第2 空間鄰近度分析

第2部分空間鄰近度分析空間緩沖區(qū)類型矢量緩沖區(qū)的建立柵格緩沖區(qū)確定空間緩沖區(qū)半徑的模型Voronoi多邊形分析要求掌握的：定義緩沖區(qū)分類緩沖區(qū)建立方法、步驟生成緩沖區(qū)注意的問題上機怎樣生成緩沖區(qū)泰森多邊形一、矢量數據的緩沖區(qū)分析

1、定義鄰近度（Proximity）描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度度，其確定是空間分析的一個重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨特的重要性，公共設施的服務半徑，大型水庫建設引起的搬遷，鐵路、公路以及航運河道對其所穿過區(qū)域經濟的發(fā)展的重要性等，都是一個鄰近度問題。所謂緩沖區(qū)就是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍。緩沖把地圖分為兩個區(qū)域，一個區(qū)域在所選地圖要素制定距離之內，另一個在制定距離之外。在指定距離之內的區(qū)域稱為緩沖區(qū)緩沖區(qū)分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。就是根據分析對象的面、線、點實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度。從數學的角度看，緩沖區(qū)分析的基本思想是給定一個空間對象或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小有鄰域半徑R確定第三節(jié)空間緩沖區(qū)分析空間緩沖區(qū)分析的概念空間緩沖區(qū)分析是指根據分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據；空間緩沖區(qū)的三大要素，即主體、鄰近對象和作用條件。空間緩沖區(qū)分析的模型線性模型；二次模型；指數模型。空間緩沖區(qū)分析的方法方案一方案二計算模型參數f0和d0設定di計算ri和Fi緩沖區(qū)圖形表達計算模型參數f0和d0設定Fi計算di緩沖區(qū)圖形表達1緩沖區(qū)定義對象Oi

緩沖區(qū)可定義為：Bi={x:d(x,Oi

)<=R} 既對象的半徑為R的緩沖區(qū)為距離對象距離d小于或等于R的全部點的集合。d一般是歐氏距離，也可以是其他定義的距離。對于對象集合 O={Oi

:

i=1,2,…,n}其半徑為R的緩沖區(qū)是各個對象緩沖區(qū)的并。i=1nB=U

Bi點的緩沖區(qū)線的緩沖區(qū)面的緩沖區(qū)二、緩沖區(qū)分類三矢量緩沖區(qū)的建立矢量緩沖區(qū)常見的有角平分法和疊置算法。角平分法由三步組成，即逐個線段計算簡單平行線，尖角光滑矯正和自相交處理。尖角光滑矯正除角平分線法之外，還可采取圓弧法，但矯正過程都很復雜，難以完備地實現(xiàn)。疊置方法分兩步完成。首先求出點、線段等基本元素的緩沖區(qū)，然后通過對基本元素緩沖區(qū)的疊置運算，求解折線、面邊界等復雜目標的緩沖區(qū)。1角分線法難以保證雙線的等寬性2凸角圓弧法BdRd=r/sin(B/2)保證了平行曲線的等寬性折點凸凹性的判斷把相鄰兩個線段看成兩個向量，其方向取坐標點序方向。若前一個向量以最小角度轉向第二個向量時呈逆時鐘方向，則為凸頂點。反之為凹頂點。3凸角圓弧法定義：涉及一個焦點像元和一組環(huán)繞像元的柵格數據分析技術。鄰域運算要素中心點鄰域大小與類型（矩形、圓形、環(huán)形等）鄰域運算函數鄰域運算一般在單個圖層上進行通過所確定的鄰域類型掃描整個格網。四柵格空間鄰域運算（一）鄰域大小與類型（分析窗口的類型）（二）鄰域統(tǒng)計值統(tǒng)計運算（平均值、最大值、最小值、中值、求和、標準差等）測度運算（范圍統(tǒng)計、多數統(tǒng)計、少數統(tǒng)計、種類統(tǒng)計）函數運算（濾波、地形參數）追蹤分析統(tǒng)計：最大值、最小值平均值、標準差值域、總和、模、…測度：多數、少數、種類、…（三）鄰域運算函數四鄰域運算的應用：數據平滑低通濾波平均值高通濾波原圖-低通濾波四鄰域運算應用：濾波地帶：相同要素或相似要素的單元組分區(qū)運算：處理相同值或相似要素的像元分組對象：

單一格網：面積、周長、厚度、矩心兩個格網：輸入格網，分帶格網。面積、最大值、最小值、總和、標準差等統(tǒng)計運算測度運算分區(qū)運算的應用：景觀生態(tài)學；兩個柵格的分區(qū)運算用于比較目的的描述性統(tǒng)計值（四）分區(qū)運算（五）自然距離量測運算計算與源單元（制定格網單元）的距離。同層格網全局運算，擴展鄰域運算距離種類自然距離成本距離距離量算：計算規(guī)則1.414XGridCellGridCell1自然距離量算單位：格網單元類型：

連續(xù)距離對源單元建立緩沖，形成距離帶

對格網中每個單元確定于最近源單元的自然距離Arcgis實現(xiàn)

連續(xù)：FindDistance最近：Assignproximity自然距離量算例在arcgis里生成距離圖：（1）在空間分析下拉菜單選擇“選項”，確定分析淹沒即分析范圍；（2）空間分析下拉菜單選擇“距離——直線”（3）在直線對話框選擇像元大小以及輸出圖像名，確定；（4）對生成的距離圖重分類（可選可不選）移經每個每個單元的成本或阻抗作為距離單位的距離量測分析方法最小成本表面、最小成本路徑2成本距離量算源單元矩陣、成本矩陣、鏈接成本矩陣成本矩陣構成：

