多边形叠置分析算法研究

多边形叠置分析的实施步骤介绍多边形叠置分析是一种空间分析方法，用于确定两个或多个多边形之间的叠置关系。

这种分析可以帮助我们理解不同地理要素之间的关系，例如土地利用和保护区域之间的关系，或者道路网络和建筑物之间的关系。

本文将介绍多边形叠置分析的实施步骤，并提供了一些实际案例来说明。

步骤1. 数据准备在进行多边形叠置分析之前，需要确保你有适当的地理数据可用。

这些数据包括多边形要素的矢量图层，例如矢量数据文件（如Shapefile）或地理数据库中的要素类。

确保数据准确、完整且拓扑正确。

2. 定义叠置关系确定你所关心的叠置关系类型。

多边形叠置分析通常包括以下关系类型：•完全包含（包括相等）：一个多边形完全包含另一个多边形。

•部分包含：一个多边形部分包含另一个多边形。

•相邻：两个多边形有至少一个公共边界或节点。

•相交：两个多边形有部分重叠。

3. 选择叠置分析工具选择合适的GIS软件和工具来执行多边形叠置分析。

常用的工具包括ArcGIS、QGIS和PostGIS等，它们提供了强大且易于使用的叠置分析功能。

4. 执行叠置分析根据选择的工具，执行叠置分析操作。

根据软件不同，步骤可能会有所差异，但一般包括以下几个主要步骤：•导入数据：将准备好的多边形要素图层导入到GIS软件中。

•设置叠置关系：根据前面定义的叠置关系类型，设置相应的参数。

•运行分析：运行叠置分析工具，生成结果。

•检查结果：检查输出结果，并修复任何错误或不一致性。

5. 结果分析和可视化分析叠置结果，并将其可视化以更好地理解多边形之间的关系。

可以使用符号化技术，如颜色编码，来显示不同的叠置类型。

还可以创建统计图表或报告来描述结果。

案例以下是一个案例，演示如何使用多边形叠置分析来确定城市规划区域与自然保护区之间的关系：数据准备获取城市规划区域和自然保护区的多边形要素数据。

定义叠置关系这里我们关心的叠置关系是，自然保护区是否完全包含在城市规划区域内。

选择叠置分析工具选择合适的GIS软件，例如ArcGIS。

矢量叠加分析拓扑叠加能够把输入特征的属性合并到一起，实现特征属性在空间上的连接，拓扑叠加时，新的组合图的关系将被更新。

叠加可以是多边形对多边形的叠加（生成多边形数据层），也可以是线对多边形的叠加（生成线数据层）、点对多边形的叠加（生成点数据层）、多边形对点的叠加（生成多边形数据层），点对线的叠加（生成点数据层）。

我们首先详细分析一下多边形与多边形的叠加。

1.多边形与多边形叠加多边形与多边形合成叠加的结果，是在新的叠置图上，产生了许多新的多边形，每个多边形内都具有两种以上的属性。

这种叠加特别能满足建立模型的需要。

例如，将一个描述地域边界的多边形数据层叠加到一个描述土壤类别分界线的多边形要素层上，得到的新的多边形要素层就可以用来显示一个城市中不同分区的土壤类别。

由于两个多边形叠加时其边界在相交处分开，因此，输出多边形的数目可能大于输入多边形的总和。

多边形与多边形的叠加可以有合并（UN I O N）、相交(I N T E R S E C T)、相减(S U B S T R A C T I O N)、判别(I D E N T I T Y)等方式。

它们的区别在于输出数据层中的要素不同。

合并保留两个输入数据层中所有多边形；相交则保留公共区域；相减从一个数据层中剔除另一个数据层中的全部区域；判别是将一个层作为模板，而将另一个输入层叠加在它上面，落在模板层边界范围内的要素被保留，而落在模板层边界范围以外的要素都被剪切掉。

