矢量数据的空间分析
空间分析-矢量数据分析
Clip （裁剪）生成的输出图层，仅含有落在 裁剪专题图区域范围内的输入地图的要素。
Append （合并）把两幅邻接地图拼合成 一幅地图，合并不能去除地图之间的共 享边界
Select生成的新图层 (b)含有从输入图 层(a)选择的地图要素
Eliminate 能将小于指 定大小的多边形消除 ，上图破碎多边形A 被除去
距离量测
点与点之间、点与其对应的线之间 的直线距离的量算。（欧氏距离） 可直接用于数据分析
如测试鹿的重置地点是否靠近原始林 与皆伐区的边缘
可用于数据分析的输入
重力模型（移民和商业研究模型）
模式分析
定量分析的方法描述和分析要素的
空间分布特征 可以揭示分布模式包括随机的，分 散的或群集的
最近邻域分析
最小制图单元
由政府机构或组织指定的最小面积单元。例 如国家林地采用5acre作为最小制图单元，小 于5acre的破碎多边形可以被合并消除
上部边界显示一系列破碎多边形，这些破碎多边形 是由叠加操作的两幅地图的海岸线形成的，如果这 两个图层的海岸线完全配准，则不会出现破碎多边 形。
点和线如果落在指定模 糊容差之内，就被捕捉 到一起，沿着上部边界 （A）的许多破碎多边 形通过模糊容差的应用 而被消除，模糊容差也 可捕捉不是破碎多边形 的弧段（B）
模 式 分 析
利用每一个点及其最邻近点之间的 距离，来确定分布模式是随机的， 规则的或群集的方式
邻域统计是观测到的平均距离与假 设的随机分布的期望值的比率 比率小于1则点模式为集群的，大于 1则为分散的
鹿场的点分布模式图 分析表明比率为0.58
空间自相关性
模 式 分 析
不仅包含位置信息还包含有属性信息
构建点、线和多边形的空间特征
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。
矢量数据的空间分析实验报告
矢量数据的空间分析实验报告一、引言空间分析是地理信息系统（GIS）中的重要组成部分，通过对矢量数据进行空间分析，可以揭示地理现象之间的关联性、空间分布规律以及空间相互作用等。
本实验旨在通过对矢量数据进行空间分析，掌握常用的空间分析方法和技巧，并应用于实际案例中。
二、实验目的1. 掌握矢量数据的基本概念和属性；2. 熟悉常用的空间分析方法和技巧；3. 进行实际案例分析，探索地理现象的空间分布规律。
三、实验步骤1. 数据收集与准备本次实验使用的数据为某城市的人口数据和道路数据。
人口数据包括各街道办事处的人口数量，道路数据包括各道路的长度和道路类型。
2. 数据预处理首先，将人口数据和道路数据导入GIS软件中，并进行数据预处理。
对于人口数据，进行属性字段的整理和清洗，确保数据的一致性和完整性。
对于道路数据，进行拓扑关系的建立，确保道路之间的连接关系。
3. 空间分析方法选择根据实验目的，选择适当的空间分析方法。
本实验选择以下几种方法进行分析：- 缓冲区分析：用于确定某一地理要素周围一定距离范围内的其他要素；- 空间插值分析：用于根据已知的点数据推算未知区域的值；- 空间关联分析：用于分析地理现象之间的关联性。
4. 实验案例分析（1）缓冲区分析根据人口数据，选择一个街道办事处为中心，进行缓冲区分析。
设定缓冲区半径为500米，分析该街道办事处周围500米范围内的人口数量。
（2）空间插值分析根据人口数据，对整个城市范围内的人口数量进行空间插值分析。
使用克里金插值法，推算未知区域的人口数量，并生成人口密度等级图。
（3）空间关联分析根据人口数据和道路数据，进行空间关联分析。
分析道路长度与人口数量之间的关联性，探索道路对人口分布的影响程度。
四、实验结果与分析1. 缓冲区分析结果根据缓冲区分析，得出街道办事处周围500米范围内的人口数量为1000人。
这一结果可以用来评估该街道办事处的人口密集程度，为城市规划提供参考。
2. 空间插值分析结果经过克里金插值分析，得到了整个城市范围内的人口密度等级图。
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析空间分析是GIS系统中最重要的一部分之一。
空间分析通过处理和分析矢量数据中的地理位置，可以帮助用户更好地理解和处理地球表面的空间问题。
ARCGIS是一款著名的GIS软件，其集成了强大的空间分析功能，可以方便地进行矢量数据的空间分析。
