第六章空间分析之叠加分析

韶关学院旅游与地理学院 陈世发
14
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，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。 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。 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； 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。
2、空间逻辑交（与）运算； A∩B = X X∈A 且 X∈B
3、空间逻辑差运算； A - B =X X∈A 且 X∈B
4、空间包含； AB
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
4
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） 两个二值化图层，不同的逻辑运算结果如下：
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，并将线目标进 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，叠加的结果是多边形将穿过它 的所有河流打断成弧段，可以查询任意多边形内的河流长 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，内部的 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。
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
18
5、基于栅格数据的叠置分析
基于栅格数据的叠置分析是参与分析的两个图层的要
素 均为栅格数据。 栅格叠置的作用包括以下几种： ① 类型叠置；② 数量统计 ③ 动态分析 特④点益：本栅分格析数⑤据的几叠何置提算取法，虽然数据存贮量比较大，但运 算过程比较简单。 变换方法： （1）点变换 （2）区域变换方法 （3）邻域变换方法
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。
露点
一个地区土壤侵蚀量的大小
是降雨(R)、植被覆度(C)、
坡度(S)、坡长（L）、土壤
抗蚀性(SR)等因素的函数
2019/9/30
土壤侵蚀多因子函数运算复合分析示意图
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
10
叠加分析分为以下五类：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
(3)邻域变换方法
指在计算新图层相应的属性值时，不仅考虑原图层对应 的栅格及其属性，而且还应顾及与该栅格相关联的邻域或 者影响半径内的栅格属性值的影响。
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
21
叠加分析与视觉信息叠加的区别
叠置分析是把参与叠加的各数据层经过算术的、几何的、 逻辑的运算生成新的数据层；而视觉信息叠加仅是把不同 的数据层同时显示到一个屏幕上或绘制在一幅图形里，各 数据层间不存在逻辑关系，没有生成新的数据文件，在同 一区域内，地图投影与比例尺相同便可进行视觉信息复合。
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
19
（1）点变换
点变换只依据参与叠置图层相应点的属性值进行新的运算， 既与各图层的邻域点的属性无关，也不受区域内一般特征的 影响。运算方法包括：算术运算，指数运算，三角函数运算 等
点变换示意
22 5 4
2446
23 6 4 - 3 3 4 6
=
33 6 6
1
1
1
1
1
1
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
E=|A-B|
11 1 11 1 11 1
C
11 1 13 1 11 1
6 F=D-E
算术运算——以灰度(亮度)赋值栅格为例（乘除运算）
乘法 案例
10 50 ×2＝ 20
50 100
100
除法案例
砂岩对阳光的反射情况
100 （图像反差增大）
200
阳
砂岩
光
页岩
专面题状图地与图专与题数区字域高边界程模型叠加 1件、上视，觉视信觉息信之叠息间叠加的加：叠之将加后不，同参遥专加题感叠的影加内像的容与平叠面D加之T显M间示叠没在发加结生果任图
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；
面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域边界之间
2
二、叠置分析的分类
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，一种是根据两组多边形 边界的交点来建立具有多重属性的多边形，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 合成叠叠置置。得到一张新的叠置图， 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， 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。
围。
*1 *2 *3
点
属性
1
2
多边形 A B
属性1
属性2
*4
3
C
4
D
2019/9/30
A
D
BC
点
多边形 点属性 面属性1 面属性2
1
A
2
D
3
C
4
B
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
12
3、线与多边形的叠加
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）上，以确定一条线落在哪个多边形内。
叠置分析和空间集合分析的区别
叠置分析和空间集合分析虽然都可以在基于矢量的地理信 息系统和基于栅格的地理信息系统中完成，但由于基于栅 格的系统的叠加分析要容易和快得多，而矢量数据在叠置 操作时容易产生多边形误差且边界搜索也很困难，运算速 度又慢等原因，所以一般用栅格数据进行空间集合分析。
2019/9/30
图
多边形的不同叠加方式y
本底多边形结束？
y 结束
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
16
多边形之间的叠置
层1 X
Y Z
层2 A
新层
1
11 2
4
67
35
9
10 12
新多边形的属性
新多边 层1多边 层2多边 坡度图形层ID 形属性 形属性
ID 属性
1
0
A
1
X
2
0
X
2
Y 肥力图层3
A
X
3
Z
4
旅游与地理学院 陈世发
地理信息系统基础与实践
Geographical Information System
Theory and Practice
第六章 空间分析—— 叠加分析
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
1
空间叠置分析
一、空间叠置概念
空间叠置分析(Spatial Overlay
Analysis)是指在统一空间参照
花岗岩
波段 阳坡 阴坡
MSS4 34 22
MSS5 51 34
MSS4/MSS5 0.67 0.65
阴坡
阳坡
0.67 0.65
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
7
①算术运算——赋值栅格的算术条件叠加
无比比数较较据后后置取取换最最大小值值
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
A
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，
以产生空间区域的多重属性特
B
征，或建立地理对象之间的空
间对应关系。 C
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，或是按
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
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
22
空间叠加分析实例1：土地利用变化区域探测
80年遥感影像 90年遥感影像
点变换后影像
10 10 60 60
10 10 60 60
000 0
10 10 30 60 - 10 10 20 60 = 0 0 10 0
30 30 30 60
30 30 30 60
000 0
Legend
8
①算术运算——赋值栅格的算术条件叠加
数据置换
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
9
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 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。
这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、环
境质量评价、遥感数函字图像处理等领域中。 在Arc View中，使用M数ap Calculator可以很方便地实现 栅格图层的复合（叠加）运算运算 利用土壤侵蚀通用方程式
2019/9/30
韶关学院旅游与地理学院 陈世发
13
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，以便为图层的每条弧段 建立新的属性。 例如：确定某一行政区内各种等级道路的里程数
•各路种网道密路度长？=8—30—KM叠加！
•区域面积=2797KM2
•结果？
2019/9/30
AND关系：结果是将土层厚度大于50厘米，且土壤为红壤的 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 壤单元显示出来；
XOR：结果将土层厚度小于50厘米，或者土壤不是红壤的土 壤单元显示出来；
NOT:如结果是将土层厚度大于50厘米，但土壤不是红壤的土 壤单元显示出来；