第八章 矢量型空间分析
第八章 空间分析基本操作
• 查询距一条线段最近的点（邻近分析）
• 查询相邻要素 (proximity)
• 查询相邻要素 (proximity)
• 根据多边形与线段的关系查询 (包容关系)
• 查询位于多边形中的点 (包容关系)
• 查询包含点的多边形 (叠加)
空间连接：Spatial join
•根据图层间的关系连接属性表
10.栅格计算器
• 栅格查询 • 图层叠加分析
1. 空间关系查询
• 根据空间关系选择
–要素间的关系
• （相邻关系）Proximity • （包容关系）Containment • （叠加关系）Overlap
• 空间连接（Spatial Join）
• 图层间要素素空间关系分析
–查询距一条线段最近的点(proximity) –查询相邻的要素 (proximity) –Line-on-polygon selection (containment) –Polygon-on-line selection (overlap) –Point-in-polygon selection (containment) –Polygon-on-point selection (overlap) –Polygon-on-polygon selection (overlap)
• 定义
–目标层: 从其中查询满足条件 的要素 –选择层: 比较此图层中要素与 目标层中的关系
我想从 <目标层>中选择符合条件[与<选择层>中的 要素符合<空间关系:相交…完全包含… > ]的要素
• 空间关系
查询距某条线段最近的点 (proximity)
• 查询某条水系附近的所有地块
目标层
MAPGIS应用教程第八章矢量数据空间分析
二、迭加分析
在MAPGIS中迭加分析的操作步骤为： 1.数据准备 在进行迭加分析前数据准备工作是极其重要的，首先 要明确将通过迭加分析获得什么样的信息，目的明确 ，才会使准备的数据资料做到有的放矢，其次应注意 空间分析实际上是通过对相同空间位置的不同层进行 的，这时应充分考虑各数据对象应具有的属性结构需 包含些什么样的内容，当然这一切有时可能需要相应 的专业知识。只能全面而充分的数据资料才可能获得 准确、可靠的分析成果。
• 空间分析是GIS系统的重要功能之一，是GIS系统与计 算机辅助绘图系统的主要区别。空间分析的对象是一 系列跟空间位置有关的数据，这些数据包括空间坐标 和专业属性两部分。其中空间坐标用于描述实体的空 间位置和几何形态；专业属性则是实体某一方面的性 质。 • MAPGIS空间分析子系统提供了一系列数据操作功能， 如空间迭加、属性分析、数据检索、三维模型分析等 功能。
8.3 多层立体叠置 该功能实现多种要素的空间立体叠置显示，它与
迭加分析的根本区别在于它不对空间数据和属性数据
进行迭加分析，只作多层立体叠置显示，以展示各要 素在同一空间位置上的变化情况。
选择空间分析下拉菜单中的“多层立体叠置”选
项，系统会弹出图8-4所示对话框。
8.3 多层立体叠置
图8-4 叠置立体图对话框
8.2 迭加分析 一、迭加分析基础
• 迭加分析是依靠把分散在不同层上的空间属性信息按 相同的空间位置加到一起，合为新的一层。该层的属 性由被叠加层各自的属性组合而成，这种组合可以是 简单的逻辑合并的结果，也可以是复杂的函数运算的 结果。（对象）与层（对象）的迭加，再结合逻辑运 算来获取对象与对象的相互关系。依据迭加分析对象 的不同，又可以分为区对区迭加分析、线对区迭加分 析、点对区迭加分析、区对点迭加分析和点对线迭加 分析。
矢量空间分析
图形选择要素
位置选择
查询对象
目标对象 是否使用 选中要素
位置查询
英文名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Intersect Are within a distance of Contain Completely contain Are Within (Are contained by) Are completely within Are identical to Share aline segment with Touch the boundary of Are crossed by the outline of Have their center in 相交叉 对几何对象进行缓冲（distance） 查询对象包含目标对象 查询对象包含目标对象（边界不能重合） 查询对象被目标对象所包含 查询对象被目标对象所包含（边界不能重合） 查询对象与目标对象完全相同 查询对象与目标对象是线相交 查询对象与目标对象具有接触 查询对象与目标对象的关系是轮廓交叉，但它们边界必须至少有 重合的一部分线、节点等，且不能完全重合 查询对象的质心在目标对象的里面 中文名
