1、*1第五章空间分析的 原理与方法2*空间邻近度分析空间邻近度分析3*n18541854年年8 8月到月到9 9月英国伦敦霍乱流行时，当局始月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰终找不到发病的原因，后来医生约翰斯诺斯诺(John Snow)(John Snow)说：说：“我们画一张图吧我们画一张图吧”。n他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的水机井等内容的1 1：65006500比例尺地图上，标出比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病死者居住分布图。死者居住分
2、布图。4*n斯诺博士分析了这斯诺博士分析了这张分布图，马上明张分布图，马上明白了霍乱病源之所白了霍乱病源之所在死者住家都在死者住家都集中于饮用集中于饮用“布洛布洛多斯托多斯托”井水井水的地的地方及周围。方及周围。5*n根据斯诺博士的分析和请示，当局于根据斯诺博士的分析和请示，当局于9 9月月8 8日摘日摘下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。n在这个例子中，患者的在这个例子中，患者的居住地与饮用水井居住地与饮用水井之间之间的的空间位置关系空间位置关系提示了霍乱病的发病根
3、源。提示了霍乱病的发病根源。n因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。6*n空间分析源于空间分析源于6060年代地理和区域科学的计量革命，在开年代地理和区域科学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。实际上自有地图以来，人们就始终在空演化过程分析。实际上自有地图以来，人们就始终在
4、自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在地图自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析分析。7*nGIS 的特点在于空间分析GIS不但实现自动制图，更主要的目的是分析空间数据，提供空间决策信息。区别于其他系统的最主要特征。n空间分析目的：通过对空间数据的深加工，获取新的信息。n空间分析：根据地学原
5、理，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间演变等信息。n常用空间分析方法数字地面模型分析；空间叠置分析；缓冲区分析；空间网络分析；空间统计分析；空间几何分析；空间数据查询。8*空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。空间形成和空间演变等信息。9*n矢量数据空间分析：矢量叠合分析、矢量临近矢量数据空间分析：矢量叠合分析
6、、矢量临近性分析、网络分析等性分析、网络分析等n栅格数据空间分析：数字地形模型分析、栅格栅格数据空间分析：数字地形模型分析、栅格叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等10*v产生式分析产生式分析(product mode)(product mode)：数字地面模型：数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析络分析、空间统计分析v查询式分析查询式分析(query mode) (query mode) ：空间集合分析、：空间集合分析、空间数据查询空间数据查询11*n数字地形模型（数字地形模型
7、（DTM, Digital Terrain ModelDTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的最初是为了高速公路的自动设计提出来的（MillerMiller，19561956）。此后，它被用于各种线路）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制通视判断及任意断面图绘制n在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的
8、修测。体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。 12*定义：定义： 数字地形模型（数字地形模型（Digital Terrain ModelDigital Terrain Model，简，简称称DTMDTM）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。在形式上分：在形式上分：l规则格网（规则格网（GridGrid）：最常见）：最常见l不规则三角网（不规则三角网（TINTIN）l数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、谷底线、坡度
