第五章 空间分析的原理和方法课件PPT
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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。
空间合成
空 间
叠加
叠
合
分
析
概
念
2021/3/10
A 空间统计 叠加
B
C
1
二、空间分析类型
1、根据叠合对象图形特征可分为：
• 优点：容易实现 • 缺点：图元间拓朴关系信息丢失
2021/3/10
21
1
1
1
1
1
1
1
D
1
=
A
+
B1+1 C
1
1
11
A
B
1
1
1
1
212
1 31
212
1
1
1
1
D
11 11
E
1
1
1
1
12 11 12
1 13 1
12 11 21
1
1
1
1
DC
1
1
1
1
11 1 131
1 1111
1
1
F=D-E
第三节 空间邻近度分析
一、缓冲区：地理空间目标的一种影响范围或服务范围。 二、缓冲区分析： 三、分析要素：主体，临近对象，作用条件
2021/3/10了地理空间中两个地物距离相近的 程度度，其确定是空间分析的一个重要手段。
• 交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服 务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道 对其所穿过区域经济的发展的重要性等，都是一个邻近度问题 。
居民 区ID
A
B
污染 分级
1
2
叠加 居民 污染 区 区ID 分级 A1 A 1
A2 A 2
3 A3 A 3
B1 B 1
B3 B 3
p原来多边形要素分割成新 要素，新要素综合了原来两
层或多层的属性。
7
3. 多边形的叠加
① 并操作（Union） ② 交操作（Intersect） ③ 擦除操作（Erase） ④ 裁剪操作（Clip）
并
2
1
3
叠
A
C
A 34 C 2
B
D
B1
D
交
点与多边形叠合
线与多边形叠合
多边形与多边形叠合
2、根据所采用的数据结构的不同可分为： 基于矢量数据叠合分析：运算量大，过程复杂； 基于栅格数据叠合分析：运算量小，过程简单。 作用：类型叠合，数量统计，动态分析，益本分析，几何提取等。 方法：地图代数，二值逻辑叠加。
u在交点处产生一个新 的结点，将原来的弧 打断，形成新弧段。
2
3
B0 AB
4
A0
叠置前两个输入图层的弧-多边形关系表
弧ID
起点 终点 左多边形 右多边形
1
1
1
0
A
2
2
2
0
B
2021/3/10
17
② 拓扑重构
弧ID 起 终 点点
左多 边形
① 1 4 00
② 4 2 00
③ 3 4 A0
④ 3 4 AB
4
A0
①
19
2.1 矢量数据的叠加分析方法
③ 属性传递
设置多边形标识点，传递属性，生成与新 多边形对象一一对应的属性表。
！ 叠置图中的多边形包含着 各个输入层中的多重属性信息
2021/3/10
20
栅格系统的叠加分析
• 在栅格系统中，层间叠加可通过像元之间的各种 运算来实现。
• 运算：
–（1）各层属性数据的平均值（算术平均或加权平均） –（2）各层属性数据的最大值或最小值 –（3）算术运算 –（4）逻辑条件组合
2.2 基于栅格数据的叠合分析
算法复杂，但数据 量小、精度较高。
算法简单， 但数据量大。
14
• 矢量系统叠置分析的步骤
–对原始数据（多边形）形成拓扑关系 –多层多边形数据的空间叠置，形成新的层 –对新层中的多边形重新进行拓扑组建 –剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分
2021/3/10
15
• 叠置分析的主要内容：
2021/3/10
5
2. 线与多边形叠加
河流图
2
1
2
13
3
政区图 新弧段图层
C2 3
14 5
B
A
6
Line ID
Old ID
Poly
1
1
C
2
2
C
3
2
B
4
3
C
5
3
A
6
3
B
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6
3. 多边形的叠加
居
民
区
A
B
叠 加 图
污 染 分 级 图
2021/3/10
B1
B
A 1 A2
A3 3
1 2
3
⑤ 3 1 00
⑥ 2 3 00
右多 2
边形
1
A0
⑥ 3⑤
B0 AB
② B0 ④AB ③
4
B0
A0
A0
①
B0
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18
② 拓扑重构
Polygon ID
Arcs
A0 ①，③，⑤ AB ③，④ B0 ④，②，⑥ 00 ①，②，⑥，⑤
多边形弧段对应表
2021/3/10
2 1
⑥ 3⑤
② B0 ④AB ③
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1.2 空间叠加分析的类别
① 并操作(A∪B)
保留两个图层的所有图形要素和属性数据。
A
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A∪B
B
9
② 交操作(A∩B)
保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除 。
A
2021/3/10
A∩B
B
10
③ 擦除操作(A-A∩B)
输出层保留以第二个图层为控制边界之外的 所有多边形。
A
