空间分析-矢量数据分析
矢量数据的空间分析
三、网络分析
4. 网络分析的基本功能
1）应用方面——一般网络分析的基本功能 2）原理方面——ArcGIS中网络分析的基本功能
三、网络分析
1）一般网络分析的基本功能
从实际应用的方面来说，网络分析的基本功能是基 于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件 来进行分析得到结果并且应用在实际中，它主要包括： 路径分析 地址匹配 资源分配
图7.12 图层合并操作
二、叠置分析
6）修正更新（Update）
修正更新是指首先对输入的图层和修正图层进行几何相交 的计算，然后输入的图层被修正图层（一般为多边形）覆盖的 那一部分的属性将被修正图层而代替。而且如果两个图层均是 多边形要素的话，那么两者将进行合并，并且重叠部分将被修 正图层所代替，而输入图层的那一部分将被擦去。
1）shape file文件 2）coverage文件 3）GeoDatabase里面的要素
注：对coverage文件操作需要安装ArcGIS Workstaion才行。
A A B
二、叠置分析
3.叠置分析方法
1）图层擦除（Erase）
图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小，将 擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到 剩余的输入图层的结果。从数学的空间逻辑运算的角度来 说，即
三、网络分析
3. ArcGIS网络分析数据的预处理
1）网络数据的符号化 2）几何网络要素的添加和删除 3）网络连通性的变更 4）网络可运行性的编辑
三、网络分析
1）网络数据的符号化
网络的线状要素的属性存在着可运行和不可运行 情形，称之为可运行性。可运行的要素允许资源流动通 过，不可运行的要素则不允许。这项信息被储存在该要 素类别属性表格中的Enable字段，值为１代表可运行的， 值为０代表不可运行的。使用属性来符号化要素可以很 快的定义出哪些图征是可运行的，哪些是不可运行的。
矢量数据的空间分析实验报告
矢量数据的空间分析实验报告一、引言空间分析是地理信息系统（GIS）中的重要组成部分，通过对矢量数据进行空间分析，可以揭示地理现象之间的关联性、空间分布规律以及空间相互作用等。
本实验旨在通过对矢量数据进行空间分析，掌握常用的空间分析方法和技巧，并应用于实际案例中。
二、实验目的1. 掌握矢量数据的基本概念和属性；2. 熟悉常用的空间分析方法和技巧；3. 进行实际案例分析，探索地理现象的空间分布规律。
三、实验步骤1. 数据收集与准备本次实验使用的数据为某城市的人口数据和道路数据。
人口数据包括各街道办事处的人口数量，道路数据包括各道路的长度和道路类型。
2. 数据预处理首先，将人口数据和道路数据导入GIS软件中，并进行数据预处理。
对于人口数据，进行属性字段的整理和清洗，确保数据的一致性和完整性。
对于道路数据，进行拓扑关系的建立，确保道路之间的连接关系。
3. 空间分析方法选择根据实验目的，选择适当的空间分析方法。
本实验选择以下几种方法进行分析：- 缓冲区分析：用于确定某一地理要素周围一定距离范围内的其他要素；- 空间插值分析：用于根据已知的点数据推算未知区域的值；- 空间关联分析：用于分析地理现象之间的关联性。
4. 实验案例分析（1）缓冲区分析根据人口数据，选择一个街道办事处为中心，进行缓冲区分析。
设定缓冲区半径为500米，分析该街道办事处周围500米范围内的人口数量。
（2）空间插值分析根据人口数据，对整个城市范围内的人口数量进行空间插值分析。
使用克里金插值法，推算未知区域的人口数量，并生成人口密度等级图。
（3）空间关联分析根据人口数据和道路数据，进行空间关联分析。
分析道路长度与人口数量之间的关联性，探索道路对人口分布的影响程度。
四、实验结果与分析1. 缓冲区分析结果根据缓冲区分析，得出街道办事处周围500米范围内的人口数量为1000人。
这一结果可以用来评估该街道办事处的人口密集程度，为城市规划提供参考。
2. 空间插值分析结果经过克里金插值分析，得到了整个城市范围内的人口密度等级图。
ARCGIS空间分析-矢量数据
实习要求
(1)所寻找的区域要满足以下条件: 离主要交通要道200m之外,以减少噪音污染(ST为 离主要交通要道200m之外,以减少噪音污染(ST为 道路数据中类型为交通要道的要素) 在商业中心的服务范围之内,服务范围以商业中心 规模的大小(属性字段YUZHI)来确定. 规模的大小(属性字段YUZHI)来确定. 距名牌高中在750m之内,以便小孩上学便捷. 距名牌高中在750m之内,以便小孩上学便捷. 距名胜古迹500m之内,环境优雅. 距名胜古迹500m之内,环境优雅. (2)对每个条件进行缓冲区分析,将符合条件的 区域取值为1,不符合条件的取值为0 区域取值为1,不符合条件的取值为0,得到各自 得分值图. (3)运用空间叠加分析对上述四个图层叠加求和, 并分等定级,确定合适的区域.
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ARCGIS空间分析实习- 环境好,购物方便,小 孩上学方便的居住区地段是购房者最 关心的问题,因此购房者就需从总体 上对商品房的信息进行分析研究,选 择最适宜的购房地段.
