缓冲区分析及应用

1、重庆交通大学GIS原理及应用课 程 设 计 报 告 书专 业：测绘工程设计课程名称：地理信息系统原理及应用题 目：基于ArcGIS缓冲区分析、叠加分析及应用班 级：2010级01班设 计 者： 学号：指 导 教 师： 完 成 时 间： 2013年6月16日至2013年6月27日重庆交通大学GIS原理及应用课程设计任务书课 程GIS原理及应用班级测绘1班指导教师题 目GIS缓冲区分析及应用同组人数1-7人课程设计要求1、 了解GIS缓冲区分析的基本原理及算法。2、 了解GIS缓冲区分析的相关应用。3、 相关实例解决休闲农业区建立和市区住房分析问题。4、 分析问题怎样利用GIS缓冲区建立来解决该实

2、际问题。5、 解决问题基于ArcGIS软件缓冲区分析、叠加功能解决该问题。(1) 数据矢量、栅格之间的转换；(2）缓冲区建立，叠加分析；(3) 综合分析得出成果。6、结合成果进行相关评价。课程设计报告书要求设计报告主要包括内容：1、 课程设计目的；2、 课程设计任务及内容；3、 课程设计使用数据说明；4、 课程设计思路及技术流程；5、 课程设计实现的详细步骤；6、 课程设计成果分析讨论及成果展示；7、 课程设计体会（包括取得的成效及主要收获、存在的主要问题及对教学工作的建议）8、 参考文献要求：学生完成课程设计后，每个同学均应提交课程设计报告及数据；设计报告要求文字通畅，排版规范；设计报告文字

3、原则上不少于5000字，并装订成册。版面要求1、题目用黑体三号，段后距18磅（或1行），居中对齐；2、标题用黑体四号，段前、段后距6磅（或0.3行）；3、正文用小四号宋体，行距为固定值“20”，程序代码用固定值“15”；4、标题按“一”、“”、“1”、“”顺序编号。上机时间安排星期周次一二三四五六日第17周1-41-41-41-41-4自定自定第18周1-41-41-41-41-4自定自定指导地点及考核时间1、指导地点：测量与空间信息处理实验室2、考核时间：第18周星期五上午（答辩方式考核，学生用PPT汇报及演示）重庆交通大学GIS原理及应用课程设计评分表序号项目评分标准及说明评分1学生自评分

4、（20%）按任务书的要求，学生根据任务完成情况及质量自我评分。多人一组共同完成者，19-20分不超过1人，17-18不超过2人，由组长评分（多人一组独立完成者按独立完成定）。2纪律及平时成绩（10%）按规定时间到实验室完成实验及综合实验，每缺1次实验扣2分，缺4次及以上不得分。3系统演示（功能）及答辩（40%）根据学生PPT汇报、系统演示及回答问题情况，由答辩组(老师)给出答辩等级(直接在此评分表中打“”)，指导教师按等级相应分值打分答辩等级分值A+39-40A38A-36-37B+34-35B32-33B-30-31C+28-29C26-27C-24-25D0-234项目设计报告（30%）根

5、据学生完成的项目设计报告书情况，由指导教师给定等级(直接在此评分表中打“”)及成绩（特别提醒：设计报告相同者均记0分）答辩等级分值A+30A28-29A-27B+25-26B23-24B-21-22C+20C19C-18D0-17指导教师：总分：基于ArcGIS缓冲区分析、叠加分析及应用目 录一、课程设计目的- 5 -二、课程设计内容及任务- 5 -（一）缓冲区分析- 5 -（二）叠加分析- 7 -（三）主要任务- 8 -三、课程设计分析- 8 -四、课程设计使用数据说明- 9 -五、课程设计思路及技术流程- 10 -（一）设计思路- 10 -（二）实例一：技术流程图- 12 -（三）实例二：

6、技术流程图- 13 -六、课程设计实现的详细步骤- 14 -实例一:雅安市休闲农业区的规划设计分析- 14 -实例二:市区择房分析- 34 -七、课程设计成果展示及成果分析讨论- 47 -7.1 成果展示：- 47 -7.2 成果分析- 48 -八、课程设计体会- 48 -8.1 取得的成效及主要收获- 48 -8.2 存在的主要问题- 49 -8.3 对教学工作的建议- 49 -九、参考文献- 50 -基于ArcGIS缓冲区分析、叠加分析及应用一、课程设计目的GIS原理课程设计是测绘工程专业的专业课实践环节，是地理信息系统原理及方法课程教学的重要组成部分，是巩固和深化课堂教学内容的重要步骤，

7、是培养学生动手能力和实践的有效手段。通过基于ArcGIS10.0软件进行的缓冲区分析、叠加分析及应用的课程设计，掌握地理信息系统的基本原理，对于缓冲区的建立和分析在实际生活中的选址以及影响范围的确定有一定的认识，同时通过熟练对AcrMap和AcrCatalog的操作，能借助于ArcGIS软件进行基本的地理信息空间分析与操作。二、课程设计内容及任务（一） 缓冲区分析1、 什么是缓冲区分析缓冲区分析(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

8、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。2、 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

9、、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 3、 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

10、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。凸角圆弧法 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，然后以r 为半径分别以首尾点 为圆心，以垂线截出的起止点为圆得起点和终点作半圆弧，在其

11、它的折点处，首先判断该点的凹凸性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧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3： 图2 角平分线法 图3 凸角圆弧法该方法在理论上保证了等宽性，减少了异常情况发生了概率，该算法在计算机实现自动化时非常重要的一点是对凹凸点的判断，需要利用矢量的空间直角坐标系的方法来进行判断处理。在ArcGIS 中建立缓冲区的方法是基于生成多边形（buffer wizard）来实现的，它是根据给定的缓冲区的距离，对点状、线状和面状要素的周围形成缓冲区多边形图层，完全是基于矢量结构，从操作对象、利用矢量操作方法建立缓冲区的过程到最后缓冲区的结果全部是矢量的数据。4、 矢量数据缓冲

