空间分析之叠加分析
ARCGIS空间叠加分析
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ARCGIS 空间叠加分析功能主要有六个，分别是：Union、Intersect、Identity、Erase、 Update 和 Clip。
空间叠加分析系列（一）：Clipclip 功能是平时使用最多的功能之一。
Clip，顾名思义就是裁剪。
在 GIS 中，比较正式的 定义为：进行多边形叠合时，输出层为按一个图层的边界，对另一个图层的内容要素进行截取后 的结果。
用图形表示就是图一所示的情况。
图一 Clip 功能示意图 在 ArcGIS 中，可以通过以下的方法进行 Clip 操作： （1）首先将进行演示的数据加载到 ArcGIS 中。
比如说我们加载一个名为 landuse.shp 和 名为 Clip.shp 的文件。
其中，landuse.shp 为某地的土地利用现状数据，而 clip.shp 为进行 clip 操作的边界，它们分别对应图一中的 INPUT 和 CLIP FEATURE。
我们的目的是从 landuse 中按 照 clip 的边界裁剪出所需要区域的土地利用现状数据。
（2）在 ArcGIS 中，点击 Standard 工具条上的“Show/Hide ArcToolboxs Window” 按钮（图二 1 处），打开 ArcToolbos 窗口。
图二 点击打开 ArcToolbos 窗口 （3）在 ArcToolboxs 的窗口中，依次展开 Analysis tools—>Extract，找到其中的 Clip 命令，如图三所示。
图三 ArcToolboxs 中的 Clip 工具 （4）双击图三 2 处的 clip，打开 clip 对话框，如图四所示。
其中 Input Feature 为输入 要素，必须为多边形要素，其对应图一中的“INPUT”，此处应选择 landuse.shp 这个图层； Clip Feature 为裁剪要素，也必须为多边形要素，对应着图一中的“CLIP FEATURE”，此处应1页如有你有帮助，请购买下载，谢谢！选择 clip.shp 图层；Output Feature Class 为裁剪后的结果，对应图一中的“OUTPUT”，此 处设置该结果的保存路径和文件名称，clip 后的结果同样为多边形要素；XY Tolerance 为 XY 容限值，为可选项，一般默认即可，有特殊要求的可以填写。
石大《GIS分析》实习指导03叠加分析
第三章叠加分析一、实验目的多层面叠加分析是空间数据分析的基本方法，包括栅格数据的信息复合分析与矢量数据的叠置分析，本实验的目的在于：1、加深对多层面叠加分析基本原理、方法的认识；2、熟练掌握ARCGIS多层面叠加分析的技术方法。
3、结合实际、掌握利用多层面叠加分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备1.软件准备：ArcGIS10/10.12.数据准备：landuse.shp，landuse 1.shp，landuse 2.shp；pollution.shp、overlay.shp 、ring.shp、ringcopy.shp三、实验内容（一）原理验证实验：1.基于矢量数据的叠置分析在矢量叠加，即将同一区域、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠加产生一个新的数据层，其结果综合了原来图层所具有的属性。
矢量叠加操作分为：交集（Intersect）、擦除（Erase）、标识叠加（又称交补集，Identify）、裁减（Clip）、更新叠加（Update）、对称差（Symmetrical Difference）、分割（Split）、合并叠加（Union）、添加（Append）、合并（Merge）以及融合（Dissolve）等类型。
注意：编辑器里边的merge是将同一要素类里边的要素合并生成新的要素，并将原要素删除，其属性按指定的要素修改。
编辑器里边的union可将同一要素类或不同要素类的要素合并生成新的要素，不删除原要素，新要素的属性为系统默认值（空格或0等，根据字段属性而定）。
而ArcToolbox里的是对要素类，即不同图层进行操作。
（1）Clip裁剪注意不同input features和Clip features生成的结果有何不同？（2）Split分割可见，Split后能生成多个单独的分割图层（要素类），字段值作为生成的新图层的名称。
如：将数据按行政边界或标准分幅进行分割。
（3）Erase擦除功能：将重合部分擦除，保留其余部分。
叠加分析的原理及应用
叠加分析的原理及应用叠加分析（Superposition Analysis）是一种常见的分析方法，广泛应用于物理学、工程学以及电路分析等领域。
其基本原理是利用叠加原理，将复杂的问题分解成多个简单的子问题，再通过求解这些子问题得出整体的解。
叠加原理是指在一个线性系统中，当系统受到多个输入时，其输出可以等于每个输入单独作用时的输出之和。
这意味着系统对于不同的输入具有线性组合特性，可以通过将这些输入分别作用在系统上，并以此求解输出，再将这些输出相加得到整体的输出。
首先，我们来看一下叠加原理在物理学中的应用。
在经典力学中，叠加原理可以应用于求解多个力对物体的合力。
例如，当一个物体同时受到多个力的作用时，可以将每个力单独作用在物体上，求得物体在每个力下的加速度，然后将这些加速度矢量相加，得到物体的合加速度。
