空间缓冲区分析模型
缓冲区分析1
空间缓冲区分析模块
可以用于空间缓冲区分析的几何类型有：点、 线、面(圆、矩形、多边形) (1) 点缓冲区分析：用户在图形区域中选择一 组点状地物或一类点状地物或一层点状地物， 根据用户给定的缓冲区距离，系统自动形成 点缓冲区多边形图层，系统再将此点缓冲区 图层和其它指定的做空间叠置分析。
(2) 线缓冲区分析：用户在图形区域中选择 一类或一层的线状空间地物，根据用户给定 的缓冲距离，系统自动形成线缓冲区多边形 图层，系统再将此线缓冲区图层和其它指定 的做空间叠置分析
缓冲区分析的意义 缓冲区分析是地理信息系统重要的空间分析 功能之一，它在交通、林业、资源管理、城 市规划中有着广泛的应用，例如湖泊和河流 周围的保护区的定界、汽车服务区的选择、 民宅区远离街道网络的缓、线、面实体 为基础，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，进行分析而得到 所需结果。它是用来解决邻近度问题的 空间分析工具之一。邻近度描述了地理 空间中两个地物距离相近的程度。
缓冲区的产生情况 1、基于点要素的缓冲区，通常以点为圆心、 以一定距离为半径的圆。 2、基于线要素的缓冲区，通常是以线为中心 轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边 形。 3、基于面要素多边形边界的缓冲区，向外或 向内扩展一定距离以生成新的多边形。
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。
实验6 空间分析缓冲区分析、空间内插
地理信息系统原理实验报告实验6:空间分析-缓冲区分析、空间内插专业：地理信息科学2014一、实验目的1. 掌握缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、等空间分析基本操作和用途。
2. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。
二、实验准备1.软件准备2..实验数据:3.实验知识：空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。
空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。
三、实验步骤及方法第1步:打开ArcMap，点击菜单栏中的“customise”，执行“customize mode”命令，在弹出的对话框中，点击“commmands”，在“show commands”的输入框中，输入“buffer wizard”（缓冲区向导），点击将其拖拉到工具栏中，关闭对话框。
第2步：点击“Add Data”按钮，在出现的对话框中，找到文件夹Ex4，打开所需文件加载街道图层AIOStreets.shp和城市地籍图层：AIOZonecov.shp。
若地图单位为米，第3步：点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by attributes”，在出现的对话框中，输入以下图示，再点击”OK“选中街道名称为CYPRESS的街道要素后。
第4步：缓冲区分析执行工具栏中的“buffer wizard”命令，会出现以下对话框中，选择“AIOStreets”图层，点击下一步，选择如图所示最后得到的“缓冲区”结果如图：第5步：空间关系查询点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by location”，在出现的对话框中，选择如图所示，再点击”OK“。
再输出文件位置时，要保存为shapefile文件。
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。
空间缓冲区
缓冲区的建立
缓冲区分析应用
度为Ｒ，则缓冲区就 是距离小于等于Ｒ的 各个背景像元的集合。
0 1
3. 空间缓冲区分析应用
3 空间缓冲区分析应用
汶川大地震灾害估算
需解决的问题
① 确定汶川地震的 分级影响范围 ② 计算汶川地震所
涉及人口数量
③ 估算汶川地震中
道路的损失情况
3 空间缓冲区分析应用
3.1 准备空间数据
地震等级、分布等相关数据； 四川省的行政边界图、道路分布图。
A1 A A2
Ⅰ2
Ⅰ1
R
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
R B1 B2 B
2 空间缓冲区的建立
2.1 矢量数据缓冲区的建立
角分线法的缺陷
难以最大限度保证
d
B
双线的等宽性。
尤其当凸侧角点变 锐时，缓冲区端点 将远离轴线顶点。
d R / sin / 2
β R
A
R
2 空间缓冲区的建立
2.1 矢量数据缓冲区的建立
0 引入
例子
地震
0 引入
例子
四川省地震等级分布图（4.5级以上）
影响 范围？
北川
青川
影响 范围？
汶川
1. 空间缓冲区分析方法
1 空间缓冲区分析方法
1.1 缓冲区的定义
缓冲区就是空间地理实体对邻近对象的影响 范围或服务范围，通常根据实体的类别来确 定这个范围，以便为某项分析或决策提供依 据。
农业银行
3.3 进行统计分析
统计地震所涉及的具体县和乡镇 及它们的影响程度。 统计地震所涉及的人口总数。
统计受地震影响的道路数量及程度。
结合一些经济指标可以进行地震 损失估算。
9空间分析模型
几何意义：居民点群
的最小外接圆的圆心。
四、网络分析模型——选择最佳区位
传染病医院选址