9、变换线等）谷底线、坡度变换线等）13*n按平面上等间距规则采样，或内插所建按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型。字地形模型。 DTM=DTM=Z Zi,ji,j ,i=1,2,3,i=1,2,3,m-1,m;,m-1,m; j=1,2,3, j=1,2,3,n-1,n,n-1,n。l Z Z为栅格点（为栅格点（i i，j j）上的地面属性数据）上的地面属性数据14*p 数字高程模型（数字高程模型（ Digital Elevation Digital Elevation Model Model ，简称，简称DEM DEM
10、 ）它是用一组有序数值阵）它是用一组有序数值阵列形式表示地列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，面高程的一种实体地面模型，是是DTMDTM的一个分支，其它各种地形特征值均可的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。由此派生。p DEMDEM是构成是构成DTMDTM的基础，的基础，DTMDTM的其他元素均的其他元素均由由DEMDEM导出。显然，导出。显然，DEMDEM的质量好坏直接决定的质量好坏直接决定着着DTMDTM的精确性。的精确性。15*DEMDEM的生成的生成高程数据数据获取生成DEM野外测量野外测量地形图地形图摄影测量摄影测量激光雷达激光雷达GIS软件软件算法实现算法实现16*坡度
11、计算坡度计算坡向分析坡向分析曲面面积计算曲面面积计算地表粗糙度计算地表粗糙度计算高程及变异分析高程及变异分析谷脊特征分析谷脊特征分析日照强度的分析日照强度的分析淹没边界的计算淹没边界的计算17*v拟定地形分类决策表拟定地形分类决策表v建立地形类型分类系统建立地形类型分类系统v输出地形类型图输出地形类型图地形自动分类地形自动分类拟定地形分类决策表拟定地形分类决策表DEM计算地表形态要素计算地表形态要素H，H，坡度，坡向，坡度，坡向18*平地平地岗丘岗丘丘陵丘陵低山低山中山中山绝对高度绝对高度H/m H/m 400 400800 800相对高度相对高度H/m H/m 100 100 200 200
12、 200坡度坡度s s 3地形分类决策表19*建立数字高程模型建立数字高程模型确定地形剖面线的位置确定地形剖面线的位置剖面线交点的内插计算剖面线交点的内插计算地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出土地利用等）的叠加表示和输出20*用于架设通信基战等的工程设计、旅游景点规划等。典用于架设通信基战等的工程设计、旅游景点规划等。典型的例子是观察哨所的设定，显然观察哨的位置应该设型的例子是观察哨所的设定，显然观察哨的位置应该设在能监视某一感兴趣的区域，视线不能被地形挡住。这在能监视某一感兴趣的区域，视线不能被地形挡住。这就是通视分析中典
13、型的点对区域的通视问题。就是通视分析中典型的点对区域的通视问题。p视线通视分析：两点之间的通视性视线通视分析：两点之间的通视性(Intervisibility)(Intervisibility)p视域通视分析：可视域视域通视分析：可视域(ViewShed) (ViewShed) 21*视线通视视线通视22*可视域判断可视域判断观察点观察点23*空间叠合分析空间叠合分析（spatial overlay analysisspatial overlay analysis）是指在）是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重
14、叠相加，理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域以产生空间区域的多重属性特征的多重属性特征，或，或建立地理对象之间的空间对应关建立地理对象之间的空间对应关系系。24*12AB2A1A2B1B地貌图地貌图土壤图土壤图合成图合成图空间合成叠合空间合成叠合25*abcdef 区域区域 类型数类型数 面面 积积 a b 10 4 11 3 111210行政图行政图土壤图土壤图统计表统计表空间统计叠合26*根据采用的数据结构的不同分根据采用的数据结构的不同分基于矢量数据的叠合分析基于矢量数据的叠合分析根据叠合对象图形特征的不同，分为根据叠合对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合点与多边形的叠合线
15、与多边形的叠合线与多边形的叠合多边形与多边形的叠合多边形与多边形的叠合基于栅格数据的叠合分析基于栅格数据的叠合分析算法简单，算法简单，但数据量大。但数据量大。算法复杂，但数据算法复杂，但数据量小、精度较高。量小、精度较高。27*矢量数据叠加分析的步骤：矢量数据叠加分析的步骤：n 几何求交几何求交n 拓扑重构拓扑重构n 属性传递属性传递矢量叠置算法的主要时间矢量叠置算法的主要时间消耗在前两个步骤上。消耗在前两个步骤上。 28* 将一个含有点的图层（目标图层将一个含有点的图层（目标图层输入特征）叠）叠加在另一个含有多边形的图层（操作图层）上，加在另一个含有多边形的图层（操作图层）上，以确定每个点落
