13 空间分析的原理与方法-缓冲区分析
空间分析的原理和方法
DEM的表示方法 某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学 定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。 数学分块法 数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续 的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部 拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积 大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散 点的高程，可得到拟合的DEM。 图形法 线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描 述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是 数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些 图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。 • 另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插 值公式计算各点的高程，得到DEM。
V5
e5
e6
e1 V2 V1 V2 V3 V4 V5
v1 0 v2 1 D (G ) v3 1 v4 1 v5 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
e3
e4 V3
e2
v1 v2 D (G ) v3 v4 v5
• 坡度图与坡向图：坡度定义为水平面与局部地表之 间的正切值。它包含两个成分：斜度——高度变化 的最大比率(常称为坡度)；坡向——变化比率最大 值的方向。这两个因素基本上能满足环境科学分析 的要求。 • 地貌晕渲图：制图工作者用一种“阴影立体法”表 示地表形状即地貌晕渲法。有了DEM，地貌晕渲图能 自动精确地实现。
距离
O
A
B
C
P
视线平面投影
通视剖面图
第二节
空间叠合分析
一、什么是空间叠合分析？是指在统一空间参照系统条件 下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生 空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应 关系。
缓冲区实验分析
实验五—缓冲区分析应用(综合实验)实验报告一、实验目的缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性和邻近程度的一类重要的空间操作，通过本次实习，我们应达到以下目的：1.加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识；2.熟练掌握距离制图创建缓冲区技术方法。
3.掌握利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验数据准备数据准备：图层文件point.shp，lline.shp，polygon.shp (ex6.rar)三、实验内容与步骤1. 距离制图－创建缓冲区1.1 点要素图层的缓冲区分析1)在ArcMap中新建地图文档，加载图层：StudyArea ，point打开Arctoolbox，执行命令<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-<EuclideanDistance>，按下图所示设置各参数点击“Environment Settings”按钮设置“General Settings”中的“Extent”，使其与StudyArea 相同2)显示并激活由point.shp产生的新栅格主题，eucdist_poin2（如上图）。
在进行分析时，若选中了point图层中的某一个或几个要素，则缓冲区分析只对该要素进行；否则，对整个图层的所有要素进行。
1.2 线要素图层的缓冲区分析1)在ArcMap中，新建地图文档，加载line图层，点击常用工具栏中的将地图适当缩小。
2)分别选中图层line中的两条线，进行缓冲区分析，注意比较线的缓冲区分析与点的缓冲区分析有何不同。
方法：打开Arctoolbox，执行命令<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-< Euclidean Distance >；设置“Environment Settings”中“General Settings”中的“Extent”为“Same As Display”3)取消选定，对整个line层面进行缓冲区分析，观察与前两个分析结果的区别（如下图）。
缓冲区分析的应用原理
缓冲区分析的应用原理1. 什么是缓冲区分析缓冲区分析是GIS（地理信息系统）中的一种分析工具，用于确定某一位置周围一定范围内的所有地理要素。
缓冲区分析基于给定的点、线或面状地理要素，创建一定半径范围内的缓冲区。
2. 缓冲区分析的原理缓冲区分析的原理基于空间分析的基本概念和算法。
其主要步骤包括： - 选择需要进行缓冲区分析的点、线或面状地理要素。
- 设置缓冲区的半径或距离。
- 根据缓冲区的半径或距离，为每个选择的地理要素创建相应的缓冲区。
