第八章GIS空间分析课件.ppt

1、8.1.8.1.空间分析内容和步骤空间分析内容和步骤 8.2.8.2.空间数据查询空间数据查询 8.3.8.3.空间数据分类空间数据分类 8.4.8.4.空间数据量算空间数据量算 8.5.8.5.属性统计分析属性统计分析 8.6.8.6.空间叠加分析空间叠加分析 8.7.8.7.缓冲区分析缓冲区分析 8.8.8.8.网络分析网络分析8.18.1空间分析内容和步骤空间分析内容和步骤1.空间分析内容空间分析内容空间位置：空间位置： 借助于空间坐标系传递空间对象的定借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。换理论。

2、空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。布、趋势、对比等内容。空间形态：空间对象的几何形态空间形态：空间对象的几何形态空间距离：空间物体的接近程度空间距离：空间物体的接近程度空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。相似、相关等。2.空间分析步骤空间分析步骤（1）建立分析的目的和标准）建立分析的目的和标准（2）准备空间操作的数据）准备空间操作的数据（3）进行空间分析操作）进行空间分析操作（4）准备表格分析的数据）准备表格分析的数据（5）进行表格分析）进行表格分析

3、（6）结果的评价和解释）结果的评价和解释（7）如有必要，改进分析）如有必要，改进分析（8）产生最终的结果图和表格报告）产生最终的结果图和表格报告属性查询空间查询查询定位检索区域检索条件检索空间关系检索点点线线面面点线线面点面检索路径分析资源分配连通分析流分析选址网络分析叠加分析缓冲区分析分析三维显示统计分析分类分析逻辑运算算术运算空间分析属性分析分析决策空间分析8.28.2空间数据查询空间数据查询 空间数据查询的目的是从空间数据库中快空间数据查询的目的是从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据速高效地检索出所需要的数据, ,实质上就是按实质上就是按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进一定

4、条件对空间实体的图形数据和属性数据进行查询检索行查询检索, ,形成一个新的空间数据子集。检形成一个新的空间数据子集。检索设计主要根据索设计主要根据GISGIS应用的实际要求，用应用的实际要求，用SQLSQL语语言、扩展言、扩展SQLSQL语言和具有检索功能的语言和具有检索功能的GISGIS命令来命令来实现实现8.2.18.2.1布尔逻辑查询布尔逻辑查询l使用布尔逻辑的规则对属性以及空间特性进行使用布尔逻辑的规则对属性以及空间特性进行运算操作来检索数据使运算操作来检索数据使GISGIS在检索功能方面具有在检索功能方面具有了极大的灵活性，了极大的灵活性，数据查询遵循布尔代数数据查询遵循布尔代数（B

5、oolean algebra）（英国逻辑学家）（英国逻辑学家George Boole）并由逻辑表达式与布尔连接符组成。逻）并由逻辑表达式与布尔连接符组成。逻辑表达式由运算数和逻辑运算符组成。逻辑运算辑表达式由运算数和逻辑运算符组成。逻辑运算符可以是等于（符可以是等于（=）、大于（）、大于（）、小于（）、小于（ = ）、小于或等于（）、小于或等于（ = ）、不）、不等于。等于。布尔连接符有和（布尔连接符有和（ANDAND）、或（）、或（OROR）、异）、异或（或（XORXOR）、非（）、非（NOTNOT）等。）等。 8.2.28.2.2空间查询语言空间查询语言 作为与数据库交互的主要手段，查询语

6、言作为与数据库交互的主要手段，查询语言是数据库管理系统的一个核心要素。对数据库是数据库管理系统的一个核心要素。对数据库来说，一个简单的获取数据库数据的要求被定来说，一个简单的获取数据库数据的要求被定义为一个查询，而为此目的开发的语言称为查义为一个查询，而为此目的开发的语言称为查询语言。近几十年来，曾今出现了许多的查询询语言。近几十年来，曾今出现了许多的查询语言，但它们中只有一种最为流行：结构化查语言，但它们中只有一种最为流行：结构化查询语言询语言(SQL)(SQL)。 标准数据库查询语言标准数据库查询语言 SQL(Structured Query Languarge)SQL(Structure

