第八讲空间缓冲区分析(续)

缓冲区分析的应用原理1. 什么是缓冲区分析缓冲区分析是GIS（地理信息系统）中的一种分析工具，用于确定某一位置周围一定范围内的所有地理要素。

缓冲区分析基于给定的点、线或面状地理要素，创建一定半径范围内的缓冲区。

2. 缓冲区分析的原理缓冲区分析的原理基于空间分析的基本概念和算法。

其主要步骤包括： - 选择需要进行缓冲区分析的点、线或面状地理要素。

- 设置缓冲区的半径或距离。

- 根据缓冲区的半径或距离，为每个选择的地理要素创建相应的缓冲区。

- 确定缓冲区内的地理要素（点、线、面）。

3. 缓冲区分析的应用场景缓冲区分析广泛应用于不同领域，例如：3.1 城市规划缓冲区分析在城市规划中起到重要作用。

通过在规划中心点周围创建缓冲区，规划者可以确定不同半径范围内的不同限制和要求，以便合理规划城市发展。

3.2 环境影响评估在环境影响评估中，缓冲区分析可用来评估某一项目对周围环境的潜在影响。

通过创建项目缓冲区，可以确定项目对周围自然和人工要素的保护范围和影响程度。

3.3 自然资源管理缓冲区分析在自然资源管理中也有广泛应用。

例如，在水资源管理中，可以通过创建河流或湖泊的缓冲区来保护水质和水生态系统。

3.4 市场分析在商业领域中，缓冲区分析可用于市场分析和选址决策。

通过创建不同半径的缓冲区，可以评估潜在客户数量、竞争对手分布和区域性市场需求，从而帮助企业做出合理的市场扩张决策。

4. 缓冲区分析的优势和局限性4.1 优势•提供空间可视化：缓冲区分析通过创建缓冲区，使得人们可以直观地看到地理要素的影响范围。

•支持多种分析：缓冲区分析可以应用于不同类型的地理要素，包括点、线和面，能够满足不同分析需求。

•便捷的结果解释：缓冲区分析生成的结果易于解释和理解，对于决策者和公众都很有帮助。

4.2 局限性•对参数敏感：缓冲区分析的结果受到半径或距离等参数的影响，如果参数设置不合理，可能导致结果的不准确性。

•忽略地理变化：缓冲区分析忽略了地理要素自身的变化和特征，只关注范围内的存在与否。

缓冲区分析1. 简介缓冲区是计算机内存中的一块临时存储区域，用于暂时存放数据。

在计算机系统中，缓冲区分析是一种基本的数据处理技术，旨在提高数据传输效率和系统性能。

2. 缓冲区的作用缓冲区的主要作用是解决数据传输过程中速度不匹配的问题。

例如，当一个程序从硬盘读取文件时，硬盘的读取速度往往较慢，而程序需要更快的数据传输速度才能保持稳定的运行。

在这种情况下，引入缓冲区可以将数据先读取到缓冲区中，然后再从缓冲区中读取数据，从而提高数据传输速度。

另外，缓冲区也可以用来处理数据的突发性增加或减少的情况。

当数据流量突然增加时，缓冲区可以暂时存储这些数据，以便后续处理。

反之，当数据流量突然减少时，缓冲区可以缓冲一部分数据，以平衡数据传输速度。

3. 缓冲区分析的原理缓冲区分析的原理主要分为两个方面：预读和懒写。

3.1 预读预读是指在读取数据时，缓冲区会提前读取比实际需要的数据量更多的数据。

这样，当程序需要下一部分数据时，不必等待硬盘再次读取，而是直接从缓冲区中获取。

通过预读，可以减少硬盘读取的次数，提高数据传输速度。

3.2 懒写懒写是指在写入数据时，缓冲区会将数据暂时保存，直到缓冲区被填满或者达到一定的时间间隔再进行写入。

这样可以减少频繁的写入操作，从而提高磁盘的使用效率。

4. 缓冲区分析的优点缓冲区分析具有以下几个优点：•提高数据传输效率：通过预读和懒写，可以减少硬盘读写的次数，从而提高数据传输速度。

