实验六 矢量数据的空间分析Word文档格式.docx
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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。
实验操作
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(bufferwizard)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。
下面以实验任务数据文件夹中的数据为例来介绍在ArcGIS中建立缓冲区。
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,首先打开菜单自定义--工具--自定义,选择“命令”标签;
(2)在弹出的对话框中(如图2)在左边的“类别”框中选择“工具”,在出现右边的“命令”框中选择“缓冲向导”,拖动其放置到工具栏上的空处,出现图标
图2bufferwizard添加对话框
将地图单位改成“米”,方法是加载数据后,在左边的图层控制栏中右键点击“图层”,在弹出的菜单中选择“属性”菜单项,在弹出的对话框中选择“常规选项卡”,在该选项卡中定义单位“米”
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Useonlytheselectedfeature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
(4)这时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
(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
(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
(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
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,缓冲区为一个新的图层。
在图层控制栏里,将自动增加这个图层
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
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
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“分析工具”,打开后选择“叠加分析”中的“擦除”选项,双击打开“擦除”对话框(图9)
图9
(2)在Erase操作对话框中填入输入图层(InputFeatures),擦除参照(EraseFeature),输出图层(OutputFeatureClass)和分类容许量及单位。
(图10)
图10
(3)单击OK,进行操作,得到结果(图11)
图11擦除示例
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,现举例如下(图12):
图12点,线,面相交的几种类型
交集操作在ArcGIS中的实现如下(以多边形为例):
从ArcToolbox中选择“分析工具”,打开后选择“叠加分析”中的“相交”选项,打开其对话框(图13),
图13Intersect对话框
然后逐个输入要进行相交的图层(Inputfeatures),按右边的“加号”来将图层添加进来,
在中间“要素”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(OutputFeatureClass),同时在下方的属性字段中选择要进行连接的属性字段(JoinAttributes)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。
14交集操作实现
此外,还可以实现其他叠加功能,请同学们根据需要,自由选择。
图15:
交集取反实现
图层合并实现
实验要求:
为商场选址,选址条件如下:
(1)离城市交通线路50m以内,以保证商场交通的通达性。
(2)保证在居民区50m范围内,便于居民步行到达商场。
(3)据停车场100m范围内,便予顾客停车。
(4)距已存在的商场500m范围之外,减少竞争压力。
实验内容:
主要交通线影响范围的建立;
居民居住地影响范围的建立;
停车场影响范围的建立;
已存在商场影响范围的建立;
进行叠加分析,求出满足条件区域;
对整个城市商场的区位条件进行评价。
操作步骤:
启动ArcMap,单击【文件】→【打开】打开city.mxd地图文档,位于“(。
。
\GIS实验\实验六\Ex1\data)”文件目录下。
添加缓冲区工作向导,在ArcMap窗口中,单击【自定义】→【自定义模式】,打开【自定义】对话框,切换到命令选项卡;
在命令选项卡中,选择【类别】列表框中的【工具】,然后在【命令】列表框中选择【缓冲区】,按住鼠标左键不放将其拖动到已经存在的工具栏中。
操作如图4.1所示。
添加后缓冲区向导按钮
出现在工具栏中,如图4.2所示。
图4.1添加缓冲区向导
图4.2缓冲区工作向导添加后操作界面
1.城市区主要交通线路影响范围的建立
单击缓冲区向导按钮
,打开【缓冲区向导】对话框,设置如下参数:
(1)
【图层中的要素】:
mainstreet;
单击【下一步】按钮。
如图4.3所示。
(2)确定缓冲区距离;
50;
确定缓冲区距离单位:
米;
如图4.4所示
图4.3图4.4
(3)选择【缓冲区输出类型】中的【融合缓冲区之间的障碍?
