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GIS实习6 缓冲区分析和叠置分析


GIS 实习六

缓冲区分析、 缓冲区分析、叠置分析和网络分析

实习目的:掌握利用 的缓冲区分析、 一. 实习目的 掌握利用 GIS 的缓冲区分析、叠置分析和网络分析等地学研 究的初步方法 计划课时: 二. 计划课时:4 三. 背景知识 1.缓冲区分析 . (1)缓冲区分析的意义 )缓冲区分析的意义 ArcInfo 提供了生成缓冲区的 BUFFER。通过这个命令可以生成一个围绕某 一特征的缓冲区。 在数据处理和空间分析的某些过程中需要使用 Buffer 功能来实 现。前者如从单线河生成双线河或从街道中心线生成双线街道等;后者如,根据 求敏感区范围等。 (2)Buffer 的用法 ) BUFFER <in_cover> <out_cover> {buffer_item} {buffer_table} {buffer_distance}{fuzzy_tolerance} {LINE | POLY | POINT | NODE} {ROUND | FLAT} {FULL | LEFT | RIGHT} (3)使用缺省距离生成缓冲区 ) Arc:Buffer <in_Cover> <out_Cover> 如果不指定缓冲距离,缺省值为 0.125 个 Coverage 单位 (4)使用固定距离生成缓冲区 ) Arc:buffer road roadbuf # # 200 4 line flat

(5)生成的缓冲区数据的使用和分析 ) BUFFER 可以以多边形、线、点或结点为输入数据,生成缓冲区 Coverage, 这个 Coverage 必定为多边形 Coverage。Buffer 自动创建输出 Coverage 的多边形 拓朴关系,并为每个输出多边形建立一个 Label 点。多边形的用户 ID 号为内部 号减一。同时生成多边形 Coverage 的 PAT 表中增加名称为“Inside”的数据项,该 项有两个可能的值: 100:表示输出 Coverage 的这个多边形在缓冲区范围内。 1:表示输出 Coverage 的这个多边形在缓冲区范围之外。

后续的分析操作主要是根据“Inside” 字段的值及其对应的多边形特征进行的。 2.叠置分析 . (1)叠置分析 )叠置分析(Overlay)的意义 的意义 叠置分析的目标是研究空间位置相互耦合的地物特征的专题属性之间的相 互关系。分别来自于两个不同的数据图层(描述不同的专题属性数据的分布)的 Coverage,它们的特征之间,根据空间位置相互重叠的关系发生联系,这种联系 往往揭示了一种新的专题特征的空间分布的特点。 (2)三个主要的叠置分析的命令 ) ArcInfo 提供了三个不同的空间叠置命令:UNION,IDENTIFY 和 INTERSECT。 A. UNION 命令

UNION <in_cover> <union_cover> <out_cover> {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN} 计算两个多边形 Coverage 的地物特征间的交集。来自两个不同 Coverage 的多边 形在相交的位置上产生分割,生成新的多边形。<in_cover>和<union_cover>中的 所有空间特征全部地或被切割后, 输出到<out_cover>中, 也就是说, 输出 Coverage 的范围是<in_cover>和<out_cover>空间范围的并集。

该命令中要求两个<in_cover>和<union_cover>均为多边形 Coverage B. IDENTITY 命令

IDENTITY <in_cover> <identity_cover> <out_cover> {POLY | LINE | POINT} {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN} 计算两个多边形 Coverage 的地物特征间的交集。来自<in_cover>的所有特征,以 及来自<identity_cover>中与<in_cover>范围相同的特征被保留在输出 Coverage 中。

该命令要求 Identity_Cover 必须为多边形 Coverage C. INTERSECT 命令

INTERSECT <in_cover> <intersect_cover> <out_cover> {POLY | LINE | POINT} {fuzzy_tolerance} {JOIN | NOJOIN} 计算两个多边形 Coverage 的地物特征间的交集。只有属于两个输入 Coverage 的 相同范围内的地物特征被输出到输出 Coverage 中。