连接与关联 空间查询(点选，条件，位置选择) 空间分析
建网格线(Data Management Tools –>Featureclass->Create Fishnet)
线转多边形（Data Management Tools –>Features->Feature to Polygon） 裁剪(Analysis Tools->Extract->Clip) 拼接图层(Data Management Tools –> General->Merge) 要素属性融合 (Data Management Tools –> Generalization->Dissolve) 图层联合（ Analysis Tools->overlay->Union) 图层相交(Analysis Tools->overlay->Intersect) 图层扣除(Analysis Tools->Overlay->Erase) 图层识别(Analysis Tools->overlay->Identify)
邬伦_第8章 空间分析教材
冲区边线的有效 组成部分；重叠 多边形不是缓冲 区边线的有效组 成，不参与缓冲 区边线的最终重 构。
左逆重
右逆岛
基于栅格结构缓冲区分析
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。
5.4 多边形叠加
多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产 生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边 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。
多边形叠加过程
几何求交过程 求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点 重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边 形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时 生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。 属性分配过程 将输入图层对象的属性拷贝到新对象的属性表中， 或把输入图层对象的标识作为外键，直接关联到 输入图层的属性表。
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º ± Ö £ Á ô ¼ Á · ö ä Ê È ë Í » ² ã Ä ¸ µ « ² ¸ Ç ø ò Ó
矢量数据的叠置分析示例
5.5 栅格图层叠加
能够极为便利地进行同地区多层面空间信息的自 动复合叠置分析，是栅格数据一个最为突出的优 点。正因为如此，栅格数据常被用来进行区域适 应性评价、资源开发利用、规划等多因素分析研 究工作。在数字遥感图象处理工作中，利用该方 法可以实现不同波段遥感信息的自动合成处理； 还可以利用不同时间的数据信息进行某类现象动 态变化的分析和预测。
地理信息系统——原理方法和应用08空间分析
地理学中的第一条法则，任何事物都与其它事情相关，但是距离近的事物比距离远的关系更大。
Waldo Tobler第八章空间分析导读：空间分析源于60年代地理和区域科学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。
后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。
实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。
如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析。
地理信息系统集成了多学科的最新技术，如关系数据库管理，高效图形算法，插值，区划和网络分析，为空间分析提供了强大的工具，使得过去复杂困难的高级空间分析任务变得简单易行。
目前绝大多数地理信息系统软件都有空间分析功能。
空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。
空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。
根据作用的数据性质不同，可以分为：（1）基于空间图形数据的分析运算；（2）基于非空间属性的数据运算；（3）空间和非空间数据的联合运算。
