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(yīng)關(guān)系，重新組合生成新的空間圖元或計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，新空間圖元的屬性信息可包含輸入圖層對應(yīng)圖元的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)。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(jìn)行空間現(xiàn)象的關(guān)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(jié)果取決于疊置圖層的類別1）、 點(diǎn)與點(diǎn)的疊置 點(diǎn)與點(diǎn)的疊置，通常是計(jì)算一個圖層中的每個點(diǎn)到另

2、一個圖層中其它點(diǎn)（最近點(diǎn)或全部點(diǎn)）的距離來進(jìn)行。 或者是將不同點(diǎn)圖層復(fù)合生成新的點(diǎn)圖層2）、點(diǎn)與線的疊置 在矢量數(shù)據(jù)模型中，點(diǎn)與線的疊置，通常是計(jì)算一個圖層中的點(diǎn)和另一個圖層中線的距離來進(jìn)行。3）、點(diǎn)與面的疊置點(diǎn)與面的疊置用于判斷哪些點(diǎn)落在哪些多邊形內(nèi)，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)每個多邊形內(nèi)各類點(diǎn)要素的數(shù)量。這一功能常用于城市中各種服務(wù)設(shè)施分布情況的分析。4）、 線與線的疊置將不同線圖層復(fù)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(jì)不同多邊行內(nèi)包含那些線，這些線的長度為多少。n如網(wǎng)絡(luò)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(jié)n 實(shí)際包括的操作有：l距離計(jì)算：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到線l合成新的圖層：點(diǎn)到點(diǎn)、線到線、面到面l統(tǒng)計(jì)數(shù)量或長度：點(diǎn)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I(lǐng)NTERSECT: 圖層交UNION: 圖層并 IDENTITY: 圖層識別1、INTERSECT 計(jì)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(nèi)的圖元保留在結(jié)果圖層中。輸入圖層可以為點(diǎn)、線、多邊形；而疊置圖層只能為多邊形，當(dāng)輸入圖層為點(diǎn)或線時，僅保留處于多邊形內(nèi)的這部分點(diǎn)或線。結(jié)果圖層的

4、類別取決于輸入圖層。 INTERSECT POLY | LINE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN2、UNION 計(jì)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(diǎn)，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(jìn)行疊置。結(jié)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(diǎn)或線時，其范圍由包圍點(diǎn)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(xiàng);在輸入圖層都為多邊形類型時，結(jié)果圖層的圖元屬性表包含有： out cover項(xiàng)l AREAl PERIMETERl out cover # 內(nèi)部碼l out cover ID 用戶碼 in cover in cover # in cover內(nèi)部碼l in cover ID 用戶碼l 所有后續(xù)PAT項(xiàng) Overlay cover項(xiàng)l overlay cover內(nèi)部碼l overlay cover用戶碼l 所有后續(xù)PAT項(xiàng)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(xiàng)取值相同的相鄰多邊形、區(qū)域或相連的線進(jìn)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?qū)⑦x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(diǎn)，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(jì)算一個點(diǎn)圖層的每個點(diǎn)到另一個圖層上最近點(diǎn)（線、節(jié)點(diǎn)）的距離9、PointDistance POINTDISTANCE search_radius 計(jì)算一個點(diǎn)圖層上的每個點(diǎn)到另一圖層上所有其它點(diǎn)的距離第二節(jié)、空間相關(guān)分析方法空間相關(guān)分析是根據(jù)不同分層的圖元之間的空間對應(yīng)關(guān)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(guān)聯(lián)性。根據(jù)研究變量的標(biāo)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(yīng)分析和X2檢驗(yàn)2. 間隔和比例尺度變量相關(guān)系數(shù)一、命名尺度變量的空間相關(guān)分析空間相關(guān)

10、分析方法：uCAC（Coefficient of Areal Correspondence）面積對應(yīng)系數(shù)法u概率表和2檢驗(yàn)1、面積對應(yīng)系數(shù)Coefficient of Areal Correspondence研究兩個變量分布之間的關(guān)系；建立在疊置操作的基礎(chǔ)上，簡單地測算兩類分布空間對應(yīng)的程度：計(jì)算方法 CAC 是計(jì)算重疊部分的面積和兩類分布疊合后總面積的比值A(chǔ)reaCAreaBAreaAAreaCABC01104 .6 .6 .4 .11結(jié)果分析 無對應(yīng)關(guān)系：CAC = 0 完全對應(yīng)： CAC = 1 CAC只是提供了簡單的空間關(guān)聯(lián)程度的計(jì)算方法，但是不能提供統(tǒng)計(jì)顯著性的指標(biāo)。類同矩陣（Res

11、emblance Matrix） Proposed by Court (1970) 相對于 CAC的優(yōu)點(diǎn)u取值范圍在-1+1之間，完全負(fù)對應(yīng)定義為-1u取樣分布粗略地符合正態(tài)分布，所以可以進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)TotalAreareasSumUnlikeAasSumLikeAre2、Chi-Square Statistic 測量兩類空間分布關(guān)聯(lián)性的程度 例如：研究降雨和作物產(chǎn)量之間的關(guān)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(jì)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(guān)聯(lián)值越大關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：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(guān)分析方法 相關(guān)系數(shù) （Correlation Coefficient ） 簡單線性回歸 P=a+bD 例子：地價與距地鐵遠(yuǎn)近之間的空間相關(guān)分析 ArcGIs下的距離計(jì)算使用near指令地價與距地鐵遠(yuǎn)近之間的空間相關(guān)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(yuǎn)近之間的空間相關(guān)分析（續(xù)） 相關(guān)系數(shù)的計(jì)算值為-0.9695，說明這兩個變量間呈現(xiàn)十分顯著的負(fù)相關(guān)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(jì)算到某個圖元（點(diǎn)、線、面）一定距離范圍內(nèi)的空間所構(gòu)成的面域；即生成圍繞點(diǎn)、線或面的多邊形。l 經(jīng)濟(jì)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(diǎn)圖層生成其近鄰多邊形圖層，每個點(diǎn)對應(yīng)一個新生成的多邊形，該輸入點(diǎn)作為多邊形的標(biāo)識點(diǎn)，相鄰標(biāo)識點(diǎn)到其“公共邊”的距離相等，每個多邊形表示該標(biāo)識點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)作為多邊形的標(biāo)識點(diǎn)，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(diǎn)的分布n 多邊形的屬性值來源于單個采樣點(diǎn)，而與相鄰的其它樣本點(diǎn)無關(guān)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