空间分析的意义空间分析可以帮助GIS用户更好地理解空间数据的结构和关系。
通过空间分析，我们可以：•可视化数据：通过制作地图可以直观地表达数据在地球上的空间位置关系。
•空间查询：通过查询地图上的要素可以挖掘出数据之间的空间关系。
•空间统计：通过分析数据之间的空间关系，可以生成统计数据并进行更进一步的研究。
ARCGIS中的矢量数据矢量数据是GIS中最常用的一类数据类型，是通过在地图上绘制点、线、面等几何图形来表示地理数据的。
ARCGIS支持常见的矢量数据格式，如shapefile、GDB、SDE、Coverage等。
矢量数据的空间分析ARCGIS支持各种形式的矢量数据的空间分析，包括：1.空间查询：ARCGIS通过自带的属性表和查询工具，可以方便地对矢量数据进行查询。
用户可以使用查询工具查询特定的属性，也可以使用空间查询工具查询矢量数据中与某个要素邻近或相交的要素。
2.空间叠加：空间叠加是将两个或多个矢量数据集合并成为一个新的矢量数据集的过程。
ARCGIS中常用的空间叠加工具有Union、Intersect、Identity、Erase等。
3.空间分析：ARCGIS中的空间分析工具可以通过空间分析来挖掘矢量数据之间的空间关系。
常用的空间分析工具有缓冲区分析、裁剪、合并、分割等。
空间分析工具的使用过程中常见的一些问题包括：1.坐标系的问题：要确保使用的地图和要素在同一坐标系下，否则可能导致分析结果异常。
2.精度要求的问题：ARCGIS中的空间分析工具需要在数据间设定空间容差值。
对待空间分析结果的精度和精细度有一定要求的应当谨慎考虑容差的设定。
第五章 矢量数据的空间分析方法
第五章 矢量数据空间分析方法
5.2 矢量数据的包含分析 在包含分析的具体算法中，点与点，点与线的包含分 析一般均可以分别通过先计算点到点，点到线之间的距离， 然后利用最小距离阈值判断包含的结果。 点与面之间的包含分析，或者称为Point-Polygon分析， 具有较为典型的意义。
5.2 矢量数据的包含分析
5.4 矢量数据的叠置分析
通过点与多边形叠置，可以计算出每个多边形类型里 有多少个点，不但要区分点是否在多边形内，还要描述在 多边形内部的点的属性信息。 例如将油井与行政区划叠置可以得到除油井本身的属 性如井位、井深、出油量等外，还可以得到行政区划的目 标标识，行政区名称，行政区首长姓名等。
5.4 矢量数据的叠置分析
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5.1 矢量数据
(2)线状数据的拓扑关系 线状数据的拓扑关系 一条线段叫做一条弧段，由节点的连线组成。 一条线段叫做一条弧段，由节点的连线组成。开始点称为始 节点，结束点称为终节点。 节点，结束点称为终节点。 弧段-节点清单 列出了弧段-节点的关系 节点清单” “弧段 节点清单”列出了弧段 节点的关系 弧段-坐标清单 显示组成每条弧段的x、 坐标 坐标清单” “弧段 坐标清单”显示组成每条弧段的 、y坐标
第五章 矢量数据空间分析方法
5.4 矢量数据的叠置分析
其基本的处理方法是：根据两组多边形边界的交点来建立具有 多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特性的统计分析。 其中，前者叫做地图内容的合成叠置，如左图。后者称为地图 内容的统计叠置，如右图。
5.4 矢量数据的叠置分析
合成叠置的目的，是通过 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。 或者按照确定的地理目标， 对叠置后产生的具有不同属性 多边形进行重新分类或分级， 因此叠置的结果为新的多边形 数据文件。
矢量数据的空间分析
矢量数据的空间分析在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）、测绘、城市规划等众多领域都离不开对数据的深入分析和处理。
其中，矢量数据作为一种常见且重要的数据类型，其空间分析在解决实际问题和获取有价值信息方面发挥着至关重要的作用。
那什么是矢量数据呢？简单来说，矢量数据是通过点、线、面等几何对象来表示地理实体或现象的位置、形状和属性。
比如，一条河流可以用一条线来表示，一个湖泊可以用一个面来表示，而一个城市的地标建筑可以用一个点来表示。
