第十一章矢量数据分析

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矢量数据的空间分析

矢量数据的空间分析

三、网络分析
4. 网络分析的基本功能
1)应用方面——一般网络分析的基本功能 2)原理方面——ArcGIS中网络分析的基本功能
三、网络分析
1)一般网络分析的基本功能
从实际应用的方面来说,网络分析的基本功能是基 于几何网络的特征和属性,利用距离、权重和规划条件 来进行分析得到结果并且应用在实际中,它主要包括: 路径分析 地址匹配 资源分配
图7.12 图层合并操作
二、叠置分析
6)修正更新(Update)
修正更新是指首先对输入的图层和修正图层进行几何相交 的计算,然后输入的图层被修正图层(一般为多边形)覆盖的 那一部分的属性将被修正图层而代替。而且如果两个图层均是 多边形要素的话,那么两者将进行合并,并且重叠部分将被修 正图层所代替,而输入图层的那一部分将被擦去。
1)shape file文件 2)coverage文件 3)GeoDatabase里面的要素
注:对coverage文件操作需要安装ArcGIS Workstaion才行。
A A B
二、叠置分析
3.叠置分析方法
1)图层擦除(Erase)
图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小,将 擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除,最后得到 剩余的输入图层的结果。从数学的空间逻辑运算的角度来 说,即
三、网络分析
3. ArcGIS网络分析数据的预处理
1)网络数据的符号化 2)几何网络要素的添加和删除 3)网络连通性的变更 4)网络可运行性的编辑
三、网络分析
1)网络数据的符号化
网络的线状要素的属性存在着可运行和不可运行 情形,称之为可运行性。可运行的要素允许资源流动通 过,不可运行的要素则不允许。这项信息被储存在该要 素类别属性表格中的Enable字段,值为1代表可运行的, 值为0代表不可运行的。使用属性来符号化要素可以很 快的定义出哪些图征是可运行的,哪些是不可运行的。

数据处理及矢量数据的叠置分析

数据处理及矢量数据的叠置分析
数据处理及矢量数据 的叠置分析
目录
• 引言 • 数据处理基础 • 矢量数据处理 • 矢量数据的叠置分析 • 案例分析与实践 • 结论与展望
01
引言
主题简介
数据处理
数据处理是指对数据进行收集、整理、存储、检索、传输 和利用的过程,旨在提取有用的信息并应用于实际场景。
矢量数据
矢量数据是一种基于几何对象的数据表示方法,包括点、 线、面等几何要素,具有数据精度高、信息量大的特点。
多重叠置
多重叠置是将多个矢量数据层进行多次叠加,以揭示更复杂的空间关系。多重叠置可以用 于分析不同地理要素之间的层次结构和网络关系。
叠置分析的应用场景
城市规划
灾Hale Waihona Puke 预警在城市规划中,可以通过叠置分析来 研究不同土地利用类型之间的空间关 系和相互影响,为城市规划和土地利 用提供决策支持。
在灾害预警中,可以通过叠置分析来 研究不同灾害风险因素之间的相互影 响和关联,为灾害预警和减灾提供决 策支持。
数据转换
将数据转换为适合分析的格式 或类型,如将分类变量转换为 虚拟变量。
数据集成
将多个来源的数据整合到一个 统一的数据集中,解决数据孤 岛问题。
数据归一化
将数据缩放到特定的范围或标 准,如将数据归一化到0-1之间

03
矢量数据处理
矢量数据概念
矢量数据
以几何对象为表示形式的地理数据,包括点、线、面等基本元素。
环境保护
在环境保护中,可以通过叠置分析来 研究不同生态系统和环境要素之间的 相互影响和关联,为环境保护和可持 续发展提供决策支持。
05
案例分析与实践
案例一:地理信息系统中的叠置分析
总结词