实习数据说明
network.shp:城市市区交通网络图; network.shp:城市市区交通网络图; Marketplace.shp:商业中心分布图; Marketplace.shp:商业中心分布图; school.shp:名牌高中分布图; school.shp:名牌高中分布图; famous place.shp:名胜古迹分布图; place.shp:名胜古迹分布图;
矢量数据的空间分析方法
弧段号 1 2 3 4 5
5.2 矢量数据的包含分析
GIS的空间查询如鼠标点击查询、图形查询、开窗 查询等涉及包含分析。
包含分析是一些空间分析功能的重要组成部分。 • 如确定某个矿井属于哪个行政区，先对矿井、行
政区等相关图层进行叠置运算，再通过点在多边 形的包含分析确定具体关系。 • 缓冲区分析中，缓冲区域确定后通常需要通过包 含分析确定缓冲内所包含地物要素的情况。
R
点缓冲区直接生成
40
（2）圆弧步进拟合法： 将圆心角等分为若干等分，用等长的弦来代替
圆弧，用直线代替曲线，用已知半径为R(缓冲距)的 圆弧上n个等间距的离散点来逼近缓冲圆。
圆弧步进拟合法
41
• 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。
1(2,9)
2(4,4)
3(2,2)
4(6,2)
(0,0)
点要素
点的清单
ID
x,y
1
2,9
2
4,4
3
2,2
4
6,2
12
• 线要素的数据结构：
11 12
2
13
1
3 4
14 5 15 6 16
线要素
表示弧段-节点 之间的关系。
显示了组 成弧段的x, y坐标。
13
• 面要素的数据结构：
多边形/弧段清单表示多 边形和弧段之间的关系。
B
Pr
Br2
Br 1 2 dr
角平分线法造成的缓冲区失真
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析空间分析是GIS系统中最重要的一部分之一。
空间分析通过处理和分析矢量数据中的地理位置，可以帮助用户更好地理解和处理地球表面的空间问题。
ARCGIS是一款著名的GIS软件，其集成了强大的空间分析功能，可以方便地进行矢量数据的空间分析。
空间分析的意义空间分析可以帮助GIS用户更好地理解空间数据的结构和关系。
通过空间分析，我们可以：•可视化数据：通过制作地图可以直观地表达数据在地球上的空间位置关系。
•空间查询：通过查询地图上的要素可以挖掘出数据之间的空间关系。
•空间统计：通过分析数据之间的空间关系，可以生成统计数据并进行更进一步的研究。
ARCGIS中的矢量数据矢量数据是GIS中最常用的一类数据类型，是通过在地图上绘制点、线、面等几何图形来表示地理数据的。
ARCGIS支持常见的矢量数据格式，如shapefile、GDB、SDE、Coverage等。
矢量数据的空间分析ARCGIS支持各种形式的矢量数据的空间分析，包括：1.空间查询：ARCGIS通过自带的属性表和查询工具，可以方便地对矢量数据进行查询。
用户可以使用查询工具查询特定的属性，也可以使用空间查询工具查询矢量数据中与某个要素邻近或相交的要素。
2.空间叠加：空间叠加是将两个或多个矢量数据集合并成为一个新的矢量数据集的过程。
ARCGIS中常用的空间叠加工具有Union、Intersect、Identity、Erase等。
3.空间分析：ARCGIS中的空间分析工具可以通过空间分析来挖掘矢量数据之间的空间关系。
常用的空间分析工具有缓冲区分析、裁剪、合并、分割等。
空间分析工具的使用过程中常见的一些问题包括：1.坐标系的问题：要确保使用的地图和要素在同一坐标系下，否则可能导致分析结果异常。
2.精度要求的问题：ARCGIS中的空间分析工具需要在数据间设定空间容差值。
对待空间分析结果的精度和精细度有一定要求的应当谨慎考虑容差的设定。
第五章 矢量数据的空间分析方法
第五章 矢量数据空间分析方法
5.2 矢量数据的包含分析 在包含分析的具体算法中，点与点，点与线的包含分 析一般均可以分别通过先计算点到点，点到线之间的距离， 然后利用最小距离阈值判断包含的结果。 点与面之间的包含分析，或者称为Point-Polygon分析， 具有较为典型的意义。
5.2 矢量数据的包含分析
5.4 矢量数据的叠置分析
通过点与多边形叠置，可以计算出每个多边形类型里 有多少个点，不但要区分点是否在多边形内，还要描述在 多边形内部的点的属性信息。 例如将油井与行政区划叠置可以得到除油井本身的属 性如井位、井深、出油量等外，还可以得到行政区划的目 标标识，行政区名称，行政区首长姓名等。
5.4 矢量数据的叠置分析
8/37
5.1 矢量数据
(2)线状数据的拓扑关系 线状数据的拓扑关系 一条线段叫做一条弧段，由节点的连线组成。 一条线段叫做一条弧段，由节点的连线组成。开始点称为始 节点，结束点称为终节点。 节点，结束点称为终节点。 弧段-节点清单 列出了弧段-节点的关系 节点清单” “弧段 节点清单”列出了弧段 节点的关系 弧段-坐标清单 显示组成每条弧段的x、 坐标 坐标清单” “弧段 坐标清单”显示组成每条弧段的 、y坐标
第五章 矢量数据空间分析方法
5.4 矢量数据的叠置分析
其基本的处理方法是：根据两组多边形边界的交点来建立具有 多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特性的统计分析。 其中，前者叫做地图内容的合成叠置，如左图。后者称为地图 内容的统计叠置，如右图。
5.4 矢量数据的叠置分析
合成叠置的目的，是通过 区域多重属性的模拟，寻找和 确定同时具有几种地理属性的 分布区域。 或者按照确定的地理目标， 对叠置后产生的具有不同属性 多边形进行重新分类或分级， 因此叠置的结果为新的多边形 数据文件。