7、d Query Languarge)语言是语言是19741974年由年由BoyceBoyce和和ChamberlinChamberlin提出的。在提出的。在IBMIBM公公司司San Jose Research LaboratorySan Jose Research Laboratory研制的研制的System RSystem R上实现了这种语言。由于它功能丰富、上实现了这种语言。由于它功能丰富、使用方式灵活、语言简洁易学等突出优点，在使用方式灵活、语言简洁易学等突出优点，在计算机工业界和计算机用户中倍受青睐并深深计算机工业界和计算机用户中倍受青睐并深深扎根。它的功能包括查询扎根。它的功能包括

8、查询(Query)(Query)、操纵、操纵(Manipulation)(Manipulation)、定义、定义(Definition) ,(Definition) ,控制控制(Control)(Control)四个方面，是一个综合的、通用的、四个方面，是一个综合的、通用的、功能极强的关系数据库语言。功能极强的关系数据库语言。8.3.8.3.1 1矢量数据再分类矢量数据再分类 重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。可以通过选择数据子集

9、并行重新分类，以利于分析。可以通过选择数据子集并对选中的数据子集赋值，生成新的属性数据。例如，对选中的数据子集赋值，生成新的属性数据。例如，我们希望从一个数据层中得到土壤类型分布图，原始我们希望从一个数据层中得到土壤类型分布图，原始数据层中的多边形是根据更细的类别来划分的（每一数据层中的多边形是根据更细的类别来划分的（每一个多边形中土壤类型和植被类型完全一致，用大写字个多边形中土壤类型和植被类型完全一致，用大写字母表示土壤类型的分类，小写字母表示植被类型的分母表示土壤类型的分类，小写字母表示植被类型的分类类 。在多数情况下，重分类都是将复杂的类型合并成。在多数情况下，重分类都是将复杂的类型合并

10、成简单的类型。简单的类型。8.3.8.3.空间数据再分类（空间数据再分类（Reclassify） 8.3.8.3.2 2栅格数据再分类栅格数据再分类 1.栅格数据再分类的两种方法：栅格数据再分类的两种方法： 第一种方法是一对一改变，即输入格网中的单元第一种方法是一对一改变，即输入格网中的单元值在输出格网中被赋予一个新值。例如，在土地利用值在输出格网中被赋予一个新值。例如，在土地利用格网中的灌溉农地在输出格网中赋值格网中的灌溉农地在输出格网中赋值1。 第二种方法是在输入格网中对一系列单元值赋予第二种方法是在输入格网中对一系列单元值赋予新值。例如人口密度格网中人口密度为每平方英里新值。例如人口密度

11、格网中人口密度为每平方英里025人的单元在输出格网中被赋值为人的单元在输出格网中被赋值为1。2.栅格再分类功能：栅格再分类功能： 数据简化：再分类能组成连续坡度值。例如，数据简化：再分类能组成连续坡度值。例如，分成一系列类型，分成一系列类型，1代表坡度为代表坡度为0.010.0%，2代代表坡度为表坡度为10.0% 20.0% ，依此类推。，依此类推。 数据分离：再分类能生成包括惟一类别或数值数据分离：再分类能生成包括惟一类别或数值的新格网，例如，灌溉农地或坡度在的新格网，例如，灌溉农地或坡度在10.0% 20.0%数值范围。数值范围。 数据排序：再分类能生成新的数据格网来表数据排序：再分类能生

12、成新的数据格网来表示输入格网单元值的排序结果。例如，再分类结果示输入格网单元值的排序结果。例如，再分类结果可表示可表示15的排序，的排序，1为最不适宜，为最不适宜，5为最适宜。为最适宜。8.4.8.4.空间数据量算空间数据量算 查询和定位空间对象查询和定位空间对象，并对空间对象进行，并对空间对象进行量算量算是是GISGIS的基本功能之一，它是地理信息系的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。在地理信息系统中，统进行高层次分析的基础。在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象象，并用一些