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A-A∩B
B
11
1.2 空间叠加分析的类别
④ 裁剪操作
输出层保留以第二个图层为边界，对输入 图层的内容要素进行截取的结果。和擦除 操作相反。
A
2021/3/10
A-A∩B
B
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叠加分析
• 栅格系统的叠加分析 • 矢量系统的叠加分析
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2021/3/10
2.1 基于矢量数据的叠加分析
• 所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。缓 冲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
–多边形与多边形分析：合并（保留所有）、相交（保留 公共）、相减（剔除另一个）、判别（将一个作模板）
–多边形与线分析: 相交、判别 –线对多边形分析：相交、判别 –点对多边形分析：相交、判别 –多边形对点分析：相减、相交 –点对线分析：点与线的距离
2021/3/10
16
① 几何求交
u首先找出弧段之间的 所有交点。
2021/3/10
2
1. 点与多边形叠加
➢ 点与多边形叠加，实际上是计算多边形 对点的包含关系，判断各个点的归属。
➢ 在完成点与多边形的几何关系计算后， 还要进行属性信息处理。
2021/3/10
3
1. 点与多边形叠加
自 动 取
1 34
款
机 位
叠加2图层
置
图
居
民A
区
C
分
B
布
图
point 1 2 3 4
name 农行取款机 建行取款机 农行取款机 商行取款机
poly A B C C
poly
A B C
name
进德小区 阳光小区 花园小区
point
1 2 3,4
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4
2. 线与多边形叠加
线与多边形的叠加，是比较线上坐标与 多边形坐标的关系，判断线是否落在多 边形内。
叠加后每条线被它穿过的多边形打断成 新弧段，要将原线和多边形的属性信息 一起赋给新弧段。
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。
空间合成
空 间
叠加
叠
合
分
析
概
念
2021/3/10
A 空间统计 叠加
B
C
1
二、空间分析类型
1、根据叠合对象图形特征可分为：
• 优点：容易实现 • 缺点：图元间拓朴关系信息丢失
2021/3/10
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1
1
1
1
1
1
1
D
1
=
A
+
B1+1 C
1
1
11
A
B
1
1
1
1
212
1 31
212
1
1
1
1
D
11 11
E
1
1
1
1
12 11 12
1 13 1
12 11 21
1
1
1
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DC
1
1
1
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11 1 131
1 1111
1
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F=D-E
第三节 空间邻近度分析
一、缓冲区：地理空间目标的一种影响范围或服务范围。 二、缓冲区分析： 三、分析要素：主体，临近对象，作用条件
2021/3/10了地理空间中两个地物距离相近的 程度度，其确定是空间分析的一个重要手段。
• 交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服 务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道 对其所穿过区域经济的发展的重要性等，都是一个邻近度问题 。
居民 区ID
A
B
污染 分级
1
2
叠加 居民 污染 区 区ID 分级 A1 A 1
A2 A 2
3 A3 A 3
B1 B 1
B3 B 3
p原来多边形要素分割成新 要素，新要素综合了原来两
层或多层的属性。
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3. 多边形的叠加
① 并操作（Union） ② 交操作（Intersect） ③ 擦除操作（Erase） ④ 裁剪操作（Clip）
并
2
1
3
叠
A
C
A 34 C 2
B
D
B1
D
交
点与多边形叠合
线与多边形叠合
多边形与多边形叠合
2、根据所采用的数据结构的不同可分为： 基于矢量数据叠合分析：运算量大，过程复杂； 基于栅格数据叠合分析：运算量小，过程简单。 作用：类型叠合，数量统计，动态分析，益本分析，几何提取等。 方法：地图代数，二值逻辑叠加。
u在交点处产生一个新 的结点，将原来的弧 打断，形成新弧段。
2
3
B0 AB
4
A0
叠置前两个输入图层的弧-多边形关系表
弧ID
起点 终点 左多边形 右多边形
1
1
1
0
A
2
2
2
0
B
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② 拓扑重构
弧ID 起 终 点点
左多 边形
① 1 4 00
② 4 2 00
③ 3 4 A0
