矢量数据空间分析.pptx

第六章 GIS空间分析1 空间分析概述2 空间查询3 空间量算与内插4 栅格数据分析5 矢量数据分析矢量数据分析6 数字地面模型及其应用7 空间统计分析2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 5 5 矢量数据的空间分析矢量数据的空间分析1.矢量数据的包含分析2.矢量数据的缓冲区分析3.矢量数据的叠置分析4.矢量数据的网络分析5.泰森多边形分析与栅格数据相比,矢量数据的空间分析一般不存在所谓的模式问题,其表现为处理方法的多样性与复杂性.2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 1.1.包含包含分析分析确定要素之间是否存在着直接的联系，即矢量点、线、面之间是否存在空间位置上的联系，这是地理信息分析处理中常要提出的问题，也是在GIS中实现图形属性对位检索的前提条件与基本的分析方法。在包含分析的具体算法中：点与点、点与线的包含分析一般均可以分别通过先计算点到点、点到线之间的距离，然后利用最小距离阈值判断包含的结果；点与面之间的包含分析（Point-Polygon），可以用铅垂线算法来解决。2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 由Pt点作铅垂线，现在要测试Pt是否在多边形以内还是以外。如果该铅垂线与某图斑总共有奇数个交点，则Pt位于该图斑内；如果总共有偶数个交点，则Pt位于该图斑外。Pt2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 Point-polygonPoint-polygon包含关系的作用包含关系的作用空间查询检索空间查询检索图斑的自动填充图斑的自动填充地图内容从面向点的制图综合地图内容从面向点的制图综合面状数据从矢量向栅格数据的转换面状数据从矢量向栅格数据的转换区域内容的自动记数区域内容的自动记数例如：设定某一个森林砍伐区内，某种树的棵数，例如：设定某一个森林砍伐区内，某种树的棵数，某一个区域内的矿井数。某一个区域内的矿井数。2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 线线线线-面包含关系：面包含关系：面包含关系：面包含关系：包含分析的算法a)求线-面的交点，看是否有交点。b)如果没有交点，从线段上任取一点，利用点-面包含关系分析方法，判断该点是否位于多边形内，如果在多边形内，则该线段被多边形包含，否则不被包含。c)如果有交点，从线段的起点开始，首先判断起点是否在多边形内。如果在，求线段与多边形的第一个交点，形成第一段被多边形包含的线段。依次类推，3-4、5-6之间的线段位于多边形之内。如果不在，则是2-3、4-5、点间的线段位于多边形内。注意特殊情况，线段与多边形边界的重合。2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 邻近度（邻近度（ProximityProximity）描述了地理空间中两个地物描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，段。交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路，等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。性等，均是一个邻近度问题。缓冲区分析缓冲区分析是解决邻是解决邻近度问题的空间分析工具之一。近度问题的空间分析工具之一。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 n概念概念：根据地理对象点、线、面的空间特性，：根据地理对象点、线、面的空间特性，自动建立对象周围一定距离的区域范围（缓冲自动建立对象周围一定距离的区域范围（缓冲区域），以分析该对象对缓冲区内邻近对象的区域），以分析该对象对缓冲区内邻近对象的影响程度。影响程度。n缓冲区缓冲区实际上是一个独立的多边形区域，它的实际上是一个独立的多边形区域，它的形态和位置与原来因素有关。形态和位置与原来因素有关。n类型类型：点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区。：点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区。n应用应用：分析某地理要素（主体）对邻近对象的：分析某地理要素（主体）对邻近对象的影响程度、影响范围。影响程度、影响范围。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 点点线线面面所谓所谓缓冲区缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域大小由邻域半径对象或集合，确定它们的邻域，邻域大小由邻域半径R R决定。决定。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 缓冲区示意图2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 另外还有一些特殊形态的缓冲区。如另外还有一些特殊形态的缓冲区。如点对象有三角形，矩点对象有三角形，矩形和圈形等形和圈形等；对于；对于线对象有双侧对称，双侧不对称或单侧线对象有双侧对称，双侧不对称或单侧缓冲区缓冲区；对于；对于面对象有内侧和外侧缓冲区面对象有内侧和外侧缓冲区。这些适合不同。这些适合不同应用要求的缓冲区，尽管形态特殊，但基本原理是一致的。应用要求的缓冲区，尽管形态特殊，但基本原理是一致的。缓冲区计算的基本问题是缓冲区计算的基本问题是双线问题双线问题。双线问题有很多另外。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，它们指的的名称，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。都是相同的操作。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 双线问题最简单的方法是双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。