不同成本之和例：選址源地到目的地的距離+地形（坡度等級）+地質+河流+用低成本+居住中心距離連接成本矩陣計算

橫向：平均值對角線：平均值X1.414二成本距離量算12121415236713442124153673365.74.54.93.54.2成本距離計算：連接成本矩陣成本距離計算目標：最小累計成本路徑方法：循環(huán)迭代最小累計成本計算示例源點格網矩陣成本格網矩陣連接格網矩陣指派格網矩陣輸出格網矩陣BA1212141523671344源點矩陣成本矩陣最小累計成本計算示例31212141526713442.834.92.553.55.72.8鏈接矩陣最小累計成本計算示例1.5B4.211.52.8A211.51.52.02.84.21212141523671344最小累計成本計算示例1.5B4.211.52.86.74.5A2411.51.52.02.84.21.51.52.02.84.06.74.512121415236713443.51.5B35.74.011.52.86.74.5A21.51.52.02.84.04.56.72.02.84.05.74.56.73.03.51212141523671344最小累計成本計算示例最小累計成本計算示例3.51.5B35.74.011.52.86.74.5A25.52.84.05.74.56.73.03.512121415236713442.02.84.05.74.56.73.03.55.53.51.5B35.74.011.52.86.74.5A25.52.84.05.74.56.73.03.512121415236713445.54.05.74.56.73.03.55.5最小累計成本計算示例43.51.5B35.74.011.52.86.74.5A25.512121415236713444.05.74.56.73.03.55.54.05.54.56.73.55.55.5最小累計成本計算示例43.51.5B35.74.011.52.86.74.5A25.59.5311B35173487A55712345678最小累計成本矩陣單元指派矩陣五應注意的問題

（1）緩沖區(qū)發(fā)生重疊時的處理緩沖區(qū)的重疊包括多個特征緩沖區(qū)之間的重疊以及同一特征緩沖區(qū)圖形的重疊。對于前者，首先通過拓撲分析的方法，自動地識別出落在某個緩沖區(qū)內部的那些線段或弧段，然后刪除這些線段或弧段，得到經處理后的連通緩沖區(qū)；對于后者，可通過緩沖區(qū)邊界曲線逐條線段求交。（2）緩沖區(qū)寬度不同時的處理在進行緩沖區(qū)分析時，經常發(fā)生不同級別的同一類要求具有不同的緩沖區(qū)大小。例如，在城市土地地價評估時，沿主要街道兩側的通達度、繁華度的輻射范圍大，而小街道較小，這與要素的類型和特點有關。在建立這種緩沖區(qū)時，首先應建立要素屬性表，根據不同屬性確定不同的緩沖區(qū)寬度，然后產生緩沖區(qū)。

（3）復雜圖形緩沖區(qū)的內外標識處理復雜圖形經緩沖區(qū)分析后會產生許多多邊形。為了標識哪些區(qū)域是緩沖區(qū)，哪些是緩沖區(qū)外，應在這些多邊形中加入特征屬性。如ARC/INFO在緩沖區(qū)分析后的多邊形屬性表中加入了一項INSIDE，INSIDE值為1表示該多邊形在緩沖區(qū)內，值為0則在緩沖區(qū)外。五上機生成緩沖區(qū)設置地圖單位和距離單位在arctoolbox里生成緩沖區(qū)（只能生成單一緩沖區(qū)）添加緩沖區(qū)工具（可生成指定距離的緩沖區(qū)、多重緩沖區(qū)、根據某個字段記錄里指定距離的緩沖區(qū)）六確定空間緩沖區(qū)半徑的模型線性函數模型冪函數模型指數函數模型七、泰森多邊形分析泰森多邊形：首先由荷蘭氣象學家A.H.Thiessen提出的，最初用于根據離散分布氣象站的降雨量來計算區(qū)域的平均降雨量，現(xiàn)在已廣泛應用于區(qū)域的地學分析和GIS的其它應用中。

基本方法：將所有相鄰的氣象站連成三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線，于是，每個氣象站周圍若干條垂直平分線便圍成一個多邊形，用這個多邊形內所包含的一個唯一氣象站的降雨強度就可以用來表示這個多邊形區(qū)域內的降雨強度，并稱這個多邊形為泰森多邊形。如圖所示，區(qū)域D內有幾個離散點Pi(Xi,Yi),i=1,2,……n。將該區(qū)域用一組直線段分成幾個互相鄰接的多邊形，并且：1、每個多邊形內含有且僅有一個離散數據點；2、若區(qū)域內的任意一點K(Xk,Yk)位于離散點（Xi,Yi）的多邊形內，則不等式

[(Xk-Xi)2+(Yk-Yi)2]1/2<[(Xk-Xj)2+(Yk-Yj)2]1/2當ij時，恒成立；3、若點M(Xm、Ym)位于含離散點（Xi,Yi）與含（Xj,Yj）的兩個多邊形的公共邊上，則有

[(Xm-Xi)2+(Ym-Yi)2]1/2=[(Xm-Xj)2+(Ym-Yj)2]1/2

這樣的多邊形就叫泰森多邊形，連接相鄰多邊形離散點，構成的三角形叫做泰森三角形。應當指出，泰森三角形和泰森多邊形都不是唯一的，若生成的泰森多邊形