矢量数据的空间分析
矢量数据的空间分析在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）、测绘、城市规划等众多领域都离不开对数据的深入分析和处理。
其中，矢量数据作为一种常见且重要的数据类型，其空间分析在解决实际问题和获取有价值信息方面发挥着至关重要的作用。
那什么是矢量数据呢？简单来说，矢量数据是通过点、线、面等几何对象来表示地理实体或现象的位置、形状和属性。
比如，一条河流可以用一条线来表示，一个湖泊可以用一个面来表示，而一个城市的地标建筑可以用一个点来表示。
这些几何对象不仅包含了空间位置信息，还可能附带诸如名称、类型、面积等属性信息。
矢量数据的空间分析，就是基于这些数据进行的一系列操作和计算，以揭示隐藏在数据中的模式、关系和趋势。
空间查询是矢量数据空间分析的基础操作之一。
通过设定特定的条件，我们可以快速从大量的矢量数据中筛选出符合要求的数据。
比如说，我们想要找出某个区域内所有面积大于一定值的湖泊，或者找出距离某条公路特定范围内的居民点。
这种查询能够帮助我们迅速聚焦到感兴趣的对象上，为后续的深入分析提供基础。
缓冲区分析也是一项常用的技术。
想象一下，围绕一条道路或者一个工厂划定一个一定宽度的区域，这个区域就是缓冲区。
缓冲区分析可以帮助我们评估道路建设对周边环境的影响，或者工厂可能产生的污染范围。
在城市规划中，通过为公园、学校等设施创建缓冲区，可以评估其服务覆盖范围，从而优化设施的布局。
叠加分析则能够将多个矢量图层进行组合和比较。
比如，将土地利用图层和土壤类型图层叠加，我们可以了解不同土壤类型在各种土地利用方式下的分布情况。
这对于农业规划、环境保护等工作具有重要的指导意义。
网络分析在交通规划和物流配送等领域有着广泛的应用。
通过构建道路网络模型，我们可以计算最短路径、最优路径，确定交通流量的分布，从而优化交通线路和提高物流效率。
比如，在城市交通规划中，通过网络分析可以确定新的公交线路，以更好地满足居民的出行需求。
除了以上这些常见的分析方法，矢量数据的空间分析还包括了空间统计分析、邻近分析等多种手段。
GIS空间分析第二章矢量数据分析
应急准备（Emergency preparedness ）:
2.2 空间提取(Spatial extraction)
空间提取是进行空间分析时，在一开始和 结束前 经常采用的步骤，以减少输出结果 中要素的数量。
在街道两侧建立10米的缓冲区，首先要从城市街路图层 中选择需要加宽的街道。 在进行了一系列地学处理之后合并许多小的多边形。
点状要素的缓冲
线状要素的缓冲区
面状要素的缓冲区
建立缓冲区从原理上，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； 线状要素和面状要素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 则比较复杂要复杂的多。
第二章 矢量数据分析
(Vector Data Analysis)
2.1 邻近分析 2.2 空间提取 2.3 叠加分析 2.4 网络分析
2.1 邻近分析(Proximity analysis)
当现实的实体被抽象为几何对象时，就可 以对它们之间的距离进行查询和分析。 一般来说，邻近分析或研究两个对象之间 的距离，包括通过空间连接和建立缓冲区 来发现最近的邻居。
面对面的叠加（Polygon-on-polygon） 面对面的叠加是将两个不同图层中的多边形要素 结合成一个单一图层。这类叠加操作可以研究两 个要素类之间的共同区域。
如果第一个要素类代表行政区，第二个要素类代表洪 泛区，据此可以发现洪水的风险和每个行政区内所包 含的洪泛区的位置。
图层擦除（Erase）
1.角平分线法
描述三种空间分析方法及其特点与作用
描述三种空间分析方法及其特点与作用一、矢量空间分析矢量空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信息，而这些空间目标的基本信息，无非是其空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，其中距离、方位、拓扑关系组成了空间目标的空间关系。
它是地理实体之间的空间特性，可以作为数据组织、查询、分析和推理的基础。
通过将地理空间目标划分为点、线、面不同的类型，可以获得这些不同类型目标的形态结构。
将空间目标的空间数据和属性数据结合起来，可以进行许多特定任务的空间计算与分析。
1.图元合并图元合并即矢量空间聚合，是根据空间邻接关系、分类属性字段，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并(数据的综合)。
空间聚合的结果往往将较复杂的类别转换为较简单的类别，当从地点、地区到大区域的制图综合变换时常需要使用这种分析处理方法。
2.空间查询空间查询是将输入图层与查询图层的要素或是交互输入的查询范围进行空间拓扑判别(包含、相离、相交、外包矩形相交)，从输入图层中提取出满足拓扑判别条件的图元。
3.叠加分析叠加分析至少要使用到同一区域，具有相同坐标系统的两个图层。
所谓叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。
该图层综合了原来多层实体要素所具有的属性特征。
叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系。
多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变换等特征。
