实验五、六 缓冲区分析和叠置分析
叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作
1、叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
2、合成叠置是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的多边形要素的数据文件进行叠置，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，如p133图(a)。
3、统计叠置是将多边形数据层叠加，进行多边形范围的属性特征的统计分析，如p133图(b)。
4、矢量叠置一般经过三个步骤的计算。
第一步:将所有的线段在与另一层的线段相交的位置打断；第二步:重新建立弧-多边形拓扑关系；第三步:设置多边形标识点，传递属性。
5、缓冲区：所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
6、缓冲区分析：是在点、线、面实体周围建立缓冲区多边形的过程。
7、“数字地球”是应用遥感、遥测、全球定位系统、地理信息系统、通信技术、计算机技术、互联网络/万维网、仿真与虚拟现实技术等现代科技的高度综合与集成体。
8、数字城市是指：综合运用空间信息技术、虚拟现实技术、计算机和互联网技术、数据库技术、等，将城市地理、资源、环境、人文、经济、社会和居民日常生活等复杂系统进行数字化、网络化，建立能够分类存储、自动处理和智能识别的海量数据库，并可直接用于城市规划、建设、管理、服务和居民日常生活的综合系统。
9、数字城市建设内容基础地理信息是数字城市的基础信息多尺度、多时相和多分辨率的基础地理信息是数字城市的基础框架，是其他信息的空间定位和载体，同时也是数字城市面向公众用户的直观界面信息高速公路是数字城市的基础设施宽带互联网、通信协议（IP）技术、无线通讯协议（WAP）技术是实现数字城市的基本技术条件。
数字城市具体表现数字城市通过政府上网、电子商务、一卡通、房地产交易、远程教育、娱乐等与人们的日常生活和工作结合在一起。
10、数字城市建设的支撑技术:空间信息技术地理信息系统（GIS）为庞大的城市数据提供了管理、存储和维护的有效手段;遥感（RS）技术中数字摄影测量技术、航空摄影测量与高分辨率卫星遥感技术和激光扫描技术提供了数据获手段;全球定位系统（GPS）提供动态目标的定位。
实验6 空间分析缓冲区分析、空间内插
地理信息系统原理实验报告实验6:空间分析-缓冲区分析、空间内插专业：地理信息科学2014一、实验目的1. 掌握缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、等空间分析基本操作和用途。
2. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。
二、实验准备1.软件准备2..实验数据:3.实验知识：空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。
空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。
三、实验步骤及方法第1步:打开ArcMap，点击菜单栏中的“customise”，执行“customize mode”命令，在弹出的对话框中，点击“commmands”，在“show commands”的输入框中，输入“buffer wizard”（缓冲区向导），点击将其拖拉到工具栏中，关闭对话框。
第2步：点击“Add Data”按钮，在出现的对话框中，找到文件夹Ex4，打开所需文件加载街道图层AIOStreets.shp和城市地籍图层：AIOZonecov.shp。
若地图单位为米，第3步：点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by attributes”，在出现的对话框中，输入以下图示，再点击”OK“选中街道名称为CYPRESS的街道要素后。
第4步：缓冲区分析执行工具栏中的“buffer wizard”命令，会出现以下对话框中，选择“AIOStreets”图层，点击下一步，选择如图所示最后得到的“缓冲区”结果如图：第5步：空间关系查询点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by location”，在出现的对话框中，选择如图所示，再点击”OK“。
再输出文件位置时，要保存为shapefile文件。
地理信息系统--缓冲区分析应用--实验五--演示文稿
2.6 城市化的影响范围
