GIS-空间分析(1)

主要内容

1.矢量数据分析

2.栅格数据分析

3.地形分析

4.网络分析

5.空间统计分析

参考书:

地理信息系统导论(原著第九版),[美] 张康聪 著,陈健飞 等 译,科学出版社;

地理信息空间数据分析教程,王劲峰等著,科学出版社;

ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程,汤国等著,科学出版社;

ArcGIS 10地理信息系统教程,牟乃夏等著,测绘出版社。

学习方法

1.理论与实践相结合,更便于理解空间分析的原理

2.对于每种空间分析理解应达到的目标:空间分析原理——》空间分析在ArcGIS中的实现——》理解空间分析原理如何在ArcGIS软件中应用——》会用ArcGIS软件提供的开发接口实现空间分析——》可以自己编程实现空间分析

3.在理解空间分析原理的基础上要多思考此种空间分析适合于分析哪类问题,以便日后可以灵活运用

一、矢量数据的分析

主要包括缓冲区分析、叠加分析、要素操作、距离量算及这几种空间分析的综合分析

1.缓冲区分析

缓冲区概念

缓冲区(buffer)分析是对一组或一类地图要素按设定的距离条件,围绕这组要素而形成具有一定范围的多边形实体,从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。

主要应用

城市中工厂排放的废水废气所影响的空间范围

交通噪音污染影响的空间范围

道路扩建涉及的居民地范围

市政法令规定,禁止在距学校或教堂300米范围内开设酒类商店或色情商店;

政府规定河流两岸3200米以内的区域为缓冲区,缓冲区内禁止伐木,目的是使河流尽可能减少淤积;

距道路150米的国家森林内,禁止钻探油气井;

资源保护部门可建立河流缓冲区或种植植被过滤带,保护水生资源不受邻近农业土地利用活动的影响;

缓冲区可以作为中立地带,以及解决矛盾冲突的一种工具。例如,在控制抗议人群中,警察可以要求抗议者远离建筑物至少90米;

城市可以围绕可用的开放式接入点(如热点)创建缓冲区,以此查看无线连接的覆盖区域;

缓冲区不仅可以作为筛选条件,也可以成为分析对象。河流缓冲区可以用于评估野生动物栖息地;

缓冲区主要包括点状缓冲区、线状要素的缓冲区、面状要素的缓冲区。

①点状要素的缓冲区:点目标的缓冲形成围绕点的半径为缓冲距的圆形缓冲区;

②线状要素的缓冲区:线目标的缓冲形成围绕线目标两侧距离不超过缓冲距的一系列长条形缓冲带;

③面状要素的缓冲区:面要素缓冲形成围绕多边形边界线内侧或外侧距离不超过缓冲距的面状区域。

生成算法

①点缓冲区的建立:对选定的目标点,设定缓冲距,生成圆形缓冲区。有两种常用的生成方法:直接绘圆法和圆弧步进拟合法。 直接绘圆法:以点目标为中心,以缓冲区距离为半径直接绘圆,如图所示

                                                                             GIS-空间分析(1)_第1张图片

圆弧步进拟合法:即将圆心角等分为若干等份,用等长的弦来代替圆弧,用直线代替曲线

                                          GIS-空间分析(1)_第2张图片

特殊情况下点状目标缓冲区:对点状目标,还可以生成三角形,矩形,圆形等特殊形态的点缓冲区;对于相邻多个点目标的缓冲区分析,根据实际应用需要进行缓冲区的合并,消除重叠区域,缓冲带的边界可以融合也可以保留,如图所示

                                                                   GIS-空间分析(1)_第3张图片

②线状要素的缓冲区建立:线状要素在GIS中表示为折线的集合线缓冲区的建立是以线状目标为参考轴线,以轴线为中心向两侧沿法线平移一定距离,并在线端点处以光滑曲线连接,所得到的点组成的封闭区域即为线状目标的缓冲区。线状缓冲区的建立主要有角平分线法和凸角圆弧法两种。

角平分线法生成算法:基本思想是在转折点处根据角平分线确定缓冲线的形状,如图所示。

A确定线状目标左右侧的缓冲距离dl和dr;

B提取线状目标的坐标序列;

C沿线状目标轴线的前进方向,依次计算轴线上各点的角平分线, 线段起始点和终止点处的角平分线取为起始线段或终止线段的垂线;

D在各点的角平分线的延长线上分别用左右缓冲距离dl和dr确定各点的作用缓冲点位置;

E将左右缓冲点顺序相连,即构成该线状目标的左右缓冲边界的基本部分;

F在线状目标的起始端点和终止端点处,以角平分线为直径所在位置,直径长度为dl+dr,向外作外接半圆;

G将外接半圆与左右缓冲边界的基本部分相连,即形成该线状目标的缓冲区。

                                        GIS-空间分析(1)_第4张图片

凸角圆弧法:基本思想在轴线的两端用半径为缓冲距的圆弧拟合;在轴线的各转折点,首先判断该点的凸凹性,在凸侧用半径为缓冲距的 圆弧拟合,在凹侧用与该点关联的两缓冲线的交点 为对应缓冲点,如图所示。

                                                  GIS-空间分析(1)_第5张图片

③面状缓冲区的建立:其生成算法与线状缓冲区的生成算法类似,如图所示

                                                        GIS-空间分析(1)_第6张图片

缓冲区分析的实现-ArcGIS

①缓冲区区别:对矢量数据分析的缓冲区不应该与在编辑中的缓冲区要素或对空间数据查询的缓冲区相混。编辑中的缓冲区要素使用的是单个要素而不是图层,同时没有诸如创建多个环或合并重叠边界的选项。空间数据查询缓冲区是选择位于其他要素一定距离内的要素,但不能创建缓冲带。因此,如果想要在一个图层要素周围创建缓冲带,并保存缓冲带为一个新的图层,则应该用矢量数据分析的缓冲区分析。

②建立缓冲区的要求:缓冲距离未必为常数,也可以根据给定字段取值而变化。例如,河滨缓冲区的宽度范围取决于它所期望的功能和相邻地区的土地利用强度。 对线要素建立缓冲区未必在线两侧都有缓冲区,可以只在线的左侧或右侧建立缓冲区(左右侧由线的起点到终点的方向决定)。同理,多边形缓冲区可以从多边形边界向内或向外扩展。 缓冲区边界可以保留完整,使每个缓冲区为独立多边形,以用于进一步的分析。缓冲区边界也可以被融合掉来创立一个总区,使独立的缓冲区之间没有叠置区。甚至缓冲区的终端还可以是圆形的或是平直的。

③缓冲区分析的实现,下次分解

 

待续。。。。。。

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