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1、*1第五章空间分析的 原理与方法地理信息系统地理信息系统2*第五章第五章 空间分析的原理和方法空间分析的原理和方法数字地面模型分析数字地面模型分析数字地面模型分析数字地面模型分析空间叠合分析空间叠合分析空间叠合分析空间叠合分析空间邻近度分析空间邻近度分析空间网络分析空间网络分析空间网络分析空间网络分析地理信息系统地理信息系统3*n18541854年年8 8月到月到9 9月英国伦敦霍乱流行时，当局始月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰终找不到发病的原因，后来医生约翰斯诺斯诺(John Snow)(John Snow)说：说：“我们画一张图吧我们画一张图吧”。n他在绘有霍乱
2、流行地区所有道路、房屋、饮用他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的水机井等内容的1 1：65006500比例尺地图上，标出比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病死者居住分布图。死者居住分布图。地理信息系统地理信息系统4*n斯诺博士分析了这斯诺博士分析了这张分布图，马上明张分布图，马上明白了霍乱病源之所白了霍乱病源之所在死者住家都在死者住家都集中于饮用集中于饮用“布洛布洛多斯托多斯托”井水井水的地的地方及周围。方及周围。地理信息系统地理信息系统5*n根据斯诺博士的分析和请示，当局于根据斯诺博士的分析和请示，当局于9 9月
3、月8 8日摘日摘下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。n在这个例子中，患者的在这个例子中，患者的居住地与饮用水井居住地与饮用水井之间之间的的空间位置关系空间位置关系提示了霍乱病的发病根源。提示了霍乱病的发病根源。n因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。地理信息系统地理信息系统6*n空间分析源于空间分析源于6060年代地理和区域科学的计量革命，在开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）分析手段用于始
4、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图进行战术研究和战略决策等
5、，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分析。地理信息系统地理信息系统7*nGIS 的特点在于空间分析GIS不但实现自动制图，更主要的目的是分析空间数据，提供空间决策信息。区别于其他系统的最主要特征。n空间分析目的：通过对空间数据的深加工，获取新的信息。n空间分析：根据地学原理，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间演变等信息。n常用空间分析方法数字地面模型分析；空间叠置分析；缓冲区分析；空间网络分析；空间统计分析；空间几何分析；空间数据查询。地理信息系统地理信息系统8*空
6、间分析空间分析的概念的概念 空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。空间形成和空间演变等信息。地理信息系统地理信息系统9*分类（按照空间数据的形式）分类（按照空间数据的形式）n矢量数据空间分析：矢量叠合分析、矢量临近矢量数据空间分析：矢量叠合分析、矢量临近性分析、网络分析等性分析、网络分析等n栅格数据空间分析：数字地形模型分析、栅格栅格数据空间分析：数字地
7、形模型分析、栅格叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等地理信息系统地理信息系统10*分类（分类（Goodchild）v产生式分析产生式分析(product mode)(product mode)：数字地面模型：数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析分析、空间统计分析v查询式分析查询式分析(query mode) (query mode) ：空间集合分析、：空间集合分析、空间数据查询空间数据查询地理信息系统地理信息系统11*第一节第一节 数字地形模型分析数字地形模型分析n数字地形模型
8、（数字地形模型（DTM, Digital Terrain DTM, Digital Terrain ModelModel）最初是为了高速公路的自动设计提出）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（来的（MillerMiller，19561956）。此后，它被用于各种）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制间的通视判断及任意断面图绘制n在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正
9、射影像图以及地图的修测。体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。 地理信息系统地理信息系统12*定义：定义： 数字地形模型（数字地形模型（Digital Terrain ModelDigital Terrain Model，简称，简称DTMDTM）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。在形式上分：在形式上分：l规则格网（规则格网（GridGrid）：最常见）：最常见l不规则三角网（不规则三角网（TINTIN）l数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、数字等高线、
10、等深线、地形特征线（如山脊线、谷底线、坡度变换线等）谷底线、坡度变换线等）地理信息系统地理信息系统13*n按平面上等间距规则采样，或内插所建按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型。字地形模型。 DTM=DTM=Z Zi,ji,j ,i=1,2,3,i=1,2,3,m-1,m;,m-1,m; j=1,2,3, j=1,2,3,n-1,n,n-1,n。l Z Z为栅格点（为栅格点（i i，j j）上的地面属性数据）上的地面属性数据地理信息系统地理信息系统14*p 数字高程模型（数字高程模型（ Digital Elevatio
11、n Digital Elevation Model Model ，简称，简称DEM DEM ）它是用一组有序数值阵）它是用一组有序数值阵列形式表示地列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，面高程的一种实体地面模型，是是DTMDTM的一个分支，其它各种地形特征值均可的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。由此派生。p DEMDEM是构成是构成DTMDTM的基础，的基础，DTMDTM的其他元素均的其他元素均由由DEMDEM导出。显然，导出。显然，DEMDEM的质量好坏直接决定的质量好坏直接决定着着DTMDTM的精确性。的精确性。地理信息系统地理信息系统15*DEMDEM的生成的生成高程数据数据
