P12第十二章空間疊置和緩沖區(qū)分析.ppt

第十二章、空間疊置分析和 緩沖區(qū)分析,地理信息系統與空間分析,第一節(jié)、疊置分析 （Overlay Analysis）,疊置分析的原理 疊置分析的類型 ArcGIS的疊置操作,一、疊置分析的原理,疊置操作是根據同一地區(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并計算出相關參數，新空間圖元的屬性信息繼承了輸入圖層對應圖元的屬性信息。 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，也用于進行空間現象的關聯性分析。,2,A,B,2,二、疊置分析的類別,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一個圖層中最近點或全部點的距離； 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,在矢量數據模型中，點與線的疊置，通常是計算一個圖層中的點到另一個圖層中的最近線的距離。 村莊到其最近公路的距離,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，進一步統計每個多邊形內點要素的數量。 不同縣域中村莊的數目統計。,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,線與面的疊置是將一個線狀要素層與多邊形層疊置，多用于了解不同多邊形內包含那些線，這些線的長度為多少。 如網絡層為道路網，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密度。,6）、面與面的疊置,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，新圖層多邊形的屬性信息繼承了兩個輸入圖層對應圖元的屬性信息； 植被圖和土壤圖的疊置，產生最小景觀單元。,小結,實際應用的操作有： 生成新的圖層：點到點、線到線、面到面 距離計算：點到點、點到線 統計數量或長度：點到面、線到面,三、ArcGIS 中的疊置及其相關命令,INTERSECT UNION IDENTITY Near PointDistance Clip Erase Reselect Dissolve Eliminate,1、INTERSECT,計算兩個圖層的幾何交集。 同時出現在輸入圖層和疊置圖層范圍內的圖形要素保留在結果圖層中。 圖層類別：輸入圖層可以為點、線、多邊形；而疊置圖層只能為多邊形，輸出結果的圖層類別取決于輸入圖層。 范圍：當輸入圖層為點或線時，僅保留屬于多邊形內的點或線。 INTERSECT POLY | LINE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN,2、UNION,計算兩個圖層的幾何并集，出現在兩個輸入圖層范圍內的所有圖元保留在輸出圖層中； 圖層類別：僅適用于多邊形疊置； 屬性問題：某些新多邊形圖元屬性值缺失的問題； UNION fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN,3、IDENTITY,將點，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； 范圍：取決于輸入圖層的范圍，當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； 圖層類別：結果圖層的類別取決于輸入圖層。 IDENTITY POLY | LINE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN,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 AREA PERIMETER out cover # 內部碼 out cover ID 用戶碼 in cover in cover # in cover內部碼 in cover ID 用戶碼 所有后續(xù)PAT項 Overlay cover項 overlay cover內部碼 overlay cover用戶碼 所有后續(xù)PAT項,疊置操作后出現的問題,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： CLIP POLY | LINE | POINT | NET | LINK | RAW fuzzy_tolerance 說明：從輸入圖層中提取疊置于clip_cove上的特征。,Clip的命令參數,In_cover: 輸入圖層，可以為point，line，polygon Clip_cover: 裁剪多邊形圖層，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 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： DISSOLVE 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，或者相連的線進行合并。,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 search_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不同分層的圖元之間的空間對應關系，確定某一數據層表示的地理現象，與另一數據層表示的地理現象之間的空間關聯性。 根據研究變量的標度或類型不同，研究方法也不相同： 命名、次序尺度變量面積對應分析和X2檢驗 間隔和比例尺度變量相關系數,一、命名尺度變量的空間相關分析,空間相關分析方法： CAC（Coefficient of Areal Correspondence）面積對應系數法 概率表和2檢驗,1、面積對應系數 Coefficient of Areal Correspondence,研究兩個命名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,A,B,C,結果分析,CAC只是提供了簡單的空間關聯程度的計算方法，但是不能提供統計顯著性的指標。