角分线法（简单平行线法）。角分线法（简单平行线法）。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截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为R R的两平行的两平行线的交点来生成缓冲区对应顶点线的交点来生成缓冲区对应顶点 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述角分线法的缺点是角分线法的缺点是难以难以难以难以最大限度保证双线的等最大限度保证双线的等最大限度保证双线的等最大限度保证双线的等宽性，宽性，宽性，宽性，尤其是在凸侧角尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将点在进一步变锐时，将远离轴线顶点远离轴线顶点 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 凸角圆弧法凸角圆弧法：在轴线首尾点处，在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区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；半径截出左右边线起止点；在轴在轴在轴在轴线其它转折点处，首先判断该点线其它转折点处，首先判断该点线其它转折点处，首先判断该点线其它转折点处，首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，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在凹侧则用前后两邻边平行线的在凹侧则用前后两邻边平行线的在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。交点生成对应顶点。交点生成对应顶点。交点生成对应顶点。这样外角以这样外角以圆弧连接，内角直接连接，线段圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。端点以半圆封闭。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 Mechanics of Point and Line Buffering2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 对于简单情形，缓冲区是一个简单多边形，但当计算形状对于简单情形，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区时，就复杂得多。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的情况，就不得不处理边线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。当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压自相交的情况。当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压盖地通过时，就会产生若干个自相交多边形。盖地通过时，就会产生若干个自相交多边形。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 自相交多边形分为两种情况：自相交多边形分为两种情况：岛屿多边形岛屿多边形和和重叠多边形重叠多边形。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，不参与缓冲区边线的最终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。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，缓冲区双线分成左右边线，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别情形恰好对称。左右边线自相交多边形的判别情形恰好对称。对于左边线，岛屿自相交多边形呈逆时针方向，重叠自对于左边线，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；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。逆时针方向。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.1 2.1 2.1 2.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 点的缓冲区的生成比较简单，是以点实体为圆心，以测定的距离为半径绘圆，这个圆形区域即为缓冲区。线和面的缓冲区生成，实质上是求折线段的平行线。2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.2 2.2 2.2 2.2 缓冲区的建立缓冲区的建立缓冲区的建立缓冲区的建立2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 （1）折线曲率过大时的相应处理（a）(b)缓冲区转角的处理2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 （2）重叠缓冲区的处理2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 （3）不同缓冲区宽度时的处理2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 a）目的：）目的：找出适宜耕种的地区找出适宜耕种的地区b）标准：）标准：道路沿线道路沿线300m范围内不能种值；范围内不能种值；河流沿线河流沿线500m范围内不能种植。范围内不能种植。