空间分析的原理与方法ppt课件.ppt

*,1,第五章空间分析的 原理与方法,2,*,第五章 空间分析的原理和方法,数字地面模型分析空间叠合分析空间邻近度分析空间网络分析,3,*,1854年8月到9月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰斯诺(John Snow)说：“我们画一张图吧”。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1：6500比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病死者居住分布图。,4,*,斯诺博士分析了这张分布图，马上明白了霍乱病源之所在死者住家都集中于饮用“布洛多斯托”井水的地方及周围。,5,*,根据斯诺博士的分析和请示，当局于9月8日摘下了这个水井的泵，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。在这个例子中，患者的居住地与饮用水井之间的空间位置关系提示了霍乱病的发病根源。因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。,6,*,空间分析源于60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空演化过程分析。实际上自有地图以来，人们就始终在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分析。,7,*,GIS 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。空间分析目的：通过对空间数据的深加工，获取新的信息。空间分析：根据地学原理，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。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,*,空间分析的概念 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。,9,*,分类（按照空间数据的形式）矢量数据空间分析：矢量叠合分析、矢量临近性分析、网络分析等栅格数据空间分析：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,10,*,分类（Goodchild）产生式分析(product mode)：数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析查询式分析(query mode)：空间集合分析、空间数据查询,11,*,第一节 数字地形模型分析,数字地形模型（DTM,Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。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修测。,12,*,定义：数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）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。在形式上分：规则格网（Grid）：最常见不规则三角网（TIN）数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、谷底线、坡度变换线等）,13,*,按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型。DTM=Zi,j,i=1,2,3,m-1,m;j=1,2,3,n-1,n。Z为栅格点（i，j）上的地面属性数据,14,*,数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）它是用一组有序数值阵列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，是DTM的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均由DEM导出。显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。,15,*,DEM的生成,高程数据,野外测量,地形图,摄影测量,激光雷达,GIS软件,算法实现,16,*,1.地形因子的自动提取坡度计算坡向分析曲面面积计算地表粗糙度计算高程及变异分析谷脊特征分析日照强度的分析淹没边界的计算,数字高程模型应用,17,*,2.地表形态的自动分类拟定地形分类决策表建立地形类型分类系统输出地形类型图,数字高程模型应用,地形自动分类,拟定地形分类决策表,18,*,地形分类决策表,19,*,3.地学剖面的绘制和分析建立数字高程模型确定地形剖面线的位置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、土地利用等）的叠加表示和输出,数字高程模型应用,20,*,4、DEM的通视分析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型的点对区域的通视问题。