12、获取生成DEM野外测量野外测量地形图地形图摄影测量摄影测量激光雷达激光雷达GIS软件软件算法实现算法实现地理信息系统地理信息系统16*1.地形因子的自动提取地形因子的自动提取坡度计算坡度计算坡向分析坡向分析曲面面积计算曲面面积计算地表粗糙度计算地表粗糙度计算高程及变异分析高程及变异分析谷脊特征分析谷脊特征分析日照强度的分析日照强度的分析淹没边界的计算淹没边界的计算数字高程模型应用数字高程模型应用地理信息系统地理信息系统17*2.地表形态的自动分类地表形态的自动分类v拟定地形分类决策表拟定地形分类决策表v建立地形类型分类系统建立地形类型分类系统v输出地形类型图输出地形类型图数字高程模型应用数字高
13、程模型应用地形自动分类地形自动分类拟定地形分类决策表拟定地形分类决策表DEM计算地表形态要素计算地表形态要素H，H，坡度，坡向，坡度，坡向地理信息系统地理信息系统18*平地平地岗丘岗丘丘陵丘陵低山低山中山中山绝对高度绝对高度H/m H/m 400 400800 800相对高度相对高度H/m H/m 100 100 200 200 200坡度坡度s s 3地形分类决策表地理信息系统地理信息系统19*3.地学剖面的绘制和分析地学剖面的绘制和分析建立数字高程模型建立数字高程模型确定地形剖面线的位置确定地形剖面线的位置剖面线交点的内插计算剖面线交点的内插计算地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、地形剖
14、面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出土地利用等）的叠加表示和输出数字高程模型应用数字高程模型应用地理信息系统地理信息系统20*4、DEM的通视分析的通视分析用于架设通信基战等的工程设计、旅游景点规划等。典用于架设通信基战等的工程设计、旅游景点规划等。典型的例子是观察哨所的设定，显然观察哨的位置应该设型的例子是观察哨所的设定，显然观察哨的位置应该设在能监视某一感兴趣的区域，视线不能被地形挡住。这在能监视某一感兴趣的区域，视线不能被地形挡住。这就是通视分析中典型的点对区域的通视问题。就是通视分析中典型的点对区域的通视问题。数字高程模型应用数字高程模型应用p视线通视分析：两点
15、之间的通视性视线通视分析：两点之间的通视性(Intervisibility)(Intervisibility)p视域通视分析：可视域视域通视分析：可视域(ViewShed) (ViewShed) 地理信息系统地理信息系统21*视线通视视线通视地理信息系统地理信息系统22*可视域判断可视域判断观察点观察点地理信息系统地理信息系统23*第二节第二节 空间叠合分析空间叠合分析2.1 2.1 空间叠合分析的概念空间叠合分析的概念空间叠合分析的概念空间叠合分析的概念空间叠合分析空间叠合分析（spatial overlay analysisspatial overlay analysis）是指在）是指在相
16、同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域以产生空间区域的多重属性特征的多重属性特征，或，或建立地理对象之间的空间对应关建立地理对象之间的空间对应关系系。地理信息系统地理信息系统24*12AB2A1A2B1B地貌图地貌图土壤图土壤图合成图合成图空间合成叠合空间合成叠合地理信息系统地理信息系统25*abcdef 区域区域 类型数类型数 面面 积积 a b 10 4 11 3 111210行政图行政图土壤图土壤图统计表统计表空间统计叠合地理信息系统地理信息系统26*根据采用
17、的数据结构的不同分根据采用的数据结构的不同分基于矢量数据的叠合分析基于矢量数据的叠合分析根据叠合对象图形特征的不同，分为根据叠合对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合点与多边形的叠合线与多边形的叠合线与多边形的叠合多边形与多边形的叠合多边形与多边形的叠合基于栅格数据的叠合分析基于栅格数据的叠合分析算法简单，算法简单，但数据量大。但数据量大。算法复杂，但数据算法复杂，但数据量小、精度较高。量小、精度较高。地理信息系统地理信息系统27*2.2 基于矢量数据的叠合分析基于矢量数据的叠合分析矢量数据叠加分析的步骤：矢量数据叠加分析的步骤：几何求交几何求交拓扑重构拓扑重构属性传递属性传递矢量叠置算法的
18、主要时间矢量叠置算法的主要时间消耗在前两个步骤上。消耗在前两个步骤上。 地理信息系统地理信息系统28*n n点与多边形的叠合分析点与多边形的叠合分析 将一个含有点的图层（目标图层将一个含有点的图层（目标图层输入特征）叠）叠加在另一个含有多边形的图层（操作图层）上，加在另一个含有多边形的图层（操作图层）上，以确定每个点落在哪个区域内。以确定每个点落在哪个区域内。n 地理信息系统地理信息系统29*n计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪个多边形内。个多边形内。n进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其
19、中的点上（或将点的属性叠属性信息叠加到其中的点上（或将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形）。加到多边形上，用于标识该多边形）。n通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少个点，以及这些点的属性信息。个点，以及这些点的属性信息。地理信息系统地理信息系统30*点与多边形叠加分析点与多边形叠加分析BACID名称名称产量产量1铁铁2铜铜3铝铝4镁镁ID名称名称人口人口面积面积A鞍山鞍山B本溪本溪C辽阳辽阳D大连大连矿产矿产ID名名称称产产量量政区政区ID名称名称人人口口面面积积1铁铁A鞍山鞍山2铜铜C辽阳辽阳3铝铝B本溪本溪4镁镁D大连大连叠加结果：叠加结果
20、：改变点属性内容改变点属性内容地理信息系统地理信息系统31*当input features是不同的要素类型时（如point和polygon、line和polygon），输出的结果默认是维数较低的类型，如line和polygon的默认结果是line，point与line的默认结果是point。结果类型可以降低维数，比如polygon和polygon的默认结果是polygon，但可指定为line或point。地理信息系统地理信息系统32*线与多边形的叠合分析线与多边形的叠合分析线与多边形的叠合分析线与多边形的叠合分析将线的图层（目标图层）叠加在多边形的图层（操作将线的图层（目标图层）叠加在多边形的
21、图层（操作图层）上，以确定一条线落在哪个或哪些多图层）上，以确定一条线落在哪个或哪些多边形内。边形内。河流图河流图政区图政区图可查询任意区域内的可查询任意区域内的河流长度及河网密度河流长度及河网密度+地理信息系统地理信息系统33*n比较线坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在比较线坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相交就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并交就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。 n重建线的属性表。重建
22、线的属性表。n叠加的结果产生一个新的数据层面，每条线被它穿叠加的结果产生一个新的数据层面，每条线被它穿过的多边形打断成新弧段图层，同时，产生一个相过的多边形打断成新弧段图层，同时，产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。地理信息系统地理信息系统34* 线与多边形叠加分析线与多边形叠加分析1123线号线号 原线号原线号原线属性原线属性 多边形号多边形号 多边形属性多边形属性 1 2 3 4 BCCC叠加结果：叠加结果：产生新弧段产生新弧段改变线属性内容改变线属性内容地理信息系统地理信息系统35*多边形与多边形的叠合分析多边形与多边形的叠合分析
