缓冲区分析.docx
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缓冲区分析
1、空间缓冲区分析。
(1) 为点状、线状、面状要素建立缓冲区。
1)打开菜单“自定义”下的“自定义模式”,在对话框中选择“命令”,在“类别”
中选择“工具”,在右边的框中选择“缓冲向导”(如图 1所示),拖动其放置
到工具栏上的空处。
图 1 提出“缓冲向导”
2)利用选择工具选择要进行分析的点状要素,然后点击,在“缓冲向导”
对话框设置缓冲区信息,如图 2 及图 3 所示。
-1-
图 2 线状缓冲区信息设置 1
图 3 线状缓冲区信息设置 2
3)利用选择工具选择要进行分析的线状要素,然后点击,在“缓冲向导”
对话框设置缓冲区信息。
4)利用选择工具选择要进行分析的面状要素,然后点击,在“缓冲向导”
对话框设置缓冲区信息,如图 4 所示。
图 4 面状缓冲区信息设置
2、学校选址。
要求:
(1) 新学校选址需注意如下几点:
1)新学校应位于地势较平坦处;
-2-
2)新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑,选择成本不高的区域;
3)新学校应该与现有娱乐设施相配套,学校距离这些设施愈近愈好;
4)新学校应避开现有学校,合理分布。
(2) 各数据层权重比为:
距离娱乐设施占 0.5,距离学校占 0.25,土地利用类型和地势
位置因素各占 0.125。
(3) 实现过程运用 ArcGIS 的扩展模块(Extension)中的空间分析(Spatial Analyst)部
分功能,具体包括:
坡度计算、直线距离制图功能、重分类及栅格计算器等功能
完成。
(4) 最后必须给出适合新建学校的适宜地区图,并对其简要进行分析。
具体操作:
(1) 打开加载地图文档对话框,选择 E:
\Chp8\Ex1\school.mxd。
(2) 从 DEM 数据提取坡度数据集:
打开工具箱→“Spatial Analyst 工具”→“表面分析”→“坡度”工具;在打开对
话框中设置,如图 5 所示;生成坡度图,如图 6 所示。
图 5 “坡度”对话框设置
-3-
图 6 坡度图
(3) 从娱乐场所数据“Rec_sites”提取娱乐场所欧氏距离数据集:
打开工具箱→“Spatial Analyst 工具”→“距离分析”→“欧氏距离”工具;在打
开对话框中设置,如图 7 所示;生成欧氏距离数据集,如图 8 所示。
图 7 “欧氏距离”对话框设置
-4-
图 8 娱乐场所欧氏距离图
(4) 从现有学校位置数据“School”提取学校欧氏距离数据集,方法如上,生成学校
直线距离数据集,如图 9 所示。
图 9 学校欧氏距离图
(5) 重分类数据集。
1)重分类坡度数据集:
采用等间距分级分为 10 级(如图 10);在平坦的地方适
宜性好,赋以较小的适宜性值,陡峭的地区赋比较大的值(如图 11);得到
坡度适宜性数据图,如图 12 所示。
-5-
图 10 采用等间距分级分为 10 级
图 11 适宜性设置
图 12 重分类坡度图
-6-
2)重分类娱乐场所欧氏距离数据集:
新学校距离娱乐场所比较近适宜性好,采
用等间距分级分为 10 级,距离娱乐场所最近适宜性最高,赋值 1,距离最
远的地方赋值 10。
得到娱乐场所适宜性图如图 13。
图 13 重分类娱乐场所图
3)重分类现有学校欧氏距离数据集:
考虑到新学校距离现有学校比较远时适宜
性好,采用分级分为 10 级,距离学校最远的单元赋值 1,距离最近的单元
赋值 10。
得到重分类学校距离图 14。
图 14 重分类学校距离图
4)重分类土地利用数据集:
在考察土地利用数据时,容易发现各种土地利用类
型对学校适宜性也存在一定的影响。
重分类时,勾选“将缺失值更改为
NoData”,删除旧值为 4、7、9 的新值(如图 15);然后根据用地类型给各种
类型赋值,,深色部分为比较适宜区,浅色部分表示适宜性比较差,白色表示
该处不允许建学校,如图 16。
-7-
图 15 重分类设置
missing data
public
Transtional
Agriculture
