第六章 GIS空间分析原理与方法

注意：此处的遥感影像可以是分类结果，也可以是原始的遥感影 像。在一般应用中，多使用原始的遥感影像，可提高变化探测速度。

地图代数实例

空间邻近(Proximity)问题

Symmetrical Difference
Computes a geometric intersection of the input and difference features. Features or portions of features common to only one of the inputs will be written to the output.
地理科学专业地理信息系统概论
地理信息系统概论
第六章 GIS空间分析原理与方法
城环院 贺巧宁
GIS基本功能
数据编辑 与更新 数据存储 与管理 空间查 询
数据采集 与输入
GIS能作 什么？
空间查询 与分析
数据显示 与输出
… …
地形分 析
叠合分 析 缓冲区分 析 网络分 析


Union
Computes a geometric intersection of the Input Features. All features will be written to the Output Feature Class with the attributes from the Input Features, which it overlaps.

Identity
Computes a geometric intersection of the Input Features and Identity Features. The Input Features or portions thereof that overlap Identity Features will get the attributes of those Identity Features.

空间合成叠合
用于搜索同时具有几种地理属性的分布区域，或 对叠合后产生的多重属性进行新的分类。

空间统计叠合
用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特 征。

（一）基于矢量数据的叠合分析
Point-in-polygon overlay Line-in-polygon overlay Polygon-in-polygon overlay
ID
city_name 南京 苏州 上海 杭州
province_name 江苏 上海 浙江

1 3 2
1 2 3
Point-in-polygon overlay 结果
1
1
1 3
4
2 3
2
3
2
4
ID 1 2 3 4
city_name province_name 南京 江苏 苏州 江苏 上海 上海 杭州 浙江

Intersect
Computes a geometric intersection of the input features. Features or portion of features common to all layers and/or feature classes will be written to the output.
Outp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。
The core of raster data analysis Cell-by-cell operations Can create new raster from either a single input raster or multiple input rasters

一、空间叠合分析
空间叠合分析（Spatial Overlay analysis）： 又称叠加分析、叠置分析，在统一空间参照系统 条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进 行叠合，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。 空间合成叠合 空间统计叠合
length 350 50 320
4
5
沪杭高速
宁杭高速
浙江
浙江

60
100
3、Polygon-in-polygon overlay
两个多边形图层的比较分析（图形和属性）
ArcGIS中将其分为： 合并(Union) 相交( Intersect) 一致( Identity) 相减( Erase) 更新( Update) 差异(Symmetrical Difference)
The cell value in (d) is the mean calculated from three input rasters (a, b, and c) in a local operation. The shaded cells have no data.
60
30 30
60
60 60
10
20 30
0
0
0 0
50
10 0
0
0 0
-
10 30
=
0 0
Legend
点变换后影像分析
10 20 30 40 50 60 耕地 居民点 水域 草地 未利用地 林地
通过80和90年两期影像的相减运算 后得到变换影像，如果： 变换影像值 ＝ 0；说明该区未发生变化 变换影像值 ≠ 0；说明该区已发生变化

Local Operations with a Single Raster
Input and output raster Computes values in output raster as a mathematical function of the cell value in the input raster Change the format, convert units of measurement, etc.
400 380 330
province_name 江苏
1 3
1
2
上海 浙江

2
3
Line-in-polygon overlay 结果
1
6
1 2 6
1
2
3
5 4
3
2
province_nam e 江苏 上海 上海
5 4
3
ID 1 2 3
road_name 沪宁高速 沪宁高速 沪杭高速
2、区域变换方法
Works with groups of cells of same values
区域变换是指计算新图层相应栅 格的属性值时，不仅与原图层对 应栅格的属性值有关，而且要顾 及原图层栅格所在区域的几何特 征（区域长度、面积、周长、形 状等）或原图层同名栅格的个数。


叠合分析实例
有某地区的行政界线图层和通过遥感技术提取的该区土地利 用类型分布图层，求该地区各村土地利用类型统计数据。
图层1 图层2
某地区行政界线图
某地区土地利用类型图

叠合分析实例
图层1：图形，属性表
行政区界图属性表
地区行政区界线图


Erase
Creates a feature class by overlaying the Input Features with the polygons of the Erase Features. Only those portions of the Input Features falling outside the Erase Features outside boundaries are copied to the Output Feature Class.
3、邻域变换方法
邻域变换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。

点变换实例 —土地利用变化区域探测
80年遥感影像
10
10 30
90年遥感影像
10 10
10 30
点变换后影像
60
60 60
10
10 30
空间查询与分析
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。 空间分析的一般分类 产生式分析(product mode) DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、网络分析 咨询式分析(query mode) 查询分析
2、Line-in-polygon overlay
包含线的图层与包含多边形的图层 判断线包含在哪一个多边形里面，从而为线设置新的多 边性属性

Line-in-polygon overlay 示例
1 3 2 ID road_name length
1 2 3
ID
沪宁高速 沪杭高速 宁杭高速

栅格重分类
Create new raster by classification Also called recoding or transforming One-to-one change Cell value in input raster assigned new value in output raster Assigns new value to range of cell values Cells with population densities between 0 and 25 persons per square mile given value of 1