GIS教案第七講緩沖區(qū)分析、疊加分析及應(yīng)用案例

地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論IntroductiontoGeographicInformationSystem鄭新奇博士教授zxqsd@126.com中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí)例分析（1）問題背景為了在某地建立一森林公園旅游點(diǎn)，需參考一定的旅游條件，假設(shè)該旅游點(diǎn)須滿足距公路、鐵路0.5km以外10km以內(nèi)，非市區(qū)，有林地，要求在行政區(qū)劃圖上選出該旅游點(diǎn)位置，并注明面積大小。數(shù)據(jù)源公路及鐵路分布圖；森林分布及權(quán)屬圖；城鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖；緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例所涉及的GIS功能屬性重分類；面狀邊界消除與合并；緩沖區(qū)生成；拓?fù)浏B加；面積量測；繪圖輸出；生成報(bào)表實(shí)例分析（1）四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（1）具體步驟(1)將森林分布圖分成林地及非林地兩類；(2)消除同一屬性值為林地或非林地的相鄰多邊形的邊界并加以合并；(3)將所有公路和鐵路周圍生成0.5km寬的緩沖區(qū)；(4)將所有公路和鐵路周圍生成10km寬的緩沖區(qū)；(5)拓?fù)浏B加(2)、(3)、(4)三步生成的圖層，生成具有下述屬性的多邊形林地、非林地；0.5km內(nèi)區(qū)域；0.5-10km區(qū)域；

10km外區(qū)域；四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（1）具體步驟(6)將城鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖重新分類，生成市區(qū)、非市區(qū)兩類；(7)拓?fù)浏B加(5)、(6)生成的圖層，得到非林地；林地且市區(qū)；林地、非市區(qū)、距道路0.5km內(nèi)；林地、非市區(qū)、距道路0.5km外10km內(nèi)；林地、非市區(qū)、距道路10km外……(8)依約束條件，提取第4類多邊形，并計(jì)算其面積；(9)與行政區(qū)劃圖疊加，打印輸出結(jié)果；四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（2）道路拓寬改建過程中的拆遷指標(biāo)計(jì)算所解決的問題及約束條件計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值；道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：道路從原有的20米拓寬到60米；拓寬道路應(yīng)盡量保持直線；部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除；所需資料現(xiàn)狀道路圖；區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖；四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（2）空間操作選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)；將緩沖區(qū)圖與建筑物分布圖進(jìn)行拓?fù)浏B加，此圖包括所有部分或全部位于拓寬區(qū)內(nèi)的建筑物信息；統(tǒng)計(jì)分析選擇落入拆遷區(qū)內(nèi)的樓層高為10層以上的建筑物，將其排除掉，其余為拆遷建筑物；對所需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算，包括建筑物面積、房產(chǎn)價(jià)值。四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（3）輔助建設(shè)項(xiàng)目選址需解決的問題和約束條件需解決的問題：確定一些具體的地塊，作為一個(gè)輕度污染工廠的可能建設(shè)位置約束條件：(1)地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2(2)地塊的地價(jià)不超過1萬元/m2(3)地塊周圍不能有幼兒園、學(xué)校等公共設(shè)施四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（3）所需數(shù)據(jù)全市所有地塊信息的數(shù)據(jù)層全市公共設(shè)施的分布圖空間分析從地塊圖中選取所有滿足條件(1)(2)的地塊與公共設(shè)施層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加對疊加的結(jié)果進(jìn)行鄰域分析和特征提取，選擇出滿足要求的地塊將選擇的地塊及相關(guān)信息以地圖和表格形式打印輸出四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）美國亞特蘭大市一家食品公司想用ArcView

制作一幅過去一年市內(nèi)各食品店銷售其產(chǎn)品的專題圖，以便從中發(fā)現(xiàn)問題，從而制定新一年的銷售策略。該公司已有一個(gè)載明客戶名稱、地址、類型、銷量的dBASE文件，以及從基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)商處購得的亞特蘭大市街道圖文件。利用這些文件和ArcView

軟件，該食品公司開始制作專題圖。四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）點(diǎn)取ArcView

圖標(biāo)，進(jìn)入ArcView

；打開項(xiàng)目文件qstart.apr，這時(shí)出現(xiàn)項(xiàng)目窗口。左邊列出了前述分析處理的五種工具，右邊則列出了該項(xiàng)目下所有的地圖。在左邊選取視圖Views，在右邊選取地圖tlanta，鼠標(biāo)雙擊或Open后，就出現(xiàn)了視圖編輯窗口，顯示出了市區(qū)街道圖。四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）再次激活項(xiàng)目窗口，點(diǎn)取左邊第二個(gè)工具：表格(Tables)，并選擇上方的“添加”

