道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算 n所解决的问题及约束条件n计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑面积和房产

4、价值 ；n道路拓宽改建的标准是： n道路从原有的20米拓宽到60米 ；n拓宽道路应尽量保持直线 ；n部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除 ；n所需资料n现状道路图； n区域内建筑物分布图； 四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （2）n空间操作 n选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区；n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；n统计分析 n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 ；n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

5、分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （3）n辅助建设项目选址 n需解决的问题和约束条件 n需解决的问题：n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n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、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （3）n所需数据 n全市所有地块信息的数据层n全市公共设施的分布图n空间分析 n从地块图中选取所有满足条件(1)(2)的地块n与公共设施层数据进行拓扑叠加n对叠加的结果进行邻域分析和特征提取，

6、选择出满足要求的地块n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、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （4）n美国亚特兰大市一家食品公司想用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，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。利用这些以及从

7、基础地理数据生产商处购得的亚特兰大市街道图文件。利用这些文件和文件和ArcView软件，该食品公司开始制作专题图。软件，该食品公司开始制作专题图。 四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （4）n点取点取ArcView图标，进入图标，进入ArcView；打开项目文件；打开项目文件qstart.apr，这时，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。在左边选取视图项目下所有的地图。在左边选取视图Views，在右边选取地图，在右边选取地图tlanta，鼠

8、标双击或鼠标双击或Open后，就出现了视图编辑窗口，显示出了市区街道图。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、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （4）n再次激活项目窗口，点取左边第二个工具：表格再次激活项目窗口，点取左边第二个工具：表格(Tables)，并选择上方，并选择上方的的“添加添加”(Add)，待对话框出现后，选择相应目录路径下的，待对话框出现后，选择相应目录路径下的dBASE文件文件customrs.dbf，于是屏幕上列出了客户数据表格。，于是屏幕上列出了客户数据表格。 四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析

9、应用案例实例分析实例分析 （4）n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辑菜单项View后弹出的下拉菜单中点取后弹出的下拉菜单中点取“GeocodeAddresses”(地理地理定位定位)，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，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数据表格的dBASE文件中的有关字段文件中的有关字段(field)同街道图中的专题同街道图中的专题(theme)市区街道下的特征市区街道下的特征(feature)有关字段（具体为邮码与街有关字

10、段（具体为邮码与街名）逐个匹配，得到完全匹配名）逐个匹配，得到完全匹配(100)的的50个客户。个客户。 四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （4）n这这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了一个专题Geocod1.shp。要注意的是，该专题同高速公路。要注意的是，该专题同高速公路(Highways),市区街道市区街道(Streetsindowntown)，用地分区，用地分区(Censustracts)等专题并列，表明它已通过表格的联结，实现了地理等专题并

11、列，表明它已通过表格的联结，实现了地理定位，并转换成了被称为定位，并转换成了被称为“型型”(shp)的数据类型，在图中以黑色圆点的数据类型，在图中以黑色圆点的形式显示出来。如果双击任一专题名，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，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。或颜色的方式显示该专题。 四、缓冲区分析、叠加分析应

12、用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例实例分析实例分析 （4）n接下去的工作是从众多不同类型的客户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，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，在随后出现的对话框中，字段选段选“Type（类型）（类型）”，操作符选，操作符选“=(等于等于)”，属性值选，属性值选“Store(食品商食品商店

13、）店）”，从而建立起如左下角空白栏中的检索条件：（，从而建立起如左下角空白栏中的检索条件：（Type=“Store”)，最，最后点选后点选“NewSet（新选择集）（新选择集）”按键，从按键，从50个客户中检索出个客户中检索出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，名客户。这时，根据图中反映出的情况，即可发现这即可发现这5家大客户主要集中在亚特兰大市的北部。家大客户主要集中在亚特兰大市的北部。 四、缓冲区分析、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加

14、分析应用案例实例分析实例分析 （4）n类似的工作还可再做下去。例如，双击图上的类似的工作还可再做下去。例如，双击图上的“用地分区用地分区”专题，将其专题，将其下的特征按下的特征按“人均收入人均收入”或或“住宅类型住宅类型”等分级分色显示，找出食品商等分级分色显示，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最终，销售人员便可根据该项目终，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，走访销量较小的售策略，比如应到某些高收入

15、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、叠加分析应用案例四、缓冲区分析、叠加分析应用案例北京市农村居民点用地变化分析北京市农村居民点用地变化分析问题：问题：1、有两期土地利用现状数据（昌平、顺义、有两期土地利用现状数据（昌平、顺义、通州、大兴）通州、大兴）2、计算居民点用地变化、计算居民点用地变化3、发现变化特点和规律、发现变化特点和规律数据源：数据源：所采用的基础数据为四区的土地利用变更所采用的基础数据为四区的土地利用变更调查数据，年期为调查数据，年期为2001年和年和2005(顺义为顺义为2004)年两期数据，其中年两期

16、数据，其中2001年的数据为年的数据为Shape格式，格式，土地分类系统为八大类；土地分类系统为八大类；2005（2004）年为）年为MapGis数据格式，土地分类方法采用过渡时数据格式，土地分类方法采用过渡时期全国土地分类系统。期全国土地分类系统。数据要求数据要求同一地区同一投影的两期数据，采用相同的土地同一地区同一投影的两期数据，采用相同的土地利用分类。利用分类。处理过程：处理过程：首先将首先将mapgis中的土地利用变更调查中的土地利用变更调查数据经过投影变化，坐标平移后，转为数据经过投影变化，坐标平移后，转为Shape文件格式，然后借助于文件格式，然后借助于Arcview的空间分析等分

