地理信息系统的空间分析
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第七章 地理信息系统的空间分析
§7-1 空间查询
§7-2 叠置分析 §7-3 缓冲区分析
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第七章 地理信息系统的空间分析
空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特 有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功 能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据 分析技术，其目的在提取和传输空间信息。 本章介绍GIS中实现空间分析的基本功能，包括空间查 询，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间统计分类分析 等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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§7-3 缓冲区分析
1、点缓冲区
选择一组点状地物，或一类点状地物或一层点 状地物，根据给定的缓冲区距离，形成缓冲区多边 形图层，如下图所示 ：
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§7-3 缓冲区分析
1、点缓冲区
返回 地理信息系统原理 休息
§7-3 缓冲区分析
2、线缓冲区
选择一类或一层的线状空间地物，按给定的缓 冲距离，形成线缓冲区多边形。如下图所示 ：
§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
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§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
如果线状图层为河流，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。
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
多边形叠加结果通常把一个多边形分割成多个多边形， 属性分配过程最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到 新对象的属性表中，或把输入图层对象的标识作为外键，直 接关联到输入图层的属性表。这种属性分配方法的理论假设 是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。 也可以结合多种统计方法为新多边形赋属性值。
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一、 空间查询
1)查找
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一、 空间查询
2)SQL查询
GIS软件通常支持标准的SQL查询语言。标准SQL查询语 言是：
Select 需显示的属性项
From
Where or And
属性表
条件 条件 条件
进一步复杂的查询还可以进行嵌套。即是说Where的条件中 可以进一步嵌套Select语句
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§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
线与多边形的叠置分析与上面类似，亦是将线的图层叠置 在多边形的图层上，以确定一条线落在哪一个多边形内。与 上面不同的是，往往一个线目标跨越多个多边形，这时需要 先进行线与多边形边界的求交，并将线目标进行切割，形成 一个新的空间目标的结果集。
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一、 空间查询
1)邻接查询----多边形邻接查询
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一、 空间查询
1)邻接查询---线与线的邻接查询
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一、 空间查询
3)穿越查询
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查找京广线穿越的省份：1）打开china.tab、province.tab 和rail.tab； 2）打开SQL对话框，在条件文本框内键入表 达式：PROVINCE.obj Intersects (select obj from rail where name = "京广线" )。
主要内容：
1、点缓冲区
2、线缓冲区
3、面缓冲区
4、缓冲区的建立
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§7-3 缓冲区分析
缓冲区分析的概念与缓冲区查询的概念不完全 相同，缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系， 只是检索得到该缓冲区范围内涉及到的空间目标。 缓冲区分析则不同，它是对一组或一类地物按缓冲 的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这一个 图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析， 得到所需要的结果。所以实际上缓冲区分析涉及两 步操作，第一步是建立缓冲区图层，第二步是进行 叠置分析。
3)扩展的SQL查询
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一、 空间查询
3)扩展的SQL查询
MapInfo提供的扩展的SQL查询图形操作符： •Contains •Contain Part •Contain Entire •Within •Partly Within •Entirely Within •Intersects
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§7-3 缓冲区分析
2、线缓冲区
返回 地理信息系统原理 休息
§7-3 缓冲区分析
3、面缓冲区
选择一类或一层面状地物，按给定的缓冲区距 离，形成缓冲区多边形，面缓冲区有外缓冲区和内 缓冲区之分，外缓冲区仅在面状地物的外围形成缓 冲区，内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区。 当然也可以在面状地物的边界两侧均形成缓冲区， 如下图所示 ：
第一个对象包含第二个对象的中心 第一个对象包含第二个对象的一部分 第一个对象包含整个第二个对象 第一个对象的中心在第二个对象内 第一个对象的一部分在第二个对象内 第一个对象的完全在第二个对象内 两个对象在某处相交
§7-2 叠置分析(P240)
主要内容：
1、点与多边形叠加
2、线与多边形的叠置
3、多边形叠加
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的包含关系。 矢量结构的GIS能够通过计算每个点相对于多边形线段的位 置，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。 在完成点与多边形的几何关系计算后，还要进行属性信 息处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的 点上。当然也可以将点的属性叠加到多边形上，用于标识 该多边形，如果有多个点分布在一个多边形内的情形时， 则要采用一些特殊规则，如将点的数目或各点属性的总和 等信息叠加到多边形上。
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一、 空间查询
5)缓冲区查询
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一、 空间查询
3．SQL查询 GIS的一个主要功能特色之一就是能够根据图形查询到 属性和根据属性条件查询到相应的图形。前面介绍的都是根 据空间图形查询空间关系及相应的属性，这一部分介绍如何 根据属性查找图形。 1)查找 2)SQL查询 3)扩展的SQL查询
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一、 空间查询