23、多边形与多边形的叠合分析多边形与多边形的叠合分析多边形与多边形的叠合分析是指将两个不同多边形与多边形的叠合分析是指将两个不同图层的多边形要素相叠合图层的多边形要素相叠合，产生一个新的多产生一个新的多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来所有叠加分割成新要素，新要素综合了原来所有叠加图层的属性。图层的属性。地理信息系统地理信息系统36*几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交几何求交过程：首先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，点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，每个多边形赋予唯一标识码，判
24、断新生的多边形每个多边形赋予唯一标识码，判断新生的多边形分别落在每个参与叠加的多边形层的哪个多边形分别落在每个参与叠加的多边形层的哪个多边形内，建立新生多边形与原多边形的关系。内，建立新生多边形与原多边形的关系。属性分配过程：典型的方法是将输入图层对象的属性分配过程：典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝（或关联）到新对象的属性表中。属性拷贝（或关联）到新对象的属性表中。 地理信息系统地理信息系统37*ID土壤类型土壤类型1112AB土地利用层土地利用层土壤类型层土壤类型层坡度层坡度层ID土地利用类别土地利用类别123011021031叠加结果层叠加结果层ID坡度坡度21226812345678
25、AB68011021031ID地地类类ID类别类别土壤土壤ID土壤土壤类型类型坡度坡度ID坡度坡度12345678331113220310310110110110310210211212121111111111BBBAAAAA222221212222212288668868地理信息系统地理信息系统38*多边形叠加分析多边形叠加分析地理信息系统地理信息系统391 空间叠加分析概述多边形叠合方式：多边形叠合方式：并操作（并操作（UnionUnion）交操作（交操作（IntersectIntersect） 擦除操作（擦除操作（EraseErase）裁剪操作（裁剪操作（ClipClip）地理信息系统地
26、理信息系统40*多边形和多边形的叠合n布尔计算（Boolean），交集、并集、补集nclip与intersect区别地理信息系统地理信息系统411 空间叠加分析概述并操作并操作( (A B) ) 保留两个图层的所有图形要素和属性数据。保留两个图层的所有图形要素和属性数据。 A BAB地理信息系统地理信息系统421 空间叠加分析概述交操作交操作(AB)(AB) 保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除。保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除。ABAB地理信息系统地理信息系统431 空间叠加分析概述擦除操作擦除操作( (A-AB) ) 输出层保留以第二个图层为控制边界之外输出层保留以第二个图层为
27、控制边界之外的所有多边形。的所有多边形。A-ABAB地理信息系统地理信息系统441 空间叠加分析概述裁剪操作裁剪操作 输出层保留以第二个图层为边界，对输入输出层保留以第二个图层为边界，对输入图层的内容要素进行截取的结果。和擦除图层的内容要素进行截取的结果。和擦除操作相反。操作相反。A-ABAB地理信息系统地理信息系统45*地理信息系统地理信息系统46*叠合案例洪水淹没区分析n按地块面积平均计算财产密度。n叠合处理（叠合处理（Union），），生成的叠合多边形（Union1）具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。n计算叠合后的多边形面积。n将地基损失参数表（found.dbf）连接到
28、Union1，以地基类型（Class）为关键字n计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 叠合后的多边形面积 损失系数n在View中对Union1的要素进行过滤，只有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集，据此，显示按损失密度的高低分类的专题地图，汇总估计损失值。地理信息系统地理信息系统47*q2.3 基于栅格数据的叠合分析基于栅格数据的叠合分析 栅格数据的叠合算法可以有栅格数据的叠合算法可以有多个多个空间特征数据空间特征数据参与分析。参与分析。叠合分析的条件：要具备两个或多个相同地区的叠合分析的条件：要具备两个或多个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相
29、同。相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。栅格分析的结果：是一个新生成的栅格数据，其栅格分析的结果：是一个新生成的栅格数据，其中的每一个栅格的数值都是由参与计算的原栅格中的每一个栅格的数值都是由参与计算的原栅格数据计算得到的，栅格叠合通过计算产生新的空数据计算得到的，栅格叠合通过计算产生新的空间信息。间信息。地理信息系统地理信息系统48*栅格数据之间的叠合 n图层之间的对应单元数值进行数学运算。n叠合之后的图层中单元的数值是对应单元数值进行数学运算的结果，n原理上比较简单（相对矢量的叠合）n在ArcView中，使用 菜单map calculator（地图运算器）nArcGIS中使用Ras
30、ter Calculator（栅格运算器）地理信息系统地理信息系统49*栅格图层叠合分析栅格图层叠合分析栅栅格格图图层层叠叠合合地理信息系统地理信息系统502 空间叠加分析方法 栅格数据的叠合分析方法栅格数据的叠合分析方法数学运算数学运算算术运算符：，算术运算符：，* *，/ /逻辑运算符：逻辑运算符：andand（与），（与），oror（或），（或），xorxor（异或），（异或），notnot（反）（反）关系运算符：（相等），（大于），（小于），（不等于）关系运算符：（相等），（大于），（小于），（不等于）函数运算函数运算指数、对数函数：指数、对数函数：exp（以（以e为底的指数），为底的
31、指数），log（以（以e为底的对数）为底的对数）算术函数：算术函数：abs（绝对值），（绝对值），isnull（是否为空）（是否为空）三角函数：三角函数：sin（正弦），（正弦），cos（余弦），（余弦），tan（正切）（正切）幂函数：幂函数：pow （乘方），（乘方），sqrt（开方）（开方）统计运算统计运算统计函数：统计函数：majoritymajority（众数），（众数），maximummaximum（最大值）（最大值）,mean,mean（平均值）（平均值）地理信息系统地理信息系统512 空间叠加分析方法1 11 11 11 11 11 11 1A A A AB B B BC C C