•提高系统性能：缓冲区分析可以使数据处理和数据存储之间的速度匹配，提高整个系统的性能。

•平衡系统负载：当数据流量突发性增加或减少时，缓冲区可以平衡数据传输速度，避免因数据量的突然变化而导致的系统崩溃或运行不稳定的情况。

5. 缓冲区分析的应用缓冲区分析广泛应用于各个领域的数据处理和存储中。

以下是一些常见的应用场景：•文件传输：在文件传输过程中，通常会使用缓冲区分析来提高传输速度和稳定性。

•数据库操作：数据库通常使用缓冲区来缓存热数据，以加快查询和写入操作的速度。

缓冲区分析的应用的原理1. 什么是缓冲区分析缓冲区分析是一种地理信息系统（GIS）中常用的空间分析技术，它用于确定地理空间中某个点或线距离内的区域。

该技术可以帮助我们理解和解决与地理位置相关的问题，例如：规划市区内的服务设施位置、分析自然资源的分布范围等。

2. 缓冲区分析的原理缓冲区分析的核心原理是在给定的点或线的周围创建一个固定距离的区域。

这个距离可以是任意单位，如米、千米或者其他地理坐标系统中的单位。

通过定义这样一个区域，我们可以对地理空间内的特定区域进行分析和研究。

3. 缓冲区分析的应用3.1 规划城市服务设施位置缓冲区分析在城市规划中有着广泛的应用。

例如，当我们在一个城市中规划新的医院时，我们可以使用缓冲区分析来确定离每个社区中心一定距离范围内的合适位置。

这样可以确保医院的服务范围覆盖到全市的每个角落，以满足居民对医疗服务的需求。

3.2 分析交通流量在交通规划领域，缓冲区分析可以用来分析和预测交通流量。

我们可以在道路上定义特定距离的缓冲区，然后统计该区域内的车辆数量。

通过对多个缓冲区进行分析，我们可以估计道路的拥堵情况，为交通规划和路网优化提供决策依据。

3.3 自然资源管理缓冲区分析在自然资源管理中也有着重要的应用。

例如，当我们希望保护河流或湖泊的水质时，我们可以在水体周围创建缓冲区，限制某些活动（如农业和工业）在一定距离内进行。

这样可以减少污染源对水体的影响，实现可持续发展。

3.4 居民配套设施规划在城市发展过程中，为了提高居民生活质量，我们需要规划不同的配套设施，如学校、购物中心、公园等。

缓冲区分析可以帮助我们确定每个设施的服务范围，从而合理安排设施的位置和布局，满足居民的日常生活需求。

4. 如何进行缓冲区分析进行缓冲区分析通常需要使用专业的地理信息系统软件，例如ArcGIS、QGIS 等。

下面是一般的分析步骤：1.收集所需数据，包括点、线、地图等地理空间数据。

2.在GIS软件中打开数据，并选择缓冲区分析工具。

缓冲区分析缓冲区在计算机中起着非常重要的作用，它可以用来缓存数据、减少磁盘I/O和网络I/O等，提高系统的性能。

在本文中，我们将会对缓冲区进行分析，了解它的基本概念和作用。

一、什么是缓冲区？缓冲区是一个存储数据的区域，在计算机中常见的包括物理缓冲区、逻辑缓冲区、网络缓冲区等。

它们的作用都是为了降低I/O操作带来的延迟和资源消耗。

缓冲区在内存中，它会存储从磁盘或网络中读取的数据，直到应用程序需要读取或修改数据时，才会将数据从缓冲区中读取或写入到外部存储介质中。

二、物理缓冲区物理缓冲区是指操作系统用来管理硬盘I/O的缓冲区，它通常由文件系统和块设备驱动程序共同管理。

物理缓冲区具有很高的性能和稳定性，可以减少磁盘I/O的次数和时间，提高磁盘的访问速度。

物理缓冲区的大小往往是根据系统性能的需求来调整的，但通常的大小是几十MB到几百MB之间。