3)扩展的SQL查询 例如查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市，扩展的 SQL空间查询语句为： Select * From 县或市 Where 县或市· 人口＞50万 And Cross（河流· 名称--“长江”） 执行的结果如图7－1－11所示。
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一、 空间查询
一、 空间查询
2．空间关系查询 空间关系查询包括空间拓扑关系查询和缓冲区查询。空 间关系查询有些是通过拓扑数据结构直接查询得到，有些是 通过空间运算，特别是空间位置的关系运算得到。 1)邻接查询 2)包含关系查询
3)穿越查询
4)落入查询 5)缓冲区查询
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一、 空间查询
1)邻接查询
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
缓冲区边界相交的情况
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
多边形叠加是GIS最常用的功能之一。多边形叠加将两个 或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作， 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 两层或多层的属性。
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。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，对新生成的拓扑多边形图层的 每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形 对象一一对应的属性表。
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§7-3 缓冲区分析
3、面缓冲区
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
从原理上说，缓冲区的建立相当简单，建立点 缓冲区仅是以点状地物为圆心，以缓冲区距离为半 径绘圆即可，线状地物和面状地物的缓冲区的建立 也是以线状地物或面状地物的边线为参考线，作它 们的平行线，再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。
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在中国省区图上选取1990年人口数在平均人口数以上的省区： 1）打开china和province图层 ；2）点击“查询”菜单中的 “SQL查询，在其中的“从表”输入PROVINCE，“条件”输 入 总 人 口 _1990>(select Avg( 总 人 口 _1990 from province)),按确定。
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§7-1 空间查询
主要内容：
一、空间查询：
1、空间定位查询 2、空间关系查询 3、SQL查询
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一、 空间查询
1．空间定位查询 空间定位查询是指给定一个点或一个几何图形，检索出 该图形范围内的空间对象以及相应的属性。 1)按点查询 2)按矩形查询 3)按圆查询
4)按多边形查询
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多边形叠加完成后，根据新图层的属性表可以查询原图 层的属性信息，新生成的图层和其它图层一样可以进行各种 空间分析和查询操作。
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根据叠加结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的 §7-2 叠置分析 GIS软件都提供了三种类型的多边形叠加操作，如图8-13所 示：
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§7-3 缓冲区分析
§7-1 空间查询
§7-2 叠置分析 §7-3 缓冲区分析
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第七章 地理信息系统的空间分析
空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特 有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功 能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据 分析技术，其目的在提取和传输空间信息。 本章介绍GIS中实现空间分析的基本功能，包括空间查 询，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间统计分类分析 等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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§7-3 缓冲区分析
1、点缓冲区
选择一组点状地物，或一类点状地物或一层点 状地物，根据给定的缓冲区距离，形成缓冲区多边 形图层，如下图所示 ：
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§7-3 缓冲区分析
1、点缓冲区
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§7-3 缓冲区分析
2、线缓冲区
选择一类或一层的线状空间地物，按给定的缓 冲距离，形成线缓冲区多边形。如下图所示 ：
§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
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§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
如果线状图层为河流，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。
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
多边形叠加结果通常把一个多边形分割成多个多边形， 属性分配过程最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到 新对象的属性表中，或把输入图层对象的标识作为外键，直 接关联到输入图层的属性表。这种属性分配方法的理论假设 是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。 也可以结合多种统计方法为新多边形赋属性值。
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一、 空间查询
1)查找
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一、 空间查询
2)SQL查询
GIS软件通常支持标准的SQL查询语言。标准SQL查询语 言是：
Select 需显示的属性项
From
Where or And
属性表
条件 条件 条件
进一步复杂的查询还可以进行嵌套。即是说Where的条件中 可以进一步嵌套Select语句
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§7-2 叠置分析
2、线与多边形的叠置
线与多边形的叠置分析与上面类似，亦是将线的图层叠置 在多边形的图层上，以确定一条线落在哪一个多边形内。与 上面不同的是，往往一个线目标跨越多个多边形，这时需要 先进行线与多边形边界的求交，并将线目标进行切割，形成 一个新的空间目标的结果集。
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一、 空间查询
1)邻接查询----多边形邻接查询
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一、 空间查询
1)邻接查询---线与线的邻接查询
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一、 空间查询