点与多边形的叠加，就是研究某一矢量数据层中的点要素位于另外一个矢量数据层中的哪个多边形内，这样就可以根据点与多边形的空间关系，确定给点要素添加哪些属性特征。
线与多边形叠加，就是研究矢量数据层中的线要素与其他数据层中的多边形要素之间的关系，进而判定线要素与多边形的相离、相交、包含等空间关系。
多边形的叠加，就是要研究两个或多个多边形矢量数据层的叠加操作，生成一个新的多边形数据层。
空间数据分析方法
空间数据分析方法空间数据分析方法导语：空间数据分析的方法有什么呢？以下是小编为大家分享的空间数据分析方法，欢迎借鉴！空间数据分析1. 空间分析：（spatial analysis，SA）是基于地理对性的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息,是地理信息系统的主要特征,同时也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一,是各类综合性地学分析模型的基础,为人们建立复杂的空间应用模型提供了基本方法.2. 空间分析研究对象：空间目标。
空间目标基本特征：空间位置、分布、形态、空间关系（度量、方位、拓扑）等。
3. 空间分析根本目标：建立有效地空间数据模型来表达地理实体的时空特性，发展面向应用的时空分析模拟方法，以数字化方式动态的、全局的描述的地理实体和地理现象的空间分布关系，从而反映地理实体的内在规律和变化趋势。
GIS空间分析实际是一种对GIS海量地球空间数据的增值操作。
4. ArcGIS9中主要的三种数据组织方式：shapefile，coverage和geodatabase。
Shapefile由存储空间数据的dBase表和存储属性数据和存储空间数据与属性数据关系的.shx文件组成。
Coverage的空间数据存储在INFO表中，目标合并了二进制文件和INFO表，成为Coverage要素类。
5. Geodatabase是面向对象的数据模型，能够表示要素的自然行为和要素之间的关系。
6. GIS空间分析的基本原理与方法：根据空间对象的不同特征可以运用不同的空间分析方法，其核心是根据描述空间对象的空间数据分析其位置、属性、运动变化规律以及周围其他对象的相关制约，相互影响关系。
方法主要有矢量数据的空间分析，栅格数据的空间分析，空间数据的量算与空间内插，三维空间分析，空间统计分析。
7. 栅格数据在数据处理与分析中通常使用线性代数的二维数字矩阵分析法作为数据分析的数学基础。
栅格数据的处理方法有：栅格数据的聚类、聚合分析，复合分析，追踪分析，窗口分析。
矢量数据的空间分析
地理信息系统中的矢量数据应用
01
地图制作与编辑
02
空间查询与分析
03
地理信息可视化
矢量数据是地理信息系统的基础， 用于地图的制作、编辑和更新。
基于矢量数据，进行空间查询、 距离和面积计算、缓冲区分析等 操作。
通过矢量数据，实现地图的动态 显示和交互，提高地理信息的可 视化效果。
遥感影像中的矢量数据提取与分析
空间分析的基本方法与技术
空间数据查询
通过SQL查询语言等工具，对空间数据 进行筛选、检索和查询，获取所需的空
间信息。
空间统计分析
利用统计学方法对空间数据进行统计 分析，如全局和局部的空间自相关分
析、空间回归分析等。
地图代数
利用地图代数方法对空间数据进行处 理和分析，如地图叠加、地图代数运 算等。
三维分析
空间数据聚合与分类
空间数据聚合
将多个空间对象组合成一个或多个更大的对象，以进行更高层次的分析。例如， 将多个点聚合为线或面。
空间数据分类
根据空间对象的属性或关系将其分组。例如，根据对象的密度或形状对点进行分 类。
空间数据插值与预测
空间数据插值
通过已知点或对象的数据估算未知点的值。例如，使用已知点的温度数据估算未知点的 温度。
04
矢量数据的空间分析案例
城市规划中的矢量数据分析
城市道路网络分析
通过矢量数据分析城市道 路的走向、连通性以及交 通流量，为城市规划提供 依据。
居民区分布研究
利用矢量数据对居民区的 分布、规模和人口密度进 行分析，有助于合理规划 城市居住用地。
公共设施布局优化
通过对公共设施（如学校、 医院等）的矢量数据分析， 优化其布局，提高服务效 率。
第七章 矢量数据空间分析
198 第七章 矢量数据的空间分析矢量数据不同于栅格数据，一般不存在模式化的分析处理方法。
在ArcGIS 中，矢量数据的空间分析主要集中于缓冲区分析、叠置分析和网络分析等方面。
7.1 缓冲区分析缓冲区(Buffer)是对一组或一类地图要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕这组要素而形成具有一定范围多边形实体，从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。
7.1.1 基本概念从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后获得的它们的邻域。
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，主要依据缓冲区建立的条件来确定。
常用的点缓冲区有圆形、三角形、矩形和环形等；线缓冲区有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区等形状；面缓冲区有内侧和外侧缓冲区。
不同形态额缓冲区可满足不同的应用要求。
点状要素，线状要素和面状要素的缓冲区示意图如图7.1。
7.1.2 缓冲区的建立缓冲区的建立相对简单。
对点状要素直接以该点为圆心，以要求的缓冲区距离大小为{(,)}P x d x A r =≤点状要素的缓冲线状要素的缓冲区面状要素的缓冲区图7.1 点、线和面状要素的缓冲区半径绘圆，所包容的区域即为所要求区域，因为是在一维区域里，所以对于点状要素较为简单；线状要素和面状要素则相对复杂，它们此时缓冲区的建立是以线状要素或面状要素的边线为参考线作其平行线，并考虑端点处的建立原则，最终即可建立缓冲区，但在实际中处理起来要复杂的多。
