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GIS的核心之一：空间分析.doc

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GIS基本空间分析 空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表现和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。在空间分析的研究和实践中，很多在应用领域具有一定普遍意义的、涉及空间位置的分析手段和方法被总结、提炼出来，形成了在GIS软件中均包含的一些固有的空间分析功能模块。这些功能具有一定的通用性质，故而称之为GIS基本空间分析，具体的有叠置分析、缓冲区分析、窗口分析和网络分析。了解GIS基本空间分析对于进一步掌握复杂空间分析方法，具有一定的指导意义。 叠置分析 叠置分析是地理信息系统中常用的提取空间隐含信息的方法之一，叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，基准面相同的、同一区域的数据。 叠置分析 矢量数据叠置分析 栅格数据叠置分析 图8.1叠置分析结构框架 按照GIS中最常用的两种数据结构将叠置分析分成矢量数据叠置分析和栅格数据叠置分析，具体如图8.1。 根据操作形式的不同，叠置分析可以分为图层擦除、交集操作、图层合并等；根据操作要素的不同，可以将矢量数据叠置分析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，栅格数据叠置分析分为单层与多层栅格数据叠置分析。要注意的是这里也要对属性进行一定的操作，所指的属性是较为简单的属性值，但注解属性，尺度属性，网络属性等均不能作为输入的属性值。 矢量数据的叠置分析 点与多边形叠置 点与多边形叠置，是指一个点图层与一个多边形图层相叠，叠置分析的结果往往是将其中一个图层的属性信息注入到另一个图层中，然后更新得到的数据图层；基于新数据图层，通过属性直接获得点与多边形叠加所需要的信息。 从根本上来说，点与多边形叠加是首先计算多边形对点的包含关系，矢量结构的GIS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，其次是进行属性信息处理，最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的点上，或点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形。通过点与多边形叠置可以查询每个多边形里有多少个点，以及落入各多边形内部的点的属性信息。例如一个县各乡镇农作物产量图与该县的乡镇行政图进行叠置分析后，更新点属性表，可以计算各乡镇有多少种农作物及其产量，或者查询哪些农作物在哪些乡镇有分布等信息（如图8.2）。 叠置结果图层 ID名称1大王镇2张家村3李家村…… ID农作物产量160022,00031,000…… ID名称农作物产量1大王镇6002大王镇2,0003李家村1,000……… 乡镇区划图层 乡镇农作物图层 图8.2点与多边形叠置分析 线与多边形叠置 线与多边形的叠置同点与多边形叠置类似，线与多边形的叠加，指一个线图层与一个多边形图层相叠，叠置结果通常是将多边形层的属性注入另一个图层中，然后更新得到的数据图层；基于新数据图层，通过属性直接获得线与多边形叠加所需要的信息。 同样，线与多边形的叠加首先要比较线坐标与多边形坐标的关系，判断哪一条线落在哪一个或哪些多边形内，由于一条线常常跨越多个多边形，因此必须首先计算线与多边形的交点，将原线分割为两个或两个以上落入不同多边形的新弧段。然后重建线的属性表，表中既包含每条新弧段原来所属的线的所有属性，也包含新添加的、它所落入的多边形标识序号，以及该多边形的某些附加属性。例如河流网络与乡镇区划图进行叠置分析，这样河流网络图层中的各个河流的线属性表，将不仅包含原河流的信息，还含有该河流所在行政区的标号和其他信息，可以依此得到任意省市内的河流的分布密度和长度等（如图8.3）。 乡镇区划图层 河流图层 叠置结果图层 图8.3线与多边形叠置分析 ID名称1大王镇2张家村3李家村…… ID河流1裕河2昌河3十里沟…… ID名称河流1大王镇裕河2大王镇昌河3李家村昌河……… 多边形叠置 多边形叠置是GIS空间分析中的最常用的功能之一，也是叠置分析中最经典的形式。多边形叠置是将两个或多个多边形图层进行叠加，产生一个新的多边形图层。新图层的多边形是原来各图层多边形相交分割的结果，每个多边形的属性含有原图层各个多边形的所有属性数据。 图8.4多边形叠置分析 乡镇区划图层 土地利用图层 叠置结果图层 ID名称1高家庄2贾家村3周家堡…… ID土地利用编号111021113112…… ID名称土地利用编号1高家庄1102贾家村1103周家堡112……… 多边形的叠置首先要进行几何相交，即首先求出所有多边形边界线的交点，再根据