- 确定缓冲区内的地理要素（点、线、面）。
3. 缓冲区分析的应用场景缓冲区分析广泛应用于不同领域，例如：3.1 城市规划缓冲区分析在城市规划中起到重要作用。
通过在规划中心点周围创建缓冲区，规划者可以确定不同半径范围内的不同限制和要求，以便合理规划城市发展。
3.2 环境影响评估在环境影响评估中，缓冲区分析可用来评估某一项目对周围环境的潜在影响。
通过创建项目缓冲区，可以确定项目对周围自然和人工要素的保护范围和影响程度。
3.3 自然资源管理缓冲区分析在自然资源管理中也有广泛应用。
例如，在水资源管理中，可以通过创建河流或湖泊的缓冲区来保护水质和水生态系统。
3.4 市场分析在商业领域中，缓冲区分析可用于市场分析和选址决策。
通过创建不同半径的缓冲区，可以评估潜在客户数量、竞争对手分布和区域性市场需求，从而帮助企业做出合理的市场扩张决策。
4. 缓冲区分析的优势和局限性4.1 优势•提供空间可视化：缓冲区分析通过创建缓冲区，使得人们可以直观地看到地理要素的影响范围。
•支持多种分析：缓冲区分析可以应用于不同类型的地理要素，包括点、线和面，能够满足不同分析需求。
•便捷的结果解释：缓冲区分析生成的结果易于解释和理解，对于决策者和公众都很有帮助。
4.2 局限性•对参数敏感：缓冲区分析的结果受到半径或距离等参数的影响，如果参数设置不合理，可能导致结果的不准确性。
•忽略地理变化：缓冲区分析忽略了地理要素自身的变化和特征，只关注范围内的存在与否。
常用的空间分析有哪些方法
常用的空间分析有哪些方法空间分析是地理信息系统（GIS）中的一个重要研究领域，它涉及到对空间和地理数据进行分析、建模和可视化的技术和方法。
通过空间分析，我们可以揭示地理数据之间的空间关系、挖掘其潜在的空间模式，并为决策和规划提供支持。
本文将介绍一些常用的空间分析方法。
1. 缓冲区分析缓冲区分析是空间分析中最常用的方法之一。
它通过在地图上绘制缓冲区（一定距离范围内的区域）来分析目标对象与其他地理要素之间的空间关系。
缓冲区分析常用于确定某个地理要素周围的环境条件或区域受影响的范围，例如确定污染源的影响范围、交通设施的服务范围等。
2. 空间插值空间插值是一种通过已知地理要素的分布来估计未知地理要素值的方法。
它通常用于根据有限的采样站点数据推断整个地区的值分布情况。
常见的空间插值方法有反距离加权插值（IDW）、克里金插值等。
空间插值在环境监测、资源评估等领域具有广泛应用。
通过插值分析，我们可以对未来的地理变化进行预测和模拟。
3. 空间聚类空间聚类是一种将地理要素按照它们之间的相似性进行分组的方法。
常见的空间聚类方法包括层次聚类、K均值聚类等。
空间聚类可以用于发现地区划分、挖掘地理模式、研究社会组织结构等。
例如，我们可以使用空间聚类分析来确定一个城市中人口分布的热点地区和冷点地区。
4. 空间插值空间插值是一种挖掘地理要素之间依赖关系的方法。
通过挖掘地理要素之间的空间相关性和绘制空间权重矩阵，我们可以分析地理现象的传播方式、确定地理要素之间的相互作用等。
空间回归方法包括全局空间自相关和局部空间自相关。
全局空间自相关用于研究地理现象的整体空间变化，而局部空间自相关可用于分析地理现象的局部空间关系。
5. 空间优化空间优化是一种通过最小化或最大化某个目标函数来优化地理要素的空间布局的方法。
常见的空间优化方法包括遗传算法、蚁群算法等。
空间优化广泛应用于城市规划、交通网络设计、设备配置等领域。
通过空间优化，我们可以获得最优的空间布局方案，以满足特定的需求。
缓冲区分析实习报告
一、实习背景随着地理信息系统（GIS）技术的不断发展，缓冲区分析作为一种重要的空间分析工具，在资源管理、城市规划、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。
为了更好地掌握缓冲区分析的基本原理和方法，提高空间分析能力，我参加了本次缓冲区分析实习。
二、实习目的1. 理解缓冲区分析的基本概念、原理和适用范围；2. 掌握ArcGIS软件中缓冲区分析工具的使用方法；3. 培养空间思维能力，提高空间分析能力；4. 学会利用缓冲区分析解决实际问题。
三、实习内容1. 缓冲区分析基本概念及原理缓冲区是指围绕一个或多个地理要素，在一定距离范围内形成的连续区域。
缓冲区分析可以确定地理要素之间的空间关系，如邻近性、距离、区域等。
缓冲区分析原理基于以下三个步骤：（1）确定地理要素：选取需要分析的目标地理要素，如点、线、面等。
（2）设定缓冲距离：根据实际情况，确定缓冲区距离，可以是固定值或根据地理要素属性计算得到。
（3）生成缓冲区：根据设定的缓冲距离，在地理要素周围生成连续的缓冲区。
2. ArcGIS软件中缓冲区分析工具的使用ArcGIS软件提供了丰富的缓冲区分析工具，以下列举几种常用的工具：（1）缓冲区生成器：根据设定的距离，在地理要素周围生成连续的缓冲区。
（2）缓冲区聚合器：将多个缓冲区合并为一个缓冲区。
（3）缓冲区叠加器：将缓冲区与其他地理要素进行叠加分析。
（4）缓冲区查询器：查询缓冲区内的地理要素信息。
3. 缓冲区分析实例以城市规划为例，进行以下缓冲区分析：（1）确定地理要素：选取城市规划范围内的道路、河流、公园等要素。
（2）设定缓冲距离：根据实际情况，设定道路两侧、河流周边、公园周边的缓冲距离。
（3）生成缓冲区：使用ArcGIS软件中的缓冲区生成器，生成道路、河流、公园等要素的缓冲区。
（4）缓冲区叠加分析：将生成的缓冲区与其他地理要素进行叠加分析，如分析哪些区域靠近学校、医院、商业区等。
四、实习心得与体会1. 缓冲区分析在地理信息系统中的应用十分广泛，通过本次实习，我对缓冲区分析有了更深入的了解。