,無對應關系：CAC = 0,完全對應： CAC = 1,類同矩陣（Resemblance Matrix）,Court (1970)提出 相對于 CAC的優(yōu)點 取值范圍在-1+1之間，完全負對應定義為-1 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,2、Chi-Square Statistic,測量兩類空間分布關聯性的程度 例如： 研究降雨和作物產量之間的關系 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)）,記數格網的生成,四種可能的情況 Low rainfall, low yield Low rainfall, high yield High rainfall, low yield High rainfall, high yield,觀測頻率表的生成,記錄每類交叉類別中的單元格數目,High Low,High Low,WHEAT,PRECIP.,期望頻率表的生成,Row total * column total / table total,High Low,High Low,WHEAT,PRECIP.,High Low,WHEAT,High Low,PRECIP.,計算 Chi-Square,Therefore, in our example we have,High Low,High Low,High Low,High Low,High/High,High/Low,Low/Low,Low/Low,Chi Square的解釋,零值表示無關聯 值越大關聯性越強 統計檢驗：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和列數。,存在的問題,計數格網劃分的不確定性 可以在矢量多邊形疊置的基礎上，根據新生成的屬性表，進行交叉運算產生類似于觀測頻率表的表格。表格單元格為不同圖層對應類別的面積，該面積代替了格網數，在此基礎上進行統計，可避免網格單元劃分出現的問題。,二、間隔尺度與比例尺度變量空間相關分析方法,相關系數 （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,地價與距地鐵遠近之間的空間相關分析（續(xù)）,相關系數的計算值為-0.9695，說明這兩個變量間呈現十分顯著的負相關性。 簡單線性回歸模型：P=32.60-1.82D a，b參數可由如下方式獲得： b= a=,第三節(jié). 緩沖區(qū)分析,緩沖分析（ Buffer Analysis ）屬于近鄰分析的一種，緩沖區(qū)用于計算到圖元（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。 城鎮(zhèn)等 交通線 經濟區(qū),Buffer 的類別,Point Circle Square Line Line Buffer Polygon Interior（內） Exterior（外）,ArcGis下的BUFFER命令,圍繞輸入圖層的圖元生成緩沖多邊形 BUFFER buffer_item buffer_table buffer_distance fuzzy_tolerance LINE | POLY | POINT | NODE ROUND | FLAT FULL | LEFT | RIGHT,第四節(jié)、 THIESSEN多邊形分析,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，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。,Theissen,THIESSEN多邊形的生成過程,由輸入點相連生成三角網； 對每個三角形的邊作垂直平分線，垂直平分線作為泰森多邊形的邊； 刪除原三角形； 而每個輸入點作為多邊形的標識點，,ArcGis下的THIESSEN命令,THIESSEN proximal_tolerance proximal_tolerance 用于 eliminate的容差,第五節(jié)、綜合舉例,一、Finding the suitable forest land for harvesting 二、 Find a suitable site that meets the some criteria,一、Finding the suitable forest land for harvesting,Cant harvest with in 300 ft. of roads,Cant harvest with in 500 ft. of streams,Criteria:,Required data sets:,Roads Streams Forest,Moding Process,Data Map,Road Buffer,Stream Buffer,OverLay,Suitable areas for harvesting,二、 Find a suitable site that meets the some criteria,Cant be located on existing ag. Land Should be within 2000 of roads Should be located beyond 500 but within 3500 of existing railroads Should be within industrial zone The proposed site should be at least 45 acres,Criteria1: Cant be located on the existing agricultural land,Step 1:,Criteria 2: Should be within 2000 feet of existing roads,Step 2:,Criteria 3: Should be beyond 500 but within 3500 of existing rail lines,Step 3:,Step 3(cont.): Areas that are with in 2000 of road AND beyond 500 but within 3500 of existing rail lines,Step 3(cont.): Non-agricultural land that are with in 2000 of road AND beyond 500 but within 3500 of existing rail lines,Criteria 4: Should be within Industrial zone,Step 4:,Spatial Model for selecting the proposed i