1、ArcGIS10地理信息系統(tǒng)教程 教學PPT 牟乃夏 Email： 微博： 新浪博客： QQ：153807203 京東：,.,2,第十章矢量數(shù)據(jù)的空間分析,本章內容： 1、數(shù)據(jù)提取 2、統(tǒng)計分析 3、緩沖分析 4、疊加分析 5、泰森多邊形 6、實例 緩沖區(qū)和疊加分析的綜合應用,.,3,第十章矢量數(shù)據(jù)的空間分析,空間分析是綜合分析空間數(shù)據(jù)技術的統(tǒng)稱，是地理信息系統(tǒng)的核心部分，在地理數(shù)據(jù)的應用中發(fā)揮著舉足輕重的作用。從數(shù)據(jù)模型上看，空間分析為矢量數(shù)據(jù)的空間分析和柵格數(shù)據(jù)的空間分析兩種。 在ArcGIS中，矢量數(shù)據(jù)的空間分析方法主要有數(shù)據(jù)提取、統(tǒng)計分析、緩沖區(qū)分析和疊加分析等。,.,4,10.1數(shù)據(jù)

2、提取,數(shù)據(jù)提取就是在給定的要素類中，依據(jù)空間或屬性條件，通過數(shù)據(jù)裁剪、分割、篩選和表篩選等操作，提取所需要的內容。,.,5,10.1數(shù)據(jù)提取,1、裁剪：數(shù)據(jù)裁剪將輸入要素與裁剪要素重疊的部分提取出來，形成一個新的數(shù)據(jù)文件過程，裁剪原理如圖：,裁剪原理圖,.,6,10.1數(shù)據(jù)提取,數(shù)據(jù)裁剪結果：,輸入圖層,裁剪要素,.,7,10.1數(shù)據(jù)提取,輸出圖層,.,8,10.1數(shù)據(jù)提取,2、分割：數(shù)據(jù)分割時按照分割區(qū)域將輸入要素類分割成多個輸出要素類，分割原理如圖：,數(shù)據(jù)分割原理,.,9,10.1數(shù)據(jù)提取,3、篩選：篩選是從輸入要素類中提取滿足指定條件的要素，并將其存儲為輸出要素類中的過程。通常使用SQL

3、表達式表示提取條件。 4、表篩選：表篩選是從表格會表格視圖中篩選出滿足指定屬性條件的記錄或要素，并將其保存在一個新輸出表的過程。輸出表可以是INFO表格、dBASE表格、Geodatabase表格、要素類或者表格視圖。,.,10,10.2統(tǒng)計分析,統(tǒng)計分析用于對表格或者屬性表進行統(tǒng)計計算，如頻率、平均值、最小值、最大值和標準差等。在實際用途中，統(tǒng)計分析常用來數(shù)據(jù)探索和數(shù)據(jù)匯總。,.,11,10.2統(tǒng)計分析,1、頻數(shù)：在表格或者圖層的屬性表中，某個屬性值或者屬性組合出現(xiàn)的次數(shù)。頻數(shù)工具的主要作用是讀取表格中的一組字段，計算字段的每個唯一值出現(xiàn)的頻數(shù)，并創(chuàng)建一個包含唯一字段及其頻數(shù)的新表。頻數(shù)工具

4、可以進行分類統(tǒng)計以及分類求和。,.,12,10.2統(tǒng)計分析,2、匯總統(tǒng)計數(shù)據(jù)：對輸入表格中的字段進行匯總計算，輸出結果為表格，表格由包含統(tǒng)計運算結果的字段組成。,.,13,10.3緩沖區(qū)分析,緩沖區(qū)是為了識別某一地理實體對周圍地物的影響而在其周圍建立的一定寬度多邊形區(qū)域。緩沖區(qū)分析是用來確定不同地理要素的空間鄰近性或接近程度的一種分析方法。,.,14,10.3.1緩沖區(qū)的基本概念,1、緩沖區(qū)：圍繞地理要素一定寬度的區(qū)域，這個寬度稱為緩沖距離。地理要素通常抽象為點、線和面。因此緩沖區(qū)分析主要基于點、線和面進行的。,點目標、線目標和面目標緩沖區(qū)的示例,.,15,10.3.1緩沖區(qū)的基本概念,2、軸