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。
本章介绍GIS中实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
1．空间查询与量算查询和定位空间对象，并对空间对象进行量算是地理信息系统的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。
在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长度，面积，距离，形状等。
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随着地理信息系统（GIS）技术的发展，矢量数据的空间分析与处理变得越来越重要。
矢量数据是指通过坐标点、线、面等几何要素来描述现实世界的数据，其优势在于能够准确地绘制地理特征和进行空间分析。
本文将讨论如何进行矢量数据的空间分析与处理，以期为研究人员和GIS从业者提供一些有用的指导。
一、数据准备与预处理在进行空间分析之前，首先需要进行数据准备和预处理。
这一阶段主要涉及数据获取、数据格式转换和数据清洗等工作。
数据获取是指获取原始数据的过程。
通常可以从地理信息系统数据源、遥感影像、地理数据库等渠道获取矢量数据。
在选择数据源的时候应当考虑数据的准确性、分辨率以及数据提供方的可靠性。
数据格式转换是指将原始数据转换为所需的数据格式。
常见的矢量文件格式包括Shapefile、GeoJSON、KML等。
根据具体需求，选择合适的格式，并利用相应的软件进行转换。
数据清洗是指对数据进行处理以去除无效、重复或错误的信息。
通过数据清洗可以提高数据的质量和准确性，确保在后续分析过程中得到可靠的结果。
常见的数据清洗操作包括去除重复点、修复不连续线段、填充缺失值等。
二、空间分析方法空间分析是指利用GIS技术对矢量数据进行空间关系分析、空间模式分析、空间统计分析等操作，以揭示地理空间现象和规律。
下面介绍几种常见的空间分析方法。
1. 空间关系分析空间关系分析主要研究地理实体之间的位置关系。
常见的空间关系包括相邻关系、包含关系、交叉关系等。
通过计算这些关系可以揭示不同地理实体之间的空间关联程度，从而为城市规划、环境保护等决策提供科学依据。
2. 空间模式分析空间模式分析是指研究地理实体的分布规律和聚集趋势。
通过利用空间统计方法，可以识别出存在的聚集点、聚集区域或者离散点。
常见的空间模式分析方法包括点密度分析、聚类分析、核密度估计等。
3. 空间统计分析空间统计分析是指利用统计学方法对空间数据进行分析。
通过空间统计分析，可以揭示出空间数据的分布特征、变异趋势等统计规律。
实验8 属性表基本操作及矢量数据的空间分析PPT课件
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LOGO
2.6、选择记录
▪ 单击Options，选择Switch Selection 可切换选中集。
26LOGO2.6、选来自记录27LOGO
2.6、选择记录
▪ 单击Options，选择Select By Attribute 可按属性选择记录。
28
LOGO
2.6、选择记录
▪ 例如，要选择Urban05>=0.5的记录。在SELECT * FROM
LOGO
2、属性表的基本操作
▪ 2.1、打开图层属性表
▪ 2.2、安排列
▪ 2.3、控制表的外观
▪ 2.4、记录的定位与浏览
▪ 2.5、记录的排序
▪ 2.6、选择记录
▪ 2.7、导出记录
▪ 2.8、添加和删除字段
▪ 2.9、编辑属性
▪ 2.10、进行字段计算
▪ 2.11、属性表的连接
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▪ 2.12、属性数据的统计
▪ 升序/降序排列记录。右击编码字段，单击Sort Accending
则为升序排列，单击Sort Discending则为降序排列。
20
LOGO
2.5、记录的排序
▪ 按多列排列记录。选中多列（Ctrl健），然后通过单击Sort
Accending/Sort Discending进行升序/降序排列。
21
▪ 打 开 CitySize97~05.dbf ， 单 击 右 下 角 Options ， 并 选 择
Appearance ，通过此对话框可以设置表中文字的字体和 大小，以及选中部分颜色和高亮颜色。
13
LOGO
1.3、控制表的外观
▪ 另 外 ， 可 以 通 过 菜 单 栏 Tools Options Table Of