这些几何对象不仅包含了空间位置信息，还可能附带诸如名称、类型、面积等属性信息。
矢量数据的空间分析，就是基于这些数据进行的一系列操作和计算，以揭示隐藏在数据中的模式、关系和趋势。
空间查询是矢量数据空间分析的基础操作之一。
通过设定特定的条件，我们可以快速从大量的矢量数据中筛选出符合要求的数据。
比如说，我们想要找出某个区域内所有面积大于一定值的湖泊，或者找出距离某条公路特定范围内的居民点。
这种查询能够帮助我们迅速聚焦到感兴趣的对象上，为后续的深入分析提供基础。
缓冲区分析也是一项常用的技术。
想象一下，围绕一条道路或者一个工厂划定一个一定宽度的区域，这个区域就是缓冲区。
缓冲区分析可以帮助我们评估道路建设对周边环境的影响，或者工厂可能产生的污染范围。
在城市规划中，通过为公园、学校等设施创建缓冲区，可以评估其服务覆盖范围，从而优化设施的布局。
叠加分析则能够将多个矢量图层进行组合和比较。
比如，将土地利用图层和土壤类型图层叠加，我们可以了解不同土壤类型在各种土地利用方式下的分布情况。
这对于农业规划、环境保护等工作具有重要的指导意义。
网络分析在交通规划和物流配送等领域有着广泛的应用。
通过构建道路网络模型，我们可以计算最短路径、最优路径，确定交通流量的分布，从而优化交通线路和提高物流效率。
比如，在城市交通规划中，通过网络分析可以确定新的公交线路，以更好地满足居民的出行需求。
除了以上这些常见的分析方法，矢量数据的空间分析还包括了空间统计分析、邻近分析等多种手段。
9.空间分析(基于矢量数据)(2014)
红色：不考虑权重 （Illinois州）。 绿色：以人口为权 重（Indiana州）。
美国中心位置州
标准距离
• 反映要素围绕几何中心的集聚（或发散） 程度，可用于分析犯罪案件的范围、传染 病的扩散范围等。输出结果包括中心点x、y 坐标和标准差距离。
按州计算出 的人口重心
按大区计算出 的人口重心
中位中心
• 中位中心是与其它要素的距离之和为最小 的点，采用迭代算法获得。中位中心的算 法受异常值的影响较小。
美国城市的平均中心和中位中心
几何中心
中位中心
红色为美国本土所有城市的几何中心和中位中心， 绿色为美国所有城市的几何中心和中位中心。
中心位置要素
• 在ArcGIS的Analyzing Patterns工具集中， 有五个工具：
– 平均最邻近距离（Average Nearest Neighbor）
– 多距离空间集聚分析（Multi-Distance Spatial Cluster Analysis）
– 空间自相关（Spatial Autocorrelation）
根据州中心计算出的美国本土的几何中心和人口重心
• 思考：
– 同个区域不同分区计算出的几何中心是否一致？ – 同个区域不同分区计算出的重心是否一致？
同个区域不同分区计算 出的几何中心
多边形密度一致情况下 计算出的重心
多边形密度不一致情况 下计算出的重心
直接计算出 的几何中心
分州计算出 的几何中心
九、空间分析（基于矢量数据）
• 空间统计 • 叠置分析 • 邻近分析
描述三种空间分析方法及其特点与作用
描述三种空间分析方法及其特点与作用一、矢量空间分析矢量空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信息，而这些空间目标的基本信息，无非是其空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，其中距离、方位、拓扑关系组成了空间目标的空间关系。
它是地理实体之间的空间特性，可以作为数据组织、查询、分析和推理的基础。
通过将地理空间目标划分为点、线、面不同的类型，可以获得这些不同类型目标的形态结构。
将空间目标的空间数据和属性数据结合起来，可以进行许多特定任务的空间计算与分析。
1.图元合并图元合并即矢量空间聚合，是根据空间邻接关系、分类属性字段，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并(数据的综合)。
空间聚合的结果往往将较复杂的类别转换为较简单的类别，当从地点、地区到大区域的制图综合变换时常需要使用这种分析处理方法。
2.空间查询空间查询是将输入图层与查询图层的要素或是交互输入的查询范围进行空间拓扑判别(包含、相离、相交、外包矩形相交)，从输入图层中提取出满足拓扑判别条件的图元。
