4地理信息系统

GIS地理信息系统第4节空间叠置分析一、空间叠置分析的概念将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的分析方法。也就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。该图层综合了原来多层实体要素所具有的空间或属性特征。第4节空间叠置分析1、叠置操作是根据两个图层间图元的重新组合生成新的空间图元或计算出相关参数，新空间图元的属性信息继承了输入图层对应图元的属性信息。二、叠置分析的原理2、叠置操作多用于多要素综合分类以划分最小地理景观单元，也用于进行空间现象的关联性分析。新类别号图1上某类别号图2上某类别号C1C1A2B2k2AB2第4节空间叠置分析空间叠置分析类别矢量数据叠置分析栅格数据叠置分析视觉信息叠置分析第4节空间叠置分析3.1根据GIS数据基本结构的不同，将GIS叠置分析分为两种:矢量数据叠置分析和栅格数据叠置分析。三、空间叠置分析的类别第4节空间叠置分析3.2、矢量数据叠置分析3.2.1、矢量叠置分析类型根据操作对象几何类型的不同，矢量数据叠置分析主要6种不同的情况:1、点与点的叠置分析2、点与线的叠置分析3、点与面的叠置分析4、线与线的叠置分析5、线与面的叠置分析6、面与面的叠置分析第4节点与点叠置1、点与点的叠置，通常是计算一个图层中的每个点到另一个图层中最近点或全部点的距离。2、点与点的叠置是通过不同图层间的点的位置和属性关系完成的，得到一张新属性表，属性表表示点间的关系。第4节点与线的叠置1、在矢量数据模型中，点与线的叠置，通常是计算一个图层中的点到另一个图层中的最近线的距离。第4节点与面的叠置1、点与面的叠置用于判断哪些点落在哪些多边形内，进一步统计每个多边形内点要素的数量。2、点与多边形的叠置是通过点在多边形内的判别完成的，得到一张新的属性表，属性表不仅包含原有的属性，还有点落在哪个多边形内的目标标识。另外，还可以得到其他一些附加属性。第4节线与线的叠置1、线与线的叠置是将一个图层上的线与另一图层的线叠置，通过分析线之间的关系，从而为图层中的线建立新的属性关系。也就是将不同线图层复合生成新的线图层。第4节线与面叠置1、线与多边形的叠置是将一个图层上的线与另一图层的多边形叠置，确定线落在哪个多边形内，以便为图层的每条弧段建立新的属性。2、这里，一条线可能跨越多个多边形。这时，需要进行线与多边形的求交，并在交点处截断线段，并对线段重新编号，建立线段与多边形的属性关系。新的属性表不仅包含原有的属性，还有线落在哪些多边形内的目标标识。另外，也可以得到其他一些附加属性。公路与行政区划的叠置分析第4节面与面的叠置1、面与面的叠置是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多边形图层，新图层多边形的属性信息继承了两个输入图层对应图元的属性信息。2、面与面的叠置是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，通常分为合成叠置和统计叠置。合成叠置是指通过叠置形成新的多边形，使新多边形具有多重属性，即需进行不同多边形的属性合并。属性合并的方法可以是简单的加、减、乘、除，也可以取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。第4节空间叠置分析1、多边形间的叠置分析可以有多种叠加方法，众多GIS软件中，一般都支持以下三种叠置操作：第4节矢量叠置分析的误差评价1、叠置分析由于是在不同图层的点、线、多边形之间进行的，点、线、多边形的误差会传递到叠置的结果上，影响到分析的可靠性。2、由于进行多边形叠置的往往是不同类型的数据，同一对象可能有不同的多边形表示。例如，不同类型的地图叠置，甚至是不同比例尺的地图叠置，因此，同一条边界的数据往往不同，这时可能产生一系列碎屑多边形，而且边界越准确，越容易产生碎屑多边形。第4节矢量叠置分析的误差评价对于这些碎屑多边形，通常有下列处理方法：1、根据多边形叠置的情况，人机交互或通过模式识别方法将小多边形合并到大多边形中；2、确定无意义多边形的面积模糊容限值，将小于容限值的多边形合并到大多边形中；3、先拟合一条新的边界线，然后进行叠置操作。