】:
是。
(4)确定输出位置:
\GiS实验\实验六\result\缓冲_mainstreet。
如图4.5所示。
单击【完成】按钮,结果如图4.6所示。
图4.5缓冲区输出设置
图4.6城市主要交通线路影响范围缓冲区
2.居民居住地影响范围的建立
residential;
100;
\GiS实验\实验六\result\缓冲_residential。
单击【完成】按钮,结果如图4.7所示。
图4.7居民居住地影响范围缓冲区
3.停车场影响范围的建立
stops;
\GiS实验\实验六\result\缓冲_stops。
单击【完成】按钮,结果如图4.8所示。
图4.8停车场影响范围缓冲区
4.其他商场影响范围的建立
othermarkets;
500;
\GiS实验\实验六\result\缓冲_othermarkets。
单击【完成】按钮,结果如图4.9所示。
图4.9已存在商场影响范围缓冲区
5.进行叠加分析,求出同时满足六个要求的区域
(1)求取stops、mainstreets和residential三个图层的交集区域,操作步骤如下:
1)单击【地理处理】→【ArcToolbox】,调出地理处理工具。
如图4.10所示。
图4.10地理处理工具
2)在ArcToolbox中,双击【分析工具】→【叠加分析】→【相交】,操作如图4.11,打开【相交】对话框,如图4.12所示。
图4.11图4.12
3)依次添加停车场缓冲区、主要交通线路缓冲区和居民地缓冲区。
4)指定输出路径和名称:
“。
\GIS实验\实验六\result\Ex1\缓冲_three_Intersect”。
5)
【连接属性(可选)】为ALL,【输出类型(可选)】为INPUT,单击【确定】按钮。
如图4.13所示。
求出的交集区域如图4.14中绿色面区域所示。
4.13相交对话框设置
图4.14满足三个条件的选择区域
(2)求取同时满足六个条件的区域,操作步骤如下:
1)在ArcToolbox中,双击【分析工具】→【叠加分析】→【檫除】,打开檫除对话框。
2)在【输入要素】文本框中选择“缓冲_three_Intersect”。
3)在【檫除要素】中,选择“缓冲_othermarkets”。
\GIS实验\实验六\result\Ex1\perfect”如图4.15所示。
单击【确定】按钮。
满足以上条件的区域如图4.16所示。
图4.15檫除对话框设置
图4.16商场最佳选择区域
7.对整个城市商场的区位条件进行评价
为了解城市其他地区的商场区位条件,可应用以上数据对整个城市的商场区位进行评价分级。
分级标准为:
六个条件都满足的为第一等级,满足三个条件的为第二等级,满足两个条件的为第三等级,满足一个条件的为第六等级,完全不满足条件的为第五等级。
操作步骤如下:
(1)属性赋值。
分别打开停车场缓冲区、主要交通线路缓冲区和居民地的缓冲区的属性表,并分别添加“stops”,“mainstreet”,“residentia”字段,并且全部赋值为1.
操作以stops为例,在左侧内容列表中右击“缓冲_stops”图层,单击【打开属性表】。
如图4.17所示。
图4.17属性表操作界面
单击属性表左上角表选项按钮
→【添加字段】,操作如图4.18,打开添加字段对话框,如4.19所示。
单击【确定】,字段添加成功。
属性表如图4.20所示。
图4.18图4.19
图4.20
在属性表里面右击“stops”字段,单击【字段计算器】,如图4.21所示,打开字段计算器对话框,在“stops=”下面输入“1”。
如图4.22所示,单击【确定】。
属性表里stops字段值全部变为1。
参照此方法为主要交通线路缓冲区和居民地的缓冲区的属性表添加字段并且赋值1。
为已经存在的商场的缓冲区的属性表添加字段“markets”并且赋值-1(因为已存在的商场对要新建的商场具有竞争压力,已存在商场缓冲区外的区位才是符合条件的位置)。
图4.21图4.22
(2)区域叠加。
1)启动ArTcoolbox,在ArTcoolbox中双击【分析工具】→【叠加分析】→【联合】,打开联合对话框。
2)依次添加六个缓冲图层。
3)指定输出路径和名称:
\GIS实验\实验六\result\Ex1\缓冲_fourt_Union”。
如图4.23所示。
图4.23联合对话框设置
4)设置完毕后,单击【确定】按钮。
六个区域联合叠加结果如图4.24所示。
图4.24六个缓冲区叠加分析结果
(3)分级。
1)打开生成的union图层属性表。
2)在属性表中添加短整型的字段“class”。
如图4.25所示。
图4.25添加class字段
3)在“class”字段上单击右键选择【字段计算器】选项。
4)打开字段计算器对话框,输入公式:
“[markets]+[residentia]+[street]+[stops]”,单击“字段”下面的选项和“+”进行输入。
如图4.26所示。
单击确定,class字段已经赋值。
图4.26字段计算器对话框设置
(4)应用class字段进行分级显示。
第一等级:
class值为3;
第二等级class值为2;
第三等级class值为1;
第六等级class值为0;
第五等级class值为-1。
1)打开union图层属性表,添加短整型字段“等级”。
2)右击“等级”字段,单击【字段计算器】,输入:
“4-[class]”(等级与class之和总是等于4)。
单击【确定】。
3)关闭属性表。
右击“union”图层,单击【属性】,打开属性对话框,切换到【符号系统】选项卡,在对话框左边单击【类别】→【唯一值】,在对话框中上部的“值字段”选择“等级”,右边的色带选择黑白渐变色带,再在左下方单击【添加所有值】,操作如图4.27所示。
图4.28符号系统设置
4)单击【应用】查看效果,满意则单击【确定】,完成设置。
地图窗口如图4.29所示。
图4.29商场选址分级显示
最后得到的城市区域内商场选址的分级图。
颜色越深,表示该地区越适宜建商场,反之,则不适宜修建商场。
当然这只是考虑实验中的情况,实际情况中还有很多因素需要考虑。
实验任务(要求上课完成)
任务:
以实验任务数据文件夹中的数据为例,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
思考题
1、结合实验和你对缓冲区的理解,谈谈缓冲区在时间生活中的应用。
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