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。
(完整版)矢量分析
矢量代数赵黎晨第一节 矢量分析与场论基础在电动力学中应用较多的数学知识是矢量分析与场论基础。
因而,我们首先对这两方面的有关内容进行总结归纳.主要是为了应用,而不追求数学上的严格.一、矢量代数1.两个矢量的点乘、叉乘若 123(,,)a a a a =v123(,,)b b b b =v则 a v , b v的点乘(也称标量积)112233a b a b a b a b ⋅=++v v (cos a b b a a b α⋅=⋅=v v vv v v )a v ,b v的叉乘(也称矢量积))()()(122133113223321321321321b a b a e b a b a e b a b a e b b b a a a e e e b a -+-+-==⨯ϖϖϖϖϖϖϖϖ 的大小b a ϖϖ⨯sin a b αvv ，α为a v , b v的夹角方向：既垂直于a ϖ，又垂直于b ϖ,与b a ϖϖ,满足右手螺旋关系。
叉乘的不可交换性 a b b a ϖϖϖϖ⨯-=⨯2.三个矢量的混合积112233()()()()c a b c a b c a b c a b ⋅⨯=⨯+⨯+⨯v v v v v v v v v=)()()(122133113223321b a b a c b a b a c b a b a c -+-+-几何解释:以c b a ϖϖϖ,,为棱的平行六面体的体积性质：(1)轮换不变性，在点乘号,叉乘号位置不变的情况下,把矢量按顺序轮换,其混合积不变.()()()a b c b c a c a b ⋅⨯=⋅⨯=⋅⨯v v v v v v v v v(2)若只把两个矢量对调,混合积反号。
()()()()a b c a c b b a c c b a ⋅⨯=-⋅⨯=-⋅⨯=-⋅⨯v v v v v v v v v v v v(3)若矢量位置不变只交换点乘号叉乘号,混合积不变—但必须先做叉乘(用括号保证这个顺序)。
08 空间分析
空间量算（1）
几何量算
主要内容
点状地物（0维）：坐标 线状地物（1维）：长度，曲率，方向 面状地物（2维）：面积，周长，形状，曲率等 体状地物（3维）：体积，表面积等
线的长度量算
i1 i i i 1 i i 1 i 矢量： i 0 i 1 栅格：累加地物骨架线通过的格网数目，骨架线通常采用8 方向连接，当连接方向为对角线方向时，还要乘上sqrt(2)
折点凸凹性的自动判断
若S>0，则ABC呈逆时针，顶点为凸； 若S<0，则ABC呈顺时针，顶点为凹； 若S=0，则ABC三点共线
缓冲区算法中线自相交的处理
当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压盖地通过时，就会产生若 干个自相交多边形 自相交多边形分为两种情况
岛屿多边形：是缓冲区边线的有效组成部分 重叠多边形：不是缓冲区边线的有效组成，不构成缓冲区的最终边线 首先定义轴线坐标点序为其方向 缓冲区双线分成左右边线 左右边线自相交多边形的判别情形对称 左边线
Bi x : d x, Oi R
对于对象集合
其半径为R的缓冲区是各个对象缓冲区的并
B Bi
i 1 n
O Oi : i 1,2, , n
缓冲区的形态
矢量地物的缓冲区
特殊形态的缓冲区
点对象有三角形，矩形和圈形等 线对象有双侧对称，双侧不对称或单侧缓冲区 面对象有内侧和外侧缓冲区
叠加分析 Overlay
概念
将有关主题层组成的数据层（图层），进行叠加产生一个新数据 层（图层）的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的 属性 叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较 不仅产生新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系 起来产生新的属性关系 参与叠加的图层必须是基于相同坐标系统的 视觉信息叠加 点与多边形叠加 线与多边形叠加 多边形叠加 栅格图层叠加
第8章 空间分析
质心量测常用于宏观经济分析和市场区位选择， 质心量测常用于宏观经济分析和市场区位选择，还 可跟踪地理分布的变化，如人口变迁，土地类型变化等。 可跟踪地理分布的变化，如人口变迁，土地类型变化等。
第一节 空间查询与量算