32、 CD D D D1 1 1 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 11 11 11 11 11 11 11 11 1D D D DD = A + B + CD = A + B + CD = A + B + CD = A + B + C1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 22 22 22 23 31 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 22 22 22 23 31 11 11 11 11 1E E1 1 1 1 1 11 11 11 1 1 1 1 13 3F=D-EF=D-EF=D-EF=D-E1 11 11 11
33、11 11 11 11 1地理信息系统地理信息系统52*叠加后属性的赋值方法叠加后属性的赋值方法点变换方法：点变换方式只对各图上相应的点变换方法：点变换方式只对各图上相应的点的属性值进行运算。实际上，点变换方式假点的属性值进行运算。实际上，点变换方式假定独立图元的变换不受其邻近点上的属性值的定独立图元的变换不受其邻近点上的属性值的影响，也不受区域内一般特征的影响。影响，也不受区域内一般特征的影响。地理信息系统地理信息系统53*地理信息系统地理信息系统54*叠加后属性的赋值方法叠加后属性的赋值方法区域变换方法：区域变换方法：是在计算新层图元是在计算新层图元值时，不仅考虑原值时，不仅考虑原始图层上
34、相应图元始图层上相应图元本身的值，而且还本身的值，而且还要考虑原图层图元要考虑原图层图元所在区域的几何特所在区域的几何特性或原图层同名图性或原图层同名图元的个数。元的个数。地理信息系统地理信息系统55*叠加后属性的赋值方法叠加后属性的赋值方法邻域变换方法：是在计算新层图元值时，不邻域变换方法：是在计算新层图元值时，不仅考虑原始图层上相应图元本身的值，而且还仅考虑原始图层上相应图元本身的值，而且还要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。地理信息系统地理信息系统56*中学的选址结果 R_land R_popu R_school使用性质得分工业或绿地0（不
35、能建设）商业1居住2（可以建设）人口密度得分0-500（无需建设）50-1001100-2002200-3003（需要建设）距离得分0500米0（不必建设）5001000米110001500米21500米3（必须建设）R_landR_popuR_school)为什么采用乘法叠合为什么采用乘法叠合 ？地理信息系统地理信息系统57*地理信息系统地理信息系统58* 实例练习实例练习-为某小区建设项目选址为某小区建设项目选址目的：找出适宜小区建设的地址目的：找出适宜小区建设的地址标准：标准：在道路沿线在道路沿线10001000米以内米以内; ;在商业中心在商业中心10001000米以内米以内; ;在医
36、院在医院15001500米以内米以内; ;在名牌高中在名牌高中800800米以内米以内; ;地理信息系统地理信息系统59* 准备进行分析的数据：准备进行分析的数据：n network.shpnetwork.shp：城市市区交通网络图：城市市区交通网络图; ;nMarketplace.shpMarketplace.shp：商业中心分布图：商业中心分布图; ;nschool.shpschool.shp：名牌高中分布图：名牌高中分布图; ;nhospital.shphospital.shp：医院分布图：医院分布图; ;地理信息系统地理信息系统60*地理信息系统地理信息系统61*道路道路道路缓冲区道路
37、缓冲区10001000米米bufferbuffer商业中心商业中心商业中心缓冲区商业中心缓冲区10001000米米bufferbuffer名牌高中名牌高中名牌高中缓冲区名牌高中缓冲区800800米米bufferbuffer医院医院医院缓冲区医院缓冲区15001500米米bufferbuffer叠合分析叠合分析适适宜宜区区域域 分析过程：分析过程：地理信息系统地理信息系统62*道路道路适宜区域适宜区域10001000米米bufferbuffer地理信息系统地理信息系统63*商业中心商业中心适宜区域适宜区域10001000米米bufferbuffer地理信息系统地理信息系统64*名牌高中名牌高中适
38、宜区域适宜区域800800米米bufferbuffer地理信息系统地理信息系统65*医院医院适宜区域适宜区域15001500米米bufferbuffer地理信息系统地理信息系统66*城市市区道路、商业中心、名牌高中、医院的缓冲区的叠加层城市市区道路、商业中心、名牌高中、医院的缓冲区的叠加层地理信息系统地理信息系统67*红色区域红色区域为同为同时满足：时满足：道路条件道路条件、商业中心条件商业中心条件、名牌高中条件名牌高中条件、医院条件医院条件。地理信息系统地理信息系统68*第三节第三节 空间邻近度分析空间邻近度分析n空间邻近度（空间邻近度（ProximityProximity）描述了地理）描述
39、了地理空间中两个地物距离相近的程度，临空间中两个地物距离相近的程度，临近度分析是空间分析的一个重要手段。近度分析是空间分析的一个重要手段。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一分析工具之一 。地理信息系统地理信息系统69*?公共设施（商场，邮局，银行，医公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径院，车站，学校等）的服务半径 ?铁路，公路以及航运河道对其所穿铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性过区域经济发展的重要性 ?野生动物的栖息地如何评价野生动物的栖息地如何评价问题：问题：地理信息系统地理信息系统70*3.1空间缓冲区分析
40、的概念空间缓冲区分析的概念空间缓冲区分析空间缓冲区分析（ spatial buffer analysis spatial buffer analysis ）是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周）是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。某项分析或决策提供依据。地理信息系统地理信息系统71*3.2 3.2 缓冲区分析的类型缓冲区分析的类型点的缓冲区点的缓冲区线的缓冲区线的缓冲区面的缓冲区面的缓冲区1233
41、.2.1 矢量缓冲区矢量缓冲区地理信息系统地理信息系统72*3.2 3.2 缓冲区分析的类型缓冲区分析的类型3.2.2 栅格缓冲区栅格缓冲区对需要做缓冲区的栅格单元做距离扩散，即计对需要做缓冲区的栅格单元做距离扩散，即计算其他栅格到需要做缓冲区的栅格的距离算其他栅格到需要做缓冲区的栅格的距离按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格单元单元地理信息系统地理信息系统73*栅格点栅格点2.82.22.02.22.82.21.41.01.42.22.01.00.01.02.02.21.41.01.42.22.82.22.02.22.8栅格距离扩散栅格距离扩散2.
42、82.22.02.22.82.21.41.01.42.22.01.00.01.02.02.21.41.01.42.22.82.22.02.22.8按距离按距离2求出缓冲区栅格求出缓冲区栅格地理信息系统地理信息系统74*空间缓冲区的三大要素：空间缓冲区的三大要素：主体：表示分析的主要目标，分为点源、线主体：表示分析的主要目标，分为点源、线源和面源源和面源邻近对象：表示受主体影响的客体邻近对象：表示受主体影响的客体作用条件：表示主体对邻近对象施加作用的作用条件：表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度影响条件或强度地理信息系统地理信息系统75*3.3 空间缓冲区分析的模型空间缓冲区分析的模型（根