以下以图解方式详细解释几类叠加方式的不同，在以下各图中，叠加结果用阴影表示，叠加结果的属性为：标志码、面积、周长，f1、区号、f2。

其中区号为第二个数据层的区号。

2.线对多边形叠加线对多边形叠加的结果是一些弧段，这些弧段也具有它们所在的多边形的属性。

例如，公路以线的形式作为一层，将它与另一层的县界多边形作叠加，其结果能够用来决定每条公路落在不同县内的公里长度。

线对多边形叠加可以有相交、判别、相减等方式，叠加结果分别是穿过多边形的要素部分、所有线要素（被多边形切断）、多边形以外的线要素。

1、叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

2、合成叠置是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的多边形要素的数据文件进行叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形，如p133图(a)。

3、统计叠置是将多边形数据层叠加，进行多边形范围的属性特征的统计分析，如p133图(b)。

4、矢量叠置一般经过三个步骤的计算。

第一步:将所有的线段在与另一层的线段相交的位置打断；第二步:重新建立弧-多边形拓扑关系；第三步:设置多边形标识点，传递属性。

5、缓冲区：所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。

6、缓冲区分析：是在点、线、面实体周围建立缓冲区多边形的过程。

7、“数字地球”是应用遥感、遥测、全球定位系统、地理信息系统、通信技术、计算机技术、互联网络/万维网、仿真与虚拟现实技术等现代科技的高度综合与集成体。

8、数字城市是指：综合运用空间信息技术、虚拟现实技术、计算机和互联网技术、数据库技术、等，将城市地理、资源、环境、人文、经济、社会和居民日常生活等复杂系统进行数字化、网络化，建立能够分类存储、自动处理和智能识别的海量数据库，并可直接用于城市规划、建设、管理、服务和居民日常生活的综合系统。

9、数字城市建设内容基础地理信息是数字城市的基础信息多尺度、多时相和多分辨率的基础地理信息是数字城市的基础框架，是其他信息的空间定位和载体，同时也是数字城市面向公众用户的直观界面信息高速公路是数字城市的基础设施宽带互联网、通信协议（IP）技术、无线通讯协议（WAP）技术是实现数字城市的基本技术条件。

数字城市具体表现数字城市通过政府上网、电子商务、一卡通、房地产交易、远程教育、娱乐等与人们的日常生活和工作结合在一起。

10、数字城市建设的支撑技术:空间信息技术地理信息系统（GIS）为庞大的城市数据提供了管理、存储和维护的有效手段;遥感（RS）技术中数字摄影测量技术、航空摄影测量与高分辨率卫星遥感技术和激光扫描技术提供了数据获手段;全球定位系统（GPS）提供动态目标的定位。

实验五缓冲区分析一、实验目的理解缓冲区分析的实质，掌握缓冲区分析的基本方法。

二、实验内容某房地产商准备开发一住宅区，需要对城市噪声进行分析，拟通过计算各地的噪声强度找出受噪声影响较小的区域。

三、实验原理与方法实验原理：缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间分析功能之一。

它是对一组或一类地理要素按设定的距离条件，在其周围形成具有一定宽度范围的多边形区域，分析区内的空间数据以获取数据在二维空间扩展的信息。

实验方法：对城市路网建立多环缓冲区，根据缓冲区至道路的平均距离以及噪声衰减模式计算各缓冲区内的噪声强度。

四、实验设备与数据(1)仪器设备：计算机。

(2)主要软件：ArcGIS。

(3)实验数据：实验5文件夹下的城市路网数据(streets)，并假定噪声强度衰减模式为线性衰减，噪声的影响距离为2000m，道路所在地的噪声强度值为100。

五、实验步骤(1)打开ArcMap，加载城市路网数据streets。

(2)加载缓冲区工具：点击菜单Tools——Customize，进入Commands 标签，在其目录中找到Tools，在命令集中找到Buffer Wizard，将其拖至任一工具条上，关闭Customize对话框。

(3)研究路网数据的空间范围，确定适宜的缓冲区数量及缓冲距离。

(4)打开BufferWizard工具，选择需要建缓冲的数据图层streets，点击下一步，设置建立缓冲区距离单位为Meters，缓冲区的类型选择第三个选项As multiple buffer rings，以建立多个缓冲环，最后设置缓冲区的数量及距离。

(5)点击下一步，首先设置Buffer output type 的Dissolv ebarriersbetween 为Yes(表示重叠部分合并在一起)，然后设置缓冲区多边形的保存位置。