（四）距离量算 描述两实体的远近程度,常用欧氏距离。通常求两地间距 描述两实体的远近程度,常用欧氏距离。 离或一地到所有其它地的距离（距离表面）。 ）。如路程行驶时间 离或一地到所有其它地的距离（距离表面）。如路程行驶时间 与两地距离成正比，从一固定点出发， 与两地距离成正比，从一固定点出发，特定时间后所达到的点 形成各向同性距离表面。但实际耗费与路况、运输工具等有关， 形成各向同性距离表面。但实际耗费与路况、运输工具等有关， 特定时间在各方向上不同距离，形成各向同性距离表面。（ 。（图 特定时间在各方向上不同距离，形成各向同性距离表面。（图 8-2）
图8-2：各向同性和各向异性的距离表面
第一节 空间查询与量算
图8-3：欧氏距离、曼哈顿距离和一种非欧氏距离 欧氏距离、
第一节 空间查询与量算
考虑阻力影响称耗费距离，其距离表面称阻力表面。 考虑阻力影响称耗费距离，其距离表面称阻力表面。 物质在空间中移动要花费代价，如资金、时间等。 物质在空间中移动要花费代价，如资金、时间等。属 性值代表阻力大小。根据阻力表面计算最小耗费距离。 性值代表阻力大小。根据阻力表面计算最小耗费距离。 欧氏距离）几何量算 几何量算对点、线、面地物有不同含义： 几何量算对点、 面地物有不同含义： 点状地物（ ）：坐标 坐标； 点状地物（0维）：坐标； 线状地物（ ）：长度 曲率，方向； 长度， 线状地物（1维）：长度，曲率，方向； 面状地物（ ）：面积 周长，形状， 面积， 面状地物（2维）：面积，周长，形状， 曲率等； 曲率等； 体状地物（ ）：体积 表面积等。 体积， 体状地物（3维）：体积，表面积等。
矢量空间
矢量空间维基百科，自由的百科全书▼矢量空间（或称线性空间）是现代数学中的一个基本概念。
是线性代数研究的基本对象。
在现代数学中，“矢量”的概念不仅限于此，符合下列公理的任何数学对象都可被当作矢量处理。
譬如，实系数多项式的集合在定义适当的运算后构成矢量空间，在代数上处理是方便的。
单变元实函数的集合在定义适当的运算后，也构成矢量空间，研究此类函数矢量空间的数学分支称为泛函分析。
•••••••▪矢量加法：V×V→V，把V中的两个元素v和w变为V中另一个元素，记作v+w；▪标量乘法：F×V→V，把F中的一个元素a和V中的一个元素v变为V中的另一个元素，记作a v。
1.2.3.4.5.6.7. 标量乘法与标量的域乘法相容：a(b v) = (ab)v。
8.前四个公理是说明矢量V在矢量加法中是个交换群，余下的四个公理应用于标量乘法。
需要注意的是矢量之间的加法和标量之间的加法是不一样的，标量与矢量之间的乘法（标量乘法）和两个标量之间的乘法（域中自带的乘法）也是不一样的。
▪▪▪▪对一般域F，V称为F-矢量空间以下是一些很容易从矢量空间公理推导出来的特性:▪零矢量0∈V (公理3) 是唯一的.▪a0 = 0∀a∈F.▪0 v = 0∀v∈V这里0 是F的加法单位元.▪a v = 0，则可以推出要么a = 0 ，要么v = 0.▪可加的逆元矢量v (公理4) 是唯一的. (写成−v). 这个写法v−w及v + (−w) 都是标准的.▪(−1)v = −v∀v∈V.▪(−a)v = a(−v) = −(a v) ∀a∈F , ∀v∈V.最简单的系数域为域F的矢量空间的例子是F自身。
只要定义矢量加法为域中元素的加法，标量乘法为域中元素的乘法就可以了。
例如当F是实数域时，可以验证对中的任意元素a、b以及中的任意元素u、v、w，都有：1. u+ (v + w) = (u + v) +w，2. v + w = w + v，3. 零元素存在：实数0满足：∀v∈ , v + 0 = v，4. 逆元素存在：∀v∈, ∃w = -v∈, 使得v + w = 0。
5.空间分析篇——矢量空间分析
矢量空间分析知识点一、知识点结构
二、知识点内容
文档的任一图层激活，使拓扑编辑工具条上的叠加分析按钮处于可使用状态，点击叠加分析
图4 图5 图6
文档的任一图层激活，使拓扑编辑工具条上的叠加分析按钮处于可使用状态，点击叠加分析
图2 运算方式选择
文档的任一图层激活，使拓扑编辑工具条上的叠加分析按钮处于可使用状态，点击叠加分析
图2运算方式选择
文档的任一图层激活，使拓扑编辑工具条上的叠加分析按钮处于可使用状态，点击叠加分析
图2 运算方式选择
文档的任一图层激活，使拓扑编辑工具条上的叠加分析按钮处于可使用状态，点击叠加分析
图1 线对区运算图2运算方式选择
图4采用动态投影设置图5设置当前图层的空间参照系
31。
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。
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交通与土木工程
主要内容
• 基于空间位置的查询 • 缓冲区分析 • 叠加分析 • 邻近分析 • 空间统计
一、基于空间位置的查询
