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地理信息系统原理实验报告实验6:空间分析-缓冲区分析、空间内插专业：地理信息科学2014一、实验目的1. 掌握缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、等空间分析基本操作和用途。
2. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。
二、实验准备1.软件准备2..实验数据:3.实验知识：空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。
空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。
三、实验步骤及方法第1步:打开ArcMap，点击菜单栏中的“customise”，执行“customize mode”命令，在弹出的对话框中，点击“commmands”，在“show commands”的输入框中，输入“buffer wizard”（缓冲区向导），点击将其拖拉到工具栏中，关闭对话框。
第2步：点击“Add Data”按钮，在出现的对话框中，找到文件夹Ex4，打开所需文件加载街道图层AIOStreets.shp和城市地籍图层：AIOZonecov.shp。
若地图单位为米，第3步：点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by attributes”，在出现的对话框中，输入以下图示，再点击”OK“选中街道名称为CYPRESS的街道要素后。
第4步：缓冲区分析执行工具栏中的“buffer wizard”命令，会出现以下对话框中，选择“AIOStreets”图层，点击下一步，选择如图所示最后得到的“缓冲区”结果如图：第5步：空间关系查询点击菜单栏中的“selection”，执行“seletion by location”，在出现的对话框中，选择如图所示，再点击”OK“。
再输出文件位置时，要保存为shapefile文件。
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。
缓冲区分析和叠置分析
一、实验目的：掌握如何利用空间分析中的缓冲区分析和叠置分
析解决实际问题。
二、实验要求：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容易上学，离名胜古迹较近环境优雅
三、实验步骤：
（1）加载实验数据：
（2）建立缓冲区（network）:
按步骤截图如下：1.选出市区的主要道路
2.对主干道进行缓冲：
3.对商业影响区进行缓冲：
4.学校的影响区进行缓冲：
5.名胜古迹影响区进行缓冲：
（3）进行叠置分析：
1、将商业区、学校、名胜古迹的影响范围进行叠置分析的交集。
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
3、对市区进行等级划分，划分为五级。
6）.适宜区分析
重分类后，各个数据集都统一到相同的等级体系之内，且每个数据集中那些被认为比较适宜性的属性都被赋以比较高的值，现在开始给四种因素赋以不同的权重，然后合并数据集以找出最适宜的位置。
用Raster Calculator命令对各个重分类后数据集的合并计算得到最终适宜性数据集，适宜性较高区域（深色部分）为推荐学校选址区域。
练习一
最短路径分析
1、加载数据：
2、在网络分析工具条，将标旗放在家和想去的商业中心
3、显示去权重最佳路径
4、加权最佳路径。
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。
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。
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。
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。