第4节矢量叠置分析的误差评价对于多边形叠置所产生的碎屑多边形可以用误差定量化地进行分析，一些基本误差指标概念定义如下。B上覆多边形A基本多边形A基本多边形C()()AreaABAreaA叠置正确率(-)()AreaBABAreaA冗余误差(A-)()AreaABAreaA遗漏误差第4节栅格数据叠置分析1、单层栅格数据的分析----空间变换之一空间变换：对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性的过程。1用布尔逻辑运算组合更多的属性作为检索条件，以进行更复杂的逻辑选择运算。2重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。第4节栅格数据叠置分析在多数情况下，重分类都是将复杂的类型合并成简单的类型。例如，可以将各种土壤类型重分类为水面和陆地两种类型。在重分类策略下，属性代换，并去掉公共边。第4节栅格数据叠置分析3、滤波运算滤波运算可将破碎的地物合并和光滑化，以显示总的状态和趋势，也可以通过边缘增强和提取，获取区域的边界。4、特征参数计算即对栅格数据计算区域的周长、面积、重心等，以及线的长度、点的坐标等。在栅数数据上量算面积有其独特的方便之处，只要对栅格进行计数，再乘以栅格的单位面积即可。在栅格数据中计算距离时，距离有不同意义：四方向距离是通过水平或垂直的相邻像元来定义路径的；八方向距离是根据每个像元的八个相邻像元来定义的；在计算欧几里德距离时，需将连续的栅格线离散化，再用欧几里德距离公式计算。例：四方向距离计算的距离为6，用八方向计算的距离为5、相似运算-----相似运算是指按某种相似性度量来搜索与给定物体相似的其它物体的运算。第4节栅格数据叠置分析2、多层栅格数据的叠置分析A，B，C等表示各层上的属性值，f函数取决于叠置的要求。U＝f(A,B,C,……)1、单点变换：1.1概念：只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、除、三角函数、逻辑运算等）得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。1.2算法原理：1.3实际应用：第4节栅格数据叠置分析2、区域变换新属性的值不仅与对应的原属性值相关，而且与原属性值所在的区域的长度、面积、形状等特性相关。如输出面积大于x的图班3、邻域变换计算新图层属性时，不仅考虑原始图上对应栅格本身的值，还需考虑该图元邻域关联的其他图元值的影响。如面元分布图，生成面元边界图时，判断是否为边界点，需判断本身为面属性，且其邻域包含背景属性（四、八邻域。栅格叠置的作用：1）类型叠置，获取新的类型。2）数量统计:即计算某一区域内的类型和面积。3）动态分析:4）益本分析:5）几何提取:第4节视觉信息叠置分析1、视觉信息的叠置分析是一种直观的叠置分析方法，它是将不同图层的信息内容叠置显示在屏幕或结果图件上，从而产生多层复合信息，以便判断各个图层信息的相互关系，获得更为丰富的目标之间的空间关系。2、视觉信息的叠置分析一般不需要进行数据间的运算，不产生新的数据层，只是将多层信息叠置，以利于直观上的观察与分析。3、为保证视觉信息叠置的一致性，要求各数据层必须具有相同的空间参考系，因此，叠置前往往需要进行大量的坐标转换、几何校正工作。第4节视觉信息叠置分析视觉信息的叠置分析通常有如下几类：（1）点状图、线状图和面状图之间的叠置；第4节视觉信息叠置分析视觉信息的叠置分析通常有如下几类：（1）面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题图边界之间的叠置；（2）专题图与数字高程模型叠置显示立体专题图；（3）遥感影像与数字高程模型叠置生成真三维地物景观；第4节视觉信息叠置分析视觉信息的叠置分析通常有如下几类：（1）遥感图与专题图的叠置；（2）遥感影像数据与GIS数据的叠置；（3）遥感影像与提取的影像特征如道路的叠置。