缓冲区分析的应用的原理
缓冲区分析的应用的原理1. 什么是缓冲区分析缓冲区分析是一种地理信息系统（GIS）中常用的空间分析技术，它用于确定地理空间中某个点或线距离内的区域。
该技术可以帮助我们理解和解决与地理位置相关的问题，例如：规划市区内的服务设施位置、分析自然资源的分布范围等。
2. 缓冲区分析的原理缓冲区分析的核心原理是在给定的点或线的周围创建一个固定距离的区域。
这个距离可以是任意单位，如米、千米或者其他地理坐标系统中的单位。
通过定义这样一个区域，我们可以对地理空间内的特定区域进行分析和研究。
3. 缓冲区分析的应用3.1 规划城市服务设施位置缓冲区分析在城市规划中有着广泛的应用。
例如，当我们在一个城市中规划新的医院时，我们可以使用缓冲区分析来确定离每个社区中心一定距离范围内的合适位置。
这样可以确保医院的服务范围覆盖到全市的每个角落，以满足居民对医疗服务的需求。
3.2 分析交通流量在交通规划领域，缓冲区分析可以用来分析和预测交通流量。
我们可以在道路上定义特定距离的缓冲区，然后统计该区域内的车辆数量。
通过对多个缓冲区进行分析，我们可以估计道路的拥堵情况，为交通规划和路网优化提供决策依据。
3.3 自然资源管理缓冲区分析在自然资源管理中也有着重要的应用。
例如，当我们希望保护河流或湖泊的水质时，我们可以在水体周围创建缓冲区，限制某些活动（如农业和工业）在一定距离内进行。
这样可以减少污染源对水体的影响，实现可持续发展。
3.4 居民配套设施规划在城市发展过程中，为了提高居民生活质量，我们需要规划不同的配套设施，如学校、购物中心、公园等。
缓冲区分析可以帮助我们确定每个设施的服务范围，从而合理安排设施的位置和布局，满足居民的日常生活需求。
4. 如何进行缓冲区分析进行缓冲区分析通常需要使用专业的地理信息系统软件，例如ArcGIS、QGIS 等。
下面是一般的分析步骤：1.收集所需数据，包括点、线、地图等地理空间数据。
2.在GIS软件中打开数据，并选择缓冲区分析工具。
缓冲区分析
B:d0=S/2(LA+LB) C:d0=S/2(LA+LB+LC)
得A、B、C的d0分别为500、350、100m。 合肥工业大学
3. 实施缓冲区操作
实施缓冲区操作的技术途径：
方案一
首先，根据应用需求和道路的最大影响 距离，分别设定它们的di值。
如设定A道路的di值分别 100﹑200﹑300﹑400﹑500m.
空间缓冲区分析
①模型的三大要素： 主体、邻近对象和作用条件。
★主体
表示分析的主要目标，一般分为点源、 线源、面源三种类型
★邻近对象
表示受主体影响的客体。
★作用条件
表示主体对邻近对象施加作用的 合肥工业大学 影响条件或强度。 土建学院测量系
②具体模型
★线性模型：用于当主体对邻近
ri
1
0.5
对象的影响度随距离的增大而呈 线性形式衰减。
步骤
A B C 道路图
1. 计算各道路综合规模标准化指数f0 (采用最大值标准化方法）
道路数据 名 称 A B C 坐标 x1y1…xmym x1y1…xmym x1y1…xmym 路宽 机动车流 非机动车流 人流量/ /m 量/辆·-1 h 量/辆·-1 h 人· -1 h 40 22 10 182 11 5 2070 3991 725 2772 4254 1026
名 路 机动车流 非机动车 人流量 综合规 标准化 称 宽 量 流量 模指数 指数f0 A 1.00 + 1.00 100 + 0.52 + 0.65 = 3.17 82 B 0.55 + 0.06 + 1.00 + 1.00 = 2.61 22 C 0.25 + 0.03 + 0.18 + 0.18 = 0.70
地理信息系统中缓冲区分析的原理和用途
地理信息系统中缓冲区分析的原理和⽤途
缓冲区是地理空间⽬标的⼀种影响范围或服务范围，具体指在点、线、⾯实体的周围，⾃动建⽴的⼀定宽度的多边，数学表达为：Bi= (x:d(xi,Oi)≤R)。
有好⼏种：
点的缓冲区应⽤⽐如说：学校选址的时候考虑到周围多⼤范围不能有⼤型娱乐设施啊，就是点的缓冲区应⽤；
线的缓冲区应⽤⽐如说：建告诉公路的时候⽤线的缓冲区来选择合适的路线避免⼈流量⼤的地⽅；
⾯的缓冲区应⽤⽐如说：森林公园啊，湿地啊，多⼤区域范围内不能进⾏⼯业建设。
这⽅⾯很多，个⼈觉得GIS的⽅⽅⾯⾯或多或少的会⽤到缓冲区分析，也就是空间分析是GIS 的⽐较重要的⽅⾯。
原理是地理学第⼀定律：⼀个空间单元内的信息与其周围单元信息有相似性，空间单元之间具有的连通性，属性各阶矩的空间⾮均匀性或⾮静态性。
⽤途是⽤于表⽰这个地理要素对周围环境的影响范围以及影响程度。
GIS空间分析原理与方法 缓冲区分析
GIS空间分析原理与方法缓冲区分析GIS空间分析是地理信息系统（GIS）中的一种重要功能，它通过利用地理空间数据进行分析和处理，匡助我们理解和解决与地理位置相关的问题。
其中，缓冲区分析是GIS空间分析中常用的一种方法，用于确定某一地理要素周围的区域。
缓冲区分析的原理是以给定的地理要素为中心，按照一定的距离或者其他条件，创建一个环绕该要素的区域。
这个区域被称为缓冲区，它可以是一个圆形、多边形或者其他形状。
缓冲区分析的结果可以匡助我们识别出与特定地理要素相关的区域，从而进行进一步的分析和决策。
在进行缓冲区分析时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 缓冲区的类型：缓冲区可以是固定距离缓冲区，即以固定距离为半径绘制缓冲区；也可以是可变距离缓冲区，即以不同距离为半径绘制缓冲区，根据不同地理要素的属性进行调整。
2. 缓冲区的距离：缓冲区的大小取决于所选定的距离。
距离可以是固定的，也可以是根据特定要素的属性进行变化。