43、据主体对邻近对象作用性质的不同）（根据主体对邻近对象作用性质的不同）v线性模型：线性模型：用于当主体对邻近对象的影响度用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈线性形式衰减时随距离的增大而呈线性形式衰减时。lF Fi i=f=f0 0(1-r(1-ri i) ) r ri i=d=di i/d/d0 0 00ri11lFiFi：主体对邻近对象的实际影响度：主体对邻近对象的实际影响度lf f0 0：主体自身的综合规模指数：主体自身的综合规模指数ld di i：邻近对象离开主体的实际距离：邻近对象离开主体的实际距离ld d0 0：主体对邻近对象的最大影响距离：主体对邻近对象的最大影响距离ri10
44、010050500.50.51.01.00 0Fi地理信息系统地理信息系统76*v二次模型：二次模型：用于当主体对邻近对象的影响度随用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈二次形式衰减时距离的增大而呈二次形式衰减时。Fi=f0(1-ri)2ri=di/d00ri110010050500.50.51.01.00 0riFi地理信息系统地理信息系统77*v指数模型：指数模型：用于当主体对邻近对象的影用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈指数形式衰减时响度随距离的增大而呈指数形式衰减时。Fi=f0 (1-ri)ri=di/d00ri110010050500.50.51.01.00 0riF
45、i地理信息系统地理信息系统78*缓冲区分析涉及两步操作缓冲区分析涉及两步操作：第一步是建立缓冲区图；第二步是进行叠置分析。地理信息系统地理信息系统79*n缓冲区分析在日常工作中极为普遍，如铁路部门要新修一条铁路，它必须了解新的铁路要占用多少耕地、多少房屋等，以便进行工程预算和损失赔偿；n军队需要新建军事基地，由于保密的需要，需要划定军事隔离带；n某城市要新引进一个化工厂，需要评估工厂对周围20公里范围的影响情况，机场附近1公里范围不能有高层建筑，经免飞机的起降等。n河流的防洪。假定为了评估某河流受洪水水灾影响范围，需要计算受灾面积，假定此次受灾范围一般在距河流2公里范围以内。地理信息系统地理信
46、息系统80空间叠加分析、缓冲区应空间叠加分析、缓冲区应用案例用案例地理信息系统地理信息系统813 空间缓冲区分析应用汶川大地震相关损失估算汶川大地震相关损失估算需解决的问题需解决的问题确定汶川地震的确定汶川地震的 分级影响范围分级影响范围计算汶川地震所计算汶川地震所 涉及人口数量涉及人口数量估算汶川地震中估算汶川地震中 道路的损失情况道路的损失情况地理信息系统地理信息系统823 空间缓冲区分析应用u地震等级及分布等相关数据；地震等级及分布等相关数据； u四川省的行政边界图、道路分布图。四川省的行政边界图、道路分布图。1 、准备空间数据准备空间数据 四川地震等级分布图（四川地震等级分布图（4.5
47、级以上）级以上）地理信息系统地理信息系统833 空间缓冲区分析应用空间操作流程空间操作流程2、 进行进行空间操作空间操作地地震震源源buffer分级分级地震缓冲区地震缓冲区overlay叠置层叠置层行行政政边边界界损失估算损失估算属性数据属性数据道路数据道路数据地理信息系统地理信息系统843 空间缓冲区分析应用四川地震等级分布图（四川地震等级分布图（4.5级以上）级以上）2、 进行空间操作进行空间操作 汶川汶川北川北川青川青川建立地震源缓冲区建立地震源缓冲区地理信息系统地理信息系统853 空间缓冲区分析应用2、进行空间操作进行空间操作 地震缓冲区和行政边界叠加地震缓冲区和行政边界叠加地理信息系
48、统地理信息系统863 空间缓冲区分析应用2、 进行空间操作进行空间操作 地震缓冲区和道路叠加地震缓冲区和道路叠加地理信息系统地理信息系统873 空间缓冲区分析应用统计地震所涉及的具体县和乡镇统计地震所涉及的具体县和乡镇及它们的破坏程度。及它们的破坏程度。3、进行统计分析进行统计分析 统计地震所涉及的人口总数。统计地震所涉及的人口总数。结合一些经济指标可以进行地震结合一些经济指标可以进行地震损失估算。损失估算。统计受地震影响的道路及破坏程度。统计受地震影响的道路及破坏程度。地理信息系统地理信息系统88*第四节第四节 空间网络分析空间网络分析空间网络分析（空间网络分析（spatial networ
49、k analysisspatial network analysis）网络是一个由点、线的二元关系构成的系统，网络是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。城市的道路系统、地下管网系统等都可以用网络城市的道路系统、地下管网系统等都可以用网络来表示。来表示。地理信息系统地理信息系统89*空间网络分析的用途空间网络分析的用途公共交通运营的线路选择和紧急救援行动线路的公共交通运营的线路选择和紧急救援行动线路的选择等，与网络最佳路径选择有关选择等，与网络最佳路径选择有关当估计排水系统在暴雨期间是否溢流及河流是否当估计排水系统
50、在暴雨期间是否溢流及河流是否泛滥时，需要进行网流量分析或负荷估计泛滥时，需要进行网流量分析或负荷估计城市消防站分布和医疗保健机构的配置等，可以城市消防站分布和医疗保健机构的配置等，可以看成是利用网络和相关数据进行资源的配置看成是利用网络和相关数据进行资源的配置地理信息系统地理信息系统90*dcbaa) 无向图无向图213(b) 有向图有向图4.1 图论基础知识图论基础知识有有向向图图和和无无向向图图：在在图图中中，若若用用箭箭头头标标明明了了边边是是有有方方向向性性的的，则称这样的图为有向图，否则称为无向图。则称这样的图为有向图，否则称为无向图。边边，弧弧：无无向向图图中中两两顶顶点点之之间间
51、的的连连线线称称为为边边；有有向向图图图图中中顶顶点之间的连线称为弧。点之间的连线称为弧。权权：在在图图的的边边或或弧弧中中给给出出相相关关的的数数，称称为为权权。权权可可以以代代表表一一个顶点到另一个顶点的距离、耗费等。个顶点到另一个顶点的距离、耗费等。地理信息系统地理信息系统91*4.1 图论基础知识图论基础知识路路径径：在在图图中中，从从顶顶点点V V到到顶顶点点VV的的路路径径是是一一个个顶点序列（顶点序列（V=V0,V1,V2V=V0,V1,V2Vm=V)Vm=V)。213(b) 有向图有向图回路：回路：第一个顶点和最后一个顶点相同的路径。第一个顶点和最后一个顶点相同的路径。连连通通
52、图图：如如果果图图中中任任意意两两个个顶顶点点间间都都有有路路径径, ,这这个图就称为连通图。个图就称为连通图。地理信息系统地理信息系统92* 4.2 4.2 最短路径最短路径交交通通网网络络中中常常常常提提出出这这样样的的问问题题：从从甲甲地地到到乙乙地地之之间间是是否否有有公公路路连连通通? ?在在有有多多条条通通路路的的情情况况下下，哪哪一一条条路路最最短短? ? 交交通通网网络络可可用用图图来来表表示示。顶顶点点表表示示城城市市名名称称，边边表表示示两两个个城城市市有有路路连连通通，边边上上权权值值可可表表示示两两城城市市之之间间的的距距离离、交交通通费费或或途途中中所所花花费费的的时
53、时间间等等。求求两两个个顶顶点点之之间间的的最最短短路路径径，不不是是指指路路径径上上边边数数之之和和最最少少，而而是是指指路路径径上上各各边边的的权权值值之之和最小和最小。地理信息系统地理信息系统93*1、单源点最短路径、单源点最短路径 单单源源点点最最短短路路径径是是指指：给给定定一一个个出出发发点点( (单单源源点点),),求求出出源点到其它各顶点之间的最短路径。源点到其它各顶点之间的最短路径。那那么么怎怎样样求求出出单单源源点点的的最最短短路路径径呢呢? ?迪迪杰杰斯斯特特拉拉(Dijkstra)(Dijkstra)在在做做了了大大量量观观察察后后, ,首首先先提提出出了了按按路路长长