主要有：1.角平分线法首先对边线作平行线，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段相邻线段平行线的交点来确定（如图7.2）。
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，误差也就越大，所以要有相应的补充判别方案来进行校正处理。
实验六 矢量数据的空间分析
实验六矢量数据的空间分析实验背景：空间分析是综合分析数据技术的统称，是地理信息系统的核心部分。
从数据模型上看，空间分析分为矢量数据的空间分析和栅格数据的空间分析。
GIS不仅能满足使用者对地图的浏览与查看，而且可以解决诸如哪里最近、周围有什么等有关地理要素位置和属性的问题，这些都需要用到矢量数据的分析功能。
在ArcGIS中矢量数据的空间分析主要有数据提取、统计分析、缓冲区分析和叠加分析等。
本次实验以大型商场选址为例介绍缓冲区和叠加分析的综合运用。
实验目的：熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠加分析操作，综合利用各项矢量数据的空间分析工具解决实际问题。
实验技术1、缓冲区分析技术缓冲区是地理空间，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，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12、叠置分析技术叠置分析是地理信息系统中常用的用来提取空间隐含信息的方法之一，叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。
其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，同一地带，还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。
从原理上来说，叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，其中往往涉及到逻辑交、逻辑并、逻辑差等的运算。
矢量数据空间分析
河南大学环境与规划学院 zhaoy@
2. 缓冲区分析
2.1 概述
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。 从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间 对象或集合，确定它们的邻域，邻域大小由邻域半径R决定。
Bi x : d xi , Oi R
缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外 的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的 都是相同的操作。
2018/11/22
河南大学环境与规划学院 zhaoy@
2. 缓冲区分析
2.1 概述
双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。 算法是在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径 R截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用 与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为R的两平行 线的交点来生成缓冲区对应顶点 角分线法的缺点是难以 最大限度保证双线的等 宽性，尤其是在凸侧角 点在进一步变锐时，将 远离轴线顶点
点
2018/11/22
河南大学环境与规划学院 zhaoy@
线
面
缓冲区示意图
2018/11/22
河南大学环境与规划学院 zhaoy@
2. 缓冲区分析
2.1 概述
另外还有一些特殊形态的缓冲区。如点对象有三角形，矩 形和圈形等；对于线对象有双侧对称，双侧不对称或单侧 缓冲区；对于面对象有内侧和外侧缓冲区。这些适合不同 应用要求的缓冲区，尽管形态特殊，但基本原理是一致的。
2018/11/22
河南大学环境与规划学院 zhaoy@
2. 缓冲区分析
2.1 概述
凸角圆弧法：在轴线首尾点处， 作轴线的垂线并按双线和缓冲区 半径截出左右边线起止点；在轴 线其它转折点处，首先判断该点 的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合， 在凹侧则用前后两邻边平行线的 交点生成对应顶点。这样外角以 圆弧连接，内角直接连接，线段 端点以半圆封闭。
Arcmap(四)-矢量数据的空间分析2
多边形的叠加分析（二）1、标识分析，计算输入要素和标识要素的几何交集。
与标识要素重叠的输入要素或输入要素的一部分将获得这些标识要素的属性。
（1）导入两个矢量图层，省级行政区.shp和新建圆.shp（2）点击工具栏中的arctoolbox，点击分析工具-叠加分析-标识（3）输入要素中选择省级行政区.shp，更新要素中选择新建圆.shp，输出要素类是将标识的结果保存到标识.shp文件中，其他保持默认（4）将省级行政区.shp和新建圆.shp前面取消勾选，可以查看标识的结果（蓝色显示区域）1）标识前：省级行政区属性表新建圆属性表：2）标识后：省级行政区属性表2、相交，计算输入要素的几何交集。