类似地，在电磁学中，叠加原理可以用于求解电场和磁场的叠加效应。
当一个空间中同时存在多个电荷或电流时，可以将每个电荷或电流的贡献分别求解，然后将它们的电场或磁场叠加起来得到整体的电场或磁场。
叠加原理对于解决复杂的电磁学问题起到了重要的作用。
在工程学中，叠加分析被广泛用于解决各种线性系统的问题。
例如，电路分析中经常使用叠加分析来求解复杂电路的电流和电压分布。
通过对每个电源或输入信号单独进行分析，可以得到每个单独输入下的电流和电压，然后将它们叠加起来得到整体电路的响应。
叠加分析还可以应用于信号处理领域。
信号处理是指对信号进行变换、滤波或增强等处理，以提取有用的信息。
叠加分析可以用于将多个信号叠加起来进行处理。
例如，在语音信号处理中，可以将不同说话人的语音信号叠加起来进行声音分离或识别。
除了上述领域，叠加分析还可以用于解决其他类型的问题。
例如，在流体力学中，叠加分析可以用于求解复杂流动的速度和压力分布。
在结构力学中，叠加分析可以用于求解复杂结构物的应力和变形分布。
在经济学中，叠加分析可以用于评估不同因素对经济发展的综合影响。
ARCGIS空间叠加分析
ARCGIS空间叠加分析空间叠加分析是GIS中常用的一种分析方法，它可以通过将不同的地理要素层叠加在一起，来研究它们之间的空间关系。
这种分析方法可以帮助我们揭示地理数据之间的关联性、相互影响性以及空间分布特征。
1. 空间交叉(Overlay)分析：空间交叉分析是将两个或多个图层的要素根据其空间位置关系进行比较和分析的一种方法。
例如，可以使用此方法将一个道路图层与一个土地使用图层进行交叉分析，以确定哪些土地使用类型位于道路的附近。
2. 缓冲区(Buffer)分析：缓冲区分析是指通过创建其中一地理要素周围的缓冲区，来分析该要素对周围环境的影响范围。
例如，可以使用此方法将道路图层的缓冲区与学校图层叠加，在其中一个距离范围内确定学校的服务范围。
3. 叠放(Stack)分析：叠放分析是指将两个或多个图层在同一地理空间上叠放起来进行比较和分析的一种方法。
例如，在环境保护方面，可以将河流、湖泊和工业区图层叠放起来，分析工业区对水体的影响。
4. 融合(Merge)分析：融合分析是指将两个或多个图层合并成一个新的图层，并进行分析的方法。
例如，可以将人口分布图层和土地所有权图层合并，分析土地分布对人口分布的影响。
5. 重分类(Reclassify)分析：重分类分析是将连续型数据分为若干非连续型分类的一种方法。
例如，可以将高程图层的连续高程数据重分类为高度级别，以便更好地进行高程分析。
以上只是ARCGIS中常见的空间叠加分析方法之一，实际上ARCGIS还提供了更多的分析工具和功能，可以根据具体需求进行更加复杂和深入的空间分析。
无论是在城市规划、生态环境、自然资源管理还是其他领域，空间叠加分析都发挥着重要作用，帮助我们更好地理解和分析地理数据。
ARCGIS作为一款功能强大的GIS软件，为我们提供了实现这一目标的工具和平台。
叠加分析及应用
土壤侵蚀多因子函数运算复合分析示意图
2018/11/24 韶关学院旅游与地理学院 陈世发 5
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。
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 的叠加； 遥感影像与专题地图的叠加； 面状图、 专题地图与数字高程模型叠加显示立体专题图； 线状图和 遥感影像与DEM叠加生成真三维地物景观。 点状图之 间的叠加
2
1 河流图
1 2
3
3
Line ID
Old ID
Poly C C
B C A B
8
1 2
3
1 2
2 3 3 3
政区图
C
Байду номын сангаас
2 5
1 4
3
B
4 5 6
新弧段图层
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A
6
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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，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。原来多边形要素 分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。
Y
X Z
ID 1 2 3
属性 X Y Z 属性 A
层2 A
ID 101
新层 11 2 67 9
10
1 3
12
4 5
9
10 11 12
0
0 0 Z
Y
Z Y 0
10
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空间叠加分析实例1：土地利用变化区域探测
空间叠加分析的名词解释
空间叠加分析的名词解释空间叠加分析是一种常用的地理信息系统（GIS）分析技术，用于将多个地理数据集叠加在一起，并根据其相互关系来生成新的空间数据。
这种技术能够利用不同数据集之间的空间关系，深入了解地理现象，并发现隐藏的模式和趋势。
在空间叠加分析中，使用的数据集可以是地图、遥感图像、地形数据等。
通过叠加这些数据集，我们可以发现它们之间的交叉点、重叠区域和相对位置关系。
这样的分析有助于我们理解地理现象的复杂性，例如土地利用、人口分布、交通流量等。
在进行空间叠加分析时，我们可以使用各种地理操作来处理数据。