要求：离人口密集居 民区和公共场所一定 距离。
医院
地理意义：如果在n个
点群中设置一个点位， 那么应该力求使该点最 近点的距离最大。
几何意义：点群的最
大内切圆圆心。
四、网络分析模型——最佳服务范围
资源：学校 容量：1500个学生 限制： 保证所有学生 在10分钟之内到达学校
空间分析模型
一个模型可以是一种理论、一条规律、 一种关系、或者一种假说、一个方 程式、一条规则。
—斯基林
空间分析模型
空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术， 目的是了解空间事物，从而提取和传输空间信息。
◆道路的噪音影响范围? ◆农大——火车站，哪条路最近？如何乘车? ◆某一学校选址，选在哪儿？如何选？等等。
的分析方法。
二、叠置分析模型——定义
结果综合了原来两层或 多层要素所具有的属性
二、叠置分析模型——类型
3.叠置分析类型
◆点与多边形的叠置
（Point-in-polygon overlay）
◆线与多边形的叠置
（Line-in-polygon overlay）
◆多边形与多边形的叠置
（Polygon-on polygon overlay）
– All areas within 20 meters of a road
◆ 面的缓冲区
– All areas within 500 meters of a wetlands area.
一、缓冲区分析模型——应用
一、缓冲区分析模型——应用
道路扩建
二、叠置分析模型——起源
13 空间分析的原理与方法-缓冲区分析
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
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
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。
§5.8空间距离的量算
§5.9空间分析模型
缓冲区分析和叠置分析
缓冲区分析和叠置分析
一、实验目的：掌握如何利用空间分析中的缓冲区分析和叠置分
析解决实际问题。
二、实验要求：所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心要近，
要和各大名牌高中离的近以便小孩容易上学，离名胜古迹较近环境优雅
三、实验步骤：
（1）加载实验数据：
（2）建立缓冲区（network）:
按步骤截图如下：1.选出市区的主要道路
2.对主干道进行缓冲：
3.对商业影响区进行缓冲：
4.学校的影响区进行缓冲：
5.名胜古迹影响区进行缓冲：
（3）进行叠置分析：
1、将商业区、学校、名胜古迹的影响范围进行叠置分析的交集。
2、利用主干道噪音缓冲区对获得的三个区域的交集进行图层擦除
3、对市区进行等级划分，划分为五级。
6）.适宜区分析
重分类后，各个数据集都统一到相同的等级体系之内，且每个数据集中那些被认为比较适宜性的属性都被赋以比较高的值，现在开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数据集以找出最适宜的位置。
用Raster Calculator命令对各个重分类后数据集的合并计算得到最终适宜性数据集，适宜性较高区域（深色部分）为推荐学校选址区域。
练习一
最短路径分析
1、加载数据：
2、在网络分析工具条，将标旗放在家和想去的商业中心
3、显示去权重最佳路径
4、加权最佳路径。
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
第五章2缓冲区分析
C
B
A
缓冲线自相交处理
判断自相交点是入点还是出点 判断所产生的自相交多边形的性质
4
2 K 3
1
求第一条线段的起点、交 点所确定的矢量与交点、 第二条线段的终点所确定 的矢量的叉积。若为正， 则该点是第1条线段的入 点和第2条线段的出点。
若是岛屿多边形则 保留，否则保留面 积最大的正向多边 形为本缓冲区的外 边界
空间缓冲区分析
Spatial buffer analysis
缓冲区分析
•空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、 面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区。 •缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工 具之一。
叠加分析
缓冲区分析
点目标缓冲区分析 线目标缓冲区分析 面目标缓冲区分析 复杂目标缓冲区分析
缓冲区分析
3、面缓冲区
•对非岛多边形的外侧形成缓冲区，对岛多边形的 内侧形成缓冲区，而对于环状多边形的内外侧边界 分别形成缓冲区。
缓冲线算法
角平分线法 凸角圆弧法
角平分线法
选定缓冲目标 确定缓冲距离 提取坐标序列 计算轴线上各点的角平分线 确定各点的左右缓冲点位置 左右缓冲点顺序相连
缓冲区分析
1、点缓冲区 以点状目标为圆心，以缓冲距离为半径所绘圆的区 域。
点缓冲区的生成
将圆心角等分为若干等份，用等长的弦 来代替圆弧。按顺时针方向用n个等间距 的离散点来逼近缓冲圆。
A（ax，ay）
α O β B（bx，by）
缓冲区分析
2、线缓冲区
以线状目标为参考轴线，离开轴线向两侧沿法线方 向平移一定距离，并在线端点处以光滑曲线连接， 所得到的点组成的封闭区域即为线状目标的缓冲区。
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.