所有图层和/或要素类中相叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。
（1）点击工具栏中的arctoolbox，点击分析工具-叠加分析-相交（2）输入要素中选择省级行政区.shp，和新建圆.shp，输出要素类是将相交的结果保存到指定相交.shp文件中，其他保持默认（3）相交操作完毕，结果显示：1）相交前：2）相交后：3、空间连接，根据空间关系将一个要素类的属性连接到另一个要素类的属性。
目标要素和来自连接要素的被连接属性写入到输出要素类。
（1）点击工具栏中的arctoolbox，点击分析工具-叠加分析-空间连接（2）目标要素中选择省会城市.shp，更新要素中选择省级行政区.shp，输出要素类是将空间连接的结果保存到指定空间连接.shp文件中，字段映射选择省级行政区.NAME，其他字段点击字段映射旁边的X删除（本次实验只将省级行政区的NAME连接到点要素的省会城市属性表中），其他保持默认（3）空间连接操作完毕，结果显示：1）空间连接前：省会城市属性表：2）空间连接后：4、联合，计算输入要素的几何并集。
将所有要素及其属性都写入输出要素类。
（1）点击工具栏中的arctoolbox，点击分析工具-叠加分析-联合（2）输入要素中选择省级行政区.shp，和新建圆.shp，输出要素类是将联合的结果保存到指定联合.shp文件中，其他保持默认（3）联合操作完毕，结果显示：1）联合前：2）联合后：看到上述内容，若对您有帮助，请点击关注，谢谢！。
如何进行矢量数据的空间分析与处理
如何进行矢量数据的空间分析与处理矢量数据的空间分析与处理在地理信息系统（GIS）中扮演着至关重要的角色，它不仅可以帮助我们理解地理现象，还可以帮助我们做出更有针对性的决策。
本文将探讨如何进行矢量数据的空间分析与处理，为读者提供一些实用的技巧和指导。
首先，我们需要明确矢量数据的概念。
矢量数据是以点、线、面等几何实体来描述地理现象的数据形式，它与栅格数据（以像素为基本单元）相对。
矢量数据的空间分析与处理主要包括空间查询、空间关系分析、空间统计以及空间处理等方面。
在进行矢量数据的空间查询时，我们可以利用GIS软件提供的各种查询工具来查找满足特定条件的空间对象。
例如，我们可以查询某一区域内的所有建筑物或道路网络，或者查找符合某种属性条件的空间对象。
通过空间查询，我们可以快速获取所需的地理信息，为后续的分析与处理提供基础数据。
空间关系分析是矢量数据处理中的重要环节，它可以帮助我们揭示不同空间对象之间的相互关系。
例如，我们可以通过空间缓冲区分析来确定某一地理实体周围一定范围内的其他对象，从而评估其影响范围。
另外，我们还可以利用空间叠加分析来查找两个或多个空间数据集之间的交集、差集、融合等关系，以便更深入地了解地理现象的空间分布。
在空间统计方面，我们可以利用GIS软件提供的统计工具来对矢量数据进行分析。
例如，我们可以对某一区域内的房屋分布进行空间聚类分析，寻找隐藏在数据中的空间模式和规律。
此外，我们还可以利用空间插值方法来研究地理现象的空间分布趋势，如温度分布、人口密度分布等。
最后，空间处理是指对矢量数据进行编辑和转换，以满足特定需求的操作。
例如，我们可以对空间数据进行投影变换，将地理数据从一个坐标系统转换到另一个坐标系统。
此外，我们还可以对空间数据进行拓扑处理，修复数据中的错误、重叠或断裂等问题，以提高数据的准确性和一致性。
总结起来，矢量数据的空间分析与处理是GIS应用中不可或缺的步骤。
通过空间查询、空间关系分析、空间统计和空间处理等手段，我们可以深入了解地理现象的特征和规律，并从中获取有价值的信息和洞见。
矢量数据的空间分析实验报告
实验四、矢量数据的空间分析实验目的：通过了解空间分析是综合分析空间数据技术的统称,是地理信息系统的核心部分,在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。
从数据模型上看,空间分析分为矢量数据的空间分析和栅格数据的空间分析两种。
GIS不仅能满足使用者对地图的浏览与查看,而且可以解决诸如哪里最近、周围有什么等有关地理要素位置和属性的问题,这些都需要用到矢量数据的分析功能。
相对于栅格数据的空间分析来说,矢量数据的空间分析一般不存在模式化的处理方法,而表现为分析方法的多样性和复杂性,它主要基于点线、面三种基本形式。
在ArcG1S中,矢量数据的空间分析方法主要有数据提取、统计分析、缓冲区分析和叠加分析等。
实验内容：首先学习统计分析和缓冲区分析以及叠加分析的方法，然后通过实例进行操作练习。
实验过程：1.统计分析：⑴频数：频数(requency)是指在表格或者图层的属性表中,某个属性值或者属性值组合出现的次数,频数工具的主要作用是读取表格中的一组字段,计算字段的每个唯一值出现的频数,并创建一个包含唯一字段及其频数的新表。
以某城市的土地利用类型表格数据(图10.14)为例说明频数工具的用法,表格共有三个字段:“土地类型”字段存储的是城市土地的利用类型,“面积”字段存储的是每种土地利用类型的面积,“所在区域”字段存储的是该土地利用类型所在的城市区域。
如果要计算每种土地利用类型的地块数量,可使用频数工具。
图十四频数图示⑵汇总统计数据：汇总统计(summary statistics)数据就是对输入表格中的字段进行汇总计算,输出结果为表格,表格由包含统计运算结果的字段组成。
在输出表格中,使用“统计类型字段名称”命名约定来为每种统计类型创建字段。
当输出表为dBASE表时,字段名称会被截断为10个字符。
图十五汇总统计数据图示2.缓冲区分析：缓冲区(buffer analysis)是为了识别某一地理实体对周围地物的影响而在其周围建立的一定宽度多边形区域。
矢量数据分析
课堂回顾