三、逻辑缓冲区逻辑缓冲区是指应用程序用来管理数据读取和写入的缓冲区，它通常是在内存中实现的。

逻辑缓冲区可以是系统缓冲区的一部分，也可以是应用程序自己实现的缓冲区。

通常情况下，逻辑缓冲区的大小决定了应用程序的性能和稳定性，大小不当可能导致缺页中断和内存溢出等问题。

四、网络缓冲区网络缓冲区是指TCP/IP协议栈用来缓存网络数据的缓冲区，它通常由操作系统和网络驱动程序共同管理。

网络缓冲区的大小也是根据网络性能的需求来调整的，但通常的大小不会太大，以防止网络堆积和拥塞。

五、缓冲区的作用1、提高计算机系统的性能：缓冲区可以减少磁盘I/O和网络I/O，提高计算机系统的性能。

2、节省资源消耗：缓冲区可以节省系统资源的消耗，提高资源利用率。

3、保护数据完整性：缓冲区可以保护数据的完整性和安全性，避免数据被篡改或丢失。

4、降低成本开销：缓冲区可以降低系统的成本开销，避免频繁的磁盘和网络访问带来的成本开销。

缓冲区分析是软件开发中常见的一项技术，它可以揭示系统中的性能瓶颈和资源瓶颈，提高系统的性能和稳定性。

GIS空间分析原理与方法缓冲区分析GIS空间分析是地理信息系统（GIS）中的一种重要功能，它通过利用地理空间数据进行分析和处理，匡助我们理解和解决与地理位置相关的问题。

其中，缓冲区分析是GIS空间分析中常用的一种方法，用于确定某一地理要素周围的区域。

缓冲区分析的原理是以给定的地理要素为中心，按照一定的距离或者其他条件，创建一个环绕该要素的区域。

这个区域被称为缓冲区，它可以是一个圆形、多边形或者其他形状。

缓冲区分析的结果可以匡助我们识别出与特定地理要素相关的区域，从而进行进一步的分析和决策。

在进行缓冲区分析时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 缓冲区的类型：缓冲区可以是固定距离缓冲区，即以固定距离为半径绘制缓冲区；也可以是可变距离缓冲区，即以不同距离为半径绘制缓冲区，根据不同地理要素的属性进行调整。

2. 缓冲区的距离：缓冲区的大小取决于所选定的距离。

距离可以是固定的，也可以是根据特定要素的属性进行变化。

例如，如果我们要分析一条河流的保护区域，可以根据河流的宽度和水质等因素确定缓冲区的距离。

3. 缓冲区的属性：缓冲区可以继承原始地理要素的属性，也可以根据特定需求添加新的属性。

例如，我们可以在缓冲区中添加人口密度、土地利用类型等属性信息，以便进行进一步的分析。

4. 缓冲区的叠加分析：缓冲区分析可以与其他地理要素进行叠加分析，以识别出不同要素之间的关系。

例如，我们可以将缓冲区与道路网络进行叠加分析，以确定缓冲区内的道路密度。

缓冲区分析在实际应用中有广泛的用途，以下是一些常见的应用场景：1. 环境规划：通过缓冲区分析，可以确定环境保护区的范围，以保护自然资源和生态系统。

2. 城市规划：缓冲区分析可以匡助确定不同用途区域的界限，例如商业区、住宅区和工业区的划分。

3. 灾害管理：通过缓冲区分析，可以确定潜在的灾害风险区域，以便采取相应的防灾措施。

4. 市场分析：缓冲区分析可以匡助确定商业服务区域的范围，以便合理规划商业设施的布局。

缓冲区分析来源：互联网缓冲区分析(Buffer)是对选中的一组或一类地图要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕其要素而形成一定缓冲区多边形实体，从而实现数据在二维空间得以扩展的信息分析方法。