O Oi : i 1,2, , n
i 1 i
其半径为R的缓冲区是各个对象缓冲区的并集， n 即： B B
特殊形态的缓冲区
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。
注意：当存在岛屿和重叠自相交多边形时， 最终计算的边线被分为外部边线和若干岛 屿。对于缓冲区边线绘制，只要把外围边 线和岛屿轮廓绘出即可。
§3-3 基于栅格结构的缓冲区分析
基于栅格结构也可以作缓冲区分析，通常 称为推移或扩散（Spread）。推移或扩散 实际上是模拟主体对邻近对象的作用过程， 物体在主体的作用下在一阻力表面移动， 离主体越远作用力越弱。 例如：可以将地形、障碍物和空气作为阻 力表面，噪声源为主体，用推移或扩散的 方法计算噪声离开主体后在阻力表面上的 移动，得到一定范围内每个栅格单元的噪 声强度。
§3 缓冲区分析
§3-1 缓冲区的定义
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，邻域的大小由邻域半径R 决定。因此对象Oi的缓冲区定义为：
Bi x : d x, Oi R
即对象 Oi 的半径为R的缓冲区Bi为距Oi的距离d小于R 的全部点的集合。d一般是最小欧氏距离，但也可是 其它定义的距离。 对于对象集合
§3-2 基于矢量数据的缓冲区分析
双线问题
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。
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。
缓冲区分析ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
缓冲区发生重叠时的处理
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
影响范围 150km
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
多重缓冲区
分析目的：确定建立公园的合适区域 评价准则：1)相对安静（离公路0.2 公里之外）且交通方
便（离公路0.8里之内） 2)依附在大小适中的天然河流上，即等级为2 的河流才适
合建公园。 3)公园选址要避免沼泽地，即土地利用图中非沼泽地的适
合建公园。所需数据：交通图 水系图（带有分级属性的水系图）土地利用图
4)将C层和D层进行多边形空间叠置分析（相交分 析），得到缓冲区内的非沼泽地---E。
5）将河流 层属性查询，将属性为2的河流提取出 来---F
6)将F与E层 进行空间叠置（相交分析），得到最 终适合区域
按照不同的缓冲距离，生成多个相互嵌套的多边 形，称为多重缓冲区
实例：城市经济影响力分三个层次： 0-50 km：1级 50-100 km：2级 100-150 km：3级
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
实验五 缓冲区分析
层，完全是基于矢量结构，从操作对象、利用矢量操作方
法建立缓冲区的过程到最后缓冲区的结果全部是矢量的数 据。
实验步骤
• • • • 调出缓冲分析工具按钮 指定用于缓冲区分析的空间数据 设置缓冲方式及距离参数 设置缓冲区存储方式及位置
两侧同时产生缓冲区； only outside the polygon(s)用于设定仅在多边形外侧产生 缓冲区； only inside the polygon(s)用于设定仅在多边形内侧产生 缓冲区 outside polygon(s) and include inside用于设定多边形外
(3) As multiple buffer rings
4 设置缓冲区存储方式及位置
面的缓冲区分析
1 调出缓冲分析工具按钮 2 指定用于缓冲区分析的空间数据 3 设置缓冲方式及距离参数 4 设置缓冲区存储方式及位置
4 设置缓冲区存储方式及位置 （1）inside and outside the polygon(s) 用于设定在多边形内外两侧同时产生缓冲区
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，如图所示。
缓冲区分析
缓冲区
• 缓冲区是地理空间，是目标的一种影响范围或服务范围在尺 度上的表现。是一种因变量，由所研究的要素的形态而发生 改变。从数学角度看，缓冲区是给定一个空间对象或集合， 确定它们的领域，领域的大小由领域半径R决定。即对象A的 一个半径为R的缓冲区为距A的距离d小于R的全部点的集合。
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。
空间分析方法
班级：交工1102 姓名：高志波学号：201111010212简析几种空间分析方法空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。
空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。
缓冲区分析一、定义缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。
它在交通、林业、资源管理、城市规划中有着广泛的应用。
