实验7：矢量空间分析之商场选址
空间分析-矢量数据分析
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
GIS超市选址的实验报告
班级2010级4班专业地理信息系统学号2010203409姓名王盛安得分
一、实习内容和意义
（一）新学校：熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并等空间分析功能，分析和结果类似于学校选址的实际应用问题。
（二）新道路：熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题。
ArcToolbox中选中ArcToolbo右键选择【环境】，如图1所示，然后设置相关参数。
图1
展开【工作空间】，设置工作路径，如下图所示，
图2
展开【处理范围】，在范围下拉框中选择“与图层landuse相同”，如下图所示，
图3
展开【栅格分析】，在像元大小拉框中选择“与图层landuse相同”，如图所示，
图4
1、创建成本数据集
2.1坡度成本数据集
使用DEM数据层，选择【Spatial Analyst工具】|【表面分析】|【坡度】，生成坡度数据集，记为Slope。
图5
图6
使用Slope数据层，选择【Spatial Analyst工具】|【重分类】|【重分类】，选择【分类】命令实施重分类。重分类的基本原则是：采用等间距分为10级，坡度最小的一级赋值为1，最大一级赋值为10。
表面分析：主要通过生成新数据集，如等值线、坡度、坡向、山体阴影等派生数据，获得更多的反映原始数据集中所暗含的空间特征、空间格局等信息。
重分类：基于原始数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。
四、技术流程图（以框图和文字的形式表现）
（一）新道路
（二）新学校
五、具体操作步骤
第七讲 矢量数据分析
Geographical Information System
第七讲 矢量数据分析
概述
矢量数据分析是基于对象的，即点、线、 面，其准确性也取决于这些对象的位置 和形状的精确性。 主要方法：
缓冲区分析 地图叠加 距离量测 地图处理工具
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2
缓冲区分析
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内，另一个在 制定距离之外。在指定距离之内的区域 制定距离之外。在指定距离之内的区域 称为缓冲区 常见缓冲区类型
点：圆形缓冲区 线：长条缓冲区 面：向内、外的缓冲带
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基本缓冲区类型
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缓冲区变形
缓冲距离不一定为常数
主流用200米，支流用100米 主流用200米，支流用100米
可形成缓冲环
核电站：5km, 核电站：5km, 10km, 20km, 50km
单侧缓冲区 单个缓冲区与完整缓冲区
i(xi, yi) j(xj, yj)
dij = xi − x j + yi − y j
n 维非匀质空间距离计算 i i
dij = ( xi − x j ) 0.6 + ( xi − x j ) 0.6
j j
[
]
1/ 0.6
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空间量算： 空间量算：形状分析
基本考虑：空间完整性、多边形形状特征
消除具有相同属性的多边形边界（数据分类）
1 1 3 1 3 4 2 1 3 2 1 4
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地图操作： 地图操作：裁剪
落入裁减区域范围内的输入地图要素
第七章矢量数据的空间分析
第七章⽮量数据的空间分析第七章⽮量数据的空间分析⽮量数据的空间分析是GIS 空间分析的主要内容之⼀。
由于其⼀定的复杂性和多样性特点，⼀般不存在模式化的分析处理⽅法，主要是基于点、线、⾯三种基本形式。
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。
本章就这三种分析类型简单介绍其原理和实现。
7.1 缓冲区分析缓冲区分析(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。
7.1.1 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）{(,)}P x d x A r =≤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7.1。