(6)检查缓冲区数据，一方面检查缓冲区是否完全覆盖了整个城市区域，另一方面检查缓冲区数据的属性表中是否具有起止距离字段(Frombufdst ，Tobufdist)。

叠置分析的原理和应用1. 叠置分析的原理叠置分析是一种用于研究不同信号或数据集之间关系的方法。

它通过在同一图像或图表中叠加不同数据集的可视化表示，以直观地比较它们之间的差异和相似性。

叠置分析的原理主要包括以下几个方面：1.1 数据准备在进行叠置分析之前，需要准备待比较的数据集。

这些数据集可以是不同时间点的数据，不同区域的数据，或者是不同的实验条件下得到的数据等。

这些数据集应该以相同的格式和单位进行记录和整理，以确保比较的准确性。

1.2 可视化表示叠置分析的核心在于将不同数据集的可视化表示进行叠加。

这可以通过使用折线图、柱状图、饼图等不同类型的图表来实现。

在将数据集叠加时，需要确保它们在同一坐标系下呈现，并使用合适的颜色或图案进行区分。

1.3 数据解读通过观察叠置图表，可以直观地比较不同数据集之间的差异和相似性。

通常，较高的叠置表示数据集之间的关联性较强，而较低的叠置则表示差异较大。

根据具体的研究问题，可以进一步分析叠置图表中的趋势、峰值、谷值等特征，从而对数据集之间的关系进行进一步解读。

2. 叠置分析的应用2.1 趋势分析叠置分析可以用于比较同一指标在不同时间点的变化趋势。

通过在同一折线图中叠加不同时间点的数据，可以直观地观察到指标随时间的变化情况。

这对于分析市场趋势、人口变化趋势等具有重要意义。

2.2 流程比较在工业生产过程中，叠置分析可以用于比较不同流程的效果和差异。

通过在同一柱状图中叠加不同流程的数据，可以直观地观察到每个流程的性能表现。

这有助于找出最佳生产流程并进行优化。

2.3 竞争分析叠置分析还可以用于比较竞争对手之间的差异和优势。

通过在同一饼图中叠加竞争对手的市场份额数据，可以直观地观察到各个竞争对手在市场上的地位。

这有助于企业找到自身的优势并制定竞争策略。

2.4 市场调研叠置分析可以用于比较不同市场调研结果之间的差异。

通过在同一条形图中叠加不同市场调研数据，可以直观地观察到不同市场之间的需求差异。

叠置分析的实施过程和步骤1. 什么是叠置分析叠置分析是一种统计数据分析方法，用于比较两个或多个处理组之间的效果差异。

它可以帮助我们确定处理变量是否对观察变量产生显著影响，并找出哪种处理方式是最有效的。

2. 叠置分析的步骤叠置分析的实施过程可以分为以下几个步骤：2.1 确定研究目的和假设在进行叠置分析之前，首先需要明确研究的目的和假设。

例如，我们可能想要比较两种不同的营销策略对销售额的影响。

在这个例子中，研究目的是确定哪种营销策略是最有效的。

2.2 确定处理变量和观察变量处理变量是我们想要比较的不同处理方式，而观察变量是我们想要衡量的结果变量。

在上述的例子中，处理变量是两种不同的营销策略，观察变量是销售额。

2.3 收集数据收集包含处理变量和观察变量的数据。

确保数据是准确和完整的，并且具有统计意义。

可以使用不同的数据收集方法，例如调查问卷、实验等。

2.4 数据预处理在进行叠置分析之前，需要对数据进行预处理。

包括数据清洗和转换，确保数据的准确性和一致性。

可以使用数据分析软件或编程语言来进行数据预处理。

2.5 进行叠置分析使用适当的叠置分析方法进行数据分析。

根据数据类型和研究问题的不同，可以选择不同的叠置分析方法，例如方差分析（ANOVA）、卡方检验等。

2.6 解释和报告结果根据叠置分析的结果，对实验结果进行解释和报告。

包括描述变量之间的关系、效果的大小及其统计显著性等。

3. 叠置分析的注意事项在进行叠置分析时，需要注意以下几个事项：3.1 样本大小样本大小对叠置分析的结果有重要影响。

确保样本足够大，以提高分析结果的可靠性和统计显著性。

3.2 多重比较问题在进行多个处理变量比较时，需要考虑多重比较问题。

多重比较可能导致统计显著性水平的偏高，因此需要进行适当的校正。

3.3 控制其他变量在进行叠置分析时，需要注意控制其他可能影响观察变量的变量。

确保处理变量之间的比较是基于相同的条件下进行的。

4. 叠置分析的应用案例叠置分析广泛应用于各个领域，例如医学研究、市场营销等。

叠置分析叠置分析是地理信息系统中常用的用来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了新的属性关系。