其中包括点、线、面的缓冲区分析，将点或线扩展为围绕其周围一定距离的区域；叠加分析，将两个或多个不同的数据集相叠加，以确定它们之间的关系；空间查询，根据地理位置来检索数据等。
通过这些操作，我们可以获得新的地理信息，从而更好地理解和解释地理现象。
一个典型的例子是进行栅格数据的叠加分析。
栅格数据是将地理空间分割成规则的网格单元，并为每个单元分配一个数值或类别。
通过将不同的栅格层叠加在一起，我们可以计算每个位置上的数值或类别的组合。
例如，在环境保护领域，我们可以将土地类型的栅格数据与污染源的栅格数据叠加分析，从而确定潜在的环境风险区域。
空间叠加分析不仅可以帮助我们理解地理现象，还可以在许多领域中得到广泛应用。
在城市规划中，我们可以将人口分布的栅格数据与交通网络的栅格数据叠加分析，以评估城市交通拥堵情况。
在环境评估中，我们可以将敏感生态区的栅格数据与规划项目的栅格数据叠加分析，以评估项目对生态环境的影响。
在应急管理中，我们可以将洪水风险区域的栅格数据与人口分布的栅格数据叠加分析，以确定受灾面积和人口。
尽管空间叠加分析在许多领域中非常有用，但它也存在一些挑战和限制。
首先，数据质量对分析结果有很大影响。
如果数据不准确或缺失，将导致分析结果的不准确性。
其次，空间叠加分析通常需要大量的计算和存储资源。
对于大规模数据集，分析时间可能会很长，并且需要高性能计算设备来处理。
叠加分析的实施步骤
叠加分析的实施步骤介绍叠加分析是地理信息系统（GIS）中常用的一种分析方法，通过将不同的地理要素图层进行叠加运算，来探索地理现象之间的空间关系。
叠加分析可以帮助我们了解地理现象的分布规律、找出相关性以及寻找最佳的空间方案。
本文将介绍叠加分析的实施步骤，帮助读者快速了解和上手该分析方法。
步骤一：准备工作在进行叠加分析之前，需要准备好以下工作： 1. 收集并整理所需的地理要素数据。
这些数据可以来自不同的来源，如卫星遥感、航空摄影、地理调查等。
2. 将收集到的数据转换为统一的GIS数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。
确保数据格式正确，便于后续的数据处理和分析操作。
3. 验证数据的质量和准确性。
检查数据是否存在错误、缺失或者异常值，确保数据的完整性和可靠性。
步骤二：叠加分析操作一旦准备工作完成，就可以开始进行叠加分析了。
下面是叠加分析的操作步骤：1. 打开GIS软件，并导入所需的地理要素图层。
可通过文件导入、拖放文件或者使用GIS软件提供的导入功能来完成这一步骤。
2. 确定叠加分析的目标和目的。
叠加分析可以应用于不同的目的，如寻找两个地理要素的交集、计算两个要素的距离、确定某个地理要素在其他要素的覆盖范围等。
3. 配置叠加分析的参数。
根据目标和目的，需配置叠加分析的参数，如要素的选择条件、叠加方式、叠加字段等。
4. 运行叠加分析。
点击软件界面上的运行按钮或命令，开始进行叠加分析。
根据数据的大小和复杂程度，可能需要等待一段时间才能完成分析。
5. 检查分析结果。
在分析完成后，可通过地图显示或统计分析等功能来查看并验证分析结果。
检查结果是否符合预期，并进行进一步的处理和分析。
步骤三：结果解读和应用完成叠加分析后，以下是对结果进行解读和应用的步骤： 1. 研究叠加分析结果的空间分布。
通过地图显示、图表分析等方式，观察不同地理要素的空间分布情况，找出空间关系的规律和趋势。
2. 分析叠加分析结果的相关性。
14 空间分析的原理与方法-叠加分析
对称差
例1：同时没有被雨水覆盖的区域和不覆盖该区域的雨 水区域。
更新
更新运算Update运算：更新运算是对两个面数据集进 行的操作，即使用叠加数据集中的内容去更新源数据集 中相应位置的内容。
空间结果：
更新
例1：同时求: 雨水覆盖的区域和不被覆盖的行政区域。
关于叠加分析的特别说明
求交分析与裁剪分析区别 – 空间结果相同 – 属性结果不同
求交分析
例1：求被雨水覆盖的区域及天气情况 – 求交分析
–
裁剪只能求被雨水覆盖的区域，不能同时求天气情 况。空间数据相同。
求交分析
同一分析
同一运算(Identity) ：是对两个数据集进行相交计算。
第一个数据集为点数据集、线数据集或面数据集,第二 个数据集必须是面数据集类型。 空间结果：
对称差
对称差Symmetrize运算：是在两个面数据集之间进行 的交集取反操作。
空间结果：是在两个面数据集之间进行的交集取反操作。 运算的结果会保留两个数据集中所有的对象，并擦除源 数据集中的几何对象与叠加数据集中的几何对象相交的 区域进行操作，同时将这些几何对象在相交处分裂。 例：有两种污染类型分布，只有一种污染的地区。
谢
THANKS
谢
SuperMap的七种叠加分析
本节小结
叠加分析的七种类型及用法
作业
§5.4 空间叠加分析
一、叠加分析概述
二、基于矢量数据的叠加分析 三、基于栅格数据的叠加分析
一、叠加分析概述
什么是叠加分析？（overlay analysis)
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的叠加；
面状图、
✓ 遥感影像与专题地图的叠加； ✓ 专题地图与数字高程模型叠加显示立体专题图；
线状图和
点状图之 间的叠加
✓ 遥感影像与DEM叠加遥生感成真影三像维与地专物题景地观。图的叠加
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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 多边形的图层（操作图层）上，以确定每个点落在哪个区域内。
1
1
1
1
1
1
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E=|A-B|
11 1 11 1 11 1
C
11 1 13 1 11 1
5 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
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
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土壤侵蚀多因子函数运算复合分析示意图
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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
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
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
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
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3
✓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：
的具有不同属性级的多边形进行分
类或分级
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1
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。
✓ 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
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；
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
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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
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①算术运算——赋值栅格的算术条件叠加
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 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
✓ 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，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，可以查询指定省有多少 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。
✓ 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
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
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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
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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。
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4
（4）叠加分析的数学运算叠加法
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
1Байду номын сангаас
栅
1
格
1
数
1
1
据
A
的
算
术1
1
1
1
运
212
算
31
212
1
1
1
1
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D=A+B+C
1 1 1 1 1 1 1
B
1 1 1
1 1 1
▪统计叠置得到的是新的属性数据，
得到的新属性值可能与原数据层的属
性意义不一致，因为得到的结果可能
是名称、分类值，也可能是分析后的
结果。
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叠置分析的数学基础（空间逻辑运算） 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。 为讨论方便将空间图层A，B，C定义为二值图象 1、空间逻辑并（或）运算； A∪B =X X∈A 或 X∈ B