17、析功能完成以下操作：的空间分析等分析功能完成以下操作：（1）在）在Arcmap环境下，利用其空间坐环境下，利用其空间坐标调整工具（标调整工具（Saptialadjustment）将）将两期数据误差进行纠正，将误差控制在两期数据误差进行纠正，将误差控制在2m以内；以内；（2）根据过渡时期全国土地分类系统，将）根据过渡时期全国土地分类系统，将两期数据的属性数据进行重分类，统一两期数据的属性数据进行重分类，统一分为耕地（分为耕地（GD）、园地（）、园地（YD）、林地）、林地（YLD）、牧草地（）、牧草地（CD）、其它农用地）、其它农用地（QTJS）、农村居民点（）、农村居民点（NCJS）、城）、城镇

18、居民点及独立工矿（镇居民点及独立工矿（CZ）、交通运输）、交通运输用地（用地（JT）、水利设施用地（）、水利设施用地（SYSD）、）、未利用地（未利用地（WLYD）10种用地类型；之种用地类型；之所以将农村居民点用地单独列为一类，所以将农村居民点用地单独列为一类，是为了分析农村居民点用地的变化情况是为了分析农村居民点用地的变化情况更加方便。更加方便。（3）利用）利用Arcview空间分析中的交叉列表空间分析中的交叉列表功能（功能（TabulateArea），得出各区的土），得出各区的土地利用状态转移矩阵，分析期间农村居地利用状态转移矩阵，分析期间农村居民点用地与其他用地类型之间的转入转民点用地

19、与其他用地类型之间的转入转出变化情况；出变化情况；（4）从两期数据中分别提取出农村居民点用地，）从两期数据中分别提取出农村居民点用地，利用利用Arcview的地学过程分析模块的地学过程分析模块（GeoprocessingWizard）将两期农村居民）将两期农村居民点用地数据进行叠加分析，提取出发生变化的点用地数据进行叠加分析，提取出发生变化的农村居民点用地信息，进而形成各区农村居民农村居民点用地信息，进而形成各区农村居民点用地空间变化图。点用地空间变化图。GeoprocessingWizard空间数据处理向导帮助你在空间数据处理向导帮助你在ArcView中完中完成一些新的空间分析功能它允许选择

20、成一些新的空间分析功能它允许选择具体操作：具体操作：（1）在）在Fileextension菜单下，选菜单下，选中中3D模块和模块和spatialanalysis模块模块（2）点击）点击viewproperties，弹出，弹出如下对话框如下对话框按照数据的按照数据的单位，分别单位，分别在在mapunits和和distanceunits设置地设置地图单位和距图单位和距离单位，一离单位，一般用米般用米（3）在）在analysis菜单下选菜单下选择交叉列择交叉列表功能表功能弹出如下对话框：弹出如下对话框：（3）在）在analysis菜单下选菜单下选择交叉列择交叉列表功能，表功能，如下图如下图弹出如下对

21、话框：弹出如下对话框：Rowtheme行代表较早行代表较早一起数据，一起数据，rowfield选选择土地利用采用分类标择土地利用采用分类标志，列的选择也一样。志，列的选择也一样。（4）选择后）选择后点击点击OK，弹出如下对弹出如下对话框话框在在outputgridcellsize中选择本次分析采用的栅格数据大小，一中选择本次分析采用的栅格数据大小，一般越小越好，但是会相应增加计算工作量。般越小越好，但是会相应增加计算工作量。（4）点击）点击ok，就可以得出转移矩，就可以得出转移矩阵，如下表阵，如下表土土地地利利用用现现状状图图NEWS顺 义 增 加024kmNEWS顺义减少024kmNEWS昌

22、平减少024 kmNEWS昌 平 增 加024 km通州区行政区划图通州区行政区划图NEWS通州减少024 kmNEWS通州增加024 km大兴区行政区划图大兴区行政区划图NEWS大 兴 增 加08 km4NEWS大兴减少08 km4某地区气象观测站的最优设置某地区气象观测站的最优设置目的：某地区内有目的：某地区内有12个气象观测站，为了减少开支，计划减少观测个气象观测站，为了减少开支，计划减少观测站的数目。站的数目。基本情况：基本情况：已知该地区已知该地区12个气象观测站的位置；个气象观测站的位置；已知已知10年来年来12个气象观测站测得的年降水量；个气象观测站测得的年降水量；问题：考虑减少

23、那些观测站可以使所得的降水量的信息足够大？问题：考虑减少那些观测站可以使所得的降水量的信息足够大？假设条件：假设条件：该地区的地理特性具有一定的均匀性，而不是复杂多变的地理特性；该地区的地理特性具有一定的均匀性，而不是复杂多变的地理特性；相近地域的气象特征具有较大的相似性和相关性；相近地域的气象特征具有较大的相似性和相关性；1.在距离较远的条件下，由于地形、环境等因素而造成不同区域的年在距离较远的条件下，由于地形、环境等因素而造成不同区域的年降水量相似的可能性很小，可以忽略，不同区域年降水量的差异主降水量相似的可能性很小，可以忽略，不同区域年降水量的差异主要与距离有关。要与距离有关。x1x2x

24、6x3x7x10 x11x4x8x12x5x9x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10 x11x12第第1年年276.2324.5158.6412.5292.8258.4334.1303.2292.9243.2159.7331.2第第2年年251.6287.3349.5297.4227.8453.6321.5451.0466.2307.5421.1455.1第第3年年192.7433.2289.9366.3466.2239.1357.4219.7245.7411.7357.0353.2第第4年年246.2232.4243.7372.5460.4158.9298.7314.5256.6327.0296.5423.0第第5年年291.7311.0502.4254.0245.6324.8401.0266.5251.3289.9255.4362.1第第6年年466.5158.9223.5425.1251.4321.031