实验11叠置分析

实验11叠置分析

一、实验目的

1.了解叠置分析基本原理；

2.掌握ArcGIS中矢量数据叠置分析的基本方法；

3.掌握ArcGIS中栅格数据（多层面）叠置分析的基本方法。

二、实验背景

叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层及其相应属性的操作，其结果综合了原有各图层所具有的属性。叠置分析与缓冲区分析是GIS最常用的提取空间隐含信息的手段。叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将数据层的属性联系起来生成了新的属性关系，进而生成用户需要的结果或回答用户提出的问题。

由于数据结构的不同，基于矢量数据与栅格数据的叠置方法是不一样的。就矢量数据而言，一般不存在模式化的分析处理方法，而表现为处理方法的多样性与复杂性，如包含分析、多边形叠置分析等。ArcGIS 提供的各种叠置分析功能，用户可以针对具体问题灵活运用这些工具。

1.矢量数据地图操作

下面是6种常用的地图操作方法：

裁剪(Clip)

裁剪是以用裁剪层面与输入层面进行运算，输出结果为被裁剪了的输入层面，其属性不变。

相交(intersect)

相交是以用来计算两个图层的交叉部分，落在公共区域的特征被保留，输出结果将继承两个层面的所有属性。

联合(union)

联合是将两张地图并成一张图，输出结果将合并两层面的所有要素，并继承两层面的所有属性。

合并(Merge)

合并是将几张地图并成一张图的过程，输出结果将合并两层面的所有要素，如果属性字段一致则将被保留。

合并分析（Merge）与联合分析不同之处在于合并分析往往是在同类型要素间进行的。

边界融合(Dissolve)

边界融合消除具有相同属性的多边形边界（数据分类）。严格意义上说，边界融合分析只有一个图层参与分析，不属于叠置分析，但是，该分析方法也是常见的矢量地图分析操作。联接分析(Spatial Join)

联接分析是将一个图层的属性数据表（目标表）按位置与另外一个图层的属性表（源表）进行属性联接。根据数据类型空间关系的不同，可分为：最近距离、是否在内部和是否是其一部分。

矢量数据具有存储量小、几何精度高、易于产生关系等许多优点，但缺乏与遥感数据、数字高程数据

直接结合的能力，这样使得数据的更新比较缓慢，且成本代价相对较高，这些缺点在矢量叠置分析中更加突出。矢量多边形叠置有以下的难点：①由于原图层数据的误差或者数字化误差，使得出现在不同的图层上的同一线化要素等不能精确地重合，导致叠置过程中会出现大量的狭小多边形；②叠置的目的是要得到原叠置层上各属性综合后新分类的空间分布，要求对众多小多边形进行指定要求的类别合并，多边形的合并又是几何数据和拓扑数据重构，与初始化重构一样耗力耗时。

2.栅格数据叠置分析

栅格叠置分析是指将不同图幅或不同数据层的栅格数据叠置在一起，在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。栅格数据由于其自身数据结构的特点，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。因此，栅格的叠置算法很简单，相当于两个矩阵的算术或逻辑运算，但精度没有矢量高。栅格数据结构空间信息隐含属性信息明显的特点，可以看作是最典型的数据层面，通过数学关系建立不同数据层面之间的联系是GIS提供的典型功能。栅格叠置的作用通常有以下几种用途：

1、类型叠置：即通过叠置获取新的类型。如土壤图与植被图叠置，以分析土壤与植被的关系。

2、数量统计：即计算某一区域内的类型和面积。如行政区划图和土壤类型图叠图，可计算出某一行政区划中的土壤类型数，以及各种类型土壤的面积。

3、几何提取：即通过与所需提取的范围的叠置运算，快速地进行范围内信息的提取。如感兴趣区的提取，可以将数据的操作定义在感兴趣区上。

三、实验内容

1．利用ArcGIS的裁剪功能，裁剪出土地利用图中感兴趣的区域；

2．利用ArcGIS的相交分析功能，根据给出的低地和河流缓冲区数据，提取两者的公共区域；

3．利用ArcGIS的联合分析功能，根据给出的低地和河流缓冲区数据，提取两者的覆盖的总区域；4．利用ArcGIS的合并分析功能，将两个居民小区进行合并；

5．利用ArcGIS的边界融合分析功能，然后对相同用地类型的相邻地块进行融合；

6．利用ArcGIS的按空间位置的属性联结分析功能，借助带有行政区名称的面状数据，给不同监测点赋行政区名称；

7．利用ArcGIS的图层计算功能，使用给定的河流缓冲区和高侵蚀区的图层，提取位于河流两侧缓冲区范围内高侵蚀区的范围。

四、实验数据

dissolve\ parcel shapefile 地块

allocation\ block shapefile 行政区图

allocation\ type shapefile 环境检测站点

overlay\ bufferzone grid 缓冲区范围图

overlay\ bluff grid 高侵蚀区图

test1\ region shapefile 行政区域图

test1\ vegetion shapefile植被分类图

test2\ urban grid 城市化范围

test2\ reserve grid 自然保护区

五、矢量数据的叠置分析

矢量数据的叠置分析功能均在ArcToolBox中实现。

1裁剪分析(Clip)

提供一幅北京土地利用图(bj_landuse.shp)和overlay图层(roi.shp，表示兴趣区)，通过裁剪分析的方法提取出感兴趣区域范围内的土地利用图。

(1)在ArcMap中，加载bj_landuse.shp和roi.shp。

(2)点击标准工具条上的ArcToolbox按钮，打开ArcToolbox，在ArcToolbox列表框中点击Analysis

tools\ Extract，双击Clip工具，打开Clip操作的对话框。

(3)在Clip操作窗口，点击【Show Help】按钮，查看软件提供的帮助信息；在Input Features下拉列表

框中选择要被裁剪的图层（bj_landuse.shp），在Clip Fetures下拉列表框中选择要进行裁剪的图层(roi.shp)，在Output Feature Class文本框中选择输出文件的名称及路径，然后点击【Ok】按钮。裁剪分析的结果会自动加载到ArcMap中显示，如图11-1所示。