54、度度递递增增序序产生各顶点的最短路径算法产生各顶点的最短路径算法, ,我们称之为迪杰斯特拉算法。我们称之为迪杰斯特拉算法。地理信息系统地理信息系统94* 迪杰斯特拉迪杰斯特拉(Dijkstra)算法的基本思想算法的基本思想算法的基本思想是算法的基本思想是: :按路径长度递增的次序产生最按路径长度递增的次序产生最短路径。短路径。设置并逐步扩充一个集合设置并逐步扩充一个集合S S，存放已求出其最，存放已求出其最短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是V-SV-S，其中其中V V为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺为网中所有顶点集合。按最短路径长度递
55、增的顺序逐个以序逐个以V-SV-S中的顶点加到中的顶点加到S S中，直到中，直到S S中包含全部顶点，中包含全部顶点，而而V-SV-S为空。为空。 地理信息系统地理信息系统95*3010105V4100602050V5V3V1V2V0例：求例：求V0到其他各顶点的最到其他各顶点的最短距离短距离第一步：第一步：找找V0到各顶点的直接路径到各顶点的直接路径:V0V1 V0V2 10V0V3 V0V4 30V0V5 100迪杰斯特拉算法的求解过程：迪杰斯特拉算法的求解过程：地理信息系统地理信息系统96*证明：为什么证明：为什么V0V2的最短路径就是的最短路径就是10？ 假设如果另外还有路径比假设如果
56、另外还有路径比1010短，那只可能是短，那只可能是V0V0间接经间接经过过V3V3、V4V4或者或者V5V5到达到达V2V2的另外一条路径，而的另外一条路径，而V0V0到其他各顶点到其他各顶点(V2(V2外）的路径都大于外）的路径都大于1010，所以不可能存在一条比，所以不可能存在一条比1010还小的还小的间接路径了。间接路径了。10105V4100602050V5V3V1V2V030地理信息系统地理信息系统97*第二步：第二步：以以V0V2为中间路径，修订为中间路径，修订V0到其他顶点的路到其他顶点的路径，如果经过径，如果经过V2到其他顶点的路径比原路径短，到其他顶点的路径比原路径短，就替换
57、它，否则不变：就替换它，否则不变：V0V1V0V210V0V3 60 60 （V0V2V3）V0V430V0V510010105V4100602050V5V3V1V2V030地理信息系统地理信息系统98*第三步：第三步：以以V0V4为中间路径，修订为中间路径，修订V0到其他顶点的路到其他顶点的路径，如果经过径，如果经过V4到其他顶点的路径比原路径短，到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：就替换它，否则不变：V0V1V0V210V0V360 60 （V0V2V3）50（V0V4V3）V0V430V0V510090（V0V4V5）10105V4100602050V5V3V1V2V030地
58、理信息系统地理信息系统99*第四步：第四步：以以V0V4V3为中间路径，修订为中间路径，修订V0到其他顶点的到其他顶点的路径，如果经过路径，如果经过V3到其他顶点的路径比原路径短，到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：就替换它，否则不变：V0V1V0V210V0V350（V0V4V3）V0V430V0V590（V0V4V5）60（V0V4V3V5）10105V4100602050V5V3V1V2V030地理信息系统地理信息系统100*终点终点从从V0到其他各顶点的距离和最短路径的求解过程到其他各顶点的距离和最短路径的求解过程12345V1无无V210(V0V2)V360(V0V2V3
59、)50(V0V4V3)V430(V0V4)30(V0V4)V5100(V0V5)100(V0V5)90(V0V4V5)60 (V0V4V3V5)S(V0V2)(V0V4)(V0V4V3)(V0V4V3V5)地理信息系统地理信息系统101*1010V46020V5V3V1V2V030V0V1 V0V2 10V0V3 5050V0V4 30V0V5 60最后我们找到最后我们找到V0V0到到其他各顶点的最短其他各顶点的最短路径路径: :地理信息系统地理信息系统102*2、 最小生成树最小生成树最小生成树的两种方法：最小生成树的两种方法：普里姆算法普里姆算法克鲁斯卡尔算法克鲁斯卡尔算法地理信息系统地理
60、信息系统103*小结小结：路径分析是地理信息系统网络分析中的路径分析是地理信息系统网络分析中的关键问题，而且网络分析的其它优选问题诸如关键问题，而且网络分析的其它优选问题诸如最小成本计算、地址选择模型、节点连通性等最小成本计算、地址选择模型、节点连通性等都和图论中的最短路径问题等价，在方法论上都和图论中的最短路径问题等价，在方法论上它们有着很大程度的相似性与一致性。它们有着很大程度的相似性与一致性。地理信息系统地理信息系统104*泰森多边形应用n在ArcView中，先生成TIN，再由TIN生成Thiessen Polygonn在ArcGIS中，直接用Arctools，可生成Thiessen P
61、olygonn实例：1.泰森多边形法,求得平均高程后,就可用各点的挖填高度和各点所代表的面积求挖填土方量n2.人口调查点计算人口调查区的人口密度地理信息系统地理信息系统105*地理信息系统地理信息系统106*空间分析应用 空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。一般步骤是：n 明确分析的目的和评价准则n 准备分析数据n 进行空间分析操作n 进行结果分析n 解释、评价结果（如有必要，返回步骤1）n 结果输出（地图、表格和文档）地理信息系统地理信息系统107*1、道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取，计算道路拓宽改建中的拆迁指标。
62、n明确分析的目的和标准目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值。道路拓宽改建的标准是：道路从原有的20m拓宽至60m；拓宽道路应尽量保持直线；部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。n准备进行分析的数据 本例需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。n进行空间操作选择拟拓宽的道路（中心线），根据拓宽半径，建立缓冲区。将此缓冲区与建筑物数据进行叠合，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。n进行统计分析对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去掉，并对道路的
63、拓宽边界进行局部调整。对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。n将分析结果以地图和表格的形式打印输出地理信息系统地理信息系统108*2、辅助建设项目选址利用空间操作和特征提取功能，为一建设项目选择最佳的建设位置。n建立分析的目的和标准目的：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。工厂选址的标准包括：地块建设用地面积不小于10000m2；地块的地价不超过1万元/m2；地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。n从数据库中提取用于选址的数据 为达到选址的目的，需准备两种数据，一种为包括全市所有地块信息的数据层；另一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校等）的分布图。n