7.1.2 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。
实验七 学校选址
实验七 栅格数据分析—学校选址 实验背景 基于栅格数据的空间分析在ArcGIS中占有重要地位，空间建模的基本过程也是通过栅格数据的空间分析进行的。空间分析是GIS的核心和区别于其他信息系统的本质所在，并且为生活中很多决策提供依据，学校选址就是一个很好的例子。合理的学校位置有利于学生的学习与生活。 实验目的 通过练习，帮助学生熟悉ArcGIS栅格数据的欧氏距离制图、数据重分类等空间分析功能，能够解决类似选址等实际问题。欧氏距离根据直线距离描述每个像元与一个源（分析目标）或一组源的关系。 数据 数据位于” 。。:\GIS实验\实验七\data”，包括以下四个四个要素类： （1）土地利用数据（landuse）。 （2）地面高程数据（elevation）。 （3）娱乐场所分布数据（rec_sites）。 (4)现有学校分布数据（schools）。 实验内容 按照要求为学校进行选址。 （1）新学校选址需要注意以下几点：地势平坦；结合土地利用数据，选择成本较低的区域；距离娱乐场所越近越好；距离现有学校较远。 （2）给各数据层的权重比为：距离娱乐设施占0.5，距现有学校距离占0.25，土地利用类型和地形因素各占0.125。 （3）结合坡度计算、欧氏距离制图、重分类和栅格计算器等功能，给出分析结果图。 操作步骤 启动ArcMap，打开Ex1.mxd地图文档（位于。。:\GIS实验\实验七\data），加载上述四个要素。如图5.1所示。 图5.1 Ex1地图文档 （1）设置分析环境。 在ArcMap工具栏中单击【地理处理】→【环境】，在弹出的【环境设置】对话框中设置相关参数。 ——【工作空间】设置为“。。:\GIS实验\实验七\result”。 ——单击【处理范围】，在下拉框中选择“与图层landuse相同”。操作如图5.2所示。
图5.2 处理范围设置 ——单击【栅格分析】，在【像元大小】下拉框中选择“与图层landuse相同”。单击【确定】，完成环境设置。 （2）从elevation数据中提出坡度数据集。 单击【地理处理】→【ArcToolbox】，打开地理处理工具。在【ArcTcoolbox】中双击【spatial Analyst工具】→【表面分析】→【坡度】对话框，如图5.3所示。在输入栅格中选择“elevation”，在输出位置选择“。。:\GiS实验\ \实验七 \result\Slope”。单击【确定】完成设置。得出坡度图如图5.3所示.
第6章-矢量分析
第6章矢量分析6.1商店选址评价一、确定商店的服务范围1、附加数据库并添加图层2、选择盈利商店3、求盈利商店的距离栅格图4、距离栅格图重分类5、确定商店的服务范围6、浮点型转整型二、分析消费者特征1、将lifestyle.wp转换为栅格数据此处所给数据为要素类，而非书上所说的简单要素类！2、确定盈利商店服务范围内的潜在客户数（1）象元分类统计（2）产生一个新表6.2 洪水灾害损失分析一、地形地块数据预处理1、地块数据处理（1）附加数据库，添加数据层，并对land.wl造区（2）属性结构设置（3）查找替换2、等高线数据处理（1）对height.wl造区（2）编辑属性结构二、洪水灾害损失分析步骤1、多边形叠加分析2、选择高程<=500m、土地使用性质为住宅（R1，R2）的记录此处和书上的查询结果不一致，可能是输入属性数据的时候有差别。
3、计算估计损失4、制作洪水淹没损失分布图5、分析结论6.3 实验室选址分析一、数据预处理（1）附加数据库（2）多边形造区land.wp（3）多边形造区soil.wp二、属性结构编辑（1）道路等级属性编辑（2）土地利用类型属性编辑（3）土壤类型属性编辑三、实验室选址分析1、对道路线数据层进行操作（1）road.wl，交互式空间查询（2）road1.wl缓冲区分析缓冲区效果出不来，换SP2做还是一样的！再次做的时候，将书中要求的缓冲区半径方式，由米改为了地图单位，可以出现缓冲区了！2、在下水道周围生成一个500m宽的缓冲区3、在河流周围生成一个200m宽的缓冲区4、河流、道路、下水道叠加分析（1）roadbuffer和sewerbuffer叠加（2）bufroadsewer和riverbuffer相减5、多边形叠加分析（1）land.wp和soil.wp合并叠加（2）roadseweriv和landsoil相交叠加6、提取符合条件的候选地址类型=‘Brush’AND类型0=‘High’与书中略有不同，书上是将结果显示在“地图视图”中，此时是将结果显示在“选择集视图中”，版本问题，殊途同归。
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。