在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：urban.shp、UrbanArea，首先点击菜单中的“选择”下拉菜单 中的“按属性选择”，SQL语句设为“Type=‘保护区’” 对urban图层中的自然保护区图斑，执行[<Spatial Analyst Tools>-<Distance>-<欧几里德距离>]命令，得到 Dist_Nature urban图层中的除了自然保护区的所有图斑用同样的方法选中，并执行[<Spatial Analyst Tools>-<Distance>-< 欧几里德距离>]命令，得到Dist_Res
设置“环境设置”中“常规选项”中的“输出范围”为“与显示相同”
（a）line1
（b）line2
（c）all line
最终得到的线条1、线条2、两条线条共同的缓冲区。
2.3多边形图层的缓冲区分析
（1）在ArcMap中新建地图文档，添加图层：polygon
先将地图适当缩小，将“环境设置”中“常规选项”中的 “输出范围”为“与显示相同”，建立多边形的缓冲区
显示并激活由point.shp 产生的新栅格图层eucdist_poi1
在本例中认为距各个水井0.1以内的区域对水质的影响和污染最大
执行菜单命令<空间分析>-<地图代数>-<栅格计算器>，将距离≤0.1 以内的区域提取出作为缓 冲区进行专项的污染防治。
2.5受污染地区的分等定级
打开“Dist_of_Point”图层
Bi x : d xi , Oi R
• 即对象 的半径为 的缓冲区，为距 的距离 小 于 的全部点的集合。 一般是最小欧氏距离， 但也可是其他定义的距离。
空间叠置与缓冲分析
可以视为空间目标的一种影响范围或服务范围
公共设施如商场、医院、学校等的位置选择都要考虑其服务范围
缓冲区分析
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， 然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析， 得到所需结果的一种空间分析方法。
线目标缓冲区分析
凸角圆弧法法生成线目标缓冲区
判断顶点的凸凹性的问题可转化为判断两个矢量的叉积。沿轴线方向 依次有三个点组成两个矢量，转折点的凸凹性由矢量的叉积在Z方向上 的值的符号决定，具体表达为 S ( xi xi1)( yi1 yi ) ( xi1 xi )( yi yi1)
根据空间解析几何可知：若S < 0，Pi为凸点；若S > 0，Pi为凹点；若S = 0，则三点共线
入揭示各种现象要素的内在联系及其
发展规律。
另一个涉及叠置操作的基本空间分析是缓冲区分析，它是为了识别某
个空间目标对其周围环境的影响范围或服务范围，而在其周围建立的
具有一定宽度的带状区。
3
1.概述
空间叠置分析
根据不同的空间数据结构，可分为矢量叠置和栅格叠置两类 叠置分析由输入图层、叠置图层、输出图层组成
空间叠置和缓冲区分析
概述 矢量数据叠置分析 栅格数据叠置分析 矢量数据缓冲区分析 栅格数据缓冲区分析 本章小结
0
1.概述
空间叠置分析
多数GIS软件以分层的方式组织地理信息，叠置分析是最常用 的提取空间隐含信息的手段之一
例1：1854年，伦敦发生霍乱，J Snow博士对霍乱病例和区域内 生活用水水井分布进行叠置分析
属性叠置处理分为代数运算与逻辑运算两大类（取决于属性类型）。
实验指导六 空间分析的综合应用
实验六空间分析的综合应用一、实验目的1、熟练掌握ArcGIS缓冲区分析和叠加分析基本原理与操作，具备综合利用各项矢量数据的空间分析工具解决实际问题的能力。
2、熟悉ARCGIS栅格数据的欧式距离制图、数据重分类等空间分析功能，能够处理和分析相关实际应用问题。
二、实验准备1、软件准备：ArcGIS 10.22、数据准备：（1）城市主要交通道路图（mainstreet）——矢量数据（2）城市主要居民区图（residential）——矢量数据（3）城市停车场分布图（stops）——矢量数据（4）城市主要商城分布图（othermarkets）——矢量数据（5）土地利用数据（landuse）——栅格数据（6）地面高程数据（elevation）——栅格数据（7）娱乐场所分布数据（rec_sites）——矢量数据（8）现有学校分布数据（schools）——矢量数据三、实验内容与要求1、实验要求1.1 矢量数据缓冲区分析和叠加分析的综合应用带寻找的区位条件为：（1）离城市主要交通线路50m以内，以保证商场交通的通达性。
（2）保证在居民区100m范围内，便于居民步行到达商场。
（3）距停车场100m范围内，便与顾客停车。
（4）距已经存在的商场500m范围之外，减少竞争压力。
1.2 栅格数据空间分析综合应用（1）新学校选址选址需注意以下几点：✓地势平坦。
