1、1,GIS原理 实验四 GIS空间分析,资源与环境学院 林承达 ,2,实验目的,在GIS的应用研究中，经常涉及多要素的综合问题。如进行各类规划与评价时，既要考虑各类评价因子数据的获取和模型计算，又要考虑评价单元的确定，这其中即涉及到多种空间分析技术，包括叠加分、缓冲区分析和网络分析等。 本实验的目的是让学生了解空间叠加技术和缓冲区分析技术的作用及应用方法。,3,实验要求,1、了解缓冲区分析技术的各类具体方法 2、了解空间叠加技术的个类具体方法 3、掌握利用ARC/INFO软件来实现空间叠加技术和缓冲区分析技术 4、利用这两种空间分析技术，解决提出的问题。,4,实验内容,1、利用提供的实验数据，
2、掌握在ARC/INFO中如何进行缓冲区分析 2、利用提供的实验数据，掌握在ARC/INFO中如何进行空间叠加分析 3、利用提供的实验数据，在叠加分析和缓冲区分析的支持下，解决提出的问题,5,实验技术,1、缓冲区分析技术 缓冲区是地理空间，目标的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现。它是一种因变量，由所研究的要素的形态而发生改变。从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后获得的它们的领域，而邻域的大小由邻域的半径或缓冲区建立条件来决定，因此对于一个给定的对象A，它的缓冲区可以定义为：,（d一般是指欧式距离，也可以是其它的距离， r为邻域半径或缓冲区建立的条件）,6,实验技术,缓冲区建立的形态
3、多种多样，这是根据缓冲区建立的条件来确定的，常用的对于点状要素有圆形，也有三角形、矩形和环形等；对于线状要素有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区；对于面状要素有内侧和外侧缓冲区，虽然这些形体各异，但是可以适合不同的应用要求，建立的原理都是一样的。点状要素，线状要素和面状要素的缓冲区示意图如图1,图1,7,实验技术,2、叠置分析技术 叠置分析是地理信息系统中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
4、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。,8,实验技术,从原理上来说，叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，其中往往涉及到逻辑交、逻辑并、逻辑差等的运算。根据操作要素的不同，叠置分析可以分成点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形与多边形叠加；根据操作形式的不同，叠置分析 可以分为图层擦除、识别叠加、交集操作、均匀差值、图层合并和修正更新。,9,主要仪器及试材,1、硬件和软件计算机Arc/Info软件 2、所需材料拥有多个图层的数字化的矢量地图（可选用本地区的地形图、土壤类型图、土地利用现状图或行政区划图等）；,10
5、,本实验数据介绍,本实验数据放在文件夹的data目录下，实验数据为西安市的数字化地图，包括道路（network）、学校(school)、超市(Marketplace)和著名景点(famous place)四个图层组成，其中道路层为线图层，其他图层均为点图层 空间坐标的单位为米,11,实验步骤,注意，这里所介绍的实验步骤，只是介绍如何实现各种分析功能，并不是你们做实验时完成实验任务的精确步骤。完成实验任务的步骤要依靠你们在熟悉各种空间分析方法和操作的基础上，自己将这些空间分析方法综合应用完成。,12,实验步骤,1、缓冲区的建立 在ArcGIS中建立缓冲区的方法是基于生成多边形（buffer wi
6、zard）来实现的，它是根据给定的缓冲区的距离，对点状、线状和面状要素的周围形成缓冲区多边形图层，完全是基于矢量结构，从操作对象、利用矢量操作方法建立缓冲区的过程到最后缓冲区的结果全部是矢量的数据。下面来介绍在ArcGIS中建立缓冲区。,13,实验步骤,对一个区域内的点的影响覆盖范围（以1000米为例）做分析： （1） 对点文件school.shp进行分析操作，首先打开菜单Tools下的Customize选择Command标签； （2） 在弹出的Command对话框中（如图2）在左边的Categorie框中选择Tools，在出现右边的Command框中选择Buffer wizard，拖动其放置