3.叠加分析叠加分析至少要使用到同一区域，具有相同坐标系统的两个图层。
所谓叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。
该图层综合了原来多层实体要素所具有的属性特征。
叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系。
多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变换等特征。
点与多边形的叠加，就是研究某一矢量数据层中的点要素位于另外一个矢量数据层中的哪个多边形内，这样就可以根据点与多边形的空间关系，确定给点要素添加哪些属性特征。
线与多边形叠加，就是研究矢量数据层中的线要素与其他数据层中的多边形要素之间的关系，进而判定线要素与多边形的相离、相交、包含等空间关系。
多边形的叠加，就是要研究两个或多个多边形矢量数据层的叠加操作，生成一个新的多边形数据层。
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关于矢量叠加的六种形式
要求：同时观察空间形状和 属性的变化
☼图层擦除（Erase） 被擦除的图形剩余部分并不发生属性表上的变化
以聊城重要乡镇、主要河流 和区域图层分别和参照图层
进行擦除操作， 观察属性表和空间图形上的变化
☼识别叠加（Identity）
输入图层和另外一个图层进行识别叠加，在图形交迭的区 域，识别图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素， 输入图层是多边形的发生空间上的和属性上的变化，线和点 只发生属性上的变化。
软件中生成缓冲区的方法步骤
• Tools—customize---commands选项卡
将其拖到工 具栏的空白
处即可
• 使用缓冲区工具必须保证地图有单位。
按照属性或者 分级建立缓冲
面状缓冲的几种方式
以点、线、面 图层各做缓冲区
7.2 叠置分析
• 常用的用来提取空间隐含信息的方法之一，叠置分 析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产 生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个 或多 个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成 了新的空间关系，而且还将输入的 多个数据层的属 性联系起来产生了新的属性关系。其中，被叠加的 要素层面必须是基于相 同坐标系统的，同一地带， 还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。
arcgis9里面不能进行多边形以外的修正更新
以聊城区域图层和差值图层 分别作为修正图层进行修正更新操作，观察属性表
和空间图形上的变化
比较和
identity,Union 的不同
小节作业
• 按照教材步骤进行缓冲区分析和叠加分 析的操作实践。
• 练习7.4.1市区择房分析。（自己操作体 会，课堂讲授。）
以聊城重要乡镇、主要河流和区域图层分别 和参照图层进行识别操作，
观察属性表和空间图形上的变化
☼交集操作 （Intersect）
• 交集操作是得到两个图层的交集部分，并且原图层 的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来。
• 在此之中要注意的是，同时当输入几个图层是不同 维数时（例如线和多边形，点和多边形，点和线）， 输出的结果的几何类型也就会是输入图层的最低维 数据的几何形态。
以聊城重要乡镇、主要河流和区域图层分别 和参照图层进行交集操作，
观察属性表和空间图形上的变化
☼对称区别（Symmetrical）或均匀差值
• 在矢量的叠置分析中也有为了获得两个图层去掉它们之间的 公共部分，而只需要剩下的部分，同时对原有图层的空间上 的分布也进行一定区域内的调整，新生成的图层的属性也是 综合两者的 属性而产生的。
500米的缓冲区
叠加以后的属性表会出现的情况：
maketplace 0
* * *
1
school famous voice
0
0
-1
*
*
*
*
*
*
*
*
*
… …. …. ….
