第六章 空间分析之叠加分析

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线与多边形的叠合的目的是确定某一线状图层上的弧段落在 另一多变性图层上的哪个多边形内， 另一多变性图层上的哪个多边形内，以便为图层的每条弧段 建立新的属性。 建立新的属性。 例如： 例如：确定某一行政区内各种等级道路的里程数 路网密度？——叠加 叠加！ 路网密度？——叠加！ •各种道路长=830KM
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叠置分析的数学基础（空间逻辑运算） 叠置分析的数学基础（空间逻辑运算） 数学基础 叠加过程往往是对空间信息和对应的属性信息作集合的交 叠加过程往往是对空间信息和对应的属性信息作集合的交、并、 差、余运算，也可再进一步对属性作其他的数学运算。 运算，也可再进一步对属性作其他的数学运算。 为讨论方便将空间图层A， ， 定义为 定义为二值图象 为讨论方便将空间图层 ，B，C定义为二值图象 1、空间逻辑并（或）运算； 运算； 、空间逻辑并（ A∪B =X X∈A 或 X∈ B ∪ ∈ ∈ 2、空间逻辑交（与）运算； 、空间逻辑交（ 运算； A∩B = X X∈A 且 X∈B ∈ ∈ 3、空间逻辑差运算； 、空间逻辑差运算； A - B =X X∈A 且 X∈B ∈ ∈ 4、空间包含； 、空间包含； A⊆B
乘法 案例 除法案例
10 50
50 100
×来自百度文库＝
20
100 （图像反差增大） 图像反差增大） 阳 光
页岩 花岗岩 阴坡 阳坡
100 200
砂岩
砂岩对阳光的反射情况
波 段 阳坡 阴坡 MSS4 MSS4 34 22 MSS5 MSS5 51 34
MSS4 MSS5 MSS4/MSS5
0.67 0.65
叠加分析分为以下五类：视觉信息叠加；点与多边 叠加分析分为以下五类：视觉信息叠加； 形叠加； 多边形叠加； 形叠加； 线与多边形叠加 ；多边形叠加； 栅格图层 叠加 面状图与专题区域边界 专题地图与数字高程模型叠加 之间的叠加 1、视觉信息叠加：将不同专题的内容叠加显示在结果图 视觉信息叠加： 遥感影像与DTM叠加 遥感影像与 叠加
0.65 0.67
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①算术运算——赋值栅格的算术条件叠加 算术运算——赋值栅格的算术条件 赋值栅格的算术条件叠加
无数据置换 比较后取最大值 比较后取最小值
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①算术运算——赋值栅格的算术条件叠加 算术运算——赋值栅格的算术条件 赋值栅格的算术条件叠加
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地理信息系统基础与实践
Geographical Information System Theory and Practice
第六章
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空间分析—— 空间分析—— 叠加分析
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空间叠置分析
一、空间叠置概念
空间叠置分析(Spatial Overlay 空间叠置分析 Analysis)是指在统一空间参照 是指在统一空间参照 系统条件下， 系统条件下，每次将同一地区 两个地理对象的图层进行叠置， 两个地理对象的图层进行叠置， 以产生空间区域的多重属性特 征，或建立地理对象之间的空 间对应关系。 间对应关系。 目的： 目的：寻找和确定同时具有几种地 理属性的地理要素的分布， 理属性的地理要素的分布，或是按 照确定的地理指标， 照确定的地理指标，对叠加后产生 的具有不同属性级的多边形进行分 类或分级
A B
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D C
点 1 2 3 4
多边形 A D C B
点属性
面属性1
面属性2
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3、线与多边形的叠加