13、简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如进行描述，如长度，面积，距离，形状长度，面积，距离，形状等。实等。实际上，空间分析首先始于空间查询和量算，它际上，空间分析首先始于空间查询和量算，它是空间分析的定量基础。是空间分析的定量基础。8.4.1几何量算几何量算含义：含义：点：点：0维坐标维坐标线：线：1维，长度、曲率、方向维，长度、曲率、方向面：面：2维，面积、周长等维，面积、周长等体：体：3维，表面积、体积等维，表面积、体积等线长度计算线长度计算矢量：两点之间的直线距离，复合线段累矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和加求和栅格：网格数目累加栅格：网格数目累加面积计算面积计算 矢量：几何交

14、叉求积（坐标法）矢量：几何交叉求积（坐标法）栅格：相同属性值的格网数目与格网面积栅格：相同属性值的格网数目与格网面积 的乘积的乘积1.距离量测距离量测距离描述了空间对象之间的接近程度。距离描述了空间对象之间的接近程度。地理空间上的距离所描述的对象一定发生在地理空间上的距离所描述的对象一定发生在地理空间上。地理空间上。距离的定义与度量空间和空间匀质性是相关距离的定义与度量空间和空间匀质性是相关的，不同的度量空间和介质空间，距离定义的，不同的度量空间和介质空间，距离定义不同不同不同的距离有不同的特性，距离的定义是由不同的距离有不同的特性，距离的定义是由应用决定的，可根据需要重新定义距离。应用决定的

15、，可根据需要重新定义距离。在非匀质空间，距离定义不仅仅是表达是上在非匀质空间，距离定义不仅仅是表达是上的变化，而且还具有研究区域上的变化，这的变化，而且还具有研究区域上的变化，这时的距离计算一般在多边形范围内按一定算时的距离计算一般在多边形范围内按一定算法进行。法进行。n 维匀质空间广义距离公式qnlqijxljxliqd/11)()(jijiijyyxxd6 . 0/ 16 . 06 . 0)()(jijiijxxxxd22)()(jijiijyyxxdj(xj, yj)i(xi, yi)ijij距距离离计计算算公公式式 n 维非匀质空间距离计算q=2，二维欧氏距离q=1，曼哈顿距离q=0.

16、6,非欧氏距离网络距离 对于长度、周长、面积等定量的度量关系，所采对于长度、周长、面积等定量的度量关系，所采用的数学描述公式形式简单、较为统一。用的数学描述公式形式简单、较为统一。 对于距离而言，两个点状目标间的距离有欧氏距对于距离而言，两个点状目标间的距离有欧氏距离、广义距离、契比雪夫距离及统计学中的斜交距离离、广义距离、契比雪夫距离及统计学中的斜交距离和马氏距离等多种定义。和马氏距离等多种定义。欧氏距离：欧氏距离：广义距离：广义距离：比雪夫距离比雪夫距离(切氏距离切氏距离Chebyshev): 2/1n1i2ii)yx(|yx|)y,x(d|yx|max)y, x(diii统计学中的斜交距

17、离统计学中的斜交距离:马氏距离（绝对值距离，街坊距离，曼哈坦距离，马氏距离（绝对值距离，街坊距离，曼哈坦距离，Manhattan距离）：距离）：明氏距离明氏距离(Minkowski距离距离)：n1iii|yx|)y,x(dm/1m1ii)y,x(d|y-x|ni2.面积量算面积量算 在平面直角坐标在平面直角坐标系中，计算面积时，系中，计算面积时，计算计算y值以下面值以下面积按矢量方向，分积按矢量方向，分别求出向右向左两个别求出向右向左两个方向各自的面积，它方向各自的面积，它们的绝对值之差，便们的绝对值之差，便是多边形面积值。是多边形面积值。3.体积量算体积量算 体积量算与面积体积量算与面积量相

18、似，只不过是计量相似，只不过是计算两个相反的表面以算两个相反的表面以下的体积绝对值之差。下的体积绝对值之差。4.表面积量测表面积量测 空间曲面表面积的计算与空间曲面拟合的方法以及实际空间曲面表面积的计算与空间曲面拟合的方法以及实际使用的数据结构使用的数据结构(规则格网或者三角形不规则格网规则格网或者三角形不规则格网)有关。有关。 分块曲面拟合分块曲面拟合:曲面表面积为分块曲面表面积之和。曲面表面积为分块曲面表面积之和。 基于三角形格网的曲面插值通常使用一次多项式模型基于三角形格网的曲面插值通常使用一次多项式模型,因因此三角形格网上的曲面实质上是平面。此三角形格网上的曲面实质上是平面。 基于正方