16、在哪个区域内。以确定每个点落在哪个区域内。n 29*n计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪个多边形内。个多边形内。n进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的点上（或将点的属性叠属性信息叠加到其中的点上（或将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形）。加到多边形上，用于标识该多边形）。n通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少个点，以及这些点的属性信息。个点，以及这些点的属性信息。30*点与多边形叠加分析点与多边形叠加分析BACID名称名称产量产量1铁铁
17、2铜铜3铝铝4镁镁ID名称名称人口人口面积面积A鞍山鞍山B本溪本溪C辽阳辽阳D大连大连矿产矿产ID名名称称产产量量政区政区ID名称名称人人口口面面积积1铁铁A鞍山鞍山2铜铜C辽阳辽阳3铝铝B本溪本溪4镁镁D大连大连叠加结果：叠加结果：改变点属性内容改变点属性内容31*当input features是不同的要素类型时（如point和polygon、line和polygon），输出的结果默认是维数较低的类型，如line和polygon的默认结果是line，point与line的默认结果是point。结果类型可以降低维数，比如polygon和polygon的默认结果是polygon，但可指定为lin
18、e或point。32*将线的图层（目标图层）叠加在多边形的图层（操作将线的图层（目标图层）叠加在多边形的图层（操作图层）上，以确定一条线落在哪个或哪些多图层）上，以确定一条线落在哪个或哪些多边形内。边形内。河流图河流图政区图政区图可查询任意区域内的可查询任意区域内的河流长度及河网密度河流长度及河网密度+33*n比较线坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在比较线坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相交就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并交就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息
19、一起赋给新弧段。将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。 n重建线的属性表。重建线的属性表。n叠加的结果产生一个新的数据层面，每条线被它穿叠加的结果产生一个新的数据层面，每条线被它穿过的多边形打断成新弧段图层，同时，产生一个相过的多边形打断成新弧段图层，同时，产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。34* 线与多边形叠加分析线与多边形叠加分析1123线号线号 原线号原线号 原线属性原线属性 多边形号多边形号 多边形属性多边形属性 1 2 3 4 BCCC叠加结果：叠加结果：产生新弧段产生新弧段改变线属性内容改变线属性内容35*多边形与多边形
20、的叠合分析是指将两个不同多边形与多边形的叠合分析是指将两个不同图层的多边形要素相叠合图层的多边形要素相叠合，产生一个新的多产生一个新的多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来所有叠加分割成新要素，新要素综合了原来所有叠加图层的属性。图层的属性。36*几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，每个多边形赋予唯一标识码，判断新生的多边形每个多边形赋予唯一标识码，判断新生的多边形分别落在每个参与叠加的多边形层
21、的哪个多边形分别落在每个参与叠加的多边形层的哪个多边形内，建立新生多边形与原多边形的关系。内，建立新生多边形与原多边形的关系。属性分配过程：典型的方法是将输入图层对象的属性分配过程：典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝（或关联）到新对象的属性表中。属性拷贝（或关联）到新对象的属性表中。 37*ID土壤类型土壤类型1112AB土地利用层土地利用层土壤类型层土壤类型层坡度层坡度层ID土地利用类别土地利用类别123011021031叠加结果层叠加结果层ID坡度坡度21226812345678AB68011021031ID地地类类ID类别类别土土壤壤ID土壤土壤类型类型坡坡度度ID坡度坡度123456
22、78331113220310310110110110310210211212121111111111BBBAAAAA22222121222221228866886838*多边形叠加分析多边形叠加分析391 空间叠加分析概述多边形叠合方式：多边形叠合方式：并操作（并操作（UnionUnion）交操作（交操作（IntersectIntersect） 擦除操作（擦除操作（EraseErase）裁剪操作（裁剪操作（ClipClip）40*多边形和多边形的叠合n布尔计算（Boolean），交集、并集、补集nclip与intersect区别411 空间叠加分析概述n并操作并操作( (AB) ) 保留两个图