二、分类（1）基于点要素的缓冲区：通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆；（2）基于线要素的缓冲区：通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；（3）基于面要素的缓冲区：向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。
三、空间缓冲区分析模型(1) 缓冲区分析的三要素在进行空间缓冲区分析时，通常要将研究的问题抽象为以下三类要素:①主体表示分析的主要目标，一般分为点源、线源和面源三种类。
②邻近对象表示受主体影响的客体，例如行政界线变更时所涉及的居民区、森林遭砍伐时所影响的水土流失范围等。
③对象的作用条件表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。
(2) 缓冲区分析模型根据主体对邻近对象作用性质的不同，一般可采用以下三种不同的分析模型: 线性模型、二次模型、指数模型线性模型二次模型指数模型四、空间缓冲区分析在林业上的应用已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围 1km 内采伐林木。
另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。
请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。
解题过程首先要以区域的道路分布图、河流分布图、森林分布图为数据源。
解题流程见图所示。
(1)将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图，进行预处理和数字化；(2)利用河流分布图生成1km的等距离缓冲区；(3)利用道路分布图生成5km的等距离缓冲区；(4)森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠置，叠置条件表达式为:采伐区＝森林分布图中可伐林地∩道路周围5km缓冲区∩非河流周围1 km缓冲区将上述3张图进行两两叠置，所得结果即为森林采伐图。
空间缓冲区分析实验
1. 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。
2. 学会不同的基于矢量数据的缓冲区分析和基于栅格数据的缓冲区分析。
3. 加深对缓冲区分析基本原理、方法的认识4. 熟练掌握距离制图创建缓冲区技术方法，。
5. 理解利用缓冲区分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备数据文件：图层文件point.shp，lline.shp，polygon.shp 软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcMap三、实验内容及步骤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 ，point2) 打开Arctoolbox，执行命令<Spatial Analyst Tools>－<Distance>-<欧几里德距离>，按下图所示设置各参数注：在ArcView GIS 3.x 中Find Distance功能与ArcGIS 中<<欧几里德距离>制图功能相同。
点击“环境设置”按钮设置“常规选项”中的“输入范围”，使其与 StudyArea 相同3) 显示并激活由point.shp 产生的新栅格主题，eucdist_poin（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缩小按钮。
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>-<欧几里德距离>；设置“环境设置”中“常规选项”中的“输出范围”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）。
地理信息系统第5章第3节空间缓冲区分析
地理信息系统概论
R
B
d
2 缓冲区分析的类型
☆面缓冲区 首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），多边形缓冲区有
☆多重缓冲区生成 以不同的半径首先分别生成一定宽度的缓冲区，然后对不同半
地理信息系统概论
3 矢量缓冲区的建立
并称这个多边形为泰森多边形。
• 其中虚线构成的多边形就是泰森多边形。 泰森多边形每个顶点是每个三角形的外
接圆圆心
• 泰森多边形的性质是： 1、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数
据； 2、泰森多边形内的点到相应离散点的距
离最近； 3、位于泰森多边形边上的点到其两边的
离散点的距离相等。
• 泰森多边形的特征：167 • 所有的泰森多边形都是凸多边形 • 顶点是外接圆的圆心 • 所有的外接圆内部不包含已知点
空间邻近度分析
空间邻近度分析实例
1.1 缓冲区分析的定义
☆缓冲区（影响区、影响带）：是指地理空间实体 的一种影响范围或服务范围。