,数字高程模型应用,视线通视分析：两点之间的通视性(Intervisibility)视域通视分析：可视域(ViewShed),21,*,视线通视,22,*,可视域判断,23,*,第二节 空间叠合分析,2.1 空间叠合分析的概念空间叠合分析（spatial overlay analysis）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理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。,24,*,地貌图,土壤图,合成图,空间合成叠合,25,*,行政图,土壤图,统计表,空间统计叠合,26,*,根据采用的数据结构的不同分基于矢量数据的叠合分析根据叠合对象图形特征的不同，分为点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基于栅格数据的叠合分析,算法简单，但数据量大。,算法复杂，但数据量小、精度较高。,27,*,2.2 基于矢量数据的叠合分析,矢量数据叠加分析的步骤：,几何求交拓扑重构属性传递,矢量叠置算法的主要时间消耗在前两个步骤上。,28,*,点与多边形的叠合分析 将一个含有点的图层（目标图层输入特征）叠加在另一个含有多边形的图层（操作图层）上，以确定每个点落在哪个区域内。,29,*,计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪个多边形内。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（或将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形）。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。,30,*,点与多边形叠加分析,B,A,C,叠加结果：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line或point。,32,*,线与多边形的叠合分析将线的图层（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边形内。,河流图,政区图,可查询任意区域内的河流长度及河网密度,+,33,*,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。重建线的属性表。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,1,1,2,3,B,C,C,C,叠加结果：产生新弧段改变线属性内容,35,*,多边形与多边形的叠合分析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，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要素，新要素综合了原来所有叠加图层的属性。,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。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。,37,*,土地利用层,土壤类型层,坡度层,叠加结果层,38,*,多边形叠加分析,39,1 空间叠加分析概述,多边形叠合方式：并操作（Union）交操作（Intersect）擦除操作（Erase）裁剪操作（Clip）,40,*,多边形和多边形的叠合,布尔计算（Boolean），交集、并集、补集clip与intersect区别,41,1 空间叠加分析概述,并操作(AB)保留两个图层的所有图形要素和属性数据。,AB,A,B,42,1 空间叠加分析概述,交操作(AB)保留两个图层共同的部分，其余部分将被消除。,AB,A,B,43,1 空间叠加分析概述,擦除操作(A-AB)输出层保留以第二个图层为控制边界之外的所有多边形。,A-AB,A,B,44,1 空间叠加分析概述,裁剪操作 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。和擦除操作相反。,A-AB,A,B,45,*,46,*,叠合案例洪水淹没区分析,按地块面积平均计算财产密度。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。计算叠合后的多边形面积。将地基损失参数表（found.dbf）连接到Union1，以地基类型（Class）为关键字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,*,2.3 基于栅格数据的叠合分析 栅格数据的叠合算法可以有多个空间特征数据参与分析。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。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数据计算得到的，栅格叠合通过计算产生新的空间信息。,48,*,栅格数据之间的叠合,图层之间的对应单元数值进行数学运算。