• 1、邻近分析：缓冲分析、泰森多边形 • 2、叠置分析包括哪些方面？ • 3、常用的矢量数据操作。
2
3
课程设置
查询 空间数据库
空间分析
矢量数据分析
数据模型 空间数据
投影
视域、 流域 分析
制图
数据采集
空间插值
栅格数据分析
GeoProcessing
二次开发
4
• Tobler(1970)指出“地理学第一定律：任何事物与其它事物之间都是 相关的，但空间上近处的事物比远处的事物相关性会更强”。
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三、网络分析：道路系统
（6）单行道或禁行道：在网络属性表中可以用指定字段表示单行道或禁 行道。FT、TF、N
（7）天桥和地下通道：第一种方法用非平面要素，天桥和其下的道路在 它们的交叉处都表示为无节点的连续路径；第二种做法是把天桥和地 下通道视为平面要素：两端弧表示天桥交于一个节点，另两段弧表示 天桥下的道路交于另一个交点。
的最短路径，然后从被选设施中选择最近 的设施。
39
三、网络分析：网络应用 • 配置，通过网络来确定资源的空间分布。
设施的分布决定了它的服务范围。因此， 空间配置分析的主要目的是衡量这些公共 设施的有效性。
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四、课堂总结 • （1）距离测算 • （2）空间自相关（四个常用指标） • （3）网络分析（最短路径分析、最短路径
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三、网络分析：网络应用
• 第三步：为生成与网络其它节点的解决方案列 表，继续进行如下步骤，即 • min（p14，p13+p34，p13+p36）=min （58,78,72） • min（p13+p36，p14+p45）=min（72,71） • min(p13+p36,p14+p45+p56)=min(72,84)
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Clip （裁剪）生成的输出图层，仅含有落在 裁剪专题图区域范围内的输入地图的要素。
Append （合并）把两幅邻接地图拼合成 一幅地图，合并不能去除地图之间的共 享边界
Select生成的新图层 (b)含有从输入图 层(a)选择的地图要素
Eliminate 能将小于指 定大小的多边形消除 ，上图破碎多边形A 被除去
距离量测
点与点之间、点与其对应的线之间 的直线距离的量算。（欧氏距离） 可直接用于数据分析
如测试鹿的重置地点是否靠近原始林 与皆伐区的边缘
可用于数据分析的输入
重力模型（移民和商业研究模型）
模式分析
定量分析的方法描述和分析要素的
空间分布特征 可以揭示分布模式包括随机的，分 散的或群集的
最近邻域分析
最小制图单元
由政府机构或组织指定的最小面积单元。例 如国家林地采用5acre作为最小制图单元，小 于5acre的破碎多边形可以被合并消除
上部边界显示一系列破碎多边形，这些破碎多边形 是由叠加操作的两幅地图的海岸线形成的，如果这 两个图层的海岸线完全配准，则不会出现破碎多边 形。
点和线如果落在指定模 糊容差之内，就被捕捉 到一起，沿着上部边界 （A）的许多破碎多边 形通过模糊容差的应用 而被消除，模糊容差也 可捕捉不是破碎多边形 的弧段（B）
模 式 分 析
利用每一个点及其最邻近点之间的 距离，来确定分布模式是随机的， 规则的或群集的方式
邻域统计是观测到的平均距离与假 设的随机分布的期望值的比率 比率小于1则点模式为集群的，大于 1则为分散的
鹿场的点分布模式图 分析表明比率为0.58
空间自相关性
模 式 分 析
不仅包含位置信息还包含有属性信息
构建点、线和多边形的空间特征
分析结果的精确性取决于这些对象的
位臵和形状的精确性
拓扑关系也是某些矢量数据分析的关
键因素
缓冲区分析
缓冲区分析 缓冲区分析是研究根据数据库的点、 线、面实体，自动建立其周围一定宽 度范围内的缓冲区多边形实体，从而 实现空间数据在水平方向得以扩展的 信息分析方法。它是地理信息系统重 要的和基本的空间操作功能之一。
要素类型和地图叠加
叠 加 分 析
点和多边形叠加
线和多边形叠加
多边形和多边形叠加
点 和 多 边 形 叠 加
输出地图包含有与输入地图相同的点要素，但 每个点被赋予它落入多边形的属性 如野生生物与植被类型之间的关系
线 和 多 边 形 叠 加
输出地图包含有与输入地图相同的线要素，但 他们在叠加地图中被多边形分隔开，输出地图 比输入地图的弧段多，每个弧段组合了两个叠 加多边形的属性。 如查找所提议道路的土壤数据
数字化的误差，叠加后会产生破碎多 边形 源地图的误差或解译误差
破碎多边形
去除破碎多边形的方法
叠 加 分 析
模糊容差
用户定义一个距离（模糊容差值），系统将 强制把落在指定距离之内的构成线的点捕捉 在一起 缺点是：模糊容差值过大的话，会将输入地 图中不共用的线都捕捉在一起，输出地图上 的要素会扭曲变形
Update （更新）是以更新的图层及其底图要 素替换输入图层
Erase (擦除)将落在擦除范围内的输入图 层要素去除。
Split 用分割图层的几何形状把输入图 层分割成四个单独的图层
网络分析
实际应用举例 交通网络 电力线 电话线
网络分析是运筹学 中的一个基本模型， 它的根本目的是研究、 筹划一项网络工程如 何安排，并使其运行 效果最好。其基本思 想则在于人类活动总 是趋于按一定目标选 择达到最佳效果的空 间位臵。
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
缓冲区分析