☆缓冲区分析：是围绕空间的点、线、面实体，自 动建立其周围一定宽度范围内的多边形，用以识 别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围，以便 为某项分析或决策提供依据。
缓冲区分析的基本思想就是给定一个空间实体或集合，确定 它们的邻域，邻域的大小由领域半径R来确定。
线形模型
二次模型
指数模型
5 缓冲区分析实例
5 缓冲区分析实例
5 缓冲区分析实例
缓冲区
应用意义
核电站的5公里缓冲区
紧急疏散区
我国30公里内缓冲区
沿边地区
海岛国家的n公里外缓冲区
领海
高速公路的50米缓冲区
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(1)建立缓冲区
以图形元素为基础，拓宽或紧缩一定宽度而形成的区域。这个宽度
通常是等距的，也可以是不等距的缓冲区。 (2)缓冲区分析
根据建立的缓冲区，对缓冲区内的空间信息形态、特征、分布作进
一步分析。
空间缓冲区分析
4、空间缓冲区分析模型
(1) 缓冲区分析的三要素
在进行空间缓冲区分析时，通常要将研究的问题抽象为以下三类要素:
di为邻近对象离开主体的实际距离； d0为主体对邻近对象的最大影响距离。
空间缓冲区分析
指数模型
用于当主体对邻近对象的影响度(Fi)随距离(ri)的增大而呈指数形式衰减时
(图5一30),其表达式为:
Fi=f0(1-ri) ri=di /d0 0 <= ri <=1 (5-34)
式中 Fi为主体对邻近对象的实际影响度； f0为主体自身的综合规模指数； di为邻近对象离开主体的实际距离； d0为主体对邻近对象的最大影响距离。
ri
空间缓冲区分析
二次模型 用于当主体对邻近对象的影响度(Fi)随距离(ri)的增大而呈二次形式衰减时 (图5一29)，其表达式为:
Fi=f0(1-ri)2 ri=di/d0 0 <= ri <= 1 (5-32) (5-33)
式中 Fi为主体对邻近对象的实际影响度；
距 离
ri
f0为主体自身的综合规模指数；
Buffer buffer bufferline # # 5000 1 line flat
对上表所列的各项统计数据采用最大值标准化方法，得到上表的标准化 指数f0 。
标准化处理
空间缓冲区分析
(2)计算道路的最大影晌距离d0 道路的最大影响距离将与该类道路的级别标准和总长度有关，级别 标准愈高，则影响距离也愈大，一般按下式推算: d0=S / ( 2l ) (5-35)
式中：S为研究区面积：本例为10km2
距 离
ri
空间缓冲区分析
5缓冲区计算的基本问题 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。
空间缓冲区分析
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。
l 为各级道路的长度： lA=l0000m，lB=4286m，lC=35714m； 则：道路 A 的 d0 = S / ( 2lA ) = 500m， 道路 B 的 d0 = S / 2( lA+lB ) = 350m， 道路 C 的 d0 = S / 2( lA+lB+lC ) =100m。
空间缓冲区分析
空间缓冲区分析
6 空间缓冲区分析实例 分析实例1
设在某研究区10km2区域内有三条道路，它们相关的几何数据和属性数据
如表5-10所示。
现以这些道路为主体，道路附近的居民出行为邻近对象，试进行这些道路 通达度的缓冲区分析。其分析和操作过程如下:
表道路数据
空间缓冲区分析
(1)计算道路的综合规模标准化指数
重要湖泊
一般湖泊
1000~2000 m缓冲区
2000~4000 m影响区 100 m核心区 100~200 m缓冲区 200 m核心区
7
5 5 3 7 5 3
高
中 中 低 高 中 低
重要河流
200~500 m缓冲区 500~2000m影响区
空间缓冲区分析
ARC/INFO命令:
Buffer <in_cover> <out_cover> {buffer_item} {buffer_table} {buffer_distance} {fuzzy_tolerance} {LINE | POLY | POINT | NODE} {ROUND | FLAT} {FULL | LEFT | RIGHT} 对于本例:
线性模型 二次模型 指数模型
空间缓冲区分析
线性模型
当主体对邻近对象的影响度(Fi)随距离(ri)的增大而呈线性形式衰减时，其
表达式为:
Fi=f0(1-ri) ri=di/d0 0 <= ri <=1 (5-30) (5-31)
距 离
式中 Fi为主体对邻近对象的实际影响度； f0为主体自身的综合规模指数； di为邻近对象离开主体的实际距离； d0为主体对邻近对象的最大影响距离。
(3)实施缓冲区操作 道路通达度具有随着离开道路中心线程迅速递减的特点,因此实 施道路通达度的缓冲区操作适宜选择指数形式的分析模型。具体 实现的技术途径有以下两种选择: 1)由设定di值→求Fi值→输出缓冲区图形的技术途径 ①应用需求和道路的最大影响距离，分别设定它们的di值。例如: 道路A的di值：100、200、300、400、500(m)； 道路B的di值：50、100、150、200、250、300、350(m)； 道路C的di值：25、50、75、100(m)。
空间缓冲区分析