• 1. 包含选择查询 • DATA：gis_ex10\ex14\ex14.mxd <data
frame 1 • 选择>按位置选择….>完全位于源图层
• （4）利用缓冲区计算道路网密度 \gis_ex10\ex15\ex15.mxd Data frame4 • 道路密度=道路总长度/区域面积 • 分别在道路图层增加长度字段（R_length）和区界图层中增加周长（B_peri）和
面积（B_area）字段 • 右键”区界”>选择>将此图层设为唯一可选图层>选择工具 >选择其中一块多
生上学（超市购物）的平均距离。 • （3）小学能提供的座位数和分配到学生数进行比较，确定是否满足
需求。
• 激活 data frame4
• 学生>连接与关联>基于空间位置…
• 正在连接选择第二点，结果保存为 Join_Output.shp
• Join_Output>属性>符号类型>唯一值 >SCHOOL_NAM 制作专题图
• ArcToolbox>空间统计工具>度量地理分布>平均中心 • 权重字段:无或POPU进行对比 • ArcToolbox>空间统计工具>度量地理分布>中位数中心 • 权重字段:无或POPU进行对比 • ArcToolbox>空间统计工具>度量地理分布>中心要素 • 距离法:EUCLIDEAN_DISTANCE; 权重字段:无或POPU进行对比 • ArcToolbox>空间统计工具>度量地理分布>标准距离 • ArcToolbox>空间统计工具>度量地理分布>方向分布
总学生数, 计算平均距离、最远距离 • 将汇总表与小学连接可以对比学校名额和汇总学生数, 调整图层”学
生”的显示
• 2）点和线 \gis_ex10\ex17\ex17.mxd data frame2
• 本练习要求为东西向的”连顺路”规划开通扬招式公共汽车线路, 需 要知道各村庄离开公交线路的距离. 首先要先选择”连顺路”.
置不同的缓冲距离，A=750；B=500；C=1000；D=1000；E=750 ；F=500；G=750；H=500；I=750。
• （2）线要素的缓冲区 \gis_ex10\ex15\ex15.mxd Data frame2 铁路
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>多环缓冲区 (线性单位设置20、40 米)
• （3）多边形素的缓冲区 \gis_ex10\ex15\ex15.mxd Data frame3 仓 库
• 假设仓库100m范围不能有建筑物、200m范围内不准堆放易燃物品 、300m范围内不准建设住宅等
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>多环缓冲区 (线性单位设置100、 200、300 米)
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>近邻分析
• 输入要素: 工业, 邻近要素: 河道
• 4）创建泰森多边形 \gis_ex10\ex17\ex17.mxd data frame4
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>创建泰森多边形
• 泰森多边形的特性是： A、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据； B、泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近； C、位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等.
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>近邻分析
• 输入要素: 村庄, 邻近要素: 道路
• 3）面和面 \gis_ex10\ex17\ex17.mxd data frame3
• 本练习要求河段可用于工业水源, 计算各工业地块到河段的最近距离 .
• 首先添加lots.shp选择”Landuse” like ‘M’; 再添加地块.shp选择 ”Landuse” like ‘E’
• 泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等.例如,可以用离散点的性质 来描述泰森多边形区域的性质；可用离散点的数据来计算泰森多边形区域的数 据；判断一个离散点与其它哪些离散点相邻时,可根据泰森多边形直接得出, 且 若泰森多边形是n边形,则就与n个离散点相邻；当某一数据点落入某一泰森多边 形中时,它与相应的离散点最邻近,无需计算距离.