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，原理上比较简单（相对矢量的叠合）在ArcView中，使用 菜单map calculator（地图运算器）ArcGIS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,50,2 空间叠加分析方法,栅格数据的叠合分析方法,数学运算算术运算符：，*，/逻辑运算符：and（与），or（或），xor（异或），not（反）关系运算符：（相等），（大于），（小于），（不等于）函数运算指数、对数函数：exp（以e为底的指数），log（以e为底的对数）算术函数：abs（绝对值），isnull（是否为空）三角函数：sin（正弦），cos（余弦），tan（正切）幂函数：pow（乘方），sqrt（开方）统计运算统计函数：majority（众数），maximum（最大值）,mean（平均值）,51,2 空间叠加分析方法,A,B,C,D,D,D=A+B+C,E,52,*,叠加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,区域变换方法：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，而且还要考虑原图层图元所在区域的几何特性或原图层同名图元的个数。,55,*,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。,56,*,中学的选址结果 R_land R_popu R_school,R_land,R_popu,R_school),为什么采用乘法叠合？,57,*,58,*,实例练习-为某小区建设项目选址,目的：找出适宜小区建设的地址标准：在道路沿线1000米以内;在商业中心1000米以内;在医院1500米以内;在名牌高中800米以内;,59,*,准备进行分析的数据：network.shp：城市市区交通网络图;Marketplace.shp：商业中心分布图;school.shp：名牌高中分布图;hospital.shp：医院分布图;,60,*,61,*,道路,道路缓冲区,1000米,buffer,商业中心,商业中心缓冲区,1000米,buffer,名牌高中,名牌高中缓冲区,800米,buffer,医院,医院缓冲区,1500米,buffer,叠合分析,适宜区域,分析过程：,62,*,道路,适宜区域,1000米,buffer,63,*,商业中心,适宜区域,1000米,buffer,64,*,名牌高中,适宜区域,800米,buffer,65,*,医院,适宜区域,1500米,buffer,66,*,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,*,红色区域为同时满足：道路条件、商业中心条件、名牌高中条件、医院条件。,68,*,第三节 空间邻近度分析,空间邻近度（Proximity）描述了地理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。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。,69,*,?,公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径,?,铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性,?,野生动物的栖息地如何评价,问题：,70,*,3.1空间缓冲区分析的概念空间缓冲区分析（spatial buffer analysis）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。,71,*,3.2 缓冲区分析的类型,点的缓冲区,线的缓冲区,面的缓冲区,1,2,3,3.2.1 矢量缓冲区,72,*,3.2 缓冲区分析的类型,3.2.2 栅格缓冲区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按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格单元,73,*,74,*,空间缓冲区的三大要素：主体：表示分析的主要目标，分为点源、线源和面源邻近对象：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影响条件或强度,75,*,3.3 空间缓冲区分析的模型（根据主体对邻近对象作用性质的不同）线性模型：用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈线性形式衰减时。Fi=f0(1-ri)ri=di/d0 0ri1Fi：主体对邻近对象的实际影响度f0：主体自身的综合规模指数di：邻近对象离开主体的实际距离d0：主体对邻近对象的最大影响距离,ri,76,*,二次模型：用于当主体对邻近对象的影响度随距离的增大而呈二次形式衰减时。Fi=f0(1-ri)2ri=di/d00ri1,77,*,指数模型：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。Fi=f0(1-ri)ri=di/d00ri1,78,*,79,*,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多少耕地、多少房屋等，以便进行工程预算和损失赔偿；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；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。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。,80,空间叠加分析、缓冲区应用案例,81,3 空间缓冲区分析应用,汶川大地震相关损失估算,需解决的问题确定汶川地震的 分级影响范围计算汶川地震所 涉及人口数量估算汶川地震中 道路的损失情况,82,3 空间缓冲区分析应用,地震等级及分布等相关数据；四川省的行政边界图、道路分布图。