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(tǒng)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(jù)同一地區(qū)兩個(gè)圖層間圖元的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，重新組合生成新的空間圖元并計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，新空間圖元的屬性信息繼承了輸入圖層對(duì)應(yīng)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(jìn)行空間現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)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(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(gè)圖層中的每個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)圖層中最近點(diǎn)或全部點(diǎn)的距離； 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(gè)圖層中的點(diǎn)到另一個(gè)圖層中的最近線的距離。 村莊到其最近公路的距離,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(gè)多邊形內(nèi)點(diǎn)要素的數(shù)量。 不同縣域中村莊的數(shù)目統(tǒng)計(jì)。,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,線與面的疊置是將一個(gè)線狀要素層與多邊形層疊置，多用于了解不同多邊形內(nèi)包含那些線，這些線的長(zhǎng)度為多少。 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）、面與面的疊置,面與面的疊置是將兩個(gè)多邊形層疊加到一起，合成一個(gè)新的多邊形圖層，新圖層多邊形的屬性信息繼承了兩個(gè)輸入圖層對(duì)應(yīng)圖元的屬性信息； 植被圖和土壤圖的疊置，產(chǎn)生最小景觀單元。,小結(jié),實(shí)際應(yīng)用的操作有： 生成新的圖層：點(diǎn)到點(diǎn)、線到線、面到面 距離計(jì)算：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到線 統(tǒng)計(jì)數(shù)量或長(zhǎng)度：點(diǎn)到面、線到面,三、ArcGIS 中的疊置及其相關(guān)命令,INTERSECT UNION IDENTITY Near PointDistance Clip Erase Reselect Dissolve Eliminate,1、INTERSECT,計(jì)算兩個(gè)圖層的幾何交集。 同時(shí)出現(xiàn)在輸入圖層和疊置圖層范圍內(nèi)的圖形要素保留在結(jié)果圖層中。 圖層類別：輸入圖層可以為點(diǎn)、線、多邊形；而疊置圖層只能為多邊形，輸出結(jié)果的圖層類別取決于輸入圖層。 范圍：當(dāng)輸入圖層為點(diǎn)或線時(shí)，僅保留屬于多邊形內(nèi)的點(diǎn)或線。 INTERSECT POLY | LINE | POINT fuzzy_tolerance JOIN | NOJOIN,2、UNION,計(jì)算兩個(gè)圖層的幾何并集，出現(xiàn)在兩個(gè)輸入圖層范圍內(nèi)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(diǎn)，線或多邊形作為輸入圖層，與作為識(shí)別圖層的多邊形圖層進(jìn)行疊置； 范圍：取決于輸入圖層的范圍，當(dāng)輸入圖層為點(diǎn)或線時(shí)，其范圍由包圍點(diǎn)或線的最小矩形來(lái)決定； 圖層類別：結(jié)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(xiàng); 在輸入圖層都為多邊形類型時(shí)，結(jié)果圖層的圖元屬性表包含有： out cover項(xiàng) AREA PERIMETER out cover # 內(nèi)部碼 out cover ID 用戶碼 in cover in cover # in cover內(nèi)部碼 in cover ID 用戶碼 所有后續(xù)PAT項(xiàng) Overlay cover項(xiàng) overlay cover內(nèi)部碼 overlay cover用戶碼 所有后續(xù)PAT項(xiàng),疊置操作后出現(xiàn)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(lái)剔除碎屑多邊形 或使用 ELIMINATE來(lái)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(shù),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(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： DISSOLVE POLY | LINE | NET | REGION.subclass 說明：對(duì)特定屬性項(xiàng)取值相同的相鄰多邊形、區(qū)域，或者相連的線進(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(zhǎng)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 search_radius out_cover NOLOCATION | LOCATION 計(jì)算一個(gè)點(diǎn)圖層的每個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)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(gè)點(diǎn)圖層上的每個(gè)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(duì)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)象之間的空間關(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： 命名、次序尺度變量面積對(duì)應(yīng)分析和X2檢驗(yàn) 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)分析方法： CAC（Coefficient of Areal Correspondence）面積對(duì)應(yīng)系數(shù)法 概率表和2檢驗(yàn),1、面積對(duì)應(yīng)系數(shù) Coefficient of Areal Correspondence,研究?jī)蓚€(gè)命名變量分布之間的關(guān)系；建立在疊置操作的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單地測(cè)算兩類分布空間對(duì)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,B,C,結(jié)果分析,CAC只是提供了簡(jiǎn)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)。,無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系：CAC = 0,完全對(duì)應(yīng)： CAC = 1,類同矩陣（Resemblance Matrix）,Court (1970)提出 相對(duì)于 CAC的優(yōu)點(diǎn) 取值范圍在-1+1之間，完全負(fù)對(duì)應(yīng)定義為-1 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),2、Chi-Square Statistic,測(cè)量?jī)深惪臻g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 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(shù)格網(wǎng)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(cè)頻率表的生成,記錄每類交叉類別中的單元格數(shù)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(jì)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(wú)關(guān)聯(lián) 值越大關(guān)聯(lián)性越強(qiáng) 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：這個(gè)（Oi-Ei）2/Ei的2分布具（u-1）（v-1）個(gè)自由度，u和v代表概率表中的行數(shù)和列數(shù)。,存在的問題,計(jì)數(shù)格網(wǎng)劃分的不確定性 可以在矢量多邊形疊置的基礎(chǔ)上，根據(jù)新生成的屬性表，進(jìn)行交叉運(yùn)算產(chǎn)生類似于觀測(cè)頻率表的表格。表格單元格為不同圖層對(duì)應(yīng)類別的面積，該面積代替了格網(wǎng)數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可避免網(wǎng)格單元?jiǎng)澐殖霈F(xiàn)的問題。,二、間隔尺度與比例尺度變量空間相關(guān)分析方法,相關(guān)系數(shù) （Correlation Coefficient ） 簡(jiǎn)單線性回歸 P=a+bD 例子：地價(jià)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(jià)與距地鐵遠(yuǎn)近之間的空間相關(guān)分析,地價(jià)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(gè)變量間呈現(xiàn)十分顯著的負(fù)相關(guān)性。 簡(jiǎn)單線性回歸模型：P=32.60-1.82D a，b參數(shù)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(jì)算到圖元（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。 城鎮(zhèn)等 交通線 經(jīng)濟(jì)區(qū),Buffer 的類別,Point Circle Square Line Line Buffer Polygon Interior（內(nèi)） 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(diǎn)圖層生成其近鄰多邊形圖層，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)新生成的多邊形，輸入點(diǎn)作為多邊形的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，相鄰標(biāo)識(shí)點(diǎn)到其“公共邊”的距離相等，每個(gè)多邊形表示該標(biāo)識(shí)點(diǎn)的影響范圍。,Theissen,THIESSEN多邊形的生成過程,由輸入點(diǎn)相連生成三角網(wǎng)； 對(duì)每個(gè)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(gè)輸入點(diǎn)作為多邊形的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，,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