3)穿越查询
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查找京广线穿越的省份：1）打开china.tab、province.tab 和rail.tab； 2）打开SQL对话框，在条件文本框内键入表 达式：PROVINCE.obj Intersects (select obj from rail where name = "京广线" )。
主要内容：
1、点缓冲区
2、线缓冲区
3、面缓冲区
4、缓冲区的建立
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§7-3 缓冲区分析
缓冲区分析的概念与缓冲区查询的概念不完全 相同，缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系， 只是检索得到该缓冲区范围内涉及到的空间目标。 缓冲区分析则不同，它是对一组或一类地物按缓冲 的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这一个 图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析， 得到所需要的结果。所以实际上缓冲区分析涉及两 步操作，第一步是建立缓冲区图层，第二步是进行 叠置分析。
3)扩展的SQL查询
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一、 空间查询
3)扩展的SQL查询
MapInfo提供的扩展的SQL查询图形操作符： •Contains •Contain Part •Contain Entire •Within •Partly Within •Entirely Within •Intersects
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§7-3 缓冲区分析
2、线缓冲区
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§7-3 缓冲区分析
3、面缓冲区
选择一类或一层面状地物，按给定的缓冲区距 离，形成缓冲区多边形，面缓冲区有外缓冲区和内 缓冲区之分，外缓冲区仅在面状地物的外围形成缓 冲区，内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区。 当然也可以在面状地物的边界两侧均形成缓冲区， 如下图所示 ：
第一个对象包含第二个对象的中心 第一个对象包含第二个对象的一部分 第一个对象包含整个第二个对象 第一个对象的中心在第二个对象内 第一个对象的一部分在第二个对象内 第一个对象的完全在第二个对象内 两个对象在某处相交
§7-2 叠置分析(P240)
主要内容：
1、点与多边形叠加
2、线与多边形的叠置
3、多边形叠加
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的包含关系。 矢量结构的GIS能够通过计算每个点相对于多边形线段的位 置，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。 在完成点与多边形的几何关系计算后，还要进行属性信 息处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的 点上。当然也可以将点的属性叠加到多边形上，用于标识 该多边形，如果有多个点分布在一个多边形内的情形时， 则要采用一些特殊规则，如将点的数目或各点属性的总和 等信息叠加到多边形上。
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一、 空间查询
5)缓冲区查询
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一、 空间查询
3．SQL查询 GIS的一个主要功能特色之一就是能够根据图形查询到 属性和根据属性条件查询到相应的图形。前面介绍的都是根 据空间图形查询空间关系及相应的属性，这一部分介绍如何 根据属性查找图形。 1)查找 2)SQL查询 3)扩展的SQL查询
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一、 空间查询
3)扩展的SQL查询 例如查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市，扩展的 SQL空间查询语句为： Select * From 县或市 Where 县或市· 人口＞50万 And Cross（河流· 名称--“长江”） 执行的结果如图7－1－11所示。
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一、 空间查询
一、 空间查询
2．空间关系查询 空间关系查询包括空间拓扑关系查询和缓冲区查询。空 间关系查询有些是通过拓扑数据结构直接查询得到，有些是 通过空间运算，特别是空间位置的关系运算得到。 1)邻接查询 2)包含关系查询
3)穿越查询
4)落入查询 5)缓冲区查询
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一、 空间查询
1)邻接查询
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
缓冲区边界相交的情况
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
多边形叠加是GIS最常用的功能之一。多边形叠加将两个 或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作， 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 两层或多层的属性。
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。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，对新生成的拓扑多边形图层的 每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形 对象一一对应的属性表。
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§7-3 缓冲区分析
3、面缓冲区
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§7-3 缓冲区分析
4、缓冲区的建立
从原理上说，缓冲区的建立相当简单，建立点 缓冲区仅是以点状地物为圆心，以缓冲区距离为半 径绘圆即可，线状地物和面状地物的缓冲区的建立 也是以线状地物或面状地物的边线为参考线，作它 们的平行线，再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。
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在中国省区图上选取1990年人口数在平均人口数以上的省区： 1）打开china和province图层 ；2）点击“查询”菜单中的 “SQL查询，在其中的“从表”输入PROVINCE，“条件”输 入 总 人 口 _1990>(select Avg( 总 人 口 _1990 from province)),按确定。
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§7-1 空间查询
主要内容：
一、空间查询：
1、空间定位查询 2、空间关系查询 3、SQL查询
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一、 空间查询
1．空间定位查询 空间定位查询是指给定一个点或一个几何图形，检索出 该图形范围内的空间对象以及相应的属性。 1)按点查询 2)按矩形查询 3)按圆查询
4)按多边形查询
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多边形叠加完成后，根据新图层的属性表可以查询原图 层的属性信息，新生成的图层和其它图层一样可以进行各种 空间分析和查询操作。
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根据叠加结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的 §7-2 叠置分析 GIS软件都提供了三种类型的多边形叠加操作，如图8-13所 示：
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§7-3 缓冲区分析