64、进行特征提取和空间拓扑叠加 从地块图中选择所有满足条件1、2的地块，并与公共设施层数据进行叠合。n进行邻域分析对叠加的结果进行邻域分析和特征提取，选择出满足要求的地块。n将选择的地块及相关信息以地图和表格形式打印输出地理信息系统地理信息系统109*3、洪水淹没损失分析n分析目的和评价准则估计住宅用地被洪水淹设而造成的损失洪水水位的相对高程为500米损失的大小和居民的财产、地基的稳定性有关n可获得的资料数字化的地块多边形地图。每个地块均有土地使用、可遭损失的财产状况（简称估计财产）、不同地基类型等属性地块多边形属性表中有地均财产这一项，地均财产=估计财产/地块面积。对每一类地基，可估计其稳定性，
65、并估计房屋倒坍的可能性，称损失系数数字化的等高线地形图地理信息系统地理信息系统110*n进行空间操作将地块多边形和高程多边形叠合，产生地块高程多边形地图和对应的属性表。在地块高程属性表中选择高程小于等于500，土地使用性为住宅(R1、R2)的记录和地基损失系统对照表连接，获得新的地块高程属性表。估计损失=面积地均财产损失系数。可知，当洪水淹没了500米以下的地区时，每个地块财产的大致损失状况。对地块高程图按对应属性进行分类，得到洪水淹没损失分布图。地理信息系统地理信息系统111*n进行统计分析形成损失估计表和分析结论表洪水淹没损失分析(续)*112一个伐木公司的决策 综合实例综合实例*1131
66、.分析前准备分析前准备 一个伐木公司获一个伐木公司获准在准在OakwoodOakwood区区进行采伐进行采伐 , ,他们他们知道每采伐知道每采伐100m100m2 2的松树林可以得的松树林可以得到到100100美元的纯美元的纯收入，而每采伐收入，而每采伐100m100m2 2的橡树林可的橡树林可获得获得200200美元的美元的纯收入。纯收入。 *1142 2许可约束条件许可约束条件 (1)(1)不得砍伐墓地周围不得砍伐墓地周围10km10km以内的树木；以内的树木； (2)(2)为为防防止止水水土土流流失失，不不得得在在海海、湖湖或或河河流流沿沿岸岸1km1km以内的区域砍伐树木；以内的区域砍
67、伐树木； (3)(3)因因为为森森林林资资源源保保护护法法不不允允许许在在该该地地区区修修建建新新的的公公路路，采采伐伐地地点点必必须须位位于于沿沿公公路路5km5km以以内内的的范范围内，以使重型采伐设备可以进入林区围内，以使重型采伐设备可以进入林区。*115 3 3公司区位选择规则公司区位选择规则 (1)(1)采采伐伐地地点点必必须须是是在在雪雪线线(1000m)(1000m)以以下下，因因为重型采伐设备不能在雪封地区进行采伐；为重型采伐设备不能在雪封地区进行采伐； (2)(2)重重采采伐伐设设备备不不能能在在任任何何坡坡度度大大于于5 5度度的的地地区操作。区操作。*116 4 4确定所
68、需数据确定所需数据 (1)(1)河流线文件；河流线文件； (2)(2)道路线文件；道路线文件； (3)(3)墓地点文件；墓地点文件； (4)(4)湖泊和海域多边形文件；湖泊和海域多边形文件； (5)(5)等高线线矢量文件；等高线线矢量文件； (6)(6)林区覆盖林区覆盖ASCIIASCII格式文件。格式文件。*1175 5数数字字化化数数据据源源分析分析(1)(1)道道路路矢矢量量数数据据：道道路路矢矢量量数数据据是是名名为为ROADLINEROADLINE的的ARCARCINFOINFO形形式式线线状状道道路路覆覆盖盖层层，该该图图层层主主要要用用来来生成道路缓冲区。生成道路缓冲区。地理信息
69、系统地理信息系统118*(2)(2)等高线数据等高线数据1 1：这：这是一个名为是一个名为CONTOURPOLYCONTOURPOLY的的ARCARCINFOINFO格式的多边格式的多边形矢量数据覆盖层。形矢量数据覆盖层。其属性文件中的其属性文件中的SPOTSPOT字段中存贮了字段中存贮了等高线的高程值，等高线的高程值，该图层主要用来提该图层主要用来提取海拔高于取海拔高于1000m1000m的区域。的区域。 *119(3)(3)等高线数据等高线数据2 2：这是一：这是一个名为个名为CONTOURLINESCONTOURLINES的的ARCARCINFOINFO格式的线状矢量数格式的线状矢量数据
70、覆盖层。其中的每条等据覆盖层。其中的每条等高线都有一个高程编码。高线都有一个高程编码。其属性文件中的其属性文件中的SPOTSPOT字段字段中存贮了等高线的高程值，中存贮了等高线的高程值，该图层主要用来生成地形该图层主要用来生成地形坡度文件和用来提取海拔坡度文件和用来提取海拔高于高于1000m1000m的区域。的区域。 *120 (4)(4)墓地点状图层：墓地点状图层：OakwoodOakwood林区的墓地是一个名为林区的墓地是一个名为SHRINEPOINTSHRINEPOINT的的ARCARCINFOINFO格式点覆盖层，主要用来生格式点覆盖层，主要用来生成墓地缓冲区。成墓地缓冲区。 *121
71、(5)(5)河流：这是一个名为河流：这是一个名为RIVERLINERIVERLINE矢量形式矢量形式ARCARCINFOINFO格式的覆盖层，用来生成河流缓冲区格式的覆盖层，用来生成河流缓冲区 *122(6)(6)海海与与湖湖：海海与与湖湖是是一一个个名名为为WATERPOLYWATERPOLY的的ARCARCINFOINFO格式多边形覆盖层，用来生成海与湖的缓冲区。格式多边形覆盖层，用来生成海与湖的缓冲区。*123(7)(7)林区覆盖：这是一个以林区覆盖：这是一个以ASCIIASCII格式描述格式描述的林区覆盖的文本文件。在用的林区覆盖的文本文件。在用ARCARCINFOINFO分分析时需要
72、转换成析时需要转换成ARCARCINFOINFO可识别的栅格数可识别的栅格数据文件。该数据文件名为据文件。该数据文件名为FORESTFORESTdatdat。网。网格编码值格编码值5 5代表橡树林，编码值代表橡树林，编码值1010代表松树代表松树林。林。 *124第一步缓冲区操作第一步缓冲区操作a a生成道路缓冲区生成道路缓冲区 由由于于采采伐伐区区必必须须位位于于道道路路沿沿线线5km5km以以内内，而而覆覆盖盖层层长长度度单单位位是是以以米米计计量量的的，所所以以我我们们沿沿道道路路向向外外5000m5000m为为半半径径创创建建缓缓冲冲区区，采采伐伐地地点点必必须须位位于于该该缓缓冲冲区
73、区以以内内。在在ARCARCINFOINFO中中用用BUFFERBUFFER命命令令生生成成缓缓冲冲区区：这这步步操操作作产产生生名名为为ROADBUFROADBUF的的多多边边形形文文件件，多多边边形形内内部部区区域域代代表表道道路路沿沿线线5000m5000m以以内范围。内范围。*125道路缓冲区道路缓冲区*126b b生成海与湖的缓冲区生成海与湖的缓冲区 进进行行这这步步操操作作的的依依据据是是采采伐伐地地不不能能位位于于海海或或湖湖沿沿岸岸1km1km范范围围以以内内。这这里里仅仅显显示示被被选选取取的的海海与与湖湖多多边边形形。我我们们先先把把选选择择规规则则写写进进文文件件，然后对