7、到工具栏上的空处，出现图标,图2 buffer wizard添加对话框,14,实验步骤,定义单位：右键图层layers-属性-Unit, map和display选择Meters 利用选择工具 选择要进行分析的点状要素，然后点击 图标，出现Bufferwizard对话框，如图3，选择要进行缓冲区分析的shape文件（如School.shp），其中有选择要素和未选择要素时在Use only the selected feature复选框前打勾（仅对已选择主题中的元素进行分析），单击下一步,15,16,实验步骤,（4） 这是打开的是缓冲区分析形式对话框（图4），其中有三种方式选择来进行建立不同种类的
8、缓冲区，其中含义同学们通过阅读其提示自己理解：,图4 缓冲区分析建立类型选择对话框,17,实验步骤,（5）选择普通缓冲区，单击下一步，给定100米（或其他距离）作为缓冲范围，在下面选择合适的单位（图5）,图5 缓冲区距离选择对话框,18,实验步骤,（6）最后一步单击下一步（图6），选择缓冲区融合方式和结果存放地址,19,实验步骤,（7）单击完成，进行缓冲区建立，图7。不同的缓冲区建立方法形式得到的缓冲区也有一定的区别，在实际应用中要根据不同的需要和应用方向来选择合适的建立的形式和方法,图7 缓冲区建立结果,20,实验步骤,注意，按照缺省的选择，为一个图层中的地物对象建立缓冲区后，缓冲区为一个新
9、的图层。在图层控制栏里，将自动增加这个图层,21,实验步骤,2、叠置分析 这里介绍ARCMAP提供的几种叠置分析方法，供同学们在完成任务时选用,22,实验步骤,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处，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,图8 擦除图层的几种表现,23,实验步骤,具体操作如下： （1）打开Arcmap主界面，点击 （即ArcToolBox按钮）打开ArcToolBox工具箱，在ArcToolBox中选择Analyst Tools，打开后选择Overlay中的Erase选项，双击打
10、开Erase对话框（图9）,图9,24,实验步骤,（2）在Erase操作对话框中填入输入图层（Input Features），擦除参照(Erase Feature)，输出图层（Output Feature Class）和分类容许量及单位。（图10）,图10,25,实验步骤,（3）单击OK，进行操作，得到结果（图11）,图11 擦除示例,26,实验步骤,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。在数学运算上表现如， （A,B分别是进行交集的两个图层）。由于点，线，面三种要素都有可能获得交集所以它们的交集的情形有七种，现
11、举例如下（图12）：,27,图12点，线，面相交的几种类型,28,实验步骤,交集操作在ArcGIS中的实现如下（以多边形为例）： 从ArcToolbox中选择Analyst Tools，打开后选择Overlay中的 Intersect选项，打开其对话框（图13），,图13 Intersect 对话框,29,实验步骤,然后逐个输入要进行相交的图层（Input features），按右边的“加号”来将图层添加进来， 在中间“Features”组合框内的就是要进行相交操作的图层列表，输入要输出的文件的路径和名称（Output Feature Class），同时在下方的属性字段中选择要进行连接的属性字
12、段（Join Attributes）或全部，输出文件的类型，也可以对环境参数进行相关的设置，单击OK进行交集操作，输出结果如图14。 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。,30,图14 交集操作实现,31,实验步骤,此外，还可以实现均匀差值（Symmetrical difference，从Arctoolbox中选择Analyst Tools，打开后选择Overlay中的Symmetrical Difference选项，打开其对话框进行操作） 图层合并（Union，从ArcToolB
13、ox中选择Analyst Tools，打开后选择Overlay中的Union选项，打开对话框进行操作）等叠加功能，请同学们自己实验。注意，在对话框中进行设置时，应仔细阅读对话框上提供的文字提示，依据其提示，进行合适的选择,32,图15： 均匀差值实现,33,图15： 图层合并实现,34,实验步骤,任务：选择一个合适的区域作为住宅用地，要求 1、距离公园200米以内 2、距离中学500米以内 3、距离所有的道路至少100米实验报告要求写出求取该区域的具体步骤，及执行该步骤的目的,35,结果,36,思考题,1、如何为同一图层中的不同类型地物建立不同宽度的缓冲区（如为道路图层中的不同类型道路建立不同宽度的缓冲区） 2、请详细区分不同叠加类型产生的结果,