5、線：由線目標坐標點的有序串構成的跡線，或目標的有向邊界線。,多邊形的軸線、左側和右側,右側,左側,軸線,.,16,10.3.1緩沖區(qū)的基本概念,3、多邊形方向：邊界為正時針方向，則為正多邊形，否則為負多邊形。,多邊形的方向,正向多邊形,負向多邊形,.,17,10.3.1緩沖區(qū)的基本概念,4、緩沖區(qū)的外側和內側。位于軸線左側的緩沖區(qū)稱為緩沖區(qū)的外側，反之為內側。,緩沖區(qū)的外側和內側,外,內,外,.,18,10.3.1緩沖區(qū)的基本概念,5、軸線的凹凸性：對于軸線上的順序三點，P1、P2、P3，用右手螺旋定則，若拇指朝里，則中間點為凸，若拇指朝外，中間點為凹的。,軸線的凹凸性,P1,P3,P1,P2

6、,P3,凹,凸,.,19,10.3.2 緩沖區(qū)的生成算法,1、點緩沖區(qū)生成算法：點目標的緩沖區(qū)就是圍繞點目標，以緩沖距為半徑的周圍所包圍的區(qū)域。常用的點緩沖區(qū)生成算法是圓弧步進擬合法。,圓弧步進擬合法,四分逼近,六分逼近,八分逼近,.,20,10.3.2 緩沖區(qū)的生成算法,2、線緩沖區(qū)生成算法：線目標的緩沖區(qū)，是線目標的軸線沿法線方向向兩側各平移一個緩沖區(qū)，斷點用半徑圓弧連接多得的多邊形。常用的算法有，角平分線法和凸角圓弧法。,.,21,10.3.2 緩沖區(qū)的生成算法,角平分線法,多邊形面狀要素緩沖區(qū),.,22,10.3.3緩沖區(qū)的建立,緩沖區(qū)的建立有兩種方法：利用緩沖區(qū)向導建立，另一種利用緩

7、沖區(qū)工具建立,.,23,10.3.3緩沖區(qū)的建立,1、用緩沖區(qū)向導建立緩沖區(qū) 2、使用緩沖區(qū)工具建立緩沖區(qū) 3、多環(huán)緩沖區(qū)建立：再輸入要素周圍指定不同的距離創(chuàng)建緩沖區(qū)，就建成了多緩沖區(qū) 4、點距離：在指定的搜索半徑內，分析一個圖層或要素類內的點與其他圖層上所有點的距離,.,24,10.3.3緩沖區(qū)的建立,5、鄰近分析：在指定的搜索半徑內，對于輸入要素類中的每個要素，在鄰近要素類中找出與其距離最近的要素，并計算其距離。,.,25,10.4疊加分析,疊加分析是地理信息系統(tǒng)提取空間隱含信息常用的手段之一，它是在統(tǒng)一的空間參考系統(tǒng)下，通過對不同的數(shù)據(jù)進行一系列的幾何運算，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的過程 疊加分析目的

8、：在空間位置上分析具有一定關聯(lián)的空間對象的空間特征和專屬屬性之間的相互聯(lián)系。,.,26,10.4疊加分析,從運算角度來看，疊加分析是指兩個或兩個以上的地理要素圖層進行空間邏輯的交、并、差的運算。 根據(jù)操作形式的不同。疊加分析可以分為擦除分析、相交分析、聯(lián)合分析、標識分析、更新分析、交集取反和空間連接七大類。,.,27,10.4.1擦除分析,擦除分析是在輸出數(shù)據(jù)層中擦去數(shù)據(jù)層相交的部分，形成新的矢量數(shù)據(jù)層的過程。 原理如圖：,擦除分析原理圖,輸入圖層,擦除圖層,輸出圖層,.,28,10.4.2相交分析,相交分析是計算輸入元素的幾個交集的過程。 相交分析的七種類型：,.,29,多邊形與多邊形,線與