23、层的所有图形要素和属性数据。保留两个图层的所有图形要素和属性数据。 ABAB421 空间叠加分析概述n交操作交操作(AB)(AB) 保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除。保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除。ABAB431 空间叠加分析概述n擦除操作擦除操作( (A-AB) ) 输出层保留以第二个图层为控制边界之外输出层保留以第二个图层为控制边界之外的所有多边形。的所有多边形。A-ABAB441 空间叠加分析概述n裁剪操作裁剪操作 输出层保留以第二个图层为边界，对输入输出层保留以第二个图层为边界，对输入图层的内容要素进行截取的结果。和擦除图层的内容要素进行截取的结果。和擦除操作相反。操
24、作相反。A-ABAB45*46*叠合案例洪水淹没区分析n按地块面积平均计算财产密度。n叠合处理（叠合处理（Union），），生成的叠合多边形（Union1）具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。n计算叠合后的多边形面积。n将地基损失参数表（found.dbf）连接到Union1，以地基类型（Class）为关键字n计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 叠合后的多边形面积 损失系数n在View中对Union1的要素进行过滤，只有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集，据此，显示按损失密度的高低分类的专题地图，汇总估计损失值。47*q2.3 基于栅格数据的叠
25、合分析基于栅格数据的叠合分析 栅格数据的叠合算法可以有栅格数据的叠合算法可以有多个多个空间特征数据空间特征数据参与分析。参与分析。叠合分析的条件：要具备两个或多个相同地区的叠合分析的条件：要具备两个或多个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。栅格分析的结果：是一个新生成的栅格数据，其栅格分析的结果：是一个新生成的栅格数据，其中的每一个栅格的数值都是由参与计算的原栅格中的每一个栅格的数值都是由参与计算的原栅格数据计算得到的，栅格叠合通过计算产生新的空数据计算得到的，栅格叠合通过计算产生新的空间信息。间信息。48*栅格数据之间的叠合 n图
26、层之间的对应单元数值进行数学运算。n叠合之后的图层中单元的数值是对应单元数值进行数学运算的结果，n原理上比较简单（相对矢量的叠合）n在ArcView中，使用 菜单map calculator（地图运算器）nArcGIS中使用Raster Calculator（栅格运算器）49*栅格图层叠合分析栅格图层叠合分析栅格图层叠合栅格图层叠合502 空间叠加分析方法 栅格数据的叠合分析方法栅格数据的叠合分析方法n数学运算数学运算算术运算符：，算术运算符：，* *，/ /逻辑运算符：逻辑运算符：andand（与），（与），oror（或），（或），xorxor（异或），（异或），notnot（反）（反）关系
27、运算符：（相等），（大于），（小于），（不等于）关系运算符：（相等），（大于），（小于），（不等于）n函数运算函数运算指数、对数函数：指数、对数函数：exp（以（以e为底的指数），为底的指数），log（以（以e为底的对数）为底的对数）算术函数：算术函数：abs（绝对值），（绝对值），isnull（是否为空）（是否为空）三角函数：三角函数：sin（正弦），（正弦），cos（余弦），（余弦），tan（正切）（正切）幂函数：幂函数：pow （乘方），（乘方），sqrt（开方）（开方）n统计运算统计运算统计函数：统计函数：majoritymajority（众数），（众数），maximummaximum
28、（最大值）（最大值）,mean,mean（平均值）（平均值）512 空间叠加分析方法1 11 11 11 11 11 11 11 1 1 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 22 22 22 23 31 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 22 22 22 23 31 11 11 11 11 11 1 1 1 1 11 11 11 1 1 1 1 13 31 11 11 11 11 11 11 11 152*叠加后属性的赋值方法叠加
29、后属性的赋值方法点变换方法：点变换方式只对各图上相应的点变换方法：点变换方式只对各图上相应的点的属性值进行运算。实际上，点变换方式点的属性值进行运算。实际上，点变换方式假定独立图元的变换不受其邻近点上的属性假定独立图元的变换不受其邻近点上的属性值的影响，也不受区域内一般特征的影响。值的影响，也不受区域内一般特征的影响。53*54*叠加后属性的赋值方法叠加后属性的赋值方法区域变换方法：区域变换方法：是在计算新层图元是在计算新层图元值时，不仅考虑原值时，不仅考虑原始图层上相应图元始图层上相应图元本身的值，而且还本身的值，而且还要考虑原图层图元要考虑原图层图元所在区域的几何特所在区域的几何特性或原图