叠加图层：将线的图层（目标图层） 叠加图层：将线的图层（目标图层）叠加在多边形的图层 操作图层） 以确定一条线落在哪个多边形内。 （操作图层）上，以确定一条线落在哪个多边形内。 叠加原理：与前面不同的是， 叠加原理：与前面不同的是，往往一个线目标跨越多个多 边形，这时需要先进行线与多边形的求交， 边形，这时需要先进行线与多边形的求交，并将线目标进 行切割，形成一个新的空间目标（新的线目标） 行切割，形成一个新的空间目标（新的线目标）的结果集 例如：当线状图层为河流， 例如：当线状图层为河流，叠加的结果是多边形将穿过它 的所有河流打断成弧段， 的所有河流打断成弧段，可以查询任意多边形内的河流长 进而计算它的河流密度等；如果线状图层为道路网， 度，进而计算它的河流密度等；如果线状图层为道路网， 叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度， 叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度，内部的 交通流量，进入、离开各个多边形的交通量， 交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形 之间的相互交通量。 之间的相互交通量。
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取本底多边形
输入图层 叠加图层 取上叠多边形 结果图层
•区域面积=2797KM2
•结果？
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4、多边形与多边形的叠加
多边形与多边形的叠置是指将两个不同图层的多边形要素 相叠加， 相叠加，根据两组多边形的交点来建立多重属性的多边形或 进行多边形范围内的属性特征的统计分析。 进行多边形范围内的属性特征的统计分析。 多边形叠置过程分几何求交过程和属性确定过程， 多边形叠置过程分几何求交过程和属性确定过程，算法的 核心是多边形求交。 核心是多边形求交。 对两个多边形进行边界求交和弧段分割运算， ①对两个多边形进行边界求交和弧段分割运算，并以新弧段 为单位重建拓扑关系； 为单位重建拓扑关系； 判断重建多边形落在原始多边形层的哪个多边形内， ②判断重建多边形落在原始多边形层的哪个多边形内，从而 建立新叠置多边形与原始多边形的关系，并抽取属性。 建立新叠置多边形与原始多边形的关系，并抽取属性。
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件上 ， 视觉信息叠加之后，参加叠加的平面之间没发生任 视觉信息叠加之后， 何逻辑关系，仍保留原来的数据结构。 何逻辑关系，仍保留原来的数据结构。 面状图、线状图和点状图之间的叠加； 面状图、线状图和点状图之间的叠加； 面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域边界之间 面状图、 面状图、 的叠加； 的叠加； 线状图和 遥感影像与专题地图的叠加； 遥感影像与专题地图的叠加； 点状图之 专题地图与数字高程模型叠加显示立体专题图； 专题地图与数字高程模型叠加显示立体专题图； 间的叠加 遥感影像与DEM叠加生成真三维地物景观 叠加生成真三维地物景观。 遥感影像与DEM叠加生成真三维地物景观。 遥感影像与专题地图的叠加
数据置换
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2)函数运算：指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关 2)函数运算 指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关 函数运算： 作为复合分析的依据进行逐网格运算， 系作为复合分析的依据进行逐网格运算，从而得到新的栅 格数据系统的过程。 格数据系统的过程。 这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、 这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、环 函 境质量评价、遥感数字图像处理等领域中。 境质量评价、遥感数字图像处理等领域中。 数 在Arc View中，使用 运 中 使用Map Calculator可以很方便地实现 可以很方便地实现 栅格图层的复合（叠加）算 栅格图层的复合（叠加）运算 利用土壤侵蚀通用方程式 计算土壤侵蚀量时， 计算土壤侵蚀量时，就可利 用多层面栅格数据的函数运 算复合分析法进行自动处理。 算复合分析法进行自动处理。 一个地区土壤侵蚀量的大小 是降雨(R)、植被覆度(C)、 是降雨(R)、植被覆度(C)、 坡度(S)、坡长（ ）、土壤 坡度(S)、坡长（L）、土壤 抗蚀性(SR)等因素的函数 抗蚀性(SR)等因素的函数 土壤侵蚀多因子函数运算复合分析示意图