缓冲区应用的实例有如：污染源对其周围的污染量随距离而减小，确定污染的区域；为失火建筑找到距其500 米范围内所有的消防水管等。

下面着重介绍缓冲区原理及其在ArcGIS 中的实现。

一缓冲区的基础缓冲区是地理空间，目标的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现。

它是一种因变量，由所研究的要素的形态而发生改变。

从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后获得的它们的领域，而邻域的大小由邻域的半径或缓冲区建立条件来决定，因此对于一个给定的对象A，它的缓冲区可以定义为：（d一般是指欧式距离，也可以是其它的距离，其中r为邻域半径或缓冲区建立的条件）缓冲区建立的形态多种多样，这是根据缓冲区建立的条件来确定的，常用的对于点状要素有圆形，也有三角形、矩形和环形等；对于线状要素有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区；对于面状要素有内侧和外侧缓冲区，虽然这些形体各异，但是可以适合不同的应用要求，建立的原理都是一样的。

点状要素，线状要素和面状要素的缓冲区示意图如图1。

图1 点、线和面状要素的缓冲区二缓冲区的建立从原理上来说，缓冲区的建立相当的简单，对点状要素直接以其为圆心，以要求的缓冲区距离大小为半径绘圆，所包容的区域即为所要求区域，对点状要素因为是在一维区域里所以较为简单；而线状要素和面状要素则比较复杂，它们缓冲区的建立是以线状要素或面状要素的边线为参考线，来做其平行线，并考虑其端点处建立的原则，即可建立缓冲区，但是在实际中处理起来要复杂的多。

按照其建立的原理来可以介绍如下：1. 角平分线法该算法的原理是首先对边线做其平行线，然后在线状要素的首尾点处，作其垂线并按缓冲区半径r 截出左右边线的起止点，在其它的折点处，用与该点相关联的两个相邻线段的平行线的交点来确定，如图2：该方法的缺点是在折点处，无法保证双线的等宽性，而且当折点处的夹角越大，d 的距离就越大，故而误差就越大，所以要有相应得补充判别方案来进行校正处理。

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。

图2 线状缓冲区信息设置1图3线状缓冲区信息设置23)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）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。

空间缓冲区生成算法的概述与比较摘要：空间分析是空间信息系统的核心和关键功能之一，也是评价一个空间信息系统功能强弱的重要指标。

缓冲区分析是空间信息系统中的空间分析基本功能之一，是众多空间分析方法的基础。

缓冲区分析是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。

本文对空间对象的缓冲区分析算法作了说明，讨论了分别利用图形学方法和图像处理的形态学方法建立地理信息系统中空间对象的缓冲区算法，并且就两种算法的异同做出了分析。

在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。

在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元的行、列号表示。

以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。

关键词：地理信息系统；空间分析；缓冲区分析；矢量法；栅格法；膨胀法引言地理信息系统( Geographic Information System简称GIS) 是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科。

它具有空间数据的输入、存储、管理、分析和输出等功能，地理信息系统的主要目的是为了分析空间数据，以提供空间决策支持信息，因此，空间分析是地理信息系统的主要功能，是核心，是灵魂。

空间分析是利用计算机对数字地图进行分析，从而获取和传输空间信息[1]。

由于空间分析对空间信息(特别是隐含信息）所具有的提取和传输功能，它已经成为地理信息系统区别于一般信息系统的功能特征，也成为评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。

缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间操作功能之一。

缓冲区分析是根据点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在其领域得以扩展的信息分析方法。

例如，公共设施（商场、邮局、银行、医院等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，都是一个邻近度的问题。