19、形格网基于正方形格网,其最简单的曲面模型为双线性多项式其最简单的曲面模型为双线性多项式,因此无法以简单的公式给出曲面积因此无法以简单的公式给出曲面积,计算较复杂。计算较复杂。 对于局部拟合的曲面对于局部拟合的曲面,通常是将计算区域剖分成若干规则通常是将计算区域剖分成若干规则单元单元,计算每个单元的面积计算每个单元的面积,再累积计算总面积。再累积计算总面积。8.4.2质心量测质心量测1.定义定义 质心是描述地理对象空间分布的一个重要指质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。例如要得到一个全国的人口分布等值线图，标。例如要得到一个全国的人口分布等值线图，而人口数据只能到县级，所以必须在每个县域里

20、而人口数据只能到县级，所以必须在每个县域里定义一个点作为质心，代表该县的数值，然后进定义一个点作为质心，代表该县的数值，然后进行插值计算全国人口等值线行插值计算全国人口等值线 质心通常定义为目标的半径位置或保持均匀质心通常定义为目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般一个多边形或面的几何中心，当的平衡点，一般一个多边形或面的几何中心，当多边形比较简单，比如矩形，计算很容易。但当多边形比较简单，比如矩形，计算很容易。但当多边形形状复杂时，计算很复杂多边形形状复杂时，计算很复杂2.计算公式：计算公式： i为离散目标，为离散目标，w为权重，为权重，x，y为目标坐标为目标坐标3.应用应用l跟踪某些地理分

21、布的变化，如人口变跟踪某些地理分布的变化，如人口变迁、土地类型变化等。迁、土地类型变化等。l简化复杂目标的模型建立等简化复杂目标的模型建立等iiiGiiiGwywYwxwX 8.5.8.5.属性统计分析属性统计分析8.5.1单属性统计单属性统计 单属性统计单属性统计是单属性统计单属性统计是对属性数据库中的某个字段，对属性数据库中的某个字段，统计总和、最大值、最小值及统计总和、最大值、最小值及平均值，给出字段值落在各个平均值，给出字段值落在各个区间内或等于各个离散值的记区间内或等于各个离散值的记录数，并据此绘制各类统计图录数，并据此绘制各类统计图（折线、直方、立体直方、饼（折线、直方、立体直方、

22、饼图、立体饼图等）。这一功能图、立体饼图等）。这一功能在在GIS中的使用是相当频繁的。中的使用是相当频繁的。如城市管网系统中，用户常常如城市管网系统中，用户常常提出诸如提出诸如“管网总长是多管网总长是多少？少？”、“管径大于管径大于300的管的管段有多少？段有多少？”、“各类材质的各类材质的管段分别有多少？管段分别有多少？”等问题，等问题，这些都可以通过单属性统计来这些都可以通过单属性统计来获得答案。获得答案。8.5.2单属性函数变换单属性函数变换 单属性函数变换是对选定的初等函数，将属性字段作为函单属性函数变换是对选定的初等函数，将属性字段作为函数自变量，将字段值依次带入初等函数，得到变换结

23、果。系统数自变量，将字段值依次带入初等函数，得到变换结果。系统常常是让用户在属性数据库中选择一个已有字段或在属性数据常常是让用户在属性数据库中选择一个已有字段或在属性数据库中扩充一个字段来存放运算结果。用来作计算的函数可以有库中扩充一个字段来存放运算结果。用来作计算的函数可以有很多，如幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函很多，如幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数等等。很多函数对变量域有限制（如对数函数中真值要大于数等等。很多函数对变量域有限制（如对数函数中真值要大于零），系统应允许指定缺省值，当变量非法时将结果设置为此零），系统应允许指定缺省值，当变量非法时将结果设置为