30、层同名图性或原图层同名图元的个数。元的个数。55*叠加后属性的赋值方法叠加后属性的赋值方法邻域变换方法：是在计算新层图元值时，不邻域变换方法：是在计算新层图元值时，不仅考虑原始图层上相应图元本身的值，而且还仅考虑原始图层上相应图元本身的值，而且还要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。56*中学的选址结果 R_land R_popu R_school 使用性质得分工业或绿地0（不能建设）商业1居住2（可以建设） 人口密度得分0 - 500（无需建设）50 - 100 1100 - 200 2200 - 300 3（需要建设）距离得分0500米0（不必
31、建设）5001000米110001500米21500米3（必须建设）R_landR_popuR_school)为什么采用乘法叠合为什么采用乘法叠合 ？57*58* 实例练习实例练习-为某小区建设项目选址为某小区建设项目选址目的：找出适宜小区建设的地址目的：找出适宜小区建设的地址标准：标准：n在道路沿线在道路沿线10001000米以内米以内; ;n在商业中心在商业中心10001000米以内米以内; ;n在医院在医院15001500米以内米以内; ;n在名牌高中在名牌高中800800米以内米以内; ;59* 准备进行分析的数据：准备进行分析的数据：n network.shpnetwork.shp：
32、城市市区交通网络图：城市市区交通网络图; ;nMarketplace.shpMarketplace.shp：商业中心分布图：商业中心分布图; ;nschool.shpschool.shp：名牌高中分布图：名牌高中分布图; ;nhospital.shphospital.shp：医院分布图：医院分布图; ;60*61*道路道路道路缓冲区道路缓冲区10001000米米bufferbuffer商业中心商业中心商业中心缓冲区商业中心缓冲区10001000米米bufferbuffer名牌高中名牌高中名牌高中缓冲区名牌高中缓冲区800800米米bufferbuffer医院医院医院缓冲区医院缓冲区150015
33、00米米bufferbuffer叠合分析叠合分析适适宜宜区区域域 分析过程：分析过程：62*道路道路适宜区域适宜区域10001000米米bufferbuffer63*商业中心商业中心适宜区域适宜区域10001000米米bufferbuffer64*名牌高中名牌高中适宜区域适宜区域800800米米bufferbuffer65*医院医院适宜区域适宜区域15001500米米bufferbuffer66*城市市区道路、商业中心、名牌高中、医院的缓冲区的叠加层城市市区道路、商业中心、名牌高中、医院的缓冲区的叠加层67*红色区域红色区域为同为同时满足：时满足：道路条件道路条件、商业中心条件商业中心条件、名
34、牌高中条件名牌高中条件、医院条件医院条件。68*第三节第三节 空间邻近度分析空间邻近度分析n空间邻近度（空间邻近度（ProximityProximity）描述了地理）描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，临空间中两个地物距离相近的程度，临近度分析是空间分析的一个重要手段。近度分析是空间分析的一个重要手段。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一分析工具之一 。69*公共设施（商场，邮局，银行，医公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径院，车站，学校等）的服务半径 铁路，公路以及航运河道对其所穿铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的
35、重要性过区域经济发展的重要性 野生动物的栖息地如何评价野生动物的栖息地如何评价问题：问题：70*空间缓冲区分析空间缓冲区分析（ spatial buffer analysis spatial buffer analysis ）是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体或一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。项分析或决策提供依据。71*3.2 3.2 缓冲区分析的类型缓冲区分析的类型点的缓冲区点的缓冲区线的
36、缓冲区线的缓冲区面的缓冲区面的缓冲区1233.2.1 矢量缓冲区矢量缓冲区72*3.2 3.2 缓冲区分析的类型缓冲区分析的类型3.2.2 栅格缓冲区栅格缓冲区对需要做缓冲区的栅格单元做距离扩散，即计对需要做缓冲区的栅格单元做距离扩散，即计算其他栅格到需要做缓冲区的栅格的距离算其他栅格到需要做缓冲区的栅格的距离按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格单元单元73*栅格点栅格点2.82.22.02.22.82.21.41.01.42.22.01.00.01.02.02.21.41.01.42.22.82.22.02.22.8栅格距离扩散栅格距离扩散2.82