该命令中要求<intersect_cover>必须是多边形 Coverage. D. 三个命令的比较

相同点: 相同点:在以上三个命令的执行过程中,ArcInfo 自动为输出 Coverage 创建拓朴 关系,输出 Coverage 的特征属性表中对应于每一条记录,都有关于相交生成此 地物特征的两个原始 Coverage 的地物特征的编号信息,如果使用了 JOIN 选项, 输出 Coverage 的特征属性表中附加<in_cover>和<out_cover>的特征属性表的所 有属性项。 不同点: 不同点:对输入 Coverage 的类型有不同的要求。另外输出 Coverage 中保留哪些 输入 Coverage 的特征的处理标准不同。参见前面的图示。 3.网络分析之路径选择 .网络分析之路径选择(PathFinding) 路径选择 (1)路径选择的意义 )路径选择的意义 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(收货方、邮件主人、物资储备站等),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程,这是很 多机构经常遇到的问题。PathFinding 类型的网络分析就是 ArcInfo 用于解决现实 世界中遇到这类的问题 在这类分析中,最经济的行车路线隐藏在道路网络中,道路网络的不同弧段 (网络模型中的 Link)有不同的影响物流通过的因素(网格模型中的 Impedance), PathFinding 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(在网络 模型中的 STOP)的同时,为用户寻找出一条最经济(时间或费用)的运行路径。 (2)两类路径选择分析 )两类路径选择分析(Path 和 Tour) ArcInfo 有两个路径选择分析命令:Path 和 Tour。 共同点: 共同点:都是在网络中寻找遍历所有站长的最经济的路径。 区别: 区别:它们在遍历网络的所有站点过程,对访问站点的顺序的处理有所不同。 PATH:必须按照指定的顺序访问网站中的所有站点。 例如,救护车必须从急救中心(STOP 1)出发,然后前往事故地点(STOP 2),然后 负责将伤员送往最近的医院(STOP 3),最后返回急救中心(STOP 4). TOUR:在进行路径选择分析时,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 TOUR 自己决定的。因此 TOUR 分析的结果即包括所选择 的路径,也包括它所确定的最优的访问次序。 例如:卡车司机要在一天时间内向若干个站点送货,只要保证在当天内将货物送 到每一个站点就可以了,先送哪个站点,后送哪个站点,完全由司机本人决定。 TOUR 就负责完成确定访问次序,并寻找最经济路径的任务。 (3)为 PathFinding 准备数据 ) 事实上,从前面的分析中,已经对 PathFinding 所需要的数据进行的分析, 这里概括如下: A 首先必须有一个代表道路系统的网络 Coverage。 。 网络 Coverage 是一个线 Coverage,它与普通线 Coverage 的区别在于,在 它的属性表(AAT)表中,有反映通过网络中某一个弧段(网络模型中的 Link 要 素)的以时间或费用等度量形式表示的费用,在网络模型中将该费用称作阻值 (Impedance)。 阻值是用来决定最经济路径中要考虑的一个非常重要的因素。 因为网络的 Link 是有向的,因此它的阻值包括两个部分:From-To 阻值 和 To-From 阻值。 例如一条路, 上坡和下坡时的费力就不相同; 如果是单行线, 那么 From-To 和 To-From 阻值中必有一个为无穷大。 From-To 和 To-From 阻值可通过 AddItem 命令加入到 Line Coverage 的 AAT 表中,也可以通过 Calculate 等命令为阻值赋值。 Arc: additem streets.aat streets.aat from_to_imp 4 5 n Arc: additem streets.aat streets.aat to_from_imp 4 5 n