24、此缺省值。缺省值。8.5.3双属性分类统计双属性分类统计 双属性分类统计除了要选择分类字段，并划分出各双属性分类统计除了要选择分类字段，并划分出各类范围外，还需要指定统计字段和统计方式。统计方式类范围外，还需要指定统计字段和统计方式。统计方式分计数方式和累计方式，其中计数方式是累计各类图元分计数方式和累计方式，其中计数方式是累计各类图元数，数，.而累计方式则是将每一类的累计字段值相加。而累计方式则是将每一类的累计字段值相加。 以土地详查为例，假定现有某一数据层是一个县的以土地详查为例，假定现有某一数据层是一个县的全部图斑（区数据），图斑属性中有权属号（记录图斑全部图斑（区数据），图斑属性中有权

25、属号（记录图斑所属县、乡、村）、面积、地类等字段，现要统计各村所属县、乡、村）、面积、地类等字段，现要统计各村图斑总面积，就可以将图斑属性中的图斑总面积，就可以将图斑属性中的“权属号权属号”作为分作为分类字段，类字段，“面积面积”作为统计字段，统计方式是累计方式；作为统计字段，统计方式是累计方式；如果要统计各村每类用地的数目，则要将如果要统计各村每类用地的数目，则要将“地类地类”作为作为统计字段，采用计数方式来统计。统计字段，采用计数方式来统计。8.68.6空间叠加分析空间叠加分析 空间叠加分析：是指在统一空间叠加分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次将同空间参照系统条件下，每次将同一地区两

26、个地理对象的图层进行一地区两个地理对象的图层进行叠加，以产生空间区域的多重属叠加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。前者一般用于检空间对应关系。前者一般用于检索同时具有几种地理属性的分布索同时具有几种地理属性的分布区域，或对叠加后产生的多重属区域，或对叠加后产生的多重属性进行新的分类，称为空间合成性进行新的分类，称为空间合成叠加；后者一般用于提取某个区叠加；后者一般用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特域范围内某些专题内容的数量特征，称为空间统计叠加。征，称为空间统计叠加。 在栅格系统中，层间叠加可通过像元之间的各种运算在栅格系统中

27、，层间叠加可通过像元之间的各种运算来实现。设来实现。设A，B，C等表示第一、第二、第三等各层上等表示第一、第二、第三等各层上同一座标处的属性值，同一座标处的属性值，f函数表示各层上属性与用户需要函数表示各层上属性与用户需要之间的关系，之间的关系，U为叠置后属性输出层的属性值，则为叠置后属性输出层的属性值，则 U=f(A,B,C)8.6.1栅格数据叠加分析栅格数据叠加分析1局部变换局部变换 每一个像元经过局部变换后的输出值与这个像元本每一个像元经过局部变换后的输出值与这个像元本身有关系，而不考虑围绕该像元的其他像元值。身有关系，而不考虑围绕该像元的其他像元值。 输入栅格 输出栅格20116033

28、2302 3 =6906323969112336 单层局部变换 输入栅格 乘数栅格 输出栅格20111122202223021222 =260432322336691122334238图8-13 多层局部变换2邻域变换邻域变换邻域变换输出栅格层的像元值主要与其相邻像元值有关。如果要计算某一像元的值，就将该像元看作一个中心点，一定范围内围绕它的格网可以看作它的辐射范围，这个中心点的值取决于采用何种计算方法将周围格网的值赋给中心点，其中的辐射范围可自定义。 输入栅格 输出栅格201178742302（邻域求和）=101312932310121391125787 邻域变换3分带变换分带变换将同一区域

29、内具有相同像元值得格网看作一个整体进行将同一区域内具有相同像元值得格网看作一个整体进行分析运算，称为分带变换。分析运算，称为分带变换。通过识别输入栅格层中具有相同像元值得格网在分带栅格层中的最大值，将这个最大值赋给输入层中这些格网导出并存储到输出栅格层中。 输入栅格 分带栅格 输出栅格20111234875523025678 =867802123478110255555578 分带变换4全局变换全局变换全局变换是基于区域内全部栅格的运算，一般指在同一全局变换是基于区域内全部栅格的运算，一般指在同一网格内进行像元与像元之间距离的量测。欧几里德几何网格内进行像元与像元之间距离的量测。欧几里德几何距