Vegetable
City center
图 16 土地类型重分类
forest
Barren land
(6) 适宜区分析。
打开“Spatial Analyst 工具”→“地图代数”→“栅格计算器”,对各个重分类后数
据集的合并计算,最终适宜性数据集的加权计算公式为:
reclass_rec(娱乐场所)* 0.5 + reclass_sch(现有学校)* 0.25 + reclass_la(土地利
-8-
用数据)* 0.125 +reclass_slop1(坡度数据)* 0.125
得到最终适宜性数据集(图 17),适宜性较高区域(深色部分)为推荐学校选址区
域。
娱乐场所
现有学校
图 17 适宜性学校选址
3、市区择房。
要求:
(1) 所寻求的市区是噪声要小,距离商业中心要近,要和各大名牌高中离的近以便小
孩上学,离名胜古迹较近环境优雅。
综合上述条件,给定一个定量的限定如下:
● 离主要市区交通要道 200 米之外,交通要道的车流量大,噪音产生的主要源于此
(ST 为道路类型中的主要市区交通要道);
● 距大型商业中心的影响,以商业中心的大小来确定影响区域,具体是以其属性字
段 YUZHI;
● 距名牌高中在 750 米之内,以便小孩上学便捷;
● 距名胜古迹 500 米之内。
(2) 将满足上述条件的其中一个条件的取值为 1,不满足的取值为 0,即如果满足距
主要市区交通要道 200 米之类,取值为 1,反之为 0;其他亦是如此,最后将其
累加得到分级。
即满足三个条件的累加得到 3,满足 2 个条件的得到 2,最后将
全部分成 4 级。
操作:
-9-
(1) 建立主干道噪音缓冲区。
1) 选择交通网络图层(network.shp),打开图层的属性表,点击“表选项”,在
菜单中选择 “按属性选择”,在“按属性选择”对话框中,左边选择“TYPE”,
双击将其添加到对话框下面 SQL 算式表中,点中间“=”,再单击 “获取唯
一值”将 TYPE 的全部属性值加入上面的列表框中,然后选择“ST”属性值,
双击添加到 SQL 算式表中(如图 18),将市区的主要道路选择出来。
图 18 “按属性选择”对话框设置
2) 点击缓冲区按钮对选择的主干道进行缓冲区的建立,首先在缓冲区对象
图层选择交通网络图层(network),然后选中“仅使用所选要素”;
3) 确定尺寸单位,选择第一种缓冲区建立方法,指定缓冲区半径为 200 米;
4) 由于不是分别考虑一个图层的各个不同的要素的目的,所以我们在这里选择
的是第一种边界设定类型,然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后,
单击 “完成”,完成主干道噪音污染缓冲区的建立,如图 19。
- 10 -
图 19 主干道噪音缓冲区
(2) 建立商业中心影响范围缓冲区。
1) 建立大型商业中心的影响范围。
首先点击缓冲区按钮,在缓冲区对象图层
选择商业中心分布图层(network);
2) 确定尺寸单位,选择第一种缓冲区建立方法,以其属性字段 YUZHI 为缓冲区
半径;
3) 选择的是第一种边界设定类型,指定好缓冲区文件的存放路径和文件名;完成
商业中心影响范围缓冲区的建立,如图 20。
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图 20 商业中心影响范围缓冲区
(3) 建立名牌高中的影响范围。
1) 点击缓冲区按钮,在缓冲区对象图层选择名牌高中分布图层(school);
2) 确定尺寸单位米,选择第一种缓冲区建立方法,指定 750 米作为半径;
3) 选择的是第一种边界设定类型,然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后,
完成名牌高中的覆盖范围缓冲区的建立,如图 21。
- 12 -
图 21 名牌高中的影响范围
(4) 名胜古迹的影响范围建立。
1) 点击缓冲区按钮,在缓冲区对象图层选择名胜古迹分布图层(famous place);
2) 确定尺寸单位,选择第一种缓冲区建立方法,指定 500 米作为缓冲区半径;