✓结合土地利用数据，选址成本较低的区域。
✓距离娱乐场所越近越好。
✓距离现有学校较远。
（2）各数据层权重比为：距离娱乐设施占0.5，距现有学校距离占0.25，土地利用类型和地形要素各占0.125。
（3）结合坡度计算、欧氏距离制图、重分类和栅格计算器等功能，给出分析结果图。
2、实验内容、步骤（1）各要素图层影响范围的建立（2）叠加分析，求出满足要求的区域（3）评价整个城市商场的区位条件2.1 矢量数据空间分析步骤（1）新建地图文档，加载part3中的四个图层；（2）城市主要交通道路线路影响范围的建立①选择城市主要交通道路，并建立噪声缓冲区；●选择交通要道，菜单“Selection”->“Select by Attributes”，参数设置如图5-25；●对交通要道建立缓冲区，选择Tools中的缓冲区向导（或点击工具栏上的缓冲区按钮），打开缓冲区生成对话框，设置参数如图5-26~5-28：●效果如图5-29。
GIS原理与应用实验报告书-实验五 空间叠置分析
测绘工程学院GIS原理与应用实验报告书实验名称：实验五空间叠置分析专业班级：海洋101姓名：綦跃彬学号：141003122实验地点：地理信息系统实验室实验时间：2013-05-13实验成绩：地理信息系统课程组一、实验目的与要求空间叠置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）加深对多层面叠置分析基本原理、方法的认识；2）熟练掌握ArcMap 中多层面空间叠置分析的技术方法。
3）结合实际、掌握利用多层面空间叠置分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备实验数据：栅格文件：文件Slope1，Landuse矢量文件：文件point.dbf，point.shp，point.shx文件river.dbf，river.shp，river.shx，polygon.dbf文件polygon..shp，polygon.shx，文件polygon1.dbf，polygon1.shp，polygon1.shx文件polygon2.dbf，polygon2.shp，polygon2.shx文件overlay.dbf，overlay.shp，overlay.shx文件roads.dbf，roads.shp，roads.shx文件roads1.dbf，roads1.shp，roads1.shx。
三、实验内容与主要过程一）了解栅格数据1. 在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1，查看属性在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。
打开“Spatial Analyst”工具栏，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据：Landuse，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表”2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据在Arcmap中左下角运用工具“Drawing”> “New Rectangle”>“New Polygon”，绘制如下图所示图形：在上一步基础上，选择“drawing”>”Convert Graphics To Features”,操作如下图所示：执行下述步骤：“Arctoolbox”>“Extraction”>“Extract By Mask”,设置如下点击确定之后，用鼠标将自己绘制的多边形移动到一边，显示如下图：3. 栅格重分类(Raster Reclassify)通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据。
空间分析原理与方法缓冲区分析
实验六缓冲区分析—xxxxxxxx xxx 一、实验目的熟悉ArcGIS软件的一些基本操作，掌握缓冲区的生成以及分析方法。
二、实验准备1、数据准备：shape文件：Point.shp；lline.shp；polygon.shp2、软件准备：ArcGIS DeskTop 9.3三、实验内容及步骤3.1距离制图—创建缓冲区3.1.1 点要素图层的缓冲区分析在Arcmap中添加数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance —Straight Line，配置下列参数。