30、离定义源像元为距离定义源像元为0值，而其他像元的输出值是到最近的值，而其他像元的输出值是到最近的源距离像元的距离。源距离像元的距离。垂直或水平方向相邻的像元之间的距离等于像元的尺寸大小或者等于两个像元质心之间的距离；如果对角线相邻，则像元距离约等于像元的尺寸大小的1.4倍 输入栅格 输出栅格112.01.00.00.01欧几里德距离 = 1.41.01.00.021.00.01.01.01.41.01.42.0 欧几里德距离运算 5.栅格叠加栅格叠加 只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、除、三角函数、逻辑运算等）得到新图层属性，而不受其邻

31、除、三角函数、逻辑运算等）得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。近点的属性值的影响。布尔叠加（布尔叠加（Boolean overlays） AND - logical intersection OR - logical union, and NOT - logical negation加权叠加（加权叠加（Weighted overlays ） 算术运算（算术运算（arithmetic）: +, -, *, /, 统计运算（统计运算（statistical）: mean, maximum, minimum 合并（合并（merge two layers ） : cover - one la

32、yer “covers” another cross - assign new value to each combination of values extract-extract special attribute vlues+。Union overlay (OR)211223233242323252523242525VegetationSoils100110100000110011100110111ReclassifyOR100110111ReclassifyWhich areas are either grasslands (2) or sandy (25) soils?1.矢量数据叠

33、加方法矢量数据叠加方法 叠置分析是将叠置分析是将同一地区同一地区的的两组两组或或两组以上两组以上的要的要素（地图）进行素（地图）进行叠置叠置，产生，产生新的特征新的特征（新的空间图（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的形或空间位置上的新属性的过程）的分析方法分析方法。如如果输入地图具有与叠加地图相同的区域范围，则该果输入地图具有与叠加地图相同的区域范围，则该区域范围也用于输出地图。但是如果输入地图区域区域范围也用于输出地图。但是如果输入地图区域范围与叠加地图不同，那么输出地图的区域范围将范围与叠加地图不同，那么输出地图的区域范围将依所用叠加方法不同而不同。四种常用的叠加方法依所用叠加方法

34、不同而不同。四种常用的叠加方法为；为；UNION（联合）、联合）、INTERSECT（相交）、相交）、SUBSTRACTION（相减）和相减）和IDENTITY （层层叠加）叠加）。 8.6.2矢量数据叠加分析矢量数据叠加分析 UNION通过把两幅地图的区域范围联合起来而通过把两幅地图的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有要素。使用保持来自输入地图和叠加地图的所有要素。使用布尔运算布尔运算OR。 UNION要求输入地图和叠加地要求输入地图和叠加地图均为多边形地图。图均为多边形地图。 INTERSECT仅仅保留落在输入地图和叠加地图仅仅保留落在输入地图和叠加地图共同区域范围的那些要

35、素。使用布尔运算共同区域范围的那些要素。使用布尔运算AND。+SUBSTRACTION是从输入地图中剔除叠加地图全部区域。是从输入地图中剔除叠加地图全部区域。IDENTITY仅仅保留落在输入地图定义的区域范围内的地图仅仅保留落在输入地图定义的区域范围内的地图要素。要素。+2.2.矢量数据叠加类型矢量数据叠加类型 矢量数据叠加必须考虑要素矢量数据叠加必须考虑要素的类型。输入地图可包含点、线、的类型。输入地图可包含点、线、多边形，叠加地图一般是多边形，多边形，叠加地图一般是多边形，因此矢量数据叠加按要素类型分因此矢量数据叠加按要素类型分成点与多边形，线与多边形，多成点与多边形，线与多边形，多边形与

36、多边形。但边形与多边形。但MAPGISMAPGIS叠加地叠加地图也可以是点、线。输出地图具图也可以是点、线。输出地图具有与输入地图一样的要素类型。有与输入地图一样的要素类型。MAPGISMAPGIS增加了多边形与点，点与增加了多边形与点，点与线的叠加类型。线的叠加类型。 (1(1）点与多边形的叠置）点与多边形的叠置 点层与面层的叠置点层与面层的叠置 核心算法为判断点是否在多边形内。核心算法为判断点是否在多边形内。(2(2）线与多边形的叠置）线与多边形的叠置 线与多边形的叠置是把一幅图线与多边形的叠置是把一幅图( (或一个数据层或一个数据层) )中中的多边形的特征加到另一幅图的多边形的特征加到另