例如，如果我们要分析一条河流的保护区域，可以根据河流的宽度和水质等因素确定缓冲区的距离。
3. 缓冲区的属性：缓冲区可以继承原始地理要素的属性，也可以根据特定需求添加新的属性。
例如，我们可以在缓冲区中添加人口密度、土地利用类型等属性信息，以便进行进一步的分析。
4. 缓冲区的叠加分析：缓冲区分析可以与其他地理要素进行叠加分析，以识别出不同要素之间的关系。
例如，我们可以将缓冲区与道路网络进行叠加分析，以确定缓冲区内的道路密度。
缓冲区分析在实际应用中有广泛的用途，以下是一些常见的应用场景：1. 环境规划：通过缓冲区分析，可以确定环境保护区的范围，以保护自然资源和生态系统。
2. 城市规划：缓冲区分析可以匡助确定不同用途区域的界限，例如商业区、住宅区和工业区的划分。
3. 灾害管理：通过缓冲区分析，可以确定潜在的灾害风险区域，以便采取相应的防灾措施。
4. 市场分析：缓冲区分析可以匡助确定商业服务区域的范围，以便合理规划商业设施的布局。
缓冲区分析
缓冲区分析来源：互联网缓冲区分析(Buffer)是对选中的一组或一类地图要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕其要素而形成一定缓冲区多边形实体，从而实现数据在二维空间得以扩展的信息分析方法。
缓冲区应用的实例有如：污染源对其周围的污染量随距离而减小，确定污染的区域；为失火建筑找到距其500 米范围内所有的消防水管等。
下面着重介绍缓冲区原理及其在ArcGIS 中的实现。
一缓冲区的基础缓冲区是地理空间，目标的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现。
它是一种因变量，由所研究的要素的形态而发生改变。
从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后获得的它们的领域，而邻域的大小由邻域的半径或缓冲区建立条件来决定，因此对于一个给定的对象A，它的缓冲区可以定义为：（d一般是指欧式距离，也可以是其它的距离，其中r为邻域半径或缓冲区建立的条件）缓冲区建立的形态多种多样，这是根据缓冲区建立的条件来确定的，常用的对于点状要素有圆形，也有三角形、矩形和环形等；对于线状要素有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区；对于面状要素有内侧和外侧缓冲区，虽然这些形体各异，但是可以适合不同的应用要求，建立的原理都是一样的。
点状要素，线状要素和面状要素的缓冲区示意图如图1。
图1 点、线和面状要素的缓冲区二缓冲区的建立从原理上来说，缓冲区的建立相当的简单，对点状要素直接以其为圆心，以要求的缓冲区距离大小为半径绘圆，所包容的区域即为所要求区域，对点状要素因为是在一维区域里所以较为简单；而线状要素和面状要素则比较复杂，它们缓冲区的建立是以线状要素或面状要素的边线为参考线，来做其平行线，并考虑其端点处建立的原则，即可建立缓冲区，但是在实际中处理起来要复杂的多。
按照其建立的原理来可以介绍如下：1. 角平分线法该算法的原理是首先对边线做其平行线，然后在线状要素的首尾点处，作其垂线并按缓冲区半径r 截出左右边线的起止点，在其它的折点处，用与该点相关联的两个相邻线段的平行线的交点来确定，如图2：该方法的缺点是在折点处，无法保证双线的等宽性，而且当折点处的夹角越大，d 的距离就越大，故而误差就越大，所以要有相应得补充判别方案来进行校正处理。
缓冲区分析
1、空间缓冲区分析。
（1）为点状、线状、面状要素建立缓冲区。
1)打开菜单“自定义”下的“自定义模式”，在对话框中选择“命令”，在“类别”中选择“工具”，在右边的框中选择“缓冲向导”（如图 1 所示），拖动其放置到工具栏上的空处。
图1提出“缓冲向导”2)利用选择工具选择要进行分析的点状要素，然后点击，在“缓冲向导”对话框设置缓冲区信息，如图2及图3所示。
图2 线状缓冲区信息设置1图3线状缓冲区信息设置23)利用选择工具选择要进行分析的线状要素，然后点击，在“缓冲向导”对话框设置缓冲区信息。
4)利用选择工具选择要进行分析的面状要素，然后点击，在“缓冲向导”对话框设置缓冲区信息，如图4所示。
图4 面状缓冲区信息设置2、学校选址。
要求：(1) 新学校选址需注意如下几点：1）新学校应位于地势较平坦处；2）新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑，选择成本不高的区域；3）新学校应该与现有娱乐设施相配套，学校距离这些设施愈近愈好；4）新学校应避开现有学校，合理分布。
(2) 各数据层权重比为：距离娱乐设施占0.5，距离学校占0.25，土地利用类型和地势位置因素各占0.125。
(3) 实现过程运用ArcGIS的扩展模块（Extension）中的空间分析（Spatial Analyst）部分功能，具体包括：坡度计算、直线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能完成。
(4) 最后必须给出适合新建学校的适宜地区图，并对其简要进行分析。
具体操作：（1）打开加载地图文档对话框，选择E:\Chp8\Ex1\school.mxd。
（2）从DEM 数据提取坡度数据集：打开工具箱→“Spatial Analyst 工具”→“表面分析”→“坡度”工具；在打开对话框中设置，如图5所示；生成坡度图，如图6所示。
图5 “坡度”对话框设置图6 坡度图（3）从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场所欧氏距离数据集：打开工具箱→“Spatial Analyst 工具”→“距离分析”→“欧氏距离”工具；在打开对话框中设置，如图7所示；生成欧氏距离数据集，如图8所示。