Arcplot: calc streets arc from_to_imp = ( 60 * ( length / 5280 ) ) / speed_limit FNODE# = 3 TNODE# = 4 LPOLY# = 1 RPOLY# = 4 LENGTH = 10000.00 STREETS# = 3 STREETS-ID = 2 SPEED_LIMIT = 35 FROM_TO_IMP = 3.25 TO_FROM_IMP = 3.25 另外,还有一个转向阻值的问题。转向阻值指从网络的一个 Link 流动到另 一个 Link 时的阻值。我们知道,在道路交叉口处,右拐通常要比左拐容易。 转向阻值无法加入到 AAT 表中(请学员解释原因),需要单独用 TurnTable 创建。 Arc:usage turntable Usage : TURNTABLE <cover> {weed_tolerance} {selection_file} {UTURNS | NOUTURNS} Arc:turntable streets Arc: additem streets.trn streets.trn turn_imp 4 5 n 2

Arcplot: netcover streets path1 Arcplot: impedance # # turn_imp /*使用 SETTURN 为转向阻值赋值 Arcplot: usage setturn Usage: SETTURN <impedance> {* | direction} Arcplot: setturn .17 right Arcplot: setturn .50 left

B 创建 STOP 文件 PATH 或 TOUR 所作的分析是要找出在访问各站点(STOP)的最经济路径, 因 此必须有信息来说明站点的地理分布。创建 STOP 文件就是要完成这一任务。 STOP 文件是一个 INFO 文件,它的结构如下图所示:

STOP 文件可以手工创建,也可以通过 ArcInfo 的方法自动或交互式生成。 可以用下面的图形来概括 PathFinding 过程对数据的需求,以及数据间的关系

(4)PathFinding 分析的过程 ) A. 设置网络分析环境 ArcPlot: NETCOVER <cover> <route_system> {APPEND | INIT} ArcPlot: NETCOVER CLEAR 说明用于分析的网络 Coverage 的数据源(Coverage)、 网络分析的结果存贮在何处 (Route)。 ArcPlot: IMPEDANCE {from_to_impedance_item {to_from_impedance_item} {turn_impedance_item} 说明网络 Link 阻值来自于网络 Coverage AAT 表中的哪个数据项, 以及转向阻值 来自于来网络 Coverage 同名的 TRN 表中的哪个数据项。 Arcplot: STOPS <info_file> {input_order_item} {route_id_item} {impedance_item} {transfer_item} {output_order_item} {cumulative_impedance_item}

{cumulative_transfer_item} 简明网络分析中要访问的站点(STOP 文件),以及相关的数据项。其中后三项是 PATH/TOUR 命令分析后要写入的数据项,STOP 文件中不必存在。 B. 使用 Path/Tour 命令执行分析。 命令执行分析。 Arcplot: PATH {STOPS} Arcplot: PATH * {route_id} Arcplot: PATH <node-id .. node-id> {END {route_id}} Arcplot: PATH CLOSEST <STOPS | CENTERS |* | node_id...node_id END> <* | node_id...node_id {END}> {ONE | MANY <n> | ALL} TOUR {STOPS} {NOPRECEDENCE | PRECEDENCE} TOUR * {route_id} TOUR <node-id...node-id> {END {route_id}} C . 使用 ArcInfo 方法显示和分析生成的路径 一系列显示 Route 的方法 查看和分析 STOP 文件由 Path/Tour 命令生成的新数据项({output_order_item} {cumulative_impedance_item} {cumulative_transfer_item}) ArcPlot: DIRECTIONS {route_id} {street_item} {units} {print_file} {conversion_factor} {NO_COMPASS | COMPASS4 | COMPASS8} 实习内容: 四. 实习内容: 一城市欲在郊区建设一工厂,地点选择标准是: A. 首选土地利用类型是灌木地; B. 土壤类型适于开发建设; C.地点位于现有下水管道线 300m 以内; D. 地点位于现有河道 50m 以外; E. 厂址面积不小于 5000 平方米。 的缓冲区分析、叠置分析和属性数据分析功能, 利用 GIS 的缓冲区分析、叠置分析和属性数据分析功能,完成满足上述要 求的厂址选取。 求的厂址选取。


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