37、一幅图( (或另或另 一个数据层一个数据层) )的线上。线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。的线上。线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。 (3(3）多边形与多边形的叠置）多边形与多边形的叠置 是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。分析（统计叠置）。 合成叠置需要进行属性合并。方法可用加、减、乘、合成叠置需要进行属性合并。方法可用加

38、、减、乘、除，也可取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果除，也可取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。等。 统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面积等，即把其它图上的多边形的属性信息提性类型的面积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。取到本多边形中来。 下面仅以下面仅以MAPGISMAPGIS多边形与多边形叠加为例详述。叠多边形与多边形叠加为例详述。叠加结果的属性为：标志码、面积、周长，加结果的属性为：标志码、面积、周长，f1f1、区号、区号、f2f2， 其中区号为第二个数据层的区号。其中区号为第二个数据层的区

39、号。 多边形与多边形联合（多边形与多边形联合（ UNION）a61320 1f1LSIDb502801f2LSIDb1531583b1a421222a511981f2f1LSID多边形与多边形相交多边形与多边形相交（ INTERSECT ）a61320 1f1LSIDb502801f2LSID3b1a4212221f2f1LSID 多边形与多边形相减（多边形与多边形相减（SUBSTRACTION）a61320 1f1LSIDb502801f2LSID3b1a4212221f2f1LSID多边形与多边形相减（多边形与多边形相减（SUBSTRACTION）a61320 1f1LSIDb502801

40、f2LSID3b1a4212221f2f1LSIDa511988.7.8.7.缓冲区分析缓冲区分析 缓冲分析就是地理空间目标的一种影响范围或缓冲分析就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体（缓冲目标）服务范围，具体指在点、线、面实体（缓冲目标）周围建立一定宽度范围的多边形。从数学的角度看，周围建立一定宽度范围的多边形。从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径确定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径R R决定。决定。 换言之，任何目标所产生的缓冲区总是一些多换言之，任何目标

41、所产生的缓冲区总是一些多边形，这些多边形将构成新的数据层。缓冲区分析边形，这些多边形将构成新的数据层。缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体或们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围，以便为某项分析或决主体对邻近对象的辐射范围，以便为某项分析或决策提供依据。策提供依据。 1.1.点缓冲区点缓冲区 以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。 用途：针对点要素的一定半径范围的分析。用途：针对点要素的一定半径范围的分析。2

42、.2.线缓冲区线缓冲区 分别对每一个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓分别对每一个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作。冲区多边形进行叠置操作。 用途：针对线要素的一定范围带状范围的分析。用途：针对线要素的一定范围带状范围的分析。3.3.面缓冲区面缓冲区 首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），然后与原首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），然后与原始多边形进行叠置操作始多边形进行叠置操作. .8.7.1缓冲区类型缓冲区类型8.7.2建立缓冲区算法建立缓冲区算法 1.1.点缓冲区算法点缓冲区算法 等距离的点缓冲区是一个圆。等距离的点缓冲区是一个圆。2.2.双线问题双线问

43、题 缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们另外的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相同的操作指的都是相同的操作 双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。算法是在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径算法是在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径R R截出截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用与该线所关左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为联的前后两邻边距轴线的距离为

44、R R的两平行线的交点来生成缓的两平行线的交点来生成缓冲区对应顶点冲区对应顶点 角分线法的缺点是难以最大限度保证双线的等宽性，尤角分线法的缺点是难以最大限度保证双线的等宽性，尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将远离轴线顶点其是在凸侧角点在进一步变锐时，将远离轴线顶点3.3.凸角圆弧法凸角圆弧法 在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点处，区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点处，首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点