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2、点与多边形的叠加
叠加图层：将一个含有点的图层（目标图层）叠加在另一个含有 叠加图层：将一个含有点的图层（目标图层） 多边形的图层（操作图层） 以确定每个点落在哪个区域内。 多边形的图层（操作图层）上，以确定每个点落在哪个区域内。 例如：一个中国政区图（多边形）和一个全国矿产分布图（ 例如：一个中国政区图（多边形）和一个全国矿产分布图（点）， 二者经叠加分析后， 二者经叠加分析后，并且将政区图多边形有关的属性信息加到矿 产的属性数据表中，然后通过属性查询， 产的属性数据表中，然后通过属性查询，可以查询指定省有多少 种矿产，产量有多少； 种矿产，产量有多少；而且可以查询指定类型的矿产在哪些省里 有分布等信息。 有分布等信息。 例如将水井与规划区图层相叠置， 例如将水井与规划区图层相叠置，可确定每口井所属的规划区范 点 属性 多边形 属性1 属性2 围。 A 1 *1 *2 *3 B 2 C 3 *4 D 4
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（4）叠加分析的数学运算叠加法
1)算术运算 1)算术运算 指两层以上的对应网格值经加、减运算，而得到新的栅 格数据系统的方法。
1 1 1 1 1 1 1 1 A 1 B C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
栅 格 数 据 的 算 术 运 算
1 1 2 1 3 2 1 1 2010-11-13 D=A+B+C 1 2 1 2 1 1
1
1 1 1 1 1
1
1 1
1 3 1
1 1 1
1 1 1
1 1
1
1 1 韶关学院旅游与地理学院 陈世发 E=|A-B|
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F=D-E
算术运算——以灰度 亮度)赋值栅格为例（乘除运算） 算术运算——以灰度(亮度)赋值栅格为例（乘除运算） 以灰度(
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逻辑关系运算例 逻辑关系运算例
例：土壤厚度（大于50厘米）和土壤类型（红壤和其他类型） 厘米） 土壤厚度（大于50厘米 和土壤类型（红壤和其他类型） 两个二值化图层，不同的逻辑运算结果如下： 两个二值化图层，不同的逻辑运算结果如下： AND关系 结果是将土层厚度大于50厘米 AND关系：结果是将土层厚度大于50厘米，且土壤为红壤的 关系： 厘米， 土壤单元显示出来； 土壤单元显示出来； OR关系：结果将土层厚度大于50厘米，或者土壤为红壤的土 OR关系 结果将土层厚度大于50厘米 关系： 厘米， 壤单元显示出来； 壤单元显示出来； XOR：结果将土层厚度小于50厘米 XOR：结果将土层厚度小于50厘米，或者土壤不是红壤的土 厘米， 壤单元显示出来； 壤单元显示出来； NOT:如结果是将土层厚度大于 厘米 NOT:如结果是将土层厚度大于50厘米，但土壤不是红壤的土 如结果是将土层厚度大于50厘米， 壤单元显示出来； 壤单元显示出来；
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A
B
C
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二、叠置分析的分类
将同一地区， 将同一地区 ， 同一比例尺的两组或更多的多边形要素的数据 层进行叠置， 会出现两种成果形式， 层进行叠置 ， 会出现两种成果形式 ， 一种是根据两组多边形 合成叠置； 边界的交点来建立具有多重属性的多边形， 称为合成叠置 边界的交点来建立具有多重属性的多边形 ， 称为 合成叠置 ； 另一种是进行多边形范围的属性特征的统计分析， 称为统计 另一种是进行多边形范围的属性特征的统计分析 ， 称为 统计 合成叠置得到一张新的叠置图， 合成叠置得到一张新的叠置图， 叠置。 叠置。 产生了许多新的多边形， 产生了许多新的多边形，每个多 边形内都具有两种以上的属性 具有两种以上的属性， 边形内都具有两种以上的属性， 通过区域多重属性的模拟， 通过区域多重属性的模拟，寻找 和确定同时具有几种地理属性的 分布区域。 分布区域。 统计叠置得到的是新的属性数据 统计叠置得到的是新的属性数据， 新的属性数据， 得到的新属性值可能与原数据层的属 性意义不一致， 性意义不一致，因为得到的结果可能 是名称、分类值， 是名称、分类值，也可能是分析后的 结果。 结果。