(Add)，待對話框出現(xiàn)后，選擇相應(yīng)目錄路徑下的dBASE文件customrs.dbf，于是屏幕上列出了客戶數(shù)據(jù)表格。

四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）為將客戶數(shù)據(jù)定位于街道圖上，重新激活視圖窗口，并在點(diǎn)取上方的編輯菜單項(xiàng)View后彈出的下拉菜單中點(diǎn)取“Geocode

Addresses”(地理定位)，從而產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于地理定位的對話框，其功能主要是將作為客戶數(shù)據(jù)表格的dBASE文件中的有關(guān)字段(field)同街道圖中的專題(theme)——市區(qū)街道下的特征(feature)有關(guān)字段（具體為郵碼與街名）逐個(gè)匹配，得到完全匹配(100％)的50個(gè)客戶。四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）這50個(gè)客戶的名稱、地址、類型、銷量等有關(guān)信息，在視圖中自動(dòng)形成了一個(gè)專題Geocod1.shp。要注意的是，該專題同高速公路(Highways),市區(qū)街道(Streets

in

downtown)，用地分區(qū)(Census

tracts)等專題并列，表明它已通過表格的聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)了地理

定位，并轉(zhuǎn)換成了被稱為“型”(shp)的數(shù)據(jù)類型，在圖中以黑色圓點(diǎn)的形式顯示出來。如果雙擊任一專題名，ArcView

3.0還提供了對顯示該專題圖形符號(hào)的編輯手段，可隨用戶喜好，按照專題下的具體特征，比如土地用途、公路等級(jí)、食品銷量等進(jìn)行分類，然后用逐級(jí)變化大小或顏色的方式顯示該專題。

四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）接下去的工作是從眾多不同類型的客戶(食品商店、飲料店、餐館、戶外攤點(diǎn)……)

，將銷量較多的食品商店分離，也就是檢索查詢出來，并用另一種顏色的符號(hào)突現(xiàn)。為此，點(diǎn)擊工具欄中形如榔頭的圖標(biāo)(Query)，在隨后出現(xiàn)的對話框中，字段選“Type（類型）”，操作符選“=(等于)”，屬性值選“Store(食品商店）”，從而建立起如左下角空白欄中的檢索條件：（〔Type〕=“Store”)，最后點(diǎn)選“New

Set（新選擇集）”

按鍵，從50個(gè)客戶中檢索出16個(gè)符合條件即為食品商店的客戶。更進(jìn)一步將這16個(gè)大客戶按銷量大小排序，得到前5名客戶。這時(shí)，根據(jù)圖中反映出的情況，即可發(fā)現(xiàn)這5家大客戶主要集中在亞特蘭大市的北部。四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例實(shí)例分析（4）類似的工作還可再做下去。例如，雙擊圖上的“用地分區(qū)”專題，將其下的特征按“人均收入”或“住宅類型”等分級(jí)分色顯示，找出食品商店分布與銷量同顧客身份這些特征屬性在空間分布上的某種聯(lián)系……最終，銷售人員便可根據(jù)該項(xiàng)目GIS應(yīng)用的分析結(jié)果，制定出新一年的銷售策略，比如應(yīng)到某些高收入人口地區(qū)尋找新的客戶，走訪銷量較小的客戶傾聽他們對產(chǎn)品的意見等等