效果图：3.1.2、线要素图层的缓冲区分析加载数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance—Straight Line，配置下列参数:效果图：3.1.3 多边形图层的缓冲区分析加载数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance—StraightLine，配置下列参数：效果图：3.2.1 水源无言治理加载数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance—Straight Line，配置下列参数：效果图：右击栅格图层中属性，设置图层显示符号，可调整分类和图例显示方式。
进行栅格计算，配置如下：3.2.2受污染地区的分等定级加载数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance—Straight Line，配置下列参数：效果图：重分类，使原来的Ture(1)值为0，False(0)值为1：3.3城市化的影响范围加载数据，在Arctoolbox，执行命令Spatial Analyst Tools—Distance—StraightLine，配置下列参数：对城镇进行拓扑缓冲：对保护区进行拓扑缓冲：对图层Dis_Nature进行栅格计算，重分类：对图层Dis_Res进行栅格计算，重分类：进行栅格计算得到城市化范围：四、实验总结。
GIS教案---第七讲-缓冲区分析、叠加分析及应用--案例
述属性的多边形 林地、 非0.5林-1地0k；m区域； 0.5km内1区0k域m；外区域；
四、缓冲区分析、叠加分析应用案例
北京市农村居民点用地变化分析
问题：
1、有两期土地利用现状数据（昌平、顺义、 通州、大兴）
2、计算居民点用地变化 3、发现变化特点和规律
数据源：
所采用的基础数据为四区的土地利 用变更调查数据，年期为2001年和2005(顺义 为2004)年两期数据，其中2001年的数据为 Shape格式，土地分类系统为八大类；2005 （2004）年为MapGis数据格式，土地分类方法 采用过渡时期全国土地分类系统。
S
顺义减少
0 2 4 km
N
W
E
S
昌平减少
0 2 4 km
N
W
E
S
昌平增加
0 2 4 km
通州区行政区划图
N
W
E
S
N
W
E
S
通州减少
0 2 4 km
通州增加
0 2 4 km
大兴区行政区划图
N
W
E
S
大兴增加
0
4
8 km
N
W
E
S
大兴减少
0
4
8 km
讨论题
某地区气象观测站的最优设置 目的：某地区内有12个气象观测站，为了减少开支，计划减少观测
四、缓冲区分析、叠加分析应用案例
实例分析 （4）
这50个客户的名称、地址、类型、销量 等有关信息，在视图中自动形成了一个 专题Geocod1.shp。要注意的是，该专 题同高速公路(Highways),市区街道 (Streets in downtown)，用地分区 (Census tracts)等专题并列，表明它
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实验五缓冲区分析
一、实验目的
理解缓冲区分析的实质，掌握缓冲区分析的基本方法。
二、实验内容
某房地产商准备开发一住宅区，需要对城市噪声进行分析，拟通过计算各地的噪声强度找出受噪声影响较小的区域。
三、实验原理与方法
实验原理：缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间分析功能之一。
它是对一组或一类地理要素按设定的距离条件，在其周围形成具有一定宽度范围的多边形区域，分析区内的空间数据以获取数据在二维空间扩展的信息。
实验方法：对城市路网建立多环缓冲区，根据缓冲区至道路的平均距离以及噪声衰减模式计算各缓冲区内的噪声强度。
四、实验设备与数据
(1)仪器设备：计算机。
(2)主要软件：ArcGIS。
(3)实验数据：实验5文件夹下的城市路网数据(streets)，并假定噪声强度衰减模式为线性衰减，噪声的影响距离为2000m，道路所在地的噪声强度值为100。
五、实验步骤
(1)打开ArcMap，加载城市路网数据streets。
(2)加载缓冲区工具：点击菜单Tools——Customize，进入Commands 标签，在其目录中找到Tools，在命令集中找到Buffer Wizard，将其拖至任一工具条上，关闭Customize对话框。
(3)研究路网数据的空间范围，确定适宜的缓冲区数量及缓冲距离。
(4)打开BufferWizard工具，选择需要建缓冲的数据图层streets，点击下一步，设置建立缓冲区距离单位为Meters，缓冲区的类型选择第三个选项As multiple buffer rings，以建立多个缓冲环，最后设置缓冲区的数量及距离。