“地块”添加字段V_A(浮点型\精度7\小数5; 值 =VALUE/P_area)-------单位面积价值 ArcToolbox>分析工具>叠加分析>联合（“高程”和“地 块”，输出要素“Union1”并注意观察新生成的图层斑块 组成）
对联合后的图层Union1添加字段New_Area(双精度, 计算 几何>面积), 添加字段地块的估计损失Estloss和单位面积的 损失密度Lossden
• 打开 Join_Output.shp 的属性按学校进行 汇总, 保存为Sum_Output.dbf
• 小学>连接与关联> Sum_Output.dbf进行 小学可分配座位数和汇总的学生数作比较
二、缓冲区分析
• （1） 点要素的缓冲区 \gis_ex10\ex15\ex15.mxd Data frame1 • 数据框属性>常规>地图和显示单位设置为”米” • ArcToolbox>分析工具>领域分析>缓冲区 (线性单位设置100 米) • 注意: • 1）融合类型: 不消除缓冲区的交叉、重叠和消除交叉、重叠 • 2）在属性表中新增一个字段（短整型，宽度为4）为不同公园设
边形
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>缓冲区界外的路）
• 右键新生成的缓冲区图层>选择>全选 • 主菜单>选择>按位置选择 目标图层: 道路 源图层:新生成的缓冲区 目标图层要
素的空间选择方法: 与源图层要素相交 • 统计选择道路的R_length除以区域面积, 即道路密度
(Anselin Local Moran I) HOUSEHOLDS
END！
• \gis_ex10\ex17\ex17.mxd data frame5
• ArcToolbox>分析工具>领域分析>创建泰森多边形 thiessen2 • Thiessen2 >添加字段Area 和 Pop_den, 并计算这两个字段 • 制作Pop_den人口密度分级专题图
• 5) 空间统计 \gis_ex10\ex18\ex18.mxd 添加cities1.shp 并将POPU分 为4类显示
将found表连接到联合后的图层Union1增加了字段PARA,即损失 系数
Estloss=New_Area*V_A*PARA; Lossden=V_A*PARA
结果的表达: “HEIGHT” <=505 and “LANDUSE” LIKE ‘R%’; 同样可以汇总海拔小于505的P_area\New_area和Estloss
• 3）多边形归并（融合）Data frame3 • ArcToolbox>数据管理工具>制图综合>融合 • 功能：把同一县里的乡合并
四、邻近分析、泰森多边形
• 1）点和点 \gis_ex10\ex17\ex17.mxd data frame1 • ArcToolbox>分析工具>领域分析>近邻分析 • 输入要素: 学生, 邻近要素: 小学 • 汇总NEAR_FID, 选择汇总字段NEAR_FID, 汇总NEAR_DIST, 按学校汇
• 6)全局空间自相关分析 \gis_ex10\ex18\ex18.mxd 添加township.shp • ArcToolbox>空间统计工具>分析模式>空间自相关(Moran I) GDP
• 7)局部空间自相关分析 \gis_ex10\ex18\ex18.mxd 添加zone.shp • ArcToolbox>空间统计工具>聚类分布制图>聚类和异常值分析
某一距离范围内 点和点 data frame 4 点和线 data frame 4 面和面 相交只要部分重叠就选中；而距离某一
范围内要全部覆盖才会被选中
4. 空间连接查询
• （1）按直线距离最近给每个学生（居民）分配小学（超市）。 • （2）按小学（超市）汇总该校分配到多少学生（居民） ，计算学
三、叠加分析
注意：更新和标识的差别
• \gis_ex10\ex16\ex16.mxd • 1）线和面的叠加 Data frame1
ArcToolbox>分析工具>叠加分析>相交 （“道路”和“计算范围” ，输出线 要素）
2）面和面的叠加 Data frame2 假设洪水的高程为505m计算被淹没的面积并估计损失的 财产
要素范围内
2. 相交选择查询
• DATA：gis_ex10\ex14\ex14.mxd • 选择>按位置选择….>与源图层要素相
交 线和线 data frame 2 线和面 data frame 3
3. 相邻选择查询
• DATA：gis_ex10\ex14\ex14.mxd • 选择>按位置选择….>在源图层要素的