3) 选择的是第一种边界设定类型,指定好缓冲区文件的存放路径和文件名,完成名
胜古迹的覆盖范围缓冲区的建立,如图 22。
- 13 -
图 22 名胜古迹的影响范围
(5) 进行叠置分析将满足上述四个要求的区域求出。
1) 将商业中心影响范围、名牌高中的影响范围和名胜古迹的影响范围进行叠置分
析的交集操作,可以将同时满足三个条件的区域计算出。
打开工具箱,选择
“分析工具”→“叠加分析”→“相交”工具,打开交集操作对话框,将商业
中心的缓冲区、名牌高中的缓冲区和名胜古迹的缓冲区分别添加进来,设定输
出文件名并选择全部字段,输出类型和输入类型一样,获得同时满足三个条件
的交集区域,如下图所示。
- 14 -
图 23 满足三个条件的区域
2) 利用主干道噪音缓冲区对获得的三个区域的交集进行图层擦除操作,获得同时
满足四个条件的区域,打开工具箱,选择“分析工具”→“叠加分析”→“擦
除”工具,设置“擦除”对话框(如图 24),获得同时满足四个条件的交集区
域的获得,即购房者的最佳选择区域,如图 25。
图 24“擦除”对话框的设置
- 15 -
图 25 购房者的最佳选择区域
(6) 为了便于购房者的选择有更大的余地,更直观地,综合上述四个因子,对整个市
区进行分等定级,分级标准是:
●满足其中四个条件为第一等级;
●满足其中三个条件为第二等级;
●满足其中两个条件为第三等级;
●满足其中一个条件为第四等级;
●完全不满足条件的为第五等级。
1)分别打开商业中心,名牌高中和名胜古迹影响范围的缓冲区图层的属性列表,
添加一个 market,school 和 famous 字段,并全部赋值为 1,)将主干道噪音
缓冲区图层的属性列表中添加 voice 字段,全部赋值为-1,这里取-1 的原因
是所取的噪音缓冲区之外的才是所要获得的区域。
2)打开工具箱,选择“分析工具”→“叠加分析”→“联合”工具,在“联合”
对话框设置,在四个缓冲区逐个添加进去,同时设定输出图层的地址和文件名
将全部字段连接,得到四个区域的叠加合并图,如下所示:
- 16 -
图 26 四个缓冲区的叠加图
3)打开生成的联合文件图层属性列表,添加一个短整型字段class,然后保留
FID,Shape*,class,market,voice,school 和famous字段,然后在“编辑
器”工具栏下来菜单中选择“开始编辑”,然后在属性列表中的 class 字段上
单击右键,选择“字段计算器”,在“字段计算器”对话框设置,使得
class=market+voice+school+famous,即将其进行分等定级(如图 27),就将四
个因子进行了一个简单的综合,同时也可以根据最后的区域的 class 的属性值
将全部的研究的区域进行了等级的划分:
第一等级:
数值为 3;第二等级:
数值为 2;
第三等级:
数值为 1;第四等级:
数值为 0;
第五等级:
数值为-1。
- 17 -
图 27 设置“字段计算器”对话框
4)最后在 Union 图层属性中将图层设置成以 class 字段分级显示,最后得到整个
市区的分等定级图。
颜色越深,则满足的条件就越多,是优选区域;而相对的
颜色浅的区域则是满足的条件就越少,区域就不是优选区域,如图 28。
第五等级
第四等级
第三等级
第二等级
图 28 市区分等定级图
第一等级
4、最短路径问题分析与应用。
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要求:
(1) 网络中指定一个超市,要求分别求出在距离、时间限制上从家到超市的最佳路径。
(2) 给定访问顺序,按要求找出从家经逐个地点达到目的地的最佳路径。
操作:
1)加载数据集 city。
2)将点状要素 place 以 HOME 字段属性值进行符号化,1 值是家,0 值是超市。
3)无权重最佳路径的选择:
1)在“几何网络分析”工具条上,点选“添加交汇点标记工具”,将旗标放在家
和想要去的超市点上。
2)确认在“分析”下拉菜单中的“选项”按钮打开的“分析选项”对话框中的
“权重”和“权重过滤器”标签项全部是“无”,这样使得进行的最短路径分
析是完全按照这个网络自身的长短来确定的。