④ 3 4 AB
4
A0
①
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2.1 矢量数据的叠加分析方法
③ 属性传递
设置多边形标识点，传递属性，生成与新 多边形对象一一对应的属性表。
！ 叠置图中的多边形包含着 各个输入层中的多重属性信息
2021/3/10
20
栅格系统的叠加分析
• 在栅格系统中，层间叠加可通过像元之间的各种 运算来实现。
• 运算：
–（1）各层属性数据的平均值（算术平均或加权平均） –（2）各层属性数据的最大值或最小值 –（3）算术运算 –（4）逻辑条件组合
2.2 基于栅格数据的叠合分析
算法复杂，但数据 量小、精度较高。
算法简单， 但数据量大。
14
• 矢量系统叠置分析的步骤
–对原始数据（多边形）形成拓扑关系 –多层多边形数据的空间叠置，形成新的层 –对新层中的多边形重新进行拓扑组建 –剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分
2021/3/10
15
• 叠置分析的主要内容：
2021/3/10
5
2. 线与多边形叠加
河流图
2
1
2
13
3
政区图 新弧段图层
C2 3
14 5
B
A
6
Line ID
Old ID
Poly
1
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C
2
2
C
3
2
B
4
3
C
5
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A
6
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B
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3. 多边形的叠加
居
民
区
A
B
叠 加 图
污 染 分 级 图
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B1
B
A 1 A2
A3 3
1 2
3
⑤ 3 1 00
⑥ 2 3 00
右多 2
边形
1
A0
⑥ 3⑤
B0 AB
② B0 ④AB ③
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B0
A0
A0
①
B0
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18
② 拓扑重构
Polygon ID
Arcs
A0 ①，③，⑤ AB ③，④ B0 ④，②，⑥ 00 ①，②，⑥，⑤
多边形弧段对应表
2021/3/10
2 1
⑥ 3⑤
② B0 ④AB ③
2021/3/10
8
1.2 空间叠加分析的类别
① 并操作(A∪B)
保留两个图层的所有图形要素和属性数据。
A
2021/3/10
A∪B
B
9
② 交操作(A∩B)
保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除 。
A
2021/3/10
A∩B
B
10
③ 擦除操作(A-A∩B)
输出层保留以第二个图层为控制边界之外的 所有多边形。
A
2021/3/10
A-A∩B
B
11
1.2 空间叠加分析的类别
④ 裁剪操作
输出层保留以第二个图层为边界，对输入 图层的内容要素进行截取的结果。和擦除 操作相反。
A
2021/3/10
A-A∩B
B
12
叠加分析
• 栅格系统的叠加分析 • 矢量系统的叠加分析
2021/3/10
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2.1 基于矢量数据的叠加分析
• 所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。缓 冲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
–多边形与多边形分析：合并（保留所有）、相交（保留 公共）、相减（剔除另一个）、判别（将一个作模板）
–多边形与线分析: 相交、判别 –线对多边形分析：相交、判别 –点对多边形分析：相交、判别 –多边形对点分析：相减、相交 –点对线分析：点与线的距离
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① 几何求交
u首先找出弧段之间的 所有交点。
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1. 点与多边形叠加
➢ 点与多边形叠加，实际上是计算多边形 对点的包含关系，判断各个点的归属。
➢ 在完成点与多边形的几何关系计算后， 还要进行属性信息处理。
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1. 点与多边形叠加
自 动 取
1 34
款
机 位
叠加2图层
置
图
居
民A
区
C
分
B
布
图
point 1 2 3 4
name 农行取款机 建行取款机 农行取款机 商行取款机
poly A B C C
poly
A B C
name
进德小区 阳光小区 花园小区
point
1 2 3,4
2021/3/10
4
2. 线与多边形叠加
线与多边形的叠加，是比较线上坐标与 多边形坐标的关系，判断线是否落在多 边形内。
叠加后每条线被它穿过的多边形打断成 新弧段，要将原线和多边形的属性信息 一起赋给新弧段。