矢量数据与栅格数据

矢量数据与栅格数据

矢量数据与栅格数据概述:矢量数据和栅格数据是地理信息系统(GIS)中常用的两种数据表示方式。

矢量数据以点、线、面等几何要素为基本单位,栅格数据则以像素为基本单位。

本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的定义、特点、应用以及数据格式等相关内容。

一、矢量数据1. 定义:矢量数据是用坐标点和线段等几何要素来表示地理空间对象的数据。

它以点、线、面等几何要素的位置、形状和属性来描述地理现象。

2. 特点:- 精确性:矢量数据能够精确描述地理要素的位置和形状。

- 可编辑性:矢量数据可以进行编辑和修改,方便用户对地理要素进行更新和维护。

- 数据量小:相比栅格数据,矢量数据通常具有较小的数据量,适合存储和传输。

3. 应用:矢量数据广泛应用于地图制作、地理分析、空间查询等领域。

例如,矢量数据可用于绘制道路网络、河流、建造物等地理要素,以及进行空间分析,如缓冲区分析、路径分析等。

4. 数据格式:常见的矢量数据格式包括Shapefile(SHP)、GeoJSON、KML等。

Shapefile是一种常用的矢量数据存储格式,它由多个文件组成,包括.shp、.shx、.dbf等。

二、栅格数据1. 定义:栅格数据是将地理空间划分为规则的像元(像素)网格,每一个像元都包含有关地理现象的属性值。

栅格数据以栅格单元的位置和属性来表示地理空间。

2. 特点:- 空间连续性:栅格数据能够较好地表示地理空间的连续性,适适合于摹拟和分析自然现象。

- 数据丰富:栅格数据可以存储大量的属性信息,如高程、温度、植被类型等。

- 数据处理:栅格数据可以进行各种数学和统计分析,如栅格代数运算、空间插值等。

3. 应用:栅格数据广泛应用于地形分析、遥感影像处理、环境摹拟等领域。

例如,栅格数据可用于生成数字高程模型(DEM)、遥感图象分类、洪水摹拟等。

4. 数据格式:常见的栅格数据格式包括TIFF(Tagged Image File Format)、JPEG2000、GeoTIFF等。

矢量分析简介

矢量分析简介

天津大学电子信息工程学院二零一四年目录一、标量场和矢量场 (1)二、矢量的通量散度 (6)三、矢量的环流旋度 (9)四、标量场的梯度 (12)五、亥姆霍兹定理 (15)小结 (16)习题 (18)附录1 电磁场与电磁波主要物理量符号和单位 (20)附录2 重要的矢量公式 (24)一、标量场和矢量场物理量场的概念是指,在空间区域的每一点,都有该物理量确定的值与之对应。

即物理量数值的无穷集合表示一种场。

如果此物理量为标量(一个仅用数值就可以表示的物理量,如温度),这种场就称为标量场,如温度场、密度场、电位场等。

如果此物理量为矢量(需要用数值及方向表示的物理量,如速度),这种场就称为矢量场,如速度场、力场、电磁场等。

仅与空间有关的场,称为静态场;与空间、时间都相关的场,称为动态场。

矢量:可以用一段有向线段来表示,如图1-1所示,记为A ,A 为A 的模。

线段长度表示模的大小,箭头是A 的方向。

单位矢量:用来表示矢量的方向 ,记为A ,其模为1,即://A A A A A ==A AA = (1-1)三种常用的坐标系:()()(),,,,,,x y zz ϕϕθϕθϕ⎧ ⎪⎪⎨⎪⎪ ⎩直角坐标系 x,y,z; 正交坐标系圆柱坐标系r,,z;r 球坐标系r,,;rA图1-1 矢量表示圆柱坐标系、球坐标系对应的自变量与三个矢量方向关系,分别如图1-2、图1-3所示。