c）准备数据：）准备数据：道路分布图道路分布图 河流分布图河流分布图 森林分布图森林分布图 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 d）空间操作）空间操作河流河流道路道路BUFFER500mBUFFER300m河流缓冲区河流缓冲区道路缓冲区道路缓冲区overlay叠置层叠置层林地林地overlay适宜区域适宜区域2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2.2.缓冲区分析缓冲区分析2.3 2.3 2.3 2.3 缓冲区应用：土地适宜性评价缓冲区应用：土地适宜性评价2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 Raster buffering generalizedCity limitsAreas reachable in 5 minutesAreas reachable in 10 minutesOther areasvary the objects buffer width according to an attribute valuee.g.noise buffers depending on road traffic volumeVary the distance buffered according to values in a friction layer2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 缓冲区分析2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 n概念：在统一的坐标系下将同一区域、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置，产生新的空间图形和属性。以提取具有多重指定属性特征的区域，或者根据区域的多重属性进行分级、分类。根据叠置目的的不同可分为合成叠置与统计叠置两类。n多边形叠置也称为Polygon-on-polygon叠置，参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。若需进行多层叠置，也是两两叠置后再与第三层叠置，依次类推。其中被叠置的多边形为本底多边形，用来叠置的多边形为上覆多边形，叠置后产生具有多重属性的新多边形。n典型应用：土地适宜性分析3.3.叠置分析叠置分析3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 合成叠置 统计叠置2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 n它是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素的操作，其结果是将原来的要素分割成新的要素，新要素综合了原来的两层或多层要素所具有的属性。n叠加不仅产生新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来，产生新的属性关系。n叠加分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。n根据叠置对象图形特征的不同，叠置分析可分为三类：a)a)点与多边形叠置点与多边形叠置：实质是计算包含关系。b)b)线与多边形叠置线与多边形叠置：确定每条弧段落在哪个多边形内。c)c)多边形叠置多边形叠置3.3.叠置分析叠置分析3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 实施步骤：实施步骤：对原始数据（多边形）形成对原始数据（多边形）形成拓扑关系拓扑关系拓扑关系拓扑关系。多层多边形数据的多层多边形数据的空间叠置空间叠置空间叠置空间叠置，形成，形成新层新层新层新层。对新层中的多边形对新层中的多边形重建拓扑重建拓扑重建拓扑重建拓扑。删除多余多边形删除多余多边形删除多余多边形删除多余多边形（或处理意义多边形）提取感兴趣的部分。（或处理意义多边形）提取感兴趣的部分。难点难点：叠置后会产生大量对用户无关的多边形，在用户做提取前仍需建拓扑，工叠置后会产生大量对用户无关的多边形，在用户做提取前仍需建拓扑，工作量大。且新层的多边形数目不仅与原多边形数目有关，还与其复杂程度作量大。且新层的多边形数目不仅与原多边形数目有关，还与其复杂程度有关，越复杂，多边形数目越多。有关，越复杂，多边形数目越多。由于叠置的多边形往往是不同类型或不同比例尺的地图，在叠置时就会产由于叠置的多边形往往是不同类型或不同比例尺的地图，在叠置时就会产生一系列无意义的多边形，即产生多边形叠置的位置误差，需要进行处理。生一系列无意义的多边形，即产生多边形叠置的位置误差，需要进行处理。建新多边形拓扑和多边形与新属性的连接，工作量大。建新多边形拓扑和多边形与新属性的连接，工作量大。3.3.叠置分析叠置分析3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 矢量图层叠加分析AB123451B2B1A2A4A3A5B3B4B降雨量降雨量土壤类型土壤类型适宜农作物适宜农作物3.3.叠置分析叠置分析3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 矢量结构的矢量结构的GISGIS能够通过计算每个点相对于多边形线段能够通过计算每个点相对于多边形线段的位置，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。的位置，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。在完成点与多边形的在完成点与多边形的几何关系几何关系计算后，还要进行计算后，还要进行属性信属性信息处理。息处理。点与多边形叠加，实际上是计算点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的多边形对点的包含关系包含关系。通过点与多边形叠加，可以计算出每个多边形类型里有通过点与多边形叠加，可以计算出每个多边形类型里有多少个点，不但要区分点是否在多边形内，还要描述在多少个点，不但要区分点是否在多边形内，还要描述在多边形内部的点的属性信息。多边形内部的点的属性信息。a）点与多边形叠置）点与多边形叠置3.3.