45、。这样外则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样外角以圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。角以圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。 4.4.自相交多边形自相交多边形 对于简单情形，缓冲区是一个简单多边形，但对于简单情形，缓冲区是一个简单多边形，但当计算形状比较复杂的对象或多个对象集合的缓冲当计算形状比较复杂的对象或多个对象集合的缓冲区时，就复杂得多。为使缓冲区算法适应更为普遍区时，就复杂得多。为使缓冲区算法适应更为普遍的情况，就不得不处理边线自相交的情况。当轴线的情况，就不得不处理边线自相交的情况。当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压盖地通过时，就的弯曲空间不容许双线的边线

46、无压盖地通过时，就会产生若干个自相交多边形会产生若干个自相交多边形 自相交多边形分为两种情况：岛屿多边形和重叠自相交多边形分为两种情况：岛屿多边形和重叠多边形。岛屿多边形是缓冲区边线的有效组成部分；多边形。岛屿多边形是缓冲区边线的有效组成部分；重叠多边形不是缓冲区边线的有效组成，不参与缓冲重叠多边形不是缓冲区边线的有效组成，不参与缓冲区边线的最终重构。对于岛屿多边形和重叠多边形的区边线的最终重构。对于岛屿多边形和重叠多边形的自动判别方法，首先定义轴线坐标点序为其方向，缓自动判别方法，首先定义轴线坐标点序为其方向，缓冲区双线分成左右边线，左右边线自相交多边形的判冲区双线分成左右边线，左右边线自相

47、交多边形的判别情形恰好对称。别情形恰好对称。 对于左边线，岛屿自相交多边形呈逆时针方向，对于左边线，岛屿自相交多边形呈逆时针方向，重叠自相交多边形呈顺时针方向；对于右边线，岛屿重叠自相交多边形呈顺时针方向；对于右边线，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠多边形呈逆时针方向多边形呈顺时针方向，重叠多边形呈逆时针方向 8.8.8.8.网络分析网络分析 网络分析是网络分析是GIS的另一重要分析类型。在地理的另一重要分析类型。在地理空间中，许多自然、人工的线状地物相互之间构成空间中，许多自然、人工的线状地物相互之间构成网络。如道路网、地下管线网、电网、河流网等。网络。如道路网、地下管线网、电网、河流网等。在这

48、些网络上，人们需要进行路径选择、资源分配、在这些网络上，人们需要进行路径选择、资源分配、运输路线规划、故障诊断等分析。运输路线规划、故障诊断等分析。GIS中的网络分中的网络分是依据网络的拓扑关系是依据网络的拓扑关系(线性实体之间、线性实体线性实体之间、线性实体与结点之间、结点与结点之间的连接、连通关系与结点之间、结点与结点之间的连接、连通关系),通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的一种模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的一种分析计算。复杂的网络分析需要专业的应用模型支分析计算。复杂的网络分析需要专业

49、的应用模型支持，这里只介绍基本的网络分析方法。持，这里只介绍基本的网络分析方法。8.8.1网络基本元素网络基本元素 网络是由若干线性实体互连而成的一个系统，构成网网络是由若干线性实体互连而成的一个系统，构成网络的最基本元素是线性实体以及这些实体的连接交汇点。络的最基本元素是线性实体以及这些实体的连接交汇点。前者常被称为网线或链（前者常被称为网线或链（linklink），），后者一般称为结点后者一般称为结点（nodenode）。）。1.1.网线和结点网线和结点 网线构成网络的骨架，是资源传输或通讯联络的通道，网线构成网络的骨架，是资源传输或通讯联络的通道，可以代表公路、铁路、航线、水管、煤气管、

50、河流等等；可以代表公路、铁路、航线、水管、煤气管、河流等等；结点是网线的端点，又是网线汇合点，可以表示交叉路口、结点是网线的端点，又是网线汇合点，可以表示交叉路口、中转站、河流汇合点等。中转站、河流汇合点等。2.2.阻抗阻抗 网线数据应包含正反两个方向上的阻抗（如流动时间、网线数据应包含正反两个方向上的阻抗（如流动时间、耗费等）。如在城市中不同街道的时速限制和交通状况有耗费等）。如在城市中不同街道的时速限制和交通状况有显著差别。旅行时间是有方向性的，一个方向的旅行时间显著差别。旅行时间是有方向性的，一个方向的旅行时间可能不同于其他方向的。这样旅行时间取决于弧段的方向，可能不同于其他方向的。这样