,1、准备空间数据,四川地震等级分布图（4.5级以上）,83,3 空间缓冲区分析应用,空间操作流程,2、进行空间操作,地震源,buffer分级,地震缓冲区,overlay,叠置层,行政边界,损失估算,属性数据,道路数据,84,3 空间缓冲区分析应用,四川地震等级分布图（4.5级以上）,2、进行空间操作,汶川,北川,青川,建立地震源缓冲区,85,3 空间缓冲区分析应用,2、进行空间操作,地震缓冲区和行政边界叠加,86,3 空间缓冲区分析应用,2、进行空间操作,地震缓冲区和道路叠加,87,3 空间缓冲区分析应用,统计地震所涉及的具体县和乡镇及它们的破坏程度。,3、进行统计分析,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损失估算。,统计受地震影响的道路及破坏程度。,88,*,第四节 空间网络分析,空间网络分析（spatial network analysis）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。城市的道路系统、地下管网系统等都可以用网络来表示。,89,*,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的选择等，与网络最佳路径选择有关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,90,*,4.1 图论基础知识有向图和无向图：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。边，弧：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。权：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。,91,*,4.1 图论基础知识路径：在图中，从顶点V到顶点V的路径是一个顶点序列（V=V0,V1,V2Vm=V)。,回路：第一个顶点和最后一个顶点相同的路径。,连通图：如果图中任意两个顶点间都有路径,这个图就称为连通图。,92,*,4.2 最短路径,交通网络中常常提出这样的问题：从甲地到乙地之间是否有公路连通?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时间等。求两个顶点之间的最短路径，不是指路径上边数之和最少，而是指路径上各边的权值之和最小。,93,*,1、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),求出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?迪杰斯特拉(Dijkstra)在做了大量观察后,首先提出了按路长度递增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。,94,*,迪杰斯特拉(Dijkstra)算法的基本思想,算法的基本思想是:按路径长度递增的次序产生最短路径。设置并逐步扩充一个集合S，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V-S，其中V为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺序逐个以V-S中的顶点加到S中，直到S中包含全部顶点，而V-S为空。,95,*,30,例：求V0到其他各顶点的最短距离,第一步：找V0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：,96,*,证明：为什么V0V2的最短路径就是10？假设如果另外还有路径比10短，那只可能是V0间接经过V3、V4或者V5到达V2的另外一条路径，而V0到其他各顶点(V2外）的路径都大于10，所以不可能存在一条比10还小的间接路径了。,30,97,*,第二步：,以V0V2为中间路径，修订V0到其他顶点的路径，如果经过V2到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：,V0V1 V0V2 10V0V3 60（V0V2V3）V0V4 30V0V5 100,98,*,第三步：,以V0V4为中间路径，修订V0到其他顶点的路径，如果经过V4到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：,V0V1 V0V2 10V0V3 60（V0V2V3）50（V0V4V3）V0V4 30V0V5 100 90（V0V4V5）,99,*,第四步：,以V0V4V3为中间路径，修订V0到其他顶点的路径，如果经过V3到其他顶点的路径比原路径短，就替换它，否则不变：,V0V1 V0V2 10V0V3 50（V0V4V3）V0V4 30V0V5 90（V0V4V5）60（V0V4V3V5）,100,*,101,*,10,10,V4,60,20,V5,V3,V1,V2,V0,30,V0V1 V0V2 10V0V3 50V0V4 30V0V5 60,最后我们找到V0到其他各顶点的最短路径:,102,*,2、最小生成树,最小生成树的两种方法：普里姆算法克鲁斯卡尔算法,103,*,小结：路径分析是地理信息系统网络分析中的关键问题，而且网络分析的其它优选问题诸如最小成本计算、地址选择模型、节点连通性等都和图论中的最短路径问题等价，在方法论上它们有着很大程度的相似性与一致性。