叠置分析叠置分析3.2 3.2 3.2 3.2 点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 点与多边形叠置点与多边形叠置-据黄杏元等（2001）2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 b b）线与多边形叠置线与多边形叠置 线与多边形的叠置是比较线坐标与多边形坐标的关系比较线坐标与多边形坐标的关系比较线坐标与多边形坐标的关系比较线坐标与多边形坐标的关系，确定一图层上的弧段落在另一图层的哪个多边形内，以便为图层的每条弧段建立新的属性。计算过程通常是计算线与多边形的交点线与多边形的交点线与多边形的交点线与多边形的交点，只要相交，就产生一个结点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段叠加的结果产生了一个新的数据层面产生了一个新的数据层面产生了一个新的数据层面产生了一个新的数据层面，每条线被它穿过的多边形打断成新弧段图层，同时产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。3.3.叠置分析叠置分析3.2 3.2 3.2 3.2 点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置点、线与多边形叠置2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 线与多边形叠置线与多边形叠置-据黄杏元等（2001）2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 线与多边形叠加：应用线与多边形叠加：应用 根据叠加的结果可以确定每条弧段落在哪个多边形内，可以查询指定多边形内指定线穿过的长度如果线状图层为河流，叠加的结果是多边形将穿过它的所有河流打断成弧段，可以查询任意多边形内的河流长度，进而计算它的河流密度等如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 多边形与多边形叠置是将两个或两个以上多边形图层进行叠加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分割成新多边形，新多边形要素综合了原来所有叠置图层的属性，用于解决地理变量的多准则分析、区域多重属性的模拟分析、地理特征的动态变化分析，以及区域信息提取等。3.3.叠置分析叠置分析3.3 3.3 3.3 3.3 多边形与多边形叠置多边形与多边形叠置多边形与多边形叠置多边形与多边形叠置2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 l叠置过程可分为叠置过程可分为几何求交过程几何求交过程和和属性分配过程属性分配过程两步。几两步。几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据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，对新生成的拓扑多这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。一个与新多边形对象一一对应的属性表。l由于矢量结构的有限精度原因，几何对象不可能完全匹由于矢量结构的有限精度原因，几何对象不可能完全匹配，叠置结果可能会出现一些碎屑多边形（配，叠置结果可能会出现一些碎屑多边形（Silver Silver PolygonPolygon），通常可以设定一模糊容限以消除它。），通常可以设定一模糊容限以消除它。多边形与多边形叠置多边形与多边形叠置2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 矢量叠加（Vector overlay）calculate new nodes,arcs and polygons2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 根据叠置结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的根据叠置结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的GISGIS软件都提供了软件都提供了5 5种类型的多边形叠置操作。种类型的多边形叠置操作。ClipClip运算：运算：3.3.叠置分析叠置分析3.4 3.4 3.4 3.4 多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 EraseEraseEraseErase运算运算运算运算：与：与ClipClip运算相反，运算相反，EraseErase运算保留了运算保留了ClipClip运算去掉的特征运算去掉的特征(点、线和面点、线和面)，而去掉了，而去掉了ClipClip运算保运算保留的部分。留的部分。EraseErase运算的输出结果来自于被擦除的数运算的输出结果来自于被擦除的数据集的属性表，是其部分子集。据集的属性表，是其部分子集。3.3.叠置分析叠置分析3.4 3.4 3.4 3.4 多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 UnionUnion运算：运算：求两个数据集的并集的操作，只限于两求两个数据集的并集的操作，只限于两个面数据集之间。在操作时，两个面数据集内的所有个面数据集之间。在操作时，两个面数据集内的所有多边形都被输出到数据集中，在相交的点处多边形将多边形都被输出到数据集中，在相交的点处多边形将被分裂。被分裂。3.3.叠置分析叠置分析3.4 3.4 3.4 3.4 多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 IntersectIntersect运算：运算：Intersect运算是求两个数据集的交集的操作，两个数据集中共同的部分将被输出到结果数据集中，其余部分将被排除。3.3.叠置分析叠置分析3.4 3.4 3.4 3.4 多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 IdentityIdentity运算：运算：IdentityIdentity运算类似于运算类似于UnionUnion运算，要对运算，要对两个数据集进行相交计算。不同之处在于，两个数据集进行相交计算。