②根据式(5一33)和(5一34)分别计算所有道路在不同di时的ri和Fi 值。 ③依据di值在道路的两边绘制平行线，在线的端点处绘制半圆，生 成缓冲区多边形，并在该缓冲区多边形内赋以相应的属性值Fi ， 直至输出全部图形及其属性。
空间缓冲区分析
2)由设定Fi值→求di值→输出缓冲区图形的技术途径。
实体的缓冲区分析图如图5一31、图5一32和图5一33所示。
空间缓冲区分析
缓冲区分析实例2
已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在
河流周围 1km 内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道
路周围 5km 之内。请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。
道路分布图 森林分布图 河流分布图
将上述3张图进行两两叠置，所得结果即为森林采伐图。
空间缓冲区分析
缓冲区分析实例3
如已知一湖泊，要求在它周围5000m 内必需禁止任何污染性工业企业存在， 在它周围500m 内必需禁止建筑任何永久性建筑物。 解题步骤： （1）先建立缓冲区；
（2）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内应禁止的污染性工业
解题过程 首先要以区域的道路分布 图、河流分布图、森林分 布图为数据源。解题流程
叠置
生成道路周围 5km缓冲区
叠置
生成河流周围 1km缓冲区
见图所示。
结束
解题流程
空间缓冲区分析
(1) 将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森 林分布图，进行预处理和数字化； (2) 利用河流分布图生成1km的等距离缓冲区； (3) 利用道路分布图生成5km的等距离缓冲区； (4) 森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠置，叠 置条件表达式为: 采伐区 ＝森林分布图中可伐林地 ∩ 道路周围5km缓冲区 ∩非河流周围1 km缓冲区
企业； （3）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑物。
空间缓冲区分析
缓冲区分析实例4
如已知流域水系图，要求计算在它周围5公里内所有建筑物,以便进行分 析。 解题步骤： （1）先建立缓冲区；
（2）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内应禁止的污染性工
业企业； （3）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑
①主体 表示分析的主要目标，一般分为点源、线源和面源三种类。 ②邻近对象 表示受主体影响的客体，例如行政界线变更时所涉及的居民区、森林遭 砍伐时所影响的水土流失范围等。 ③对象的作用条件 表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。
空间缓冲区分析
(2) 缓冲区分析模型 根据主体对邻近对象作用性质的不同，一般可采用以下三种不同 的分析模型:
①首先对式(5一34)作如下变换： di=d0( 1-( lnFi/lnf0 ) ) 一36) ② 其次根据应用需求设定Fi值，例如:20、40、80、100等， 并利用式(5一36)计算对应的di值。 ③ 依据di值生成道路两边的缓冲区多边形，该缓冲区多边形 内部的属性值便与事先设定的需求值相一致,同样直至输出全 部图形及其属性。根据该技术途径输出的点状、线状、面状 (5
空间缓冲区分析
1 概念 缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周
围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐
射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。 它在交通、林业、资源管理、城市规划中有着广泛的应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ例如：湖泊和河流周围的保护区的定界；汽车服务区的选择；民宅
空间缓冲区分析 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 sin B 2
空间缓冲区分析
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。
区远离街道网络的缓冲区的建立等。
空间缓冲区分析
2 缓冲区主要的类型
（1）基于点要素的缓冲区：通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆 （2）基于线要素的缓冲区：通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距 离的平行条带多边形。 （3）基于面要素的缓冲区：向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。
空间缓冲区分析
物。
空间缓冲区建立应注意的方面
1当缓冲区发生重叠时的处理
多个特征缓冲区之间重叠
(a) 输入图层
(b) 进行缓冲区操作