李建松,武汉大学 ---空间分析讲解
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地
第十五章 空间分析方法
理
信
息
空间分析通过对矢量数据、栅格数据等的
系 统
空间运算，回答人们特定的问题。对栅格数据
分析来讲，一般存在比较固定的模式，但对矢 量数据来讲，一般不存在固定的模式。
原
理
GIS
地 理
第一节 栅格数据分析的基本模式
信
息
栅格数据分析常见的模式主要有聚类分析、
系 聚合分析、复合分析、追踪分析和窗口分析等。
（1）定义： 是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两
组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置） 或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。 合成叠置需要进行属性合并。方法可用加、减、乘、除，也可 取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。 统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面 积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。
2、例子：1） 如道路噪声影响范围就是沿道路建一定宽度的缓冲区， 车流量决定缓冲区半径。2）如某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆 炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析等。3）禽流感疫情爆发影 响的范围；4）
第六章 空间查询与空间分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3、基于矢量数据的缓冲区的建立
统
原
理
GIS
地 第一节 栅格数据分析的基本模式
理 信 一、聚类分析 息 根据设定的聚类条件，对原有数据系统进行有选择的 系 信息提取而建立新的栅格数据系统的方法 统 原 理
GIS
这种分析方法经常用于对数据进行分类合并，对遥感影 象等的解译结果进行整理，消除同类地物之间的边界等 作用。
地 第一节 栅格数据分析的基本模式
§6-5 缓冲区分析
多个实体的缓冲 区，各实体缓冲 区的并，半径可 以不同
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第Βιβλιοθήκη Baidu节 矢量数据分析的基本方法
三、多边形叠置分析 多边形叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生 新的特征的分析方法。叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一 起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第二节 矢量数据分析的基本方法
一、包含分析 判断某个地理元素、实体是否位于另一地理实体范围之内。是一种简单 的空间分析。 二、矢量数据的缓冲区分析 1、 缓冲区的概念 :是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽 度的多边形。
作用： 缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地 理实体的影响范围，即邻近度问题。
（2）应用：寻求和确定同时具有几种属性的分布区域。 例如，土壤类型图（1，2）与城市功能分区图（a,b）叠置， 可得出土壤与分区合成图，也可得出新属性统计表（属性 面 积
理
信 二、聚合分析
息 根据空间分辨率和分类表，进行数据类型的合并或
系 统
转换，以实现空间地域的兼并。这类分析主要用于 对数据进行重新归类，将面积较小的地块划归到临 近较大地块的类别中，具有数据综合的作用 。
原
理
GIS
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第一节 栅格数据分析的基本模式
三、栅格数据的信息复合分析 1、 概念 分为视觉信息复合、叠加分类。视觉信息复合，将不同专题内容进行叠加显 示。叠加分类，叠加产生新的数据图层（空间地域重新划分，属性重新赋 值）。 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。新属性值的 计算可表示为： U＝f(A,B,C,……)
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第一节 栅格数据分析的基本模式
2、栅格叠置的作用 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） 动态分析 即通过对同一地区、相同属性、不同时间的栅格数据的 叠置，分析由时间引起的变化。 （4）益本分析 即通过对属性和空间的分析，计算成本、价值等。 （5）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
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第二节 矢量数据分析的基本方法
与栅格数据分析相比，矢量数据分析一般不存在模式化的分析处理方 法，表现为处理方法的多样性和复杂性。 1、拓扑叠加，通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加，不仅建立 新的空间特征，而且能将输入的特征属性予以合并，易于进行多条件的 查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等。 2、缓冲区建立，它是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立各种 类型要素的缓冲多边形，用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。 它是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。例如规划建设一个开发区， 需要通知一定范围内的居民动迁；在林业规划中，需要按照距河流一定 纵深范围来确定森林砍伐区，以防止水土流失等等。 3、数字地形分析：GIS提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能 模块，包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库 容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等，为地学研究、工程设计 和辅助决策提供重要的基础性数据。 4、空间集合分析：空间集合分析是按照两个逻辑子集给定的条件进行布 尔逻辑运算。
点的缓冲区 线的缓冲区 以线状地物为例：
面的缓冲
1、线的重采样，对线进行化简， 以加快缓冲区建立的速度。----线 的矢量数据压缩算法。
2、建立线缓冲区，在线的两边按 一定的距离（缓冲距）绘平行线， 并在线的端点处绘半圆，连成缓 冲区多边形。
3、重叠处理：对缓冲区边界求交， 并判断每个交点是出点还是入点， 以决定交点之间的线段保留或删 除。这样就可得到岛状的缓冲区。
1、内容 1）点与多边形的叠置 点层与面层的叠置 核心算法为判断点是否在多边形内。 2
线与多边形的叠置是把一幅图(或一个数据层)中的多边形 的特征加到另一幅图(或另 一个数据层) 线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。
3
§6-4 叠置分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3）、多边形与多边形的叠置
第十五章 空间分析方法
理