不同之处在于，UnionUnion运算运算保留了两个数据集的所有部分，而保留了两个数据集的所有部分，而IdentityIdentity运算只保留运算只保留第一个数据集的所有部分，去掉第二个数据集第一个数据集的所有部分，去掉第二个数据集(称为称为IdentityIdentity数据集数据集)中与第一个数据集没有重叠的部分。中与第一个数据集没有重叠的部分。3.3.叠置分析叠置分析3.4 3.4 3.4 3.4 多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型多边形叠置类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 Spatial Analysis tools in ArcToolBoxVectorVector data analysis:Shapefile&Feature class/tableRasterRaster data analysis更多的功能集成在更多的功能集成在ArcToolboxArcToolbox中中2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 DetailsVectorRaster2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 n矢量数据特有的空间分析方法。n网络模型是现实世界中网络系统(如交通网、通讯网、自来水管网、煤气管网等)的抽象表示。n网络分析的基本思想是人类活动总是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。n在GIS中，网络分析是指依据网络拓扑关系（结点与弧段拓扑、弧段的连通性），通过考察网络元素的空间数据及属性数据，以图论和运筹学为基础，对网络的特征、性能进行分析和计算。4.4.网络分析网络分析4.1 4.1 4.1 4.1 概述概述概述概述2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 构成网络的基本元素主要包括：链(link)：网络上的弧段，如街道、水管、一段电力线路等，其状态属性包括阻力和需求；结点(node)：网络上的结点，如港口、车站、电站等，属性包括阻力和需求；障碍(barrier)：阻碍流动的点；拐角(turn)：网络链上分割的点，如拐弯的时间和限制；中心(center)：接受和分配资源的位置，如水库、商业中心、电站等。其状态属性包括资源容量，如总的资源量；阻力限额，如中心与链之间的最大距离或时间限制。站点(stop)：在路径上资源增减的点，如库房、汽车站等。4.4.网络分析网络分析4.2 4.2 4.2 4.2 网络的构成元素网络的构成元素网络的构成元素网络的构成元素2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 网络的构成元素：2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 n定向网络定向网络特征：流向由源（Source）至汇（Sink）、网络中 流动的资源自身不能决定流向。其对应数据结构中的有向图。n非定向网络（交通网络模型）非定向网络（交通网络模型）特征：流向不确定、流动的资源可以决定流向。如交通系统中流通介质可以自行决定方向、速度和目的地。其对应数据结构中的无向图。4.4.网络分析网络分析4.3 4.3 4.3 4.3 网络的类型网络的类型网络的类型网络的类型2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 cost=06002010050010030100其中：其中：costi,j表示有向边（表示有向边（Vi,Vj）的权重值，）的权重值，不存在则取不存在则取 。V1V2V3V4V5105020101003060示例：带权的有向图和邻接矩阵2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 在网络分析过程中，路径系统起着相当重要的作用。在网络分析过程中，路径系统起着相当重要的作用。事实上很多网络分析的结果都是以路径系统的形事实上很多网络分析的结果都是以路径系统的形式体现出来的。式体现出来的。内容：路径分析是模拟两个或两个以上地点之间资内容：路径分析是模拟两个或两个以上地点之间资源流动的路径寻优过程。当选择了起点、终点和源流动的路径寻优过程。当选择了起点、终点和路径必须通过的若干中间点后，就可以通过路径路径必须通过的若干中间点后，就可以通过路径分析功能按照指定的条件寻找最优路径。分析功能按照指定的条件寻找最优路径。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 路径分析路径分析路径分析路径分析2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 应用：在远距离送货、物资派发、急救服务和邮递等服务应用：在远距离送货、物资派发、急救服务和邮递等服务中，经常需要在一次行程中同时访问多个站点中，经常需要在一次行程中同时访问多个站点(收货方、邮收货方、邮件主人、物资储备站等件主人、物资储备站等)，如何寻找到一个最短和最经济的，如何寻找到一个最短和最经济的路径，保证访问到所有站点，同时最快最省地完成一次行路径，保证访问到所有站点，同时最快最省地完成一次行程，这是很多机构经常遇到的问题。程，这是很多机构经常遇到的问题。这类分析中，道路网络的不同弧段这类分析中，道路网络的不同弧段(网络模型中的网络模型中的Link)Link)有不有不同的影响物流通过的因素，同的影响物流通过的因素，路径选择分析必须充分考虑到路径选择分析必须充分考虑到这些因素，在保证遍历需要访问的站点的同时，为用户寻这些因素，在保证遍历需要访问的站点的同时，为用户寻找出一条最佳找出一条最佳(距离、时间或费用等距离、时间或费用等)的运行路径。的运行路径。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 路径分析路径分析路径分析路径分析2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 a)静态求最佳路径：在确定每条弧段的属性后，当需要求最佳路径时，读取路径的相关属性，求最佳路径。