9、多邊形,點與多邊形,線與線,.,30,點與線,點與點,點、線與多邊形三者相交,.,31,10.4.2相交分析,在相交分析中，輸入要素可以是幾何類型的任意組合。輸出要素只能是具有最低維度的輸入要素類相同的或維度最低的類型。,.,32,10.4.3聯(lián)合分析,聯(lián)合分析是計算輸入要素的并集，所有的輸入要素都將寫入到輸出要素類中。在聯(lián)合分析過程中，輸入要素必須是多邊形。如果輸入要素有相交的部分，相交部分還會具有相交的輸入要素類的所有屬性。,.,33,10.4.3聯(lián)合分析,聯(lián)合分析原理：,聯(lián)合分析原理,輸入數(shù)據(jù),輸出數(shù)據(jù),.,34,10.4.4標識分析,標識分析是計算輸入要素和標志要素的集合，輸入要素和標

10、志要素的重疊部分將獲得標志要素的屬性。輸入要素可以是點線面，但不能是注記要素、尺寸要素或網(wǎng)絡要素。標志要素必須是面或者與輸入要素的幾何類型相同。,.,35,10.4.4標識分析,標識要素的三種分類：,.,36,10.4.5更新分析,更新分析用于計算輸入要素和更新要素的幾何相交，在輸入要素中，與更新要素相交部分，在輸出結果中其幾何外形和屬性都被更新要素所更新。也就是說在執(zhí)行過程中，先用更新要素對輸入要素就行擦除處理，將擦除后的結果寫到輸出結果中，再將更新要素也寫入到輸出結果中。,.,37,10.4.5更新分析,更新分析原理：,更新分析原理,更新要素,輸出要素,.,38,10.4.5更新分析,如果

11、在更新對話框中為選中“邊框可選”參數(shù)，則沿著更新要素外邊緣的多邊形邊界將被刪除。,選中邊框參數(shù),未選中邊框參數(shù),邊框參數(shù)設置不同結果比較,.,39,10.4.6交集取反分析,交集取反分析是將輸入要素和更新要素不重疊的部分輸出到更新要素類中。它首先計算輸入要素和更新要素的幾何交集，再從輸出要素要素類中去除公共部分，只保留非公共部分。,.,40,10.4.6交集取反分析,原理：,交集取反原理,輸入要素,輸出要素,.,41,10.4.7空間連接,空間連接是基于兩個要素類中要素之間的空間關系將屬性從一個要素類傳遞到另一個要素類的過程。也就是說，兩個圖層之間根據(jù)圖層要素中要素的相對位置關系建立連接，其結

12、果為將一個圖層的屬性添加到另外一個圖層中。,.,42,10.4.7空間連接,空間連接工具需要輸入目標要素類和連接要素類。以目標要素類為基準，根據(jù)目標要素和連接要素之間指定的空間關系，將連接要素類中的屬性信息追加到目標要素類中。,.,43,10.5泰森多邊形,泰森多邊形是進行快速插值和分析地理實體影響區(qū)域的常用工具。 泰森多邊形可用于定性分析、統(tǒng)計分析和鄰近分析等。,.,44,10.5泰森多邊形,概念：荷蘭氣候學家泰森提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計算平均降雨量的方法，將所有相鄰氣象站連成三角形，做這些三角形各邊的垂直平分線，于是每個氣象站周圍的若干垂直平分線圍城一個多邊形。用這個多邊形內包含的唯一氣象站的降雨強度來表示這個多邊形區(qū)域的降雨強度，稱這個多邊形為泰森多邊形,.,45,10.5泰森多邊形,構造方法：在已知點之間構建初始三角形，即連接已知點形成三角形。因為連接點的方法不同，形成的三角形也不同。Delaunay三角測量常用于構建泰森多邊形。Delaunay三角網(wǎng)測