图1-2 圆柱坐标系参量示意图图1-3 球坐标系参量示意图位置矢量:从坐标原点指向空间位置点的矢量,记为r 。

对直角坐标系有r xx yy zz =++。

r 与空间位置点(),,x y z 有着一一对应的关系,即空间位置点(),,x y z 可以用位置矢量r 表示。

三维空间的矢量场可以分解为三个分量场, ()()()()x y z F r x F r y F r z F r = + + 。

其中()()()x y z F r F r F r 、、为标量场。

关于矢量数据叠加分析的教程

关于矢量数据叠加分析的教程
New_Area,选择菜单Calculate…,出现Field Calculator对话框,勾选Advance选
项,在Pro-logic VBA Script Code文本框内输入以下VBA代码:(“//”右边的文
字为代码说明,不必输入,只输入英文代码即可)
dim newarea as double //声明double类变量newarea用于保存面积值,该名
地理信息系统实习教程(ArcGIS 9) 第四篇 矢量型空间分析 多边形合并、叠合
11 - 2
示处理完毕,按Close键关闭。叠合后的图层dissolve1出现在目录表、地图窗口
内(见图11-2)。每个乡按所在县合并,空间处理的结果是取消了多边形乡的边
界,保留了县的边界,对AREA和POP94二个字段作了累加计算。
到这二个图层名出现在Features列表中。
Output Feature Class:d:\gis_ex09\ex11\temp\Union1.shp 鼠标选择路径,键
盘输入文件名
JoinAttributes (Optional):ALL 默认,所有字段都合并
按OK键继续,软件出现处理过程提示窗,左上角出现Completed提示,处
字可以自行取名,但要与下面的命令框输入的名字
保持一致
dim pArea as IArea //声明IArea类变量pArea用于保存参与计算的字段
set pArea = [shape] //为变量pArea赋值
newarea = pArea.area //求解多边形面积并赋给以上用户定义的变量
newarea
独立属性表found.dbf,用Add按钮,该表加载。鼠标右键点击该表,选Open打

《矢量分析》多媒体课件

《矢量分析》多媒体课件

z
az
ax
ay
M
z=z1平面
ax ay az ay az ax
x x=x1平面
y
y=y1平面
az ax ay
思考:单位坐标矢量ax、ay、az是不是常矢量??
(常矢量:其方向不随点的位置改变而改变)
直角坐标系
➢ 任意矢量A的表示: A Axax Aya y Azaz
α,β,γ分别为矢量A与坐标轴的夹角,cosα , cosβ ,cosγ称为矢量的方向余弦
B
AB A B cosA,B

A
•两个矢量的 点积是一个标 量,可正可负
Bcos
A
点积等于矢量A的模与矢量B在矢量A的方向上的投影大小 的乘积,或者说等于矢量B的模和矢量A在矢量B方向上 的投影大小的乘积。
0
A
B


A
B
A B 两矢量垂直的充要条件 A // B
矢量的点积(标量积,标积)
标量场与矢量场
矢量
➢矢量:具有大小和方向的量
➢矢量的表示:A=aAA (
A

aA
A
),其中A表示模
或长度,aA表示方向的单位矢量 (大小为1).
AA
A =aAA
aA
aA

A A

A A
矢量的分量表示法
➢ 利用正交坐标系中的坐标单位矢量,可以把矢量分解为:
A Axa x Aya y Aza z
➢标量积的结果是标量,满足交换律和分配律
AB BA
A (B C) A B A C
➢并且有: A A A2 Ax2 Ay2 Az2
点积的计算方法:

矢量分析总结

矢量分析总结
ey y Ay ez z Az
2 f 2 f 2 f f f (ex e y e z ) (e x e y ez ) f 2 2 2 x y z x y z x y z
有一种情况例外:微分操作只对它右边的表达式发生作
• 直角坐标系中的计算公式:
A B Ax Bx Ay B y Az Bz
矢量乘法
(2)叉乘(矢积)(洛伦兹力)
C A B => C AB sin ,
方向满足右手定则。(ex ,ey ,ez ,ex ,ey) • A⊥B 时有最大模值。
• •
A∥B A B 0 。 直角坐标系中的计算公式:
螺线管线圈磁力线
矢量的面积分、通量
(2)矢量场的面积分、通量
① 面积元 dS
面积元
② 通量:矢量的面积分
称作矢量 A 穿过曲面 S 的通量。例:
B dS
S
I J dS
S
通量
通量与散度
(3)高斯散度定理、散度
① 回忆高等数学中的高斯公式:
P Q R V ( x y z )dV S Pdydz Qdzdx Rdxdy
dx d y dS x ex dydz
y
直角坐标系的长度元、面积元、体积元
• 圆柱坐标系
坐标变量 坐标单位矢量
, , z
e , e , ez
位置矢量
线元矢量
r e e z z
dl e d e d ez dz
圆柱坐标系
面元矢量 dS e ddz e ddz ez dd 体积元
⑥ 法向单位矢量与切向单位矢量:en,et