2. 4. 1缓冲区分析在GIS的空间操作中，涉及到确定不同地理特征的空间接近度或邻近性的操作就是建立缓冲区。

例如在一个城市中，要对某个地区进行改造，就需要通知该地区及其周边地区一定距离（如500 m）范围内的所有单位居民搬迁；在林业方面，要求距河流两岸一定范围内规定岀禁止砍伐树木的地带，以防止水土流失; 建设某项目进行选址时，可利用建立缓冲区，来查找沿某公路两侧10 km以内尚未被利用的土地分布情况因此，缓冲区分析就是研究根据数据库的点、线、面实体自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。

如图2-5所示为对点、线、面实体建立的缓冲区示意图应该说明，用缓冲区操作生成的缓冲区多边形将构成新的数据层，该数据层的数据并不是在数据输入时生成的。

另外，根据地理实体的性质和属性，规定不同的缓冲区距离也是十分重要的。

例如，沿河流两岸绘岀的禁止砍伐树木带的宽度应根据河流的类型以及河流两岸土质而定；在规划研究中，距交通线、居民点、中心商业区等线状或点状地理实体的距离是进行土地评价和空间布局规划的重要指标。

结点的影响范围和相互引力等也需要通过扩散距离来决定，所以在进行缓冲区分析时应允许设置可变距离值的缓冲区。

当对某地理实体的可变距离项设置为零时，将不对该实体建立缓冲区。

2．4．2 拓扑叠加分析一般情况下，为便于管理和应用开发地理信息（空间信息和属性信息），在建库时是分层存放的，也就是要根据数据的性质进行分类，性质相同的或相近的归并到一起，形成一个数据层。

为确定空间实体之间的空间关系，可以将不同数据层的特征进行叠加，从而产生具有新特征的数据层。

或者根据图形范围的属性、特征进行多个属性数据的统计分析，即统计叠加。

在直观概念上，叠加操作就是将两个或两个以上的具有不同性质的数据层重叠放在一起，产生新的数据层和新的属性。

拓扑叠加操作能够将输入的特征属性在空间上加以连接，并建立新的多重属性值。

所以，通过这种区域多重属性的叠加操作，可以寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。

缓冲区分析-空间统计-空间分析1.1缓冲区分析缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础，选中一组或一类地图要素后，按设定的距离条件，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，从而实现数据在二维空间得以扩展。

根据缓冲区建立的条件，缓冲区建立的形态多种多样，常用的对于点状要素是圆形，但也有三角形、矩形和环形等；对于线状要素常用的有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区；对于面状要素常用的有内侧和外侧缓冲区。

这些缓冲区形态各异，但是可以适合不同的应用要求，其建立的原理都是一样的。

缓冲区应用的实例有如：判断河流与疾病之间是否有关系，确定河流污染区域；分析危险品仓库一旦爆炸所涉及的范围；根据水源或栖息地分析野生动物的活动区域等。

1.1.1缓冲区分析基础缓冲区是一种因变量，是地理空间上目标的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现，由所研究的要素的形态的变化而发生改变。

从数学的角度来看，缓冲区是给定空间对象或集合后，根据临域的半径或缓冲区半径，获得它们的领域。

对于一个给定的对象A，它的缓冲区可以定义为：（式错误！文档中没有指定样式的文字。

-1）P x x A r= { | d( , ) }其中d一般是指欧式距离，也可以是其它的距离，如曼哈顿距离、切比雪夫距离、闵氏距离等；r为邻域半径或缓冲区建立的条件。

1.1.2ArcGIS中的缓冲区分析操作步骤详述如下：步骤1：打开ArcMap，加载图层“village”和”River”。

该数据放在“C:\Example\Data\5.2BufferAnalysis”，同时在C盘下新建“C:\Example\Train\ 5.2BufferAnalysis”文件夹，用于存放结果数据。

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-1 加载数据视图图错误！文档中没有指定样式的文字。

-2 布局视图其数据展示如下：图错误！文档中没有指定样式的文字。

-3 River数据示意图图错误！文档中没有指定样式的文字。