实验指导六 空间分析的综合应用
实验六空间分析的综合应用一、实验目的1、熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠加分析基本原理与操作，具备综合利用各项矢量数据的空间分析工具解决实际问题的能力。
2、熟悉ARCGIS栅格数据的欧式距离制图、数据重分类等空间分析功能，能够处理和分析相关实际应用问题。
二、实验准备1、软件准备：ArcGIS 10.22、数据准备：（1）城市主要交通道路图（mainstreet）——矢量数据（2）城市主要居民区图（residential）——矢量数据（3）城市停车场分布图（stops）——矢量数据（4）城市主要商城分布图（othermarkets）——矢量数据（5）土地利用数据（landuse）——栅格数据（6）地面高程数据（elevation）——栅格数据（7）娱乐场所分布数据（rec_sites）——矢量数据（8）现有学校分布数据（schools）——矢量数据三、实验内容与要求1、实验要求1.1 矢量数据缓冲区分析和叠加分析的综合应用带寻找的区位条件为：（1）离城市主要交通线路50m以内，以保证商场交通的通达性。
（2）保证在居民区100m范围内，便于居民步行到达商场。
（3）距停车场100m范围内，便与顾客停车。
（4）距已经存在的商场500m范围之外，减少竞争压力。
1.2 栅格数据空间分析综合应用（1）新学校选址选址需注意以下几点：✓地势平坦。
✓结合土地利用数据，选址成本较低的区域。
✓距离娱乐场所越近越好。
✓距离现有学校较远。
（2）各数据层权重比为：距离娱乐设施占0.5，距现有学校距离占0.25，土地利用类型和地形要素各占0.125。
（3）结合坡度计算、欧氏距离制图、重分类和栅格计算器等功能，给出分析结果图。
2、实验内容、步骤（1）各要素图层影响范围的建立（2）叠加分析，求出满足要求的区域（3）评价整个城市商场的区位条件2.1 矢量数据空间分析步骤（1）新建地图文档，加载part3中的四个图层；（2）城市主要交通道路线路影响范围的建立①选择城市主要交通道路，并建立噪声缓冲区；●选择交通要道，菜单“Selection”->“Select by Attributes”，参数设置如图5-25；●对交通要道建立缓冲区，选择Tools中的缓冲区向导（或点击工具栏上的缓冲区按钮），打开缓冲区生成对话框，设置参数如图5-26~5-28：●效果如图5-29。
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3）接下来要考虑条件4. 由于上一步所得的有些区域可能位于其 他商场500m范围内，所以要利用商场生成的这个500m缓冲区对 上一步的结果进行“擦除”处理。
上一步的结果
பைடு நூலகம்
商场的缓冲区
这些区域即为最适合建商场的区域
4）在某些现实情况下，也许无法在最适合的区域建商场。为此，我 们可以对城区所有区域是否适合建造商场进行一个分级。可将适宜 度设为5个等级（如前四个条件都不满足则等级为五，前四个条件都 满足则等级为一）。首先，手动新建一个面矢量图层，假设此为该 城市的范围。
缓冲区分析
实验7：矢量数据空间分析 之 商场选址 背景：在进行商场选址前，商场开发商需要从多方面进行 分析以获取最大的经济效益 已有数据内容（4个矢量数据图层）： 1）城区主要交通道路（mainstreet） 2）主要居民区（residential） 3）停车场（stops） 4）已有的其他主要商场（othermarkets） 商场选址的基本要求： 1）离城市主要交通线路50m内。 2）在居民区100m内。 3）距停车场100m内。 4）距已有商场500m范围外。 5）手动画一个矢量区界图，商场只能建在此城市内
5）为缓冲区1 2 3 的属性表中各加上一个不同名字的字段；然后点 击编辑器分别开始编辑这三个缓冲区，分别将新加的3个字段下的数 值全部设为1 （注：数值1代表该区域适合建商场）。
添加字段
6）类似地，为缓冲区4新建字段并设为0（因为缓冲4不适合建商 场），为缓冲区4 外围的所有城区新加字段并设为1。 7）用“联合”功能将上一步五个区域合并（缓冲区1到4，以及缓冲 区4外围的城区），在“连接属性（可选）”中选择All。
8）打开上一步联合得到的图层的属性表，新建一个字段，然后在该 字段下右键选择“字段计算器”，输入公式：将前面新建的5个字段 的值相加（值越大代表该区域更适合建商场）。
9）最后，为不同等级的区域设置相应色彩，最终效果如下：
ArcGIS中的矢量数据分析功能基本都集中在arctoolbox下的 Analysis tools模块下
操作流程： 1）分别求出前4个矢量数据的对应缓冲区（50m、100m、100m、 500m）：得到缓冲区1、2、3、4
2）对缓冲区1、2、3求交集得到同时满足商场选址条件1、2、3 的区域