,104,*,泰森多边形应用,在ArcView中，先生成TIN，再由TIN生成Thiessen Polygon在ArcGIS中，直接用Arctools，可生成Thiessen Polygon实例：1.泰森多边形法,求得平均高程后,就可用各点的挖填高度和各点所代表的面积求挖填土方量2.人口调查点计算人口调查区的人口密度,105,*,106,*,空间分析应用,空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。一般步骤是：明确分析的目的和评价准则 准备分析数据 进行空间分析操作 进行结果分析 解释、评价结果（如有必要，返回步骤1）结果输出（地图、表格和文档）,107,*,1、道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算,利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取，计算道路拓宽改建中的拆迁指标。明确分析的目的和标准目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值。道路拓宽改建的标准是：道路从原有的20m拓宽至60m；拓宽道路应尽量保持直线；部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。准备进行分析的数据 本例需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。进行空间操作选择拟拓宽的道路（中心线），根据拓宽半径，建立缓冲区。将此缓冲区与建筑物数据进行叠合，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。进行统计分析对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去掉，并对道路的拓宽边界进行局部调整。对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。将分析结果以地图和表格的形式打印输出,108,*,2、辅助建设项目选址,利用空间操作和特征提取功能，为一建设项目选择最佳的建设位置。建立分析的目的和标准目的：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。工厂选址的标准包括：地块建设用地面积不小于10000m2；地块的地价不超过1万元/m2；地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。从数据库中提取用于选址的数据 为达到选址的目的，需准备两种数据，一种为包括全市所有地块信息的数据层；另一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校等）的分布图。进行特征提取和空间拓扑叠加 从地块图中选择所有满足条件1、2的地块，并与公共设施层数据进行叠合。进行邻域分析对叠加的结果进行邻域分析和特征提取，选择出满足要求的地块。将选择的地块及相关信息以地图和表格形式打印输出,109,*,3、洪水淹没损失分析,分析目的和评价准则估计住宅用地被洪水淹设而造成的损失洪水水位的相对高程为500米损失的大小和居民的财产、地基的稳定性有关可获得的资料数字化的地块多边形地图。每个地块均有土地使用、可遭损失的财产状况（简称估计财产）、不同地基类型等属性地块多边形属性表中有地均财产这一项，地均财产=估计财产/地块面积。对每一类地基，可估计其稳定性，并估计房屋倒坍的可能性，称损失系数数字化的等高线地形图,110,*,进行空间操作将地块多边形和高程多边形叠合，产生地块高程多边形地图和对应的属性表。在地块高程属性表中选择高程小于等于500，土地使用性为住宅(R1、R2)的记录和地基损失系统对照表连接，获得新的地块高程属性表。估计损失=面积地均财产损失系数。可知，当洪水淹没了500米以下的地区时，每个地块财产的大致损失状况。对地块高程图按对应属性进行分类，得到洪水淹没损失分布图。,111,*,进行统计分析形成损失估计表和分析结论表,洪水淹没损失分析(续),*,112,一个伐木公司的决策,综合实例,*,113,1.分析前准备,一个伐木公司获准在Oakwood区进行采伐,他们知道每采伐100m2的松树林可以得到100美元的纯收入，而每采伐100m2的橡树林可获得200美元的纯收入。,*,114,2许可约束条件(1)不得砍伐墓地周围10km以内的树木；(2)为防止水土流失，不得在海、湖或河流沿岸1km以内的区域砍伐树木；(3)因为森林资源保护法不允许在该地区修建新的公路，采伐地点必须位于沿公路5km以内的范围内，以使重型采伐设备可以进入林区。,*,115,3公司区位选择规则(1)采伐地点必须是在雪线(1000m)以下，因为重型采伐设备不能在雪封地区进行采伐；(2)重采伐设备不能在任何坡度大于5度的地区操作。,*,116,4确定所需数据(1)河流线文件；(2)道路线文件；(3)墓地点文件；(4)湖泊和海域多边形文件；(5)等高线线矢量文件；(6)林区覆盖ASCII格式文件。,*,117,5数字化数据源分析(1)道路矢量数据：道路矢量数据是名为ROADLINE的ARCINFO形式线状道路覆盖层，该图层主要用来生成道路缓冲区。,118,*,(2)等高线数据1：这是一个名为CONTOURPOLY的ARCINFO格式的多边形矢量数据覆盖层。其属性文件中的SPOT字段中存贮了等高线的高程值，该图层主要用来提取海拔高于1000m的区域。,*,119,(3)等高线数据2：这是一个名为CONTOURLINES的ARCINFO格式的线状矢量数据覆盖层。其中的每条等高线都有一个高程编码。