b)动态分段技术：给定的一条路径是由多段弧段组成，要求动态表示（或标注）某一点，某一段。c)N条最佳路径：确定起点和终点，求几条代价较小的路径。d)最短路径：确定起点、终点和中间必须经过点的最短路径。e)动态最佳路径：根据网络中各弧段、结点属性值的变化，以及网络中障碍点的情况，求解最佳路径。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 路径分析路径分析路径分析路径分析在最短路径选择中，两点之间的距离可以定义为实际的距离，也可定义为两点间的时间、运费、流量等，还可定义为使用这条边所需付出的代价。2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 ArcInfoArcInfo有两个路径选择分析命令：有两个路径选择分析命令：PathPath和和TourTour。共同点：都是在网络中寻找遍历所有站点最经济的路径。共同点：都是在网络中寻找遍历所有站点最经济的路径。不同点：在遍历所有站点的过程中，处理站点的顺序不同。不同点：在遍历所有站点的过程中，处理站点的顺序不同。PATHPATH：必须按照指定的顺序访问网站中的所有站点。：必须按照指定的顺序访问网站中的所有站点。如如:救护车必须从急救中心救护车必须从急救中心(STOP1)(STOP1)出发，然后前往事故地点出发，然后前往事故地点(STOP2)(STOP2)，然后负责将伤员送往最近的医院然后负责将伤员送往最近的医院(STOP3),(STOP3),最后返回急救中心最后返回急救中心(STOP4).(STOP4).TOURTOUR：在保证在一次行程中访问所有站点的前提下，访：在保证在一次行程中访问所有站点的前提下，访问站点的次序是由问站点的次序是由TOURTOUR自己决定。因此自己决定。因此TOURTOUR分析的结果分析的结果既包括所选择的路径，也包括它所确定的最优的访问次序。既包括所选择的路径，也包括它所确定的最优的访问次序。如：卡车司机在一天内向若干站点送货，只要保证在当天内将货物送到如：卡车司机在一天内向若干站点送货，只要保证在当天内将货物送到每一个站点就可以了，先每一个站点就可以了，先/后送哪个站点，完全由司机本人决定。后送哪个站点，完全由司机本人决定。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 路径分析：路径分析：路径分析：路径分析：路径选择的两种方式路径选择的两种方式路径选择的两种方式路径选择的两种方式(PathPathPathPath和和和和TourTourTourTour)2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 最佳路径分析2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 源分配网络模型由中心点（分配中心）及其状态属性和网络组成。分配有两种形式：一种是有分配中心向四周输出（辐射）；另一种是由四周向中心集中（收敛）。其应用包括：消防站点分布和求援区划分、学校选址、垃圾收集站点分布，停水停电对区域的社会、经济影响估计等。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 资源分配资源分配资源分配资源分配2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 反映现实世界网络中资源的供需关系模型。可以解决资源的有效利用和合理分配；确定最近中心，实现最佳服务等。“供(Supply)”代表一定数量的资源或货物，它们位于被称之为“中心”的设施中。“需(Demand)”指对资源的利用。资源分配就是在空间中的一个或多个点之间分配资源的过程。为了实现供需关系，在网络中必然存在资源的运输和流动。资源要么由供方送到需方，要么由需需方到供方索取。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 资源分配资源分配资源分配资源分配2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 A.A.Supply-To-Demand Supply-To-Demand：负荷设计、时间与距离损耗估算：负荷设计、时间与距离损耗估算 电能从电站产生，并通过电网传送到客户那里去。在这里，电能从电站产生，并通过电网传送到客户那里去。在这里，电站就是网络模型中的电站就是网络模型中的“中心中心”,因为它可以提供电力供应。因为它可以提供电力供应。电能的客户沿电网的线路电能的客户沿电网的线路(网络模型中的网络模型中的Link)Link)分布，他们分布，他们产生了产生了“需求需求”。在这种情况下，资源是通过网络由供方。在这种情况下，资源是通过网络由供方传输到需方来实现资源分配。可用来分析输电系统是否超传输到需方来实现资源分配。可用来分析输电系统是否超载，停电的社会、经济影响估计等。载，停电的社会、经济影响估计等。B.B.Demand-To-Supply Demand-To-Supply：学校选址：学校选址 学校与学生的关系也构成一种在网络中供需分配关系。学学校与学生的关系也构成一种在网络中供需分配关系。学校是提供方，负责提供入学名额。适龄儿童是需求方，他校是提供方，负责提供入学名额。适龄儿童是需求方，他们要求入学。适龄儿童沿街道网络分布，产生对学校的需们要求入学。适龄儿童沿街道网络分布，产生对学校的需求。这种情况下，求。这种情况下，“资源资源”的流向是由适龄儿童前往学校。的流向是由适龄儿童前往学校。4.4.网络分析网络分析4.4 4.4 4.4 4.4 常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能常见的网络分析功能4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 资源分配：资源分配：资源分配：资源分配：两个例子两个例子两个例子两个例子2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 2024/8/22 周四河南大学环境与规划学院 定位-配置分析是根据中心地理论框架，通过对供给系统和需求系统两者空间行为相互作用的分析，来实现网络设施布局的最优化。定位-配置分析是决定一个或多个服务设施的最优位置的过程，它的定位力求保证服务