第5章 GIS空间分析方法

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分区叠加分析与逐点叠加分析在概念上以及在分析应 用的目的上是不一样的。
• 例子：例如，将一个表示某省县级行政区划的栅 格图层与一个表示该省土地利用分布的栅格图层 叠置起来，可以分析每个县区范围内主要的土地 利用类型，以及各类土地利用所占的面积和比例。 又如，在市场分析中，常将一个表示区级行政界 线的栅格图层与表示人口数据的栅格图层叠置起 来，统计每个区人口的大小、家庭的平均收入、 年龄结构和教育程度等。
（3）逐点叠置分析
• 传统的地图叠置分析方法是先将参与分析的地图分 别复制到透明片上，然后将这些透明片一层层叠置 在透光桌上，通过目视分析各现象之间的联系或空 间对应关系，再根据各现象属性之间的不同组合进 行分类，勾绘出反映各现象组合特性分类的区域范 围，最后，才制作一幅新的地图。可以基于GIS模 拟上述手工地图叠置分析，并将这一过程自动化。
• 重新分类运算主要应用包括以下几种：
数据分离
数据简化
数据分等
图5.2重新分类运算图示
（2）数值计算
• 数值计算以一个栅格图层为输入，对输入的每个网格值作 一定的数学运算，以一幅新的栅格图层输出运算的结果。
• GIS中用于栅格数据逐点数值计算的常用数学运算见表5.1。
例子：
图5.3数值计算示意图
（2）在对栅格图层进行某一叠置分析运算时，需要理解每 个参与叠置分析的栅格图层中网格值的数据类型，避免产 生无意义的结果。例如，一个栅格图层以整数为代码表示 土地利用类型（如1表示森林，2表示草地），另一个栅格 图层以浮点数表示年均降雨量，对这两个栅格图层进行算 术叠置分析是没意义的。
5.1.1.2 区域运算 • 一个区域可以是一组相邻接的网格，也可以是由
若干相互不相连但具有相同属性值的网格组成。 • 区域运算则是根据输入网格值的类别将全区划分
为一系列区域，计算每个区域的几何特征，或根 据包含在每个区域内的网格值计算输出网格值。 • 在栅格图层中，一个区域由具有相同特性或属性 值的网格组成。 • 例如，全中国水稻种植区不连续地分布在全国各 地，但它们可定义为同一个区域。 • 区域运算是以区域为单位分析和操作栅格数据， 主要有三组：区域单元识别、分区叠置分析和几 何量测。
• GIS叠置分析是地理数据综合分析的一种地图分析 方法，即将若干同一地区、不同专题的地图在统一 的地表定位参照系统下叠置在一起，分析或模拟多 种地表现象在空间上的相互联系，或进行某些现象 的区域统计分析，主要的操作有“并”、“交”、 “或”等。
• 在栅格GIS中，逐点叠置分析是对两个或两个以上的输入 栅格图层中同一位置（行、列）上的两个或两个以上的网 格值进行逻辑、规则、算术或统计分析运算，以一个新的 栅格图层直接输出运算的结果，或根据运算的结果对网格 进行分类，以新的栅格图层输出分类的结果。GIS中常用 叠置分析的逻辑、规则、算术和统计分析运算见表5.2。
5.1基于栅格数据的GIS空间分析
在栅格数据模
型中，使用的 是一种规则格 网来覆盖这个 空间，该格网 的每个像元值 对应于该单元 格位置上空间 现象的特征。
图5.1栅格数据点、邻域、区域的概念图示
5.1.1栅格叠加分析 栅格数据的叠加分析主要是逐点运算和区域运算。
5.1.1.1逐点运算 1.逐点运算的原理是以网格为单位，即逐wk.baidu.com网格地进行栅
1．区域单元识别
• 该运算将同值的相邻接的网格组合成区域单元（相当于矢 量模型中的一个多边形），并赋予每个区域单元一个唯一 的识别码。
• 例子（图5.9）。一个包含有三种森林类型的栅格图层经 区域单元识别运算后，划分出五个区域单元，并赋予每一 个区域单元不同的标识码。尽管松树林和栎树林分布于多 处，但它们互不相连，因此，分别以不同的区域单元输出。 这一运算主要用于涉及到要求对每一个区域单元进行逐一 分析的GIS应用。
112555 112555 212555 222355 222334 333334
11－松树林 12－榕树 13－桉树 图5.9区域单元识别运算图示
2．分区叠加分析
（1）概念：分区叠加运算是以一个输入栅格图层 中定义的区域为单位，对另一个输入栅格图层表 示的地理数据作某种数学或统计计算，表达各区 域内某种地理实体分布的数量特征。
（2）分区与逐点比较：
– 逐点叠加分析是对多个输入栅格图层中相同位置上的 网格值进行逻辑、规则、算术和统计运算，以建立多 种地理实体在空间上的相互联系，或根据多种要素分 析、模拟某一现象的过程。
– 分区叠加分析则主要是根据表示在一个输入栅格图层 上的区域边界，对位于每一区域范围内的另一输入栅 格图层中的网格值逐个区域地进行运算，用于分区或 分类统计。
（a） （b）
图5.4逻辑叠置分析
（c）
图5.5属性叠置分析
图5.6 规则叠置分析
图5.7叠加分析中的 组合运算
图5.8 福州土地利用类 型动态变化图示
注意：
在逐点叠置分析中有两个需要特别注意的问题。
（1）若参与叠置分析的栅格图层的网格精度不一致，应当 将它们统一到其中最差的网格精度。比如，两个用于叠置 分析的栅格图层，一个网格精度为10m（即网格边长为 10m），另一个为40m，在将它们叠置在一起之前，应对 网格精度为10m的图层进行转换，如通过使用空间聚集运 算将网格合并(稍后介绍)，使其网格精度降至40m。
• 表5.1中列出的统计分析运算都可运用于分区叠置 分析。
• 图5.10给出了一个分区叠置分析的例子，
图5.10分区叠加分析
图5.11以土地利用类型为区域单元，统计各类型受淹面积
格数据分析，逐点运算输出的网格值为同点输入网格 值的函数。 2.逐点运算可分为三种： （1）数据的重新分类（Reclassification） （2）数值计算（Computation） （3）逐点叠置分析（Location-Specificoverlay Analysis）。
（1）重新分类
• 重新分类运算是以一个栅格图层为输入，并根据 一定的分类规则或逻辑运算规则，将每个网格值 重新分类，输出的图层是一个新的栅格图层，即 表示每个网格重新分类后的新值。