矢量数据的空间分析

矢量数据的空间分析

地理信息系统中的矢量数据应用
01
地图制作与编辑
02
空间查询与分析
03
地理信息可视化
矢量数据是地理信息系统的基础, 用于地图的制作、编辑和更新。
基于矢量数据,进行空间查询、 距离和面积计算、缓冲区分析等 操作。
通过矢量数据,实现地图的动态 显示和交互,提高地理信息的可 视化效果。
遥感影像中的矢量数据提取与分析
空间分析的基本方法与技术
空间数据查询
通过SQL查询语言等工具,对空间数据 进行筛选、检索和查询,获取所需的空
间信息。
空间统计分析
利用统计学方法对空间数据进行统计 分析,如全局和局部的空间自相关分
析、空间回归分析等。
地图代数
利用地图代数方法对空间数据进行处 理和分析,如地图叠加、地图代数运 算等。
三维分析
空间数据聚合与分类
空间数据聚合
将多个空间对象组合成一个或多个更大的对象,以进行更高层次的分析。例如, 将多个点聚合为线或面。
空间数据分类
根据空间对象的属性或关系将其分组。例如,根据对象的密度或形状对点进行分 类。
空间数据插值与预测
空间数据插值
通过已知点或对象的数据估算未知点的值。例如,使用已知点的温度数据估算未知点的 温度。
04
矢量数据的空间分析案例
城市规划中的矢量数据分析
城市道路网络分析
通过矢量数据分析城市道 路的走向、连通性以及交 通流量,为城市规划提供 依据。
居民区分布研究
利用矢量数据对居民区的 分布、规模和人口密度进 行分析,有助于合理规划 城市居住用地。
公共设施布局优化
通过对公共设施(如学校、 医院等)的矢量数据分析, 优化其布局,提高服务效 率。
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缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围,具 体指在点、线、面实体的周围,自动建立的一定宽度的多 边形。从数学的角度看,缓冲区分析的基本思想是给定一 个空间对象或集合,确定他们的邻域,邻域的大小由邻域 半径R决定。因此对象Oi的缓冲区定义为
数学表达为: Bi x : d (xi , Oi ) R
两邻边距轴线的距离为R的两平行线的交点来生成缓冲区对应顶点。 ➢ 确定缓冲区的起止点
➢ 确定其它转折点对应的顶点
➢ 生成缓冲区
A1 AR
A2
Ⅰ1