缓冲区分析-空间统计-空间分析
缓冲区分析-空间统计-空间分析1.1缓冲区分析缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础，选中一组或一类地图要素后，按设定的距离条件，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，从而实现数据在二维空间得以扩展。
根据缓冲区建立的条件，缓冲区建立的形态多种多样，常用的对于点状要素是圆形，但也有三角形、矩形和环形等；对于线状要素常用的有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区；对于面状要素常用的有内侧和外侧缓冲区。
这些缓冲区形态各异，但是可以适合不同的应用要求，其建立的原理都是一样的。
缓冲区应用的实例有如：判断河流与疾病之间是否有关系，确定河流污染区域；分析危险品仓库一旦爆炸所涉及的范围；根据水源或栖息地分析野生动物的活动区域等。
1.1.1缓冲区分析基础缓冲区是一种因变量，是地理空间上目标的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现，由所研究的要素的形态的变化而发生改变。
从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后，根据临域的半径或缓冲区半径，获得它们的领域。
对于一个给定的对象A，它的缓冲区可以定义为：（式错误！文档中没有指定样式的文字。
-1）P x x A r= { | d( , ) }其中d一般是指欧式距离，也可以是其它的距离，如曼哈顿距离、切比雪夫距离、闵氏距离等；r为邻域半径或缓冲区建立的条件。
1.1.2ArcGIS中的缓冲区分析操作步骤详述如下：步骤1：打开ArcMap，加载图层“village”和”River”。
该数据放在“C:\Example\Data\5.2BufferAnalysis”，同时在C盘下新建“C:\Example\Train\ 5.2BufferAnalysis”文件夹，用于存放结果数据。
图错误！文档中没有指定样式的文字。
-1 加载数据视图图错误！文档中没有指定样式的文字。
-2 布局视图其数据展示如下：图错误！文档中没有指定样式的文字。
-3 River数据示意图图错误！文档中没有指定样式的文字。
gis实验缓冲区分析应用
GIS实验：缓冲区分析应用简介在地理信息系统 (GIS) 中，缓冲区分析是一种常用的空间分析技术，可用于研究地理对象周围的空间特征和相互关系。
缓冲区分析通过在现有地理要素的周围创建固定距离的缓冲区来识别可能的影响区域。
本文将介绍缓冲区分析的基本原理和应用场景，并使用示例来展示如何在GIS软件中进行缓冲区分析。
缓冲区分析原理缓冲区分析是一种基于图形对象的分析技术，其通过在要素周围绘制固定距离的缓冲区来分析空间关系。
缓冲区是一个以某个要素为中心、指定距离的圆形或多边形区域，它可以是等距的，也可以是根据特定条件自适应的距离。
缓冲区分析的基本步骤包括：1.确定要进行缓冲分析的目标要素；2.指定缓冲区的距离或自适应条件；3.创建缓冲区；4.分析缓冲区与其他要素的空间关系。
缓冲区分析可以帮助我们理解地理对象之间的空间关系，例如：确定一定距离范围内的危险区域、评估设施的覆盖范围或分析物种的栖息地。
缓冲区分析应用场景缓冲区分析在各个领域中都有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：城市规划缓冲区分析可用于确定建筑物、工厂或其他设施周围的限制区域。
通过创建缓冲区，城市规划师可以识别受到噪声、污染或其他潜在影响的区域，从而优化城市设计和土地利用。
农业缓冲区分析可用于农业领域中的土地管理和胁迫评估。
通过创建农田周围的缓冲区，农民可以确定是否需要采取额外的保护措施来防止污染或其他环境因素对作物产量的影响。
自然资源保护缓冲区分析在自然资源保护中具有重要作用。
例如，保护地区周围的缓冲区可以帮助确定需要采取额外措施来保护该地区的自然环境。
犯罪分析缓冲区分析可用于犯罪分析和预防。
通过创建犯罪发生地点周围的缓冲区，警察部门可以了解潜在的犯罪热点区域，并采取相应的预防措施来减少犯罪事件的发生。
缓冲区分析示例为了更好地理解缓冲区分析的应用，我们将使用一种常见的 GIS 软件工具来演示缓冲区分析的过程。
步骤1：准备数据首先，我们需要准备一些地理数据来进行缓冲区分析。
缓冲区分析
空间分析作业——缓冲区分析一、实验目标：缓冲区分析是确定地物近邻影响的一种空间分析方法，是GIS的基本空间操作的重要功能之一。
缓冲区分析就是在点、线、面要素（或称缓冲目标）周围建立一定宽度的缓冲区多边形，通过缓冲区多边形来解决空间对象邻近度的关系和影响问题的空间分析方法。
在本实验中，主要练习如何生成点、线、面的缓冲区以及多尺度缓冲半径的设定。
通过本次实习，应该掌握如何在ArcGIS9.0环境下使用这种最基本的空间分析方法，并能够用于解决实际研究问题。
二、实验数据：矢量结构数据，包括：点数据文件point.shp，线数据文件centerline.shp，面数据文件sports.shp。
三、实验步骤：1.点要素的缓冲区分析⑴通过ArcCatalog向ArcMap中载入point.shp文件或者在ArcMap中直接通过AddData 对话框中加入数据。
⑵在ArcMap操作环境中，打开ArcToolBox，选择Analysis Tools工具箱。