37、.22.02.22.82.21.41.01.42.22.01.00.01.02.02.21.41.01.42.22.82.22.02.22.8按距离按距离2求出缓冲区栅格求出缓冲区栅格74*主体：表示分析的主要目标，分为点源、线主体：表示分析的主要目标，分为点源、线源和面源源和面源邻近对象：表示受主体影响的客体邻近对象：表示受主体影响的客体作用条件：表示主体对邻近对象施加作用的作用条件：表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度影响条件或强度75*（根据主体对邻近对象作用性质的不同）（根据主体对邻近对象作用性质的不同）v线性模型：线性模型：用于当主体对邻近对象的影响度用于当主体对邻近对象的影响
38、度随距离的增大而呈线性形式衰减时随距离的增大而呈线性形式衰减时。lF Fi i=f=f0 0(1-r(1-ri i) ) r ri i=d=di i/d/d0 0 00ri11lFiFi：主体对邻近对象的实际影响度：主体对邻近对象的实际影响度lf f0 0：主体自身的综合规模指数：主体自身的综合规模指数ld di i：邻近对象离开主体的实际距离：邻近对象离开主体的实际距离ld d0 0：主体对邻近对象的最大影响距离：主体对邻近对象的最大影响距离ri10010050500.50.51.01.00 0Fi76*v二次模型：二次模型：用于当主体对邻近对象的影响度随用于当主体对邻近对象的影响度随距离的
39、增大而呈二次形式衰减时距离的增大而呈二次形式衰减时。Fi=f0(1-ri)2ri=di/d00ri110010050500.50.51.01.00 0riFi77*v指数模型：指数模型：用于当主体对邻近对象的影用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈指数形式衰减时响度随距离的增大而呈指数形式衰减时。Fi=f0 (1-ri)ri=di/d00ri110010050500.50.51.01.00 0riFi78*缓冲区分析涉及两步操作缓冲区分析涉及两步操作： 第一步是建立缓冲区图； 第二步是进行叠置分析。79*n缓冲区分析在日常工作中极为普遍，如铁路部门要新修一条铁路，它必须了解新的铁路要占用
40、多少耕地、多少房屋等，以便进行工程预算和损失赔偿；n军队需要新建军事基地，由于保密的需要，需要划定军事隔离带；n某城市要新引进一个化工厂，需要评估工厂对周围20公里范围的影响情况，机场附近1公里范围不能有高层建筑，经免飞机的起降等。n河流的防洪。假定为了评估某河流受洪水水灾影响范围，需要计算受灾面积，假定此次受灾范围一般在距河流2公里范围以内。80813 空间缓冲区分析应用汶川大地震相关损失估算汶川大地震相关损失估算需解决的问题需解决的问题n确定汶川地震的确定汶川地震的 分级影响范围分级影响范围n计算汶川地震所计算汶川地震所 涉及人口数量涉及人口数量n估算汶川地震中估算汶川地震中 道路的损失情
41、况道路的损失情况823 空间缓冲区分析应用u 地震等级及分布等相关数据；地震等级及分布等相关数据； u 四川省的行政边界图、道路分布图。四川省的行政边界图、道路分布图。1 、准备空间数据准备空间数据 四川地震等级分布图（四川地震等级分布图（4.5级以上）级以上）833 空间缓冲区分析应用空间操作流程空间操作流程2、 进行进行空间操作空间操作地地震震源源buffer分级分级地震缓冲区地震缓冲区overlay叠置层叠置层行行政政边边界界损失估算损失估算属性数据属性数据道路数据道路数据843 空间缓冲区分析应用四川地震等级分布图（四川地震等级分布图（4.5级以上）级以上）2、 进行空间操作进行空间操
42、作 汶川汶川北川北川青川青川n 建立地震源缓冲区建立地震源缓冲区853 空间缓冲区分析应用2、进行空间操作进行空间操作 n 地震缓冲区和行政边界叠加地震缓冲区和行政边界叠加863 空间缓冲区分析应用2、 进行空间操作进行空间操作 n 地震缓冲区和道路叠加地震缓冲区和道路叠加873 空间缓冲区分析应用统计地震所涉及的具体县和乡镇统计地震所涉及的具体县和乡镇及它们的破坏程度。及它们的破坏程度。3、进行统计分析进行统计分析 统计地震所涉及的人口总数。统计地震所涉及的人口总数。结合一些经济指标可以进行地震结合一些经济指标可以进行地震损失估算。损失估算。统计受地震影响的道路及破坏程度。统计受地震影响的道
43、路及破坏程度。88*空间网络分析（空间网络分析（spatial network analysisspatial network analysis）网络是一个由点、线的二元关系构成的系统，网络是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。城市的道路系统、地下管网系统等都可以用网络城市的道路系统、地下管网系统等都可以用网络来表示。来表示。89*空间网络分析的用途空间网络分析的用途公共交通运营的线路选择和紧急救援行动线路公共交通运营的线路选择和紧急救援行动线路的选择等，与网络最佳路径选择有关的选择等，与网络最佳路径选择有关当估