信
息
空间分析通过对矢量数据、栅格数据等的
系 统
空间运算，回答人们特定的问题。对栅格数据
分析来讲，一般存在比较固定的模式，但对矢 量数据来讲，一般不存在固定的模式。
原
理
GIS
地 理
第一节 栅格数据分析的基本模式
信
息
栅格数据分析常见的模式主要有聚类分析、
系 聚合分析、复合分析、追踪分析和窗口分析等。
（1）定义： 是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两
组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置） 或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。 合成叠置需要进行属性合并。方法可用加、减、乘、除，也可 取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。 统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面 积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。
2、例子：1） 如道路噪声影响范围就是沿道路建一定宽度的缓冲区， 车流量决定缓冲区半径。2）如某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆 炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析等。3）禽流感疫情爆发影 响的范围；4）
第六章 空间查询与空间分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3、基于矢量数据的缓冲区的建立
统
原
理
GIS
地 第一节 栅格数据分析的基本模式
理 信 一、聚类分析 息 根据设定的聚类条件，对原有数据系统进行有选择的 系 信息提取而建立新的栅格数据系统的方法 统 原 理
GIS
这种分析方法经常用于对数据进行分类合并，对遥感影 象等的解译结果进行整理，消除同类地物之间的边界等 作用。
地 第一节 栅格数据分析的基本模式
§6-5 缓冲区分析
多个实体的缓冲 区，各实体缓冲 区的并，半径可 以不同
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第Βιβλιοθήκη Baidu节 矢量数据分析的基本方法
三、多边形叠置分析 多边形叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生 新的特征的分析方法。叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一 起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第二节 矢量数据分析的基本方法
一、包含分析 判断某个地理元素、实体是否位于另一地理实体范围之内。是一种简单 的空间分析。 二、矢量数据的缓冲区分析 1、 缓冲区的概念 :是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽 度的多边形。
作用： 缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地 理实体的影响范围，即邻近度问题。
（2）应用：寻求和确定同时具有几种属性的分布区域。 例如，土壤类型图（1，2）与城市功能分区图（a,b）叠置， 可得出土壤与分区合成图，也可得出新属性统计表（属性 面 积
理
信 二、聚合分析
息 根据空间分辨率和分类表，进行数据类型的合并或
系 统
转换，以实现空间地域的兼并。这类分析主要用于 对数据进行重新归类，将面积较小的地块划归到临 近较大地块的类别中，具有数据综合的作用 。
原
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GIS
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第一节 栅格数据分析的基本模式
三、栅格数据的信息复合分析 1、 概念 分为视觉信息复合、叠加分类。视觉信息复合，将不同专题内容进行叠加显 示。叠加分类，叠加产生新的数据图层（空间地域重新划分，属性重新赋 值）。 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。新属性值的 计算可表示为： U＝f(A,B,C,……)
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第一节 栅格数据分析的基本模式
2、栅格叠置的作用 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） 动态分析 即通过对同一地区、相同属性、不同时间的栅格数据的 叠置，分析由时间引起的变化。 （4）益本分析 即通过对属性和空间的分析，计算成本、价值等。 （5）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
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第二节 矢量数据分析的基本方法
与栅格数据分析相比，矢量数据分析一般不存在模式化的分析处理方 法，表现为处理方法的多样性和复杂性。 1、拓扑叠加，通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加，不仅建立 新的空间特征，而且能将输入的特征属性予以合并，易于进行多条件的 查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等。 2、缓冲区建立，它是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立各种 类型要素的缓冲多边形，用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。 它是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。例如规划建设一个开发区， 需要通知一定范围内的居民动迁；在林业规划中，需要按照距河流一定 纵深范围来确定森林砍伐区，以防止水土流失等等。 3、数字地形分析：GIS提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能 模块，包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库 容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等，为地学研究、工程设计 和辅助决策提供重要的基础性数据。 4、空间集合分析：空间集合分析是按照两个逻辑子集给定的条件进行布 尔逻辑运算。
点的缓冲区 线的缓冲区 以线状地物为例：
面的缓冲
1、线的重采样，对线进行化简， 以加快缓冲区建立的速度。----线 的矢量数据压缩算法。
2、建立线缓冲区，在线的两边按 一定的距离（缓冲距）绘平行线， 并在线的端点处绘半圆，连成缓 冲区多边形。
3、重叠处理：对缓冲区边界求交， 并判断每个交点是出点还是入点， 以决定交点之间的线段保留或删 除。这样就可得到岛状的缓冲区。
1、内容 1）点与多边形的叠置 点层与面层的叠置 核心算法为判断点是否在多边形内。 2
线与多边形的叠置是把一幅图(或一个数据层)中的多边形 的特征加到另一幅图(或另 一个数据层) 线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。
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§6-4 叠置分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3）、多边形与多边形的叠置