⑶打开Analysis Tools下的Proximity工具集，执行Buffer操作，如图所示。
在出现的对话框中选择输入图层（Input Features）为point，设定输出图层（Output Features Class）的路径和名称，设定缓冲区半径参数（Distance），其他参数按默认设置即可。
⑷选择OK，执行点对象的缓冲区分析，得到分析结果。
⑸打开Proximity工具箱，执行选择Multiple Ring Buffer操作，在出现的对话框中选择输入图层（Input features）为point，设定输出图层（Output feature Class）的名称和路径，输入几个不同的缓冲区半径（Distance），其他参数选默认，如下图所示：⑹选择OK，执行点要素的多缓冲区分析，按确定生成point_bufer.shp，如下图所示：⑺按缓冲区半径大小给生成的图像调配颜色，如图所示，使其图示效果良好。
15 实验5-空间分析_1
2、缓冲区分析
2.缓冲区基本类型
点实体缓冲区
线实体缓冲区
面实体缓冲区
缓冲区变体
3.缓冲区细分类型
-多重缓冲区 -单边缓冲区
-圆头缓冲区
-平头缓冲区 -单个缓冲区与完整缓冲区
在对话框中进行参数的设置
多重缓冲区、单个缓冲区与完整缓冲区
建立缓冲区
鼠标右键选中某个（或几个）几何对象，在弹出的快捷 菜单中进行选择。
例5：以world数据集，以grid ，建立多重缓冲区 例6：以world数据集，以grid ，按指定字段建立缓冲区
实验指导
见《SuperMap GIS 5 桌面产品培训实习教材》
第六节 空间分析 其他实验内容
–
–
1、缓冲分析.Ｐ６５－Ｐ６５
各种类型的缓冲生成 自己拟定的实验
பைடு நூலகம்
在对话框中进行参数的设置
生成的缓冲区添加到地图窗口显示结果
例1：以world数据集，以captical，建立点的缓冲区
例2：以world数据集，以grid，建立线的缓冲区 例3：以world数据集，以usa，建立面的缓冲区
建立缓冲区（2）
例4：以world数据集，以grid ，建立半边缓冲区
地理信息系统基础
Geographical Information System
WWW . SDJTU .
实验4 空间分析１-缓冲区分析
缓冲区分析
1.什么是缓冲区？
–
根据指定的距离在点、线和多边形实体的周围自动 建立一定宽度的区域范围。
空间分析综合实验报告
一、实验背景随着科学技术的不断发展，空间数据在地理信息系统（GIS）中的应用越来越广泛。
空间分析作为GIS的核心功能之一，通过对空间数据的处理和分析，为城市规划、资源管理、环境监测等领域提供决策支持。
本实验旨在让学生掌握空间分析的基本原理和方法，提高在实际工作中应用空间分析技术的能力。
二、实验目的1. 理解空间分析的基本原理和概念；2. 掌握常用空间分析方法，如空间插值、空间叠加、缓冲区分析等；3. 学会利用ArcGIS软件进行空间分析实验；4. 培养学生独立思考、解决问题的能力。
三、实验内容1. 实验一：空间插值（1）实验目的：了解空间插值原理，掌握常用空间插值方法。
（2）实验内容：以某地区降水量数据为例，采用反距离权重插值法（IDW）和样条插值法（Spline）进行空间插值，生成连续的栅格表面。
（3）实验步骤：1）导入实验数据；2）选择插值方法；3）设置插值参数；4）执行插值操作；5）输出结果并进行分析。
2. 实验二：空间叠加（1）实验目的：了解空间叠加原理，掌握常用空间叠加方法。
（2）实验内容：以某地区土地利用数据和植被覆盖数据为例，进行空间叠加分析，生成叠加结果。
（3）实验步骤：1）导入实验数据；2）选择叠加类型；3）设置叠加参数；4）执行叠加操作；5）输出结果并进行分析。
3. 实验三：缓冲区分析（1）实验目的：了解缓冲区分析原理，掌握常用缓冲区分析方法。
（2）实验内容：以某地区交通线路为例，进行缓冲区分析，生成不同距离的缓冲区。
（3）实验步骤：1）导入实验数据；2）设置缓冲区参数；3）执行缓冲区操作；4）输出结果并进行分析。
四、实验结果与分析1. 实验一：通过空间插值实验，成功生成了某地区降水量的连续栅格表面，为后续的水资源管理、灾害预警等提供了数据支持。
2. 实验二：通过空间叠加实验，成功生成了土地利用和植被覆盖的叠加结果，为土地规划、生态环境监测等领域提供了数据基础。
3. 实验三：通过缓冲区分析实验，成功生成了不同距离的缓冲区，为交通规划、土地利用等提供了决策依据。
缓冲区分析
空间缓冲区生成算法的概述与比较摘要：空间分析是空间信息系统的核心和关键功能之一，也是评价一个空间信息系统功能强弱的重要指标。
缓冲区分析是空间信息系统中的空间分析基本功能之一，是众多空间分析方法的基础。
缓冲区分析是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。
本文对空间对象的缓冲区分析算法作了说明，讨论了分别利用图形学方法和图像处理的形态学方法建立地理信息系统中空间对象的缓冲区算法，并且就两种算法的异同做出了分析。
在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。
在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示。
以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。
关键词：地理信息系统；空间分析；缓冲区分析；矢量法；栅格法；膨胀法引言地理信息系统( Geographic Information System简称GIS) 是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科。