Ⅱ Ⅰ2

R B1
B2 B
山东科技大学测绘学院 地理信息系统原理与应用
20
空间缓冲区的建立
地理信息系统原理与应用
角分线法的缺陷
➢难以最大限度保证 双线的等宽性。
缓冲距离
◦ 固定(常规)
按设置常数,如道路拓宽
◦ 变长
按给定字段取值,如按河 流流量生成缓冲区
量度单位
◦ 米/英尺
缓冲模式
◦ 单缓冲(常规)
生成一个缓冲区
◦ 多缓冲
生成多个缓冲区,如上海的影 响力
缓冲边界处理
◦ 边界不融合
保留缓冲叠加部分
◦ 边界融合
不保留缓冲叠加部分
缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外 的名称,如图形加粗,加宽线,中心线扩张等,它们指的 都是相同的操作。
双线问题解决办法
(1)角平分线法(简单 平行线法)
算法是在轴线的首尾点处, 作轴线的垂线并按缓冲区半径截 出左右边线的起止点;在轴线的 其他转折点上,用与该线所关联 的前后两邻边距轴线的距离为R 的两平行线的交点来生成缓冲区 对应顶点。
① 角分线法
算法是在轴线的首尾点处,作轴线的垂线并按缓冲区半径截 出左右边线的起止点;在轴线的其他转折点上,用与该线所关联的前后
◦ 基本操作
以填埋场为圆心,做点缓冲,生成圆心缓冲区 将缓冲区分别与学校等要素层叠加 输出落入缓冲区内的学校、文物保护区、水源等
统计道路拓宽需要拆迁的房屋?
◦ 基本操作
按需拆迁的道路中心线,以规划的道路宽度,生成道路缓冲 区
将道路缓冲区与居民建筑物层叠加 输出需拆迁的房屋 统计房屋的面积、人口、总估价等
矢量数据的空间分析主要是基于点、线、面三种基 本形式
在ArcGIS中,矢量数据的空间分析主要包括缓冲区 分析、叠置分析和网络分析。
分析对象
◦ 几何对象:点、线、面 ◦ 空间关系:拓扑、非拓扑
分析手段
◦ 基本:缓冲区、叠置、距离量测 ◦ 高级:模式分析
分析精度
◦ 几何对象的位置和形状
主要目的
2014-4-4
了解空间分析 从矢量数据结构的特点开始说起
建立缓冲区 地图叠置 距离量测 要素提取
有地图以来,就开始有各种各样利用地图的空间 分析。在地图上量算地理要素之间的距离方位、 面积,利用地图进行各种研究和决策,都是空间 分析的实例。
空间分析( Spatial Analysis )的历史远长于GIS 的历史。
线缓冲
◦ 围绕线的缓冲形成一系 列长条形缓冲带
◦ 两侧或单侧
面缓冲
◦ 围绕面的缓冲形成由多 边形边界向外延伸的缓 冲区
◦ 向外或向内
危险品仓库潜在影响范围的确定
2.2 线缓冲区分析实例
河流两侧森林保护范围的确定
2.2 线缓冲区分析实例
道路拓宽改建中建筑物拆迁范围的确定。
湖泊周围生态保护区范围的确定
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。
缓冲区的决定 因素
◦ 几何对象 ◦ 缓冲距离 ◦ 量度单位 ◦ 缓冲模式 ◦ 缓冲边界处理
Rings
Drive Times
Hand Drawn
Administrative Areas
点缓冲
◦ 围绕点的缓冲形成圆形 缓冲
➢尤其当凸侧角点变
d
β
A R
B
R
锐时,缓冲区端点
Hale Waihona Puke 将远离轴线顶点。d R / sin / 2
21
山东科技大学测绘学院
②凸角圆弧法
➢确定缓冲区的起止点 ➢判断转折点的凸凹侧 ➢在凹侧用平行线的
交点生成对应顶点 ➢在凸侧用圆弧弥合
A2 A A1
C2
B1
C
B
B2
山东科技大学测绘学院 地理信息系统原理与应用
◦ 将地图分为两个区域
指定距离之内(即缓冲 区)
指定距离之外
操作对象
◦ 点、线、面
基本原理
◦ 邻近
缓冲是基于邻近(proximity)的概念,把地图分 为两个区域,一个区域位于所选地图要素的指定 区域之内,另一个区域在指定距离之外。在指定 距离之内的称为缓冲区。
例如:交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重 要性,公共设施(商场、邮局、银行、医院、车 站、学校等)的服务半径,大型水库建设引起的 搬迁,铁路,公路以及航运河道对其所穿越的区 域经济发展的重要性等,均是一个邻近度问题。
Goodchild将空间分析分为2类:产生式分析和查 询式分析。
按照空间数据的形式,分为矢量数据的空间分析 和栅格数据的空间分析。
空间查询 空间统计分析 空间缓冲区分析 空间叠加分析 空间网络分析 数字地面模型分析
查询式分析 产生式分析
山东科技大学测绘学院 地理信息系统原理与应用
5
22
缓冲区边线的自相交问题
当轴线的弯曲空 间不允许缓冲区 的边线无压的通 过时,就会产生 若干个自相交多 边形。
自相交多边形
➢重叠多边形
➢不是缓冲区边线 的有效组成部分, 最终不参与缓冲区 的构建。
➢岛屿多边形
➢是缓冲区边线的 有效组成部分。
重叠 多变形
岛屿 多边形
重叠多边形与岛屿多边形的自动判别
首先定义轴线坐标 点序为其方向。 对于左边线,重叠 自相交多边形呈顺 时针方向。岛屿自 相交多边形呈逆时 针方向。
重叠 多变形
岛屿 多边形
当存在岛屿多边形 与重叠多边形时, 最终绘制缓冲区边 界线,只要把外围 边线和岛屿轮廓绘 出即可。
垃圾填埋场选址
◦ 基本要求
填埋场500米之内,不能有学校、文物保护区、水源等
空间分析:空间分析是综合分析空间数据技术的 统称。是基于空间数据的分析技术,以地球科学 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、 空间构成、空间演变等信息。
空间分析是构成地理信息系统的核心部分之一, 发挥着举足轻重的作用,也是GIS区别于其他信 息系统的显著标志。
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