74、海与湖进行缓冲区生成操作。然后对海与湖进行缓冲区生成操作。*127c c生成河流缓冲区生成河流缓冲区采伐区不得位于河流两岸采伐区不得位于河流两岸1km1km范围以内。因此范围以内。因此我们沿河流向外生成我们沿河流向外生成1000m1000m的缓冲区的缓冲区。*128d d对墓地生成缓冲区对墓地生成缓冲区采采伐伐点点不不得得位位于于墓墓地地周周围围10km10km以以内内，因因此此我我们们还需要围绕墓地创建一个还需要围绕墓地创建一个10km10km的缓冲区。的缓冲区。*129第二步第二步 擦除操作擦除操作 采采伐伐地地区区必必须须在在道道路路缓缓冲冲区区多多边边形形以以内内，而而不不能能位位于于
75、河河、湖湖、海海及及墓墓地地缓缓冲冲区区多多边边形形以以内内。因因而而我我们们的的解解决决方方案案是是从从道道路路缓缓冲冲区区多多边边形形中中擦擦除除(erase) (erase) 上上述述其其他他缓缓冲冲区区多多边边形。具体操作如下：形。具体操作如下：*130a.a.在在道道路路缓缓冲冲区区多多边边形形中中擦擦除除海海与与湖湖缓缓冲冲区区*131b. b. 在道路周围擦除河流缓冲区多边形在道路周围擦除河流缓冲区多边形*132c c在在中中间间结结果果中中擦擦除除墓墓地地缓缓冲冲区区( (图图5-5-50)50)*133d d定义雪封区域定义雪封区域公公司司的的第第一一个个选选择择规规则则是是
76、采采伐伐区区不不得得位位于于雪雪封封地地区区，为为此此我我们们要要创创建建一一个个雪雪封封区区域域的的覆覆盖盖层层。然然后后从从结结果果图图层层中中去去除除该该雪雪封封区区域域。有有一一个个名名为为CONTOURLINESCONTOURLINES的的ARCARCINFOINFO格格式式的的线线状状矢矢量量数数据据覆覆盖盖层层。其其中中的的每每条条等等高高线线都都有有一一个个高高程程编编码码。其其属属性性文文件件中中的的SPOTSPOT字字段段中中存存贮贮了了等等高高线线的的高高程程值值，该该图图层层主主要要用用来来生生成成地地形形坡坡度度文文件件和和用用来来提提取取海海拔拔高高于于1000m1
77、000m的区域。的区域。*134地理信息系统地理信息系统135*136第三步第三步 数字高程模型数字高程模型(DEM)(DEM) 选择采伐地点的最后一个规则是：重型采选择采伐地点的最后一个规则是：重型采伐设备不能在任何大于伐设备不能在任何大于5 5度坡地上进行操作。在度坡地上进行操作。在ARCARCINFOINFO中我们需要创建中我们需要创建DEMDEM模型完成这项工模型完成这项工作。作。DEM DEM 是是GISGIS空间分析和可视化常用的强有空间分析和可视化常用的强有力的工具。在力的工具。在ARCARC模块中，其数据以模块中，其数据以TIN TIN (Trianguler lrregula
78、r Network)(Trianguler lrregular Network)格式文件存格式文件存贮。贮。TINTIN文件中保存有地形高度、坡度和坡向等文件中保存有地形高度、坡度和坡向等方面信息，我们可以据此提取所需区域，具体方面信息，我们可以据此提取所需区域，具体操作如下：操作如下： *137创建一个创建一个TIN 地理信息系统地理信息系统138*139将将TINTIN数据提取坡度信息数据提取坡度信息 有有了了坡坡度度信信息息后后，我我们们就就可可以以进进一一步步提提取取坡坡度度大大于于5 5度的区域，然后从解决方案中去除该区域度的区域，然后从解决方案中去除该区域。*140第四步格网操作第
79、四步格网操作 我我们们所所能能获获取取的的林林区区覆覆盖盖数数据据以以ASCIIASCII格格式式文文件件储储存存，需需要要使使用用asciigridasciigrid命命令令将将其其转转为为ARCARCINFOINFO格式的数据文件。格式的数据文件。a a 转转ASCIIASCII格式文件为格式文件为网格数据文网格数据文件：绿色区件：绿色区域是松树林域是松树林区，兰色区区，兰色区域是橡树林域是橡树林区区*141b b 转换网格数据为多边形覆盖层转换网格数据为多边形覆盖层 其用来进行空间分析，我们使用其用来进行空间分析，我们使用gridpolygridpoly命命令将其转变成多边形覆盖层。现在
80、我们可以查令将其转变成多边形覆盖层。现在我们可以查看看forestpoly.PATforestpoly.PAT文件中包含的信息：文件中包含的信息：地理信息系统地理信息系统142*现在我们可以利用现有结果图层进行最后叠置分现在我们可以利用现有结果图层进行最后叠置分析。析。第五步叠置分析第五步叠置分析在在ARCARCINFOINFO中有许多方法进行空间叠置分析，这中有许多方法进行空间叠置分析，这里主要使用里主要使用identityidentity命令。命令。*143将林区与当前解决方案进行叠置，叠置分将林区与当前解决方案进行叠置，叠置分析结果如图所示。析结果如图所示。 地理信息系统地理信息系统14
81、4*145 在在ARCPLOTARCPLOT模式下查看结果，将选择规则模式下查看结果，将选择规则写进文件，并保存提取结果：写进文件，并保存提取结果： *146第六步第六步 计算采伐过程中的预期收益计算采伐过程中的预期收益这这样样，我我们们最最终终得得到到了了合合适适采采伐伐区区的的地地图图。现现在在的的任任务务是是计计算算采采伐伐过过程程中中公公司司可可以以盈盈利利的的总总额额，我们将在我们将在INFOINFO模块中完成这项操作。模块中完成这项操作。a a。查看。查看FINALFINALPATPAT文件文件为此，我们先需查看为此，我们先需查看FINALFINALPATPAT文件的字段名文件的字
82、段名地理信息系统地理信息系统147*148现在，我们拥有每个采伐多边形面积和相关林型等数现在，我们拥有每个采伐多边形面积和相关林型等数据。除此之外，我们还需要将林型与每据。除此之外，我们还需要将林型与每100m100m2 2树林的采树林的采伐成本联系起来，同时将面积单位由平方米转换成伐成本联系起来，同时将面积单位由平方米转换成100m100m2 2。最后我们将面积与单位面积的采伐收益相乘，。最后我们将面积与单位面积的采伐收益相乘，就可以得到预期采伐收益。就可以得到预期采伐收益。b b创建单位面积采伐成本的创建单位面积采伐成本的INFOINFO文件文件我们在我们在FINALFINALPATPAT
83、中创建一个新的中创建一个新的COSTCOST字段，现在我字段，现在我们为新建文件输入采伐值，其中每们为新建文件输入采伐值，其中每100m100m2 2松树为松树为100100￥，￥，橡树为橡树为200200￥，查看结果￥，查看结果 地理信息系统地理信息系统149*c c创建收入字段创建收入字段我我们们在在FINALFINALPATPAT中中创创建建一一个个新新的的VALUEVALUE字字段段，用来存放计算收入用来存放计算收入d d计算每个多边形的单位面积采伐成本计算每个多边形的单位面积采伐成本给给字字段段VALUEVALUE赋赋值值，将将面面积积计计量量单单位位由由平平方方米米转成转成100m
84、100m2 2地理信息系统地理信息系统150*151计算每块采伐区的采伐盈利值：计算每块采伐区的采伐盈利值：*152最最后后，对对该该字字段段值值进进行行汇汇总总，我我们们就就可可以以得得到到将将近近1 1千千万万美美元元的的采采伐伐盈盈利利总总额额。至至此此，我我们们利利用用G1SG1S空空间间分分析析功功能能完完成成了了为为一一个个伐伐木木公公司司的辅助决策过程。的辅助决策过程。地理信息系统地理信息系统153*复习题复习题v空间分析的概念？空间分析的概念？v数字高程模型的概念？数字高程模型的概念？v数字高程模型的应用有哪些？数字高程模型的应用有哪些？v空间叠合分析的概念？空间叠合分析的概念？v多边形叠合的方式？多边形叠合的方式？v空间缓冲区分析的概念？空间缓冲区分析的概念？v空间缓冲区分析的模型？空间缓冲区分析的模型？v迪杰斯特拉算法的思路？迪杰斯特拉算法的思路？v结合实际掌握各种空间分析的应用结合实际掌握各种空间分析的应用