它具有空间数据的输入、存储、管理、分析和输出等功能，地理信息系统的主要目的是为了分析空间数据，以提供空间决策支持信息，因此，空间分析是地理信息系统的主要功能，是核心，是灵魂。
空间分析是利用计算机对数字地图进行分析，从而获取和传输空间信息[1]。
由于空间分析对空间信息(特别是隐含信息）所具有的提取和传输功能，它已经成为地理信息系统区别于一般信息系统的功能特征，也成为评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。
缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间操作功能之一。
缓冲区分析是根据点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在其领域得以扩展的信息分析方法。
例如，公共设施（商场、邮局、银行、医院等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，都是一个邻近度的问题。
空间分析原理与方法
1、空间分析：基于地理对像的位置和形态特征的空间数据分析技术，目的在于提取和传输空间信息。
2、尺度：广义尺度是实体、模式化过程在空间化时间上的基准尺寸，从研究和被研究对象的角度来看，尺度是指研究某一现象或事件时所采用的空间或时间单位，或某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率3、缓冲区分析：缓冲区分析是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需结果的一种空间分析方法4、网络数据模型：是现实世界网络系统的抽象表示5、地理空间数据立方体：是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组唯度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程6、地理网格：地理网格系统是一种以平面子集的规则分级刨分为基础的空间数据结构，具有较高的标准化程度，有利于开发面向空间数据库和几何操作的更有效算法7、尺度变换：信息在不同尺度范围之间的转换称尺度变换，是将某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，实现跨越不同尺度的辨识、推断、预测或推绎，包括尺度上推和尺度下推8、泰森多边形：将所有气象站连成三角形，作三角形各边的垂直平分线，每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形，用这个多边形内所包含的一个气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，该多边形就称为泰森多边形9、空间统计分析：是以具有地理空间信息特性的事物或现象的空间相互作用及变化规划为研究对象，以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础的一门新学科。
10、网格gis：网格gis是gis与网格技术的有机结合，是gis在网格环境下的一种应用，它将具有地理分布和系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等资源，通过高速互联网连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境11、地理空间分类：是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。
缓冲区分析
2. 4. 1缓冲区分析在GIS的空间操作中，涉及到确定不同地理特征的空间接近度或邻近性的操作就是建立缓冲区。
例如在一个城市中，要对某个地区进行改造，就需要通知该地区及其周边地区一定距离（如500 m）范围内的所有单位居民搬迁；在林业方面，要求距河流两岸一定范围内规定岀禁止砍伐树木的地带，以防止水土流失; 建设某项目进行选址时，可利用建立缓冲区，来查找沿某公路两侧10 km以内尚未被利用的土地分布情况因此，缓冲区分析就是研究根据数据库的点、线、面实体自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。
如图2-5所示为对点、线、面实体建立的缓冲区示意图应该说明，用缓冲区操作生成的缓冲区多边形将构成新的数据层，该数据层的数据并不是在数据输入时生成的。
另外，根据地理实体的性质和属性，规定不同的缓冲区距离也是十分重要的。
例如，沿河流两岸绘岀的禁止砍伐树木带的宽度应根据河流的类型以及河流两岸土质而定；在规划研究中，距交通线、居民点、中心商业区等线状或点状地理实体的距离是进行土地评价和空间布局规划的重要指标。
结点的影响范围和相互引力等也需要通过扩散距离来决定，所以在进行缓冲区分析时应允许设置可变距离值的缓冲区。
当对某地理实体的可变距离项设置为零时，将不对该实体建立缓冲区。
2．4．2 拓扑叠加分析一般情况下，为便于管理和应用开发地理信息（空间信息和属性信息），在建库时是分层存放的，也就是要根据数据的性质进行分类，性质相同的或相近的归并到一起，形成一个数据层。
为确定空间实体之间的空间关系，可以将不同数据层的特征进行叠加，从而产生具有新特征的数据层。
或者根据图形范围的属性、特征进行多个属性数据的统计分析，即统计叠加。
在直观概念上，叠加操作就是将两个或两个以上的具有不同性质的数据层重叠放在一起，产生新的数据层和新的属性。