3)点选“追踪任务”下拉菜单选择“网络路径分析”。
单击“解决”工具,则最
短路径将显示出来,这条路径的总成本将显示在状态列,如下图所示:
图 29 无权重加权最佳路径选择
4)加权最佳路径的选择:
- 19 -
1)在“几何网络分析”工具条上,点选“添加交汇点标记工具”,将旗标放在家
和想要去的超市点上。
2)在“分析”下拉菜单中的“选项”按钮打开的“分析选项”对话框中的“权
重”标签,在“边的权重”上,全部选择长度(length)权重属性。
3)点选“追踪任务”下拉菜单选择“网络路径分析”。
单击“解决”工具,则以
长度为比重为基础的最短路径将显示出来,这条路径的总成本将显示在状列,
如下图所示:
图 30 长度加权最佳路径
4)上述是通过距离的远近选择而得到的最佳路径,而不同类型的道路由于道路
车流量的问题,有时候要选择时间较短的路径,同样可以利用网络分析进行
获得最佳路径(如图 31)。
这里的时间属性是在建网之前,通过各个道路的
类型(主干道,次要道等)来给定速度属性,然后通过距离和速度的商值确
定的,并将其作为属性设定于每个道路上,这里没有考虑红灯问题以及其他
因素,而是一种理想情况,不过可以将其他的要素可以逐渐加入来完善。
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注:
总共花费的时间是 9.27minutes
图 31 时间加权最佳路径
(3) 按要求和顺序逐个对目的点的路径的实现:
1)在“几何网络分析”工具条上,点选“添加交汇点标记工具”,将旗标按照车
辆访问的顺序逐个放在点上。
2)在“分析”下拉菜单中的“选项”按钮打开的“分析选项”对话框中的“权
重”标签,在“边的权重”上,全部选择长度(length)权重属性。
3)点选“追踪任务”下拉菜单选择“网络路径分析”。
单击“解决”工具,则
从起点按顺序逐一经过超市然后最后回到家的最短有效路径将显示出来,这
条路径的总成本将显示在状态列,如图 32 所示。
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图 32 距离权重的逐点路径
4)同样是经过这 7 个地点,换成权重是时间,由于道路车流量的不同,如在市
中心车流量特别大,车速慢,故而为节约时间,所以使得路经发生很大的改
变,而从外围的道路行驶了,如图 33 所示。
图 33 时间权重的逐点路径
(4) 阻强问题。
1)修路的情形出现,即某个路段不可运行,这在网络中的表现是设置阻强,方
法有两种,一种是永久性的,直接将网络边要素的属性修改成不可运行。
操
作是选择要进行设置的边要素,将其属性中的 Enabled 字段改成 False 即可;
另一种是暂时性的,设置边要素障碍。
即利用“添加边障碍”工具设置边。
取同上述距离加权相同的超市为地点,假设其中一条路段正在修路,则产生
的新的最佳路径,如图34(图中标注“╳”即为阻强设置边)。
可以看出路
段的维修状况使得最佳路径产生了改变,同时最近距离也随之发生改变。
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图 34 有边阻尼的距离加权最佳路径
2)十字路口发生问题,即网络中的结点不可运行,这时在网络中的表现也是设
置阻强,方法和线状要素的一样,改变结点属性或利用“添加交汇点障碍”
工具设置点,取同上述距离加权相同的超市为地点,假设其中某个路口出现
阻塞,利用该方法产生最佳路径,如图 35。
图 35 有点阻尼的距离加权最佳路径
以上这个例子——从家到超市的最佳路径选择这个方面简单说明了网络分析中的最短
路径问题对于实际之中有什么主要的用途,以及随着实际情况的改变,而对网络中要素的
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变化对最佳路径的产生什么样的影响,相信随着要素的健全,实际因素的添加等因子的辅
助一定会使得网络分析在指导现实生活发挥着越来越大的作用。
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- 缓冲区 分析