44、计排水系统在暴雨期间是否溢流及河流是当估计排水系统在暴雨期间是否溢流及河流是否泛滥时，需要进行网流量分析或负荷估计否泛滥时，需要进行网流量分析或负荷估计城市消防站分布和医疗保健机构的配置等，可城市消防站分布和医疗保健机构的配置等，可以看成是利用网络和相关数据进行资源的配置以看成是利用网络和相关数据进行资源的配置90*dcbaa) 无向图无向图213(b) 有向图有向图4.1 图论基础知识图论基础知识有向图和无向图：有向图和无向图：在图中，若用箭头标明了边是有方向性的在图中，若用箭头标明了边是有方向性的，则称这样的图为有向图，否则称为无向图。，则称这样的图为有向图，否则称为无向图。边，弧：边，弧
45、：无向图中两顶点之间的连线称为边；有向图图中顶无向图中两顶点之间的连线称为边；有向图图中顶点之间的连线称为弧。点之间的连线称为弧。权：权：在图的边或弧中给出相关的数，称为权。权可以代表一在图的边或弧中给出相关的数，称为权。权可以代表一个顶点到另一个顶点的距离、耗费等。个顶点到另一个顶点的距离、耗费等。91*4.1 图论基础知识图论基础知识路径：路径：在图中，从顶点在图中，从顶点V V到顶点到顶点VV的路径是一个的路径是一个顶点序列（顶点序列（V=V0,V1,V2V=V0,V1,V2Vm=V)Vm=V)。213(b) 有向图有向图回路：回路：第一个顶点和最后一个顶点相同的路径。第一个顶点和最后一
46、个顶点相同的路径。连通图：连通图：如果图中任意两个顶点间都有路径如果图中任意两个顶点间都有路径, ,这这个图就称为连通图。个图就称为连通图。92* 4.2 4.2 最短路径最短路径 交通网络中常常提出这样的问题：从甲地到乙地之间交通网络中常常提出这样的问题：从甲地到乙地之间是否有公路连通是否有公路连通? ?在有多条通路的情况下，哪一条路最短在有多条通路的情况下，哪一条路最短? ? 交通网络可用图来表示。顶点表示城市名称，边表示两个交通网络可用图来表示。顶点表示城市名称，边表示两个城市有路连通，边上权值可表示两城市之间的距离、交通城市有路连通，边上权值可表示两城市之间的距离、交通费或途中所花费的
47、时间等。求两个顶点之间的费或途中所花费的时间等。求两个顶点之间的最短路径最短路径，不是指路径上边数之和最少，而是指不是指路径上边数之和最少，而是指路径上各边的权值之路径上各边的权值之和最小和最小。93*1、单源点最短路径、单源点最短路径 单源点最短路径是指：给定一个出发点单源点最短路径是指：给定一个出发点( (单源点单源点),),求出求出源点到其它各顶点之间的最短路径。源点到其它各顶点之间的最短路径。 那么怎样求出单源点的最短路径呢那么怎样求出单源点的最短路径呢? ?迪杰斯特拉迪杰斯特拉(Dijkstra)(Dijkstra)在做了大量观察后在做了大量观察后, ,首先提出了按路长度递增首先提出
48、了按路长度递增序产生各顶点的最短路径算法序产生各顶点的最短路径算法, ,我们称之为迪杰斯特拉算法。我们称之为迪杰斯特拉算法。94* 迪杰斯特拉迪杰斯特拉(Dijkstra)算法的基本思想算法的基本思想 算法的基本思想是算法的基本思想是: :按路径长度递增的次序产生最按路径长度递增的次序产生最短路径。短路径。设置并逐步扩充一个集合设置并逐步扩充一个集合S S，存放已求出其最，存放已求出其最短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是V-SV-S，其中其中V V为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺序逐个以序逐个
49、以V-SV-S中的顶点加到中的顶点加到S S中，直到中，直到S S中包含全部顶点，中包含全部顶点，而而V-SV-S为空。为空。 95*3010105V4100602050V5V3V1V2V0例：求例：求V0到其他各顶点的最到其他各顶点的最短距离短距离第一步：第一步：找找V0到各顶点的直接路径到各顶点的直接路径:V0V1 V0V2 10V0V3 V0V4 30V0V5 100迪杰斯特拉算法的求解过程：迪杰斯特拉算法的求解过程： 96*证明：为什么证明：为什么V0V2的最短路径就是的最短路径就是10？ 假设如果另外还有路径比假设如果另外还有路径比1010短，那只可能是短，那只可能是V0V0间接经间
50、接经过过V3V3、V4V4或者或者V5V5到达到达V2V2的另外一条路径，而的另外一条路径，而V0V0到其他各顶点到其他各顶点(V2(V2外）的路径都大于外）的路径都大于1010，所以不可能存在一条比，所以不可能存在一条比1010还小的还小的间接路径了。间接路径了。10105V4100602050V5V3V1V2V03097*第二步：第二步： 以以V0V2为中间路径，修订为中间路径，修订V0到其他顶点的路到其他顶点的路径，如果经过径，如果经过V2到其他顶点的路径比原路径短，到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：就替换它，否则不变：V0V1 V0V2 10V0V3 60 60 （V0V