1
1
0
class -1 最小
2 1 0
3 最大
等级 最不适宜居
住
最适宜居住
区域居住适宜性分级图
技术方案
• 对每个条件进行缓冲区分析 • 将各个缓冲区进行叠加求和 • 对叠加后图层进行分等定级 • 确定合适区域
城市市区交通
网络图
查询分析 缓冲区分析
交通要道
200m
距离交通要道 200米的缓冲区
商业中心 分布图
按中心的服 务范围进行 按服务范围分 缓冲区分析 布的商业中心
缓冲区
满足所 erase 有条件
现有数据
• 城市市区交通网络图 • 商业中心分布图 • 名牌高中分布图 • 名胜古迹分布图
要求：
• 所搜寻的区域要满足以下条件： • 1距离主要交通要道200米之外，以减少噪音污染
（ST为道路数据中交通要道） • 2在商业中心的服务范围之内，服务范围以商业中
心规模的大小来确定。（属性字段yuzhi） • 3距离名牌高中在750米之内，以便小孩上学方便。 • 4距离名胜古迹500米之内，环境幽雅
讲述内容
• 缓冲区分析 • 叠加分析 • 网络分析 • 实例与练习
7.1缓冲区分析
• 概念
• 缓冲区分析(Buffer)是对选中的一组或一类地图 要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕其 要素而形成一定缓冲区多边形实体，从而实现数 据在二维空间得以扩展的信息分析方法。
• 方法：
• 角平分线法，凸角圆弧法
的区域
名牌高中 分布图
名胜古迹 分布图
缓冲区分析
750m 距离名牌高中
满足三
750米的缓冲区 Intersect个条件
的区域
缓冲区分析
500m
距离名胜古迹
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
500米的缓冲区
属性表编辑
距离交通要道 添加字段赋 200米的缓冲区 值-1
修改属性表后的 距离交通要道 200米的缓冲区
按服务范围分 布的商业中心
叠加，缓冲综合应用实例
市区择房分析
• 背景：如何找到环境好、购物方便、小孩上 学方便的居住区地段是购房者最关心的问题。 因此购房者就需要从总体上对商品房的信息 进行研究研究分析，选择最适宜的购房地段。 假设你是目前购房者，应该如何做？
• 目的：熟练掌握缓冲区分析和叠加分析操作， 综合利用各项分析工具解决实际问题。
• 图层合并将原来的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。
以聊城区域图层和参照图层 进行合并操作，观察属性表
和空间图形上的变化
☼修正更新（Update）
• 修正更新指，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覆 盖的那一部分的属性将被修正图层而代替。
以聊城区域图层分别和参照图层进行 对称区别操作，观察属性表 和空间图形上的变化
☼图层合并（Union）
• 图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来 自输入地图和叠加地图的所有地图要素。输出的图层对应 于输入图层或叠加图层或两者的叠加的范围。
• 同时在图层合并的同时要求两个图层的几何特性必须全部 是多边形。
缓冲区
属性表编辑 添加字段赋
值1
属性表编辑 距离名牌高中 添加字段赋 750米的缓冲区 值1
修改属性表后按
服务范围分布的
商业中心缓冲区
将结果图中的
修改属性表后 距离名牌高中 750米的缓冲区
union 属性表进一步 编辑，进而分 等级
属性表编辑 修改属性表后
距离名胜古迹 添加字段赋 距离名胜古迹
500米的缓冲区 值1
• 在这里要值得注意的是，在ArcGIS 中，对称区别操作时， 无论是输入图层或差值图层都必须是多边形图层。
• 输出图层的同时对原有图层的属性值字段也进行了操作，将 差值图层的属性添加在了输入图层的后面，并给与了赋零操 作。而原有的差值图层添加到输入图层的一部分图形只保留 了原有的差值图层的属性，而其他的属性为零。