(5)点击下一步，首先设置Buffer output type 的Dissolv ebarriers
between 为Yes(表示重叠部分合并在一起)，然后设置缓冲区多边形的保存位置。
(6)检查缓冲区数据，一方面检查缓冲区是否完全覆盖了整个城市区域，另一方面检查缓冲区数据的属性表中是否具有起止距离字段(Frombufdst ，Tobufdist)。
(7)检查无误后，在属性表中添加一个Double 型的字段MeanDist ，采用字段计算器(Field Calculator)，计算Frombufdst 和Tobufdist 字段的平均值(
即
平均距离)作为该字段的值。
(8)在属性表中再添加一个字段Noise，并根据平均距离及噪声衰减模式计算各缓冲区的噪声强度[100*(1-MeanDist／2000)]。
(9)根据噪声强度，将缓冲区数据转换成栅格数据。
(10)对噪声强度进行分类，制作城市噪声强度等级图。
六、注意事项
(1)缓冲区的距离不能太大，否则会造成大量的同等噪声区域。
(2)缓冲区的数量要足以使缓冲范围能够覆盖全部区域。
(3)栅格大小以缓冲区距离的1／5左右为宜。
(4)本实验假定各道路产生的噪声强度是相同的，请思考在不同级别的道路产生的噪声强度不同时该问题应当如何处理。
实验六叠加分析
一、实验目的
理解空间叠加分析的基本原理，掌握常用的矢量数据空间叠加分析方法。
二、实验内容
根据规划道路的中心线及道路宽度(600m)，确定各村将被占用的各类土地的范围与面积，并完成统计表。
三、实验原理与方法
实验原理：叠加分析是对输入图层叠加后产生的新要素的属性，按一定的数学模型进行计算分析。
叠加的结果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。
实验方法：根据道路中心线及道路宽度，通过建立缓冲区以确定用地范围，再将它分别与土地利用数据、行政区划数据进行叠加，最后通过统计确定道路建设占用各村各类土地的面积。
四、实验设备与数据
(1)仪器设备：计算机。
(2)主要软件：ArcGIS、MicrosoftOffice等软件。
(3)数据准备：“实验六”文件夹下的相关数据，包括道路中心线(road．shp)、土地利用数据(1anduse)、分村行政区划数据(village．shp)、道路占地统计表．xls。
五、实验步骤
(1)在ArcMap 中加载数据，打开ArcToolbox ，利用Analysis Tools 中Proximity 的Buffer 工具为road ．shp 建立宽度为300m 的缓冲区，产生道路用地范围数据。
(2)将生成的缓冲区数据与土地利用数据叠加（ArcToolbox ——Analysis Tools ——Overlay ——Intersect)，确定道路用地范围内需要占用的各类土地
(3)将上一步生成的被占用土地数据与分村行政区数据叠加(Overlay ——Identity)，给多边形添加权属信息。
(4)统计各村各类土地被占用的情况。
可以采用以下两种方式进行统计：一是将叠加后数据的属性表输出，在Excel 中分村分地类进行面积统计；
二是直接
利用ArcToolbox中的频数统计工具(Analysis tools—stastics—Frequency)进行分村分地类面积统计(在频数字段(Frequency Field(s))下选择村名和土地类型字段LANDUSE—ID，在汇总字段(SurmnaryHeld(s))下选择存放面积的字段)。
(5)根据统计结果，完成道路占地统计表．xls，并根据叠加的结果制作道路用地图。
六、注意事项
(1)叠加方法：道路用地范围与土地利用数据、行政区数据的叠加可以用Intersect一步完成。
(2)面积认定问题：叠加后生成的多边形的面积不能直接采用Area字段中的面积，因为它是在叠加时从土地利用Coverage数据中继承过来的。
在上述第四步之前可以采用下面两种方法之一来计算图斑的真实面积：①新加一个面积字段(如ActualArea)，右键点击该字段标题，采用弹出菜单中的Calculate Geometry 工具来计算面积；②将数据转换成GeoDatabase格式，采用属性表中Shape —Area字段的值。
(3)土地类型问题：由于需要统计的是土地各大类的面积，因此需要将土地
类型代码转换成一级代码，可以采用以下三种方法之一：①分类进行选择，运用字段计算器来进行计算；②用字段计算器中的高级功能，采用条件判断语句及取整函数来计算；③直接采用Left函数提取代码中的第一位数字(Left([LANDUSE_ID]，1))。
(4)面积统计问题：根据新的土地类型代码、村名及新的面积，采用频数统计工具(Frequency)进行统计效率更高。