缓冲区分析多用于矢量数 据结构，少数情况也用于 栅格结构。基于矢量结构 的缓冲区计算有角分线法 ，凸角圆弧法等。
角分线法
双线问题最简单的方法 是角分线法（简单平行 线法）。算法是在轴线首
尾点处，作轴线的垂线并 按缓冲区半径R截出左右 边线的起止点；在轴线的 其它转折点上，用与该线 所关联的前后两邻边距轴 线的距离为R的两平行线 的交点来生成缓冲区对应 顶点。
网络分析
基本方法 路径分析
最短路径：确定起点、终点和所要经过的中 间点、中间连线，求最短路径。 动态最佳路径分析：实际网络分析中权值是 随着权值关系式变化的，而且可能会临时出 现一些障碍点，所以往往需要动态地计算最 佳路径。
网络分析
最短路径分析 狄克斯特拉 （Dijkstra）算法
基本思想：假设每一个点都有一对标号 （dj , pj）,其中dj是从初始点s到点j 得最短路径的长度（从顶点到其本身 的最短路径是零路，即没有弧的路， 其长度等于∞ ）； pj则是从点s到点 j的最短路径中j点的前一点。
最佳路径
网络分析
基本概念
链(Link)，网络中流动的管线，如街道， 河流，水管等，其状态属性包括阻力和 需求。 障碍，禁止网络中链上流动的点。
拐角点，出现在网络链中所有的分割结 点上状态属性的阻力，如拐弯的时间和 限制(如不允许左拐)
网络分析
基本概念
中心，是接受或分配资源的位置，如水 库、商业中心、电站等。其状态属性包 括资源容量，如总的资源量；阻力限额， 如中心与链之间的最大距离或时间限制。
模式分析的应用
热点分析是犯罪发生地的分析 分析空间分布的时间变化（如 不同时期的人口分布） 验证标准的统计测试
地图操作
许多GIS软件包提供了操作和管理地 图的工具
Dissolve Clip Append Select Eliminate Update Erase Split
Dissolve （边界融合）去除具有相同属性 值的多边形的边界，生成简化的地图b
叠加分析
将两幅要素地图的空间和属性特性 组合在一起而生成新的地图的操作。
输出地图的几何形状或空间数据是 两幅地图要素的几何学交集
输出地图要素的数目要大于两个地图 要素的总和
属性数据是两幅地图属性数据的组合
Hale Waihona Puke 叠加分析必须是基于相同坐标系的
地图叠加把两幅地图的几何形状和属性数据结合到 一幅地图中。虚线不包含在输出图层中
角分线法的缺点
当缓冲区半径不变时， d随张角B的减小而增 大，结果在尖角处双 线之间的宽度遭到破 坏。
d R sinB 2
凸角圆弧法
在轴线首尾点处，作轴线的 垂线并按双线和缓冲区半径 截出左右边线起止点； 在轴线其它转折点处，首先 判断该点的凸凹性，在凸侧 用圆弧弥合，在凹侧则用前 后两邻边平行线的交点生成 对应顶点。 这样外角以圆弧连接，内 角直接连接，线段端点以半 圆封闭。
是根据数值的空间排列，量测变量值 之间的关系 空间自相关性量测方法
Moran’s I 模型 居耶瑞（G模型）
鹿场的分布模式 及鹿场中发现的 鹿的数量 Moran’s I的值为 0.1，远远高于随 机分布的值，随 机分布的可能性 小于1%
拉美裔人口的百分比 在爱达荷州艾达县的 块状分布。博伊西是 位于地图的中上部分 的小块区域。 Moran’s I的值为0.5 ，高于随机分布值
缓冲区的应用 缓 冲 区 分 析
市政法令可规定酒类商店不能设在距学 校或教堂1000ft范围内 政府规章可规定伐木作业必须远离河流 至少2m以使淤积问题减到最小，并设立 2m缓冲带作为隔离区 国家林地可禁止在距道路500ft范围内钻 探油气井 森林管理计划可以划定距河流200ft范围 作为河滨地带，从而将河滨地带和其他 区域分开管理
缓冲距离可以不是常数，可根据指 定字段的数值而异。
沿河流干流可以用200m来缓冲，而支
流则用100m来缓冲。
一个要素还可以多于一个缓冲带
一个核电站可以用5m、10m、15m和
20m作缓冲，形成多环带
缓冲区的变量
缓 冲 区 分 析
围绕线状要素的缓冲可以不在线的两侧 都有缓冲区。 一条线有拓扑关系，可以只在左侧或 右侧建立缓冲区 缓冲带的边界可以保留完整，使每个缓 冲区成为单独的多边形，也可以将边界 消除，使得缓冲带之间没有叠加区 缓冲区的距离度量单位是必须要的（如 米）
缓冲区分析
缓冲区把地图分为两个区域： 位于所选地图要素的指定距离之 内 位于指定距离之外 在指定距离之内的区域为缓冲区 地图要素的缓冲区分为： 围绕点的缓冲形成圆形缓冲区 围绕线的缓冲形成一系列长条形 缓冲带 围绕多边形的缓冲形成由多边形 边界向外延伸的缓冲带
围绕点、线、面的缓冲
缓冲区的变量
缓 冲 区 分 析
多 边 形 和 多 边 形 叠 加
叠加的两幅专题图具有相同的区域范围， 输出图层将两幅专题图的几何形状和属性 数据结合到一幅多边形专题图中。 如分析高度带和植被类型
地图叠加方法
叠 加 分 析
几种常用的方法为：
联合(union)
布尔运算使用OR,要求输入地图和叠加地 图都是多边形要素
相交(intersect)
最短路径分析
Dijkstra算法举例
100 V5 V0 V1 5 30 10 V2 10 V3 50 60 V4 20
终 点
V1 V2 V3 V4 V5 Vj S
从源点V0到各终点的距离值和最短路径的求解过程 k=1 k=2 k=3
∞
k=4
∞
k=5
∞
∞ ∞ 10（V0 ,V2） ∞ 60（V0 ,V2 ,V3） 30（V0 ,V4） 30（V0 ,V4） 100（V0 ,V5） 100（V0 ,V5） V2 V4 {V0,V2} {V0,V2 ,V4}
叠加中的误差传递
叠 加 分 析
由于输入地图的不准确而导致误差 的产生称为误差传递
位置误差
由于数字化和解译误差导致的边界不准确
标识误差
不正确的多边形编码
每个地图叠加产物都会兼有这两种 误差