其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，同一地带，还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。

从原理上来说，叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，其中往往涉及到逻辑交、逻辑并、逻辑差等的运算。

根据操作要素的不同，叠置分析可以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；根据操作形式的不同，叠置分析可以分为图层擦除、识别叠加、交集操作、均匀差值、图层合并和修正更新，以下就这六种形式分别介绍叠置分析的操作。

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，例如注解属性，尺度属性，网络属性等不能作为输入的属性值。

其中在ArcGIS 中可以进行叠置分析的数据格式有coverage，shapefile，GeoDatabase中的数据要素等，这里主要以shapefile 为例子来介绍。

一图层擦除（Erase）图层擦除是指输入层根据擦除图层的范围大小，将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到剩余的输入图层的结果。

从数学的空间逻辑运算的角度来说，即A为输入图层，B 为擦除层）具体表现如下所示：图1 图层擦除的三种形式在arcgis 中实现以上的操作，具体的步骤如下：1. 首先打开ArcMap 主界面，点击（即ArcToolbox 按钮）打开ArcToolbox 工具箱，在ArcToolbox 中选择Analyst Tools，打开后选择Overlay 中的Erase 选项，双击打开Erase对话框；（如图2）图2 图层擦除操作2. 在Erase 操作对话框中填入输入图层（Input Features），擦除参照（Erase Feature），输出图层（Output Feature Class）和分类容许量及单位，在右下角的环境设置（Environments）中，可以对输入输出数据的参数进行设置。

多边形叠加分析操作bubiak（1）点与多边形叠加点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的包含关系，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几何关系计算后，还要进行属性信息处理。

最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的点上。

当然也可以将点的属性叠加到多边形上，用于标识该多边形，如果有多个点分布在一个多边形内的情形时，则要采用一些特殊规则，如将点的数目或各点属性的总和等信息叠加到多边形上。

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，还要描述在多边形内部的点的属性信息。

通常不直接产生新数据层面，只是把属性信息叠加到原图层中，然后通过属性查询间接获得点与多边形叠加的需要信息。

例如一个中国政区图（多边形）和一个全国矿产分布图（点），二者经叠加分析后，并且将政区图多边形有关的属性信息加到矿产的属性数据表中，然后通过属性查询，可以查询指定省有多少种矿产，产量有多少；而且可以查询，指定类型的矿产在哪些省里有分布等信息。

（2）线与多边形叠加线与多边形的叠加，是比较线上坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。

计算过程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。

叠加的结果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。

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。

（3）多边形叠加多边形叠加是 GIS 最常用的功能之一。

c++多边形重叠度计算
多边形重叠度计算是指对于两个多边形，计算它们之间的重叠度，即它们重叠部分的面积占两个多边形总面积的比例。

在计算机图形学、虚拟现实、游戏开发等领域，多边形重叠度计算是一个非常重要的问题。

在c++中，可以使用多种算法来计算多边形重叠度。

其中，最常用的算法是将多边形分解为若干个三角形，然后计算两个多边形中所有三角形的重叠部分的面积，并将它们加起来，最后除以两个多边形的总面积即可得到重叠度。

具体实现时，可以使用c++中的STL库中的vector、map等容器来存储多边形的各个点、边等信息，并利用数学中的向量、叉积等知识来计算重叠部分面积。

同时，为了提高算法的效率，可以使用一些优化技巧，如空间分割技术、快速排序等。

总之，c++多边形重叠度计算是一个非常实用的算法，可以帮助
开发者解决多种实际问题。

在日常开发中，我们可以根据实际需求选择不同的算法，并结合优化技巧来提高计算效率。

- 1 -。