四、緩沖區(qū)分析、疊加分析應(yīng)用案例北京市農(nóng)村居民點(diǎn)用地變化分析問題：1、有兩期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（昌平、順義、通州、大興）2、計(jì)算居民點(diǎn)用地變化3、發(fā)現(xiàn)變化特點(diǎn)和規(guī)律數(shù)據(jù)源：所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為四區(qū)的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，年期為2001年和2005(順義為2004)年兩期數(shù)據(jù)，其中2001年的數(shù)據(jù)為Shape格式，土地分類系統(tǒng)為八大類；2005（2004）年為MapGis數(shù)據(jù)格式，土地分類方法采用過渡時(shí)期全國土地分類系統(tǒng)。數(shù)據(jù)要求同一地區(qū)同一投影的兩期數(shù)據(jù)，采用相同的土地利用分類。處理過程：首先將mapgis中的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)經(jīng)過投影變化，坐標(biāo)平移后，轉(zhuǎn)為Shape文件格式，然后借助于Arcview的空間分析等分析功能完成以下操作：（1）在Arcmap環(huán)境下，利用其空間坐標(biāo)調(diào)整工具（Saptialadjustment）將兩期數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行糾正，將誤差控制在2m以內(nèi)；（2）根據(jù)過渡時(shí)期全國土地分類系統(tǒng)，將兩期數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，統(tǒng)一分為耕地（GD）、園地（YD）、林地（YLD）、牧草地（CD）、其它農(nóng)用地（QTJS）、農(nóng)村居民點(diǎn)（NCJS）、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦（CZ）、交通運(yùn)輸用地（JT）、水利設(shè)施用地（SYSD）、未利用地（WLYD）10種用地類型；之所以將農(nóng)村居民點(diǎn)用地單獨(dú)列為一類，是為了分析農(nóng)村居民點(diǎn)用地的變化情況更加方便。（3）利用Arcview空間分析中的交叉列表功能（TabulateArea），得出各區(qū)的土地利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，分析期間農(nóng)村居民點(diǎn)用地與其他用地類型之間的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出變化情況；（4）從兩期數(shù)據(jù)中分別提取出農(nóng)村居民點(diǎn)用地，利用Arcview的地學(xué)過程分析模塊（GeoprocessingWizard）將兩期農(nóng)村居民點(diǎn)用地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，提取出發(fā)生變化的農(nóng)村居民點(diǎn)用地信息，進(jìn)而形成各區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間變化圖。GeoprocessingWizard

空間數(shù)據(jù)處理向?qū)椭阍贏rcView中完成一些新的空間分析功能它允許選擇具體操作：（1）在File——extension菜單下，選中3D模塊和spatialanalysis模塊（2）點(diǎn)擊view——properties，彈出如下對話框按照數(shù)據(jù)的單位，分別在mapunits和distanceunits設(shè)置地圖單位和距離單位，一般用米（3）在analysis菜單下選擇交叉列表功能彈出如下對話框：（3）在analysis菜單下選擇交叉列表功能，如下圖彈出如下對話框：Rowtheme行代表較早一起數(shù)據(jù)，rowfield選擇土地利用采用分類標(biāo)志，列的選擇也一樣。（4）選擇后點(diǎn)擊OK，彈出如下對話框在outputgridcellsize中選擇本次分析采用的柵格數(shù)據(jù)大小，一般越小越好，但是會(huì)相應(yīng)增加計(jì)算工作量。（4）點(diǎn)擊ok，就可以得出轉(zhuǎn)移矩陣，如下表土地利用現(xiàn)狀圖通州區(qū)行政區(qū)劃圖大興區(qū)行政區(qū)劃圖討論題某地區(qū)氣象觀測站的最優(yōu)設(shè)置目的：某地區(qū)內(nèi)有12個(gè)氣象觀測站，為了減少開支，計(jì)劃減少觀測站的數(shù)目?；厩闆r：已知該地區(qū)12個(gè)氣象觀測站的位置；已知10年來12個(gè)氣象觀測站測得的年降水量；問題：考慮減少那些觀測站可以使所得的降水量的信息足夠大？假設(shè)條件：該地區(qū)的地理特性具有一定的均勻性，而不是復(fù)雜多變的地理特性；相近地域的氣象特征具有較大的相似性和相關(guān)性；在距離較遠(yuǎn)的條件下，由于地形、環(huán)境等因素而造成不同區(qū)域的年降水量相似的可能性很小，可以忽略，不同區(qū)域年降水量的差異主要與距離有關(guān)。x1x2x6x3x7x10x11x4x8x12x5x9x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10x11x12第1年276.2324.5158.6412.5292.8258.4334.1303.2292.9243.2159.7331.2第2年251.6287.3349.5297.4227.8453.6321.5451.0466.2307.5421.1455.1第3年192.7433.2289.9366.3466.2239.1357.4219.7245.7411.7357.0353.2第4年246.2232.4243.7372.5460.4158.9298.7314.5256.6327.0296.5423.0第5年291.7311.0502.4254.0245.6324.8401.0266.5251.3289.9255.4362.1第6年466.5158.9223.5425.1251.4321.0315.4317.4246.2277.5304.2410.7第7年258.6327.4432.1403.9256.6282.9389.7413.2466.5199.3282.1387.6第8年453.4365.5357.6258.1278.8467.2355.2228.5453.6315.6456.3407.2第9年158.5271.0410.2344.2250.0360.7376.4179.4159.2342.4331.2377.7第10年324.8406.5235.728