拓扑叠加操作能够将输入的特征属性在空间上加以连接，并建立新的多重属性值。
所以，通过这种区域多重属性的叠加操作，可以寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。
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分析过程： 1）计算道路的综合规模化指数（标准化处理） 2）计算道路的最大影响距离（与道路的级别与长度有 关） 3）实施缓冲区操作，经过分析道路的影响特点，选择 指数模型
四、缓冲区应用
例：伐木公司的决策 – 采伐树种不同收益不同； – 可以砍伐的范围； – 不得砍伐的区域：墓地周围10km以内，水域沿岸1km以内。 – 不允许新修公路（采伐点位于沿公路5km 范围内）； – 采伐点必须在雪线（1000m）以下； – 采伐点所在地坡度应小于5°；
比如，某相邻的两条街 道需要扩建20米，对它 们创建一个缓冲区，结 合综合查询可以分析到 街道拓宽之后街道两旁 需要拆迁的楼房。
二、缓冲区类型
缓冲区变形类型 – 圆头缓冲区 – 平头缓冲区 – 单边缓冲区 – 多重缓冲区 – 单个缓冲区与完整缓冲区 – 半径为常数的缓冲区 – 半径为字段值的缓冲区
例1：以上海数据集，建立点的缓冲区
例2：以上海数据集，建立线的缓冲区 例3：以上海数据集，建立面的缓冲区
例4：以上海数据集，以grid ，建立半边缓冲区
例5：以上海数据集，以grid ，建立多重缓冲区 例6：以上海数据集，以grid ，按指定字段d ，建立半边 缓冲区
四、缓冲区应用
• • • • •
建数据库
林区分布 河、湖、海分布 道路分布 墓地分布 地形地貌
四、缓冲区应用
• • • • •
分析
可采面积：面积量算、查询、统计 河、湖、海分布： 1km缓冲区 道路分布：可通行性分析、 5km缓冲区 墓地分布： 10km缓冲区 地形地貌：制作DEM及DTM 划分海拔1000m以下、小于5°区域
线状要素和面状要素则比较复杂，它们缓冲区的建立 是以线状要素或面状要素的边线为参考线，来做其平 行线，并考虑其端点处建立的原则，即可建立缓冲区， 但是在实际中处理起来要复杂得多。 最常见的两种方法为角平分线法和凸角圆弧法。除了 这两种缓冲区建立的方法之外，还有一些其他的方法， 如拓扑生成法、基于网络距离的缓冲区生成、递归方 法等。
§5.8空间距离的量算
§5.9空间分析模型
§5.2缓冲区分析
一、缓冲区概念
二、缓冲区类型 三、建立缓冲区
四、缓冲区应用
五、距离查询
一、缓冲区概念
什么是缓冲区？ – 缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围, 根据指定的距离在点、线和多边形实体的周围自动 建立一定宽度的区域范围。
–
缓冲区把地图分为两个区域，一个区域在所选地图 要素制定距离之内，另一个在制定距离之外。在指 定距离之内的区域称为缓冲区。
缓冲区分析作用： 一般应用于求地理实体的影响范围， 即邻近度问题。
一、缓冲区概念
–
例1，在城市规划管理中对某条道路进行扩建，道路 两边均匀扩建30米宽，需要计算道路两旁房屋拆迁 费用。这时可以通过对道路建立30米的缓冲区，再 查询落入这个区域的房屋即可；
地理信息系统基础
Geographical Information System
WWW . SDJTU .
第五章 空间分析的原理与方法
教学内容
§5.1空间数据查询 §5.2空间缓冲区分析 §5.3空间统计分析 §5.4数字地面模型分析 §5.5空间叠合分析 §5.6泰森多边形分析 §5.7空间网络分析
二、缓冲区类型
二、缓冲区类型
多重缓冲区
完整缓冲区
单个缓冲区
三、建立缓冲区
建立缓冲区步骤
–
鼠标右键选中某个（或几个）几何对象，在弹出的 快捷菜单中进行选择。
三、建立缓冲区
在对话框中进行参数的设置
三、建立缓冲区
生成的缓冲区添加到地图窗口显示结果
多重缓冲区
在对话框中进行参数的设置
三、建立缓冲区
总结-本章知识点
缓冲区类型 – 点实体缓冲区 – 线实体缓冲区 – 面实体缓冲区 – 变体缓冲区
缓冲区应用
决策
五、距离查询
距离查询：按照一定的距离条件查询得到相应的对象。 – 缓冲区的一种应用
例：距离西安1000公里内的省份
–
– –
图层：provice、captial 先“选择查询对象”，选择“西安” 输入距离，查询
五、距离查询
缓冲区的建立原理
对点状要素直接以其为圆心，以要求的缓冲区距离大 小为半径绘圆，所包容的区域即为所要求区域；
例5：以上海数据集，以grid ，建立多重 缓冲区 例6：以上海数据集，以grid ，按指定字 段建立缓冲区
三、建立缓冲区
说明：
1 缓冲半径的坐标单位事实上选择无效。 2 必须先建立一个缓冲区数据集，才可以看到缓冲区。
新版以上问题一解决。
四、缓冲区应用
例1：道路通达性
– –
条件：研究区域内三条道路，道路为主体，附近的 居民出行为为邻近对象， 要求三条道路的通达性 。
例2：在工厂选址应用中，工厂需要建设在距离道路 200米，距离河流500米，距离矿产50米的地方，就 可分别对道路、河流和矿产分布区制作缓冲区，这 些缓冲区的交集部分就是工厂选址的候选地点。
–
二、缓冲区类型
缓冲区基本类型
点实体缓冲区 线实体缓冲区 对两个广播发射站分别创建 缓冲区，可以分析这两个发 射站发射的信号能覆盖的居 民区范围，以及都能覆盖的 区域范围。 面实体缓冲区 对我国某一沙漠进行的20公 里和50公里的多重缓冲区分 析，可以分析该沙漠的风沙 扩展分布状况，从而为防沙、 治沙提供了参考。