其属性文件中的SPOT字段中存贮了等高线的高程值，该图层主要用来生成地形坡度文件和用来提取海拔高于1000m的区域。,*,120,(4)墓地点状图层：Oakwood林区的墓地是一个名为SHRINEPOINT的ARCINFO格式点覆盖层，主要用来生成墓地缓冲区。,*,121,(5)河流：这是一个名为RIVERLINE矢量形式ARCINFO格式的覆盖层，用来生成河流缓冲区,*,122,(6)海与湖：海与湖是一个名为WATERPOLY的ARCINFO格式多边形覆盖层，用来生成海与湖的缓冲区。,*,123,(7)林区覆盖：这是一个以ASCII格式描述的林区覆盖的文本文件。在用ARCINFO分析时需要转换成ARCINFO可识别的栅格数据文件。该数据文件名为FORESTdat。网格编码值5代表橡树林，编码值10代表松树林。,*,124,第一步缓冲区操作a生成道路缓冲区 由于采伐区必须位于道路沿线5km以内，而覆盖层长度单位是以米计量的，所以我们沿道路向外5000m为半径创建缓冲区，采伐地点必须位于该缓冲区以内。在ARCINFO中用BUFFER命令生成缓冲区：这步操作产生名为ROADBUF的多边形文件，多边形内部区域代表道路沿线5000m以内范围。,*,125,道路缓冲区,*,126,b生成海与湖的缓冲区 进行这步操作的依据是采伐地不能位于海或湖沿岸1km范围以内。这里仅显示被选取的海与湖多边形。我们先把选择规则写进文件，然后对海与湖进行缓冲区生成操作。,*,127,c生成河流缓冲区采伐区不得位于河流两岸1km范围以内。因此我们沿河流向外生成1000m的缓冲区。,*,128,d对墓地生成缓冲区采伐点不得位于墓地周围10km以内，因此我们还需要围绕墓地创建一个10km的缓冲区。,*,129,第二步 擦除操作 采伐地区必须在道路缓冲区多边形以内，而不能位于河、湖、海及墓地缓冲区多边形以内。因而我们的解决方案是从道路缓冲区多边形中擦除(erase)上述其他缓冲区多边形。具体操作如下：,*,130,a.在道路缓冲区多边形中擦除海与湖缓冲区,*,131,b.在道路周围擦除河流缓冲区多边形,*,132,c在中间结果中擦除墓地缓冲区(图5-50),*,133,d定义雪封区域公司的第一个选择规则是采伐区不得位于雪封地区，为此我们要创建一个雪封区域的覆盖层。然后从结果图层中去除该雪封区域。有一个名为CONTOURLINES的ARCINFO格式的线状矢量数据覆盖层。其中的每条等高线都有一个高程编码。其属性文件中的SPOT字段中存贮了等高线的高程值，该图层主要用来生成地形坡度文件和用来提取海拔高于1000m的区域。,*,134,135,*,*,136,第三步 数字高程模型(DEM)选择采伐地点的最后一个规则是：重型采伐设备不能在任何大于5度坡地上进行操作。在ARCINFO中我们需要创建DEM模型完成这项工作。DEM 是GIS空间分析和可视化常用的强有力的工具。在ARC模块中，其数据以TIN(Trianguler lrregular Network)格式文件存贮。TIN文件中保存有地形高度、坡度和坡向等方面信息，我们可以据此提取所需区域，具体操作如下：,*,137,创建一个TIN,138,*,*,139,将TIN数据提取坡度信息,有了坡度信息后，我们就可以进一步提取坡度大于5度的区域，然后从解决方案中去除该区域。,*,140,第四步格网操作 我们所能获取的林区覆盖数据以ASCII格式文件储存，需要使用asciigrid命令将其转为ARCINFO格式的数据文件。,a 转ASCII格式文件为网格数据文件：绿色区域是松树林区，兰色区域是橡树林区,*,141,b 转换网格数据为多边形覆盖层 其用来进行空间分析，我们使用gridpoly命令将其转变成多边形覆盖层。现在我们可以查看forestpoly.PAT文件中包含的信息：,142,*,现在我们可以利用现有结果图层进行最后叠置分析。第五步叠置分析在ARCINFO中有许多方法进行空间叠置分析，这里主要使用identity命令。,*,143,将林区与当前解决方案进行叠置，叠置分析结果如图所示。,144,*,*,145,在ARCPLOT模式下查看结果，将选择规则写进文件，并保存提取结果：,*,146,第六步 计算采伐过程中的预期收益这样，我们最终得到了合适采伐区的地图。现在的任务是计算采伐过程中公司可以盈利的总额，我们将在INFO模块中完成这项操作。a。查看FINALPAT文件为此，我们先需查看FINALPAT文件的字段名,147,*,*,148,现在，我们拥有每个采伐多边形面积和相关林型等数据。除此之外，我们还需要将林型与每100m2树林的采伐成本联系起来，同时将面积单位由平方米转换成100m2。最后我们将面积与单位面积的采伐收益相乘，就可以得到预期采伐收益。b创建单位面积采伐成本的INFO文件我们在FINALPAT中创建一个新的COST字段，现在我们为新建文件输入采伐值，其中每100m2松树为100￥，橡树为200￥，查看结果,149,*,c创建收入字段我们在FINALPAT中创建一个新的VALUE字段，用来存放计算收入d计算每个多边形的单位面积采伐成本给字段VALUE赋值，将面积计量单位由平方米转成100m2,150,*,*,151,计算每块采伐区的采伐盈利值：,*,152,最后，对该字段值进行汇总，我们就可以得到将近1千万美元的采伐盈利总额。至此，我们利用G1S空间分析功能完成了为一个伐木公司的辅助决策过程。,153,*,复习题空间分析的概念？数字高程模型的概念？数字高程模型的应用有哪些？空间叠合分析的概念？多边形叠合的方式？空间缓冲区分析的概念？空间缓冲区分析的模型？迪杰斯特拉算法的思路？结合实际掌握各种空间分析的应用,