12、区建立方法1）点要素的缓冲区点要素的缓冲区是以点要素为圆心，以缓冲区距离R为半径的圆，包括单点要素形成的缓冲区、多点要素形成的缓冲区和分级要素形成的缓冲区等。2）线要素的缓冲区为了加快缓冲区建立的速度，通常要在建立缓冲区之前，对线进行化简，这种对线的化简称为线的重采样。具体的算法设计可以采用线的矢量数据压缩算法。线要素的缓冲区是以线要素为轴线，以缓冲距离R为平移量向两侧作平行曲（折）线，在轴线两端构造两个半圆弧最后形成圆头缓冲区。3）面要素的缓冲区面状目标的缓冲区分析，是线目标的一种首尾相接的特殊情况。只需在面目标的外侧配置缓冲区多边形即可。5、 栅格数据缓冲区建立方法栅格数据的缓冲区分析通常

13、称为推移或扩散，推移或扩散实际上是模拟主体对邻近对象的作用过程，物体在主体的作用下沿着一定的阻力表面移动或扩散，距离主体越远所受到的作用力越弱。例如：可以将污染源（如化工厂，造纸厂）作为主体，而地形、障碍物和空气作为阻力表面，用推移或扩散的方法计算污染物（物体）离开工厂（主体）后在阻力表面上的移动，得到一定范围内每个栅格单元的污染强度。栅格数据结构的点、线、面缓冲区的建立方法主要是像元加粗法，以分析目标生成像元，借助于缓冲距离R计算出像元加粗次数，然后进行像元加粗形成缓冲区。（二） 叠加分析1、什么是叠加分析叠置分析是地理信息系统中用来提取空间隐含信息的方法之一。叠置分析是将代表不同主题的各个

14、数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性。 2、叠加分析的作用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。叠置分析要求被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的相同区域，同时还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。 3、叠置分析的分类从原理上说，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、焦急操作、对称区别、

15、图层合并、修正更新和空间联合。 （三）主要任务实例一：针对本次课程设计所选定的题目ArcGIS缓冲区分析、叠加分析及应用，借助于ArcGIS 10.0软件，选取热点话题旅游业的发展，对于该行业的新型发展模式休闲农业区的建立，针对雅安市的景点分布、农业分布及地理位置，通过缓冲区的建立以及叠加分析，综合人口分布等因素，最终确定出雅安市休闲农业区的建址的最佳方案。实例二：选择另外一个热点话题，房地产方面关于市区择房的分析。这个实例主要是进行栅格数据的分析练习，所以需要在ArcGIS软件中学会怎样进行矢量到栅格的数据转换，然后根据所设定的基本的择房要求，开展栅格数据的缓冲区分析和叠加分析，最终选择适宜

16、的区域购房。三、课程设计分析随着社会的发展，位址选址的重要性日益突出，如何对各类位址进行选址。怎样才能选出最佳位址仍然是大家十分关注的问题。传统选址模型是基于统计的静态模型，其选址方法一般是先建立一个模型，然后经过一系列的计算得出选址点的位置。这种选址的数学模型往往考虑的不是很全面，在本次课程设计中，将针对我国近年来发展迅猛的旅游业和房地产行业展开分析，选取新型旅游产业模式建立休闲农业区，通过进行缓冲区分析和叠加分析，最终确定出最佳的选址方案。针对城市居民的需求，按照一定的约束条件，选取适宜地段做购房选址。实例一：从旅游业的情况来看，作为我国的第三产业中的主流，旅游业的发展可以说近年来的势头相

17、当足，随着经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人选择在假期出行旅游。我国城市具名以城市周边为目的地的近距离旅游日益增加，特别是在近年国家出台假期期间七座以下小型客车高速免费通行的政策后，游客出游流量更为集中。休闲农业是指在农村范围内，利用农业自然环境、田园景观、农业生产、农业经营、农耕文化、农家生活等旅游资源，通过科学规划和开发设计，为游客提供观光、休闲、度假、体验、娱乐、健身等多项要求的旅游经营活动（比如农家水果自己采摘等一些亲近自然的农家活动都受到旅游者的亲睐），对于整日面对钢筋水泥的城市居民而言，短暂的农家闲适生活其实也是不错的放松方式，而休闲农业区俨然也就成为了城市人群不可多得的

18、亲近自然放松的场所，从很多的文献中大致能得到这样的信息，休闲农业的发展很大程度上依托于与其毗邻的景区的游客数量，景点的热度直接影响其发展。而且针对假期一般较短的特点，城市居民的出行一般就近为多数；其次，人口密度的分布很大程度上也决定着休闲农业区的发展前景。因此，本次课程设计针对雅安市主要旅游景点的分布，以及各区县的人口分布状况最终选择出最佳方案来建立休闲农业区。实例二：如今发展的较为迅猛的经济行业，排在首要位置的当数房地产行业。住房话题可以说是比较热门的，对于生活水平逐渐提高的城市居民而言，对于住房的要求已经有所改变，不再是局限于有房住就好，所以针对这样的问题，会设定一系列的住房要求，根据这些

19、要求进行选址。对于居住，如何找到环境好、购物方便、小孩上学方便的居住区地段是购房者最关心的问题，因此从购房者的角度出发，通过缓冲区分析和叠加分析，从总体上对商品房的信息进行研究分析，选择最适宜的购房地段。根据已有实验数据，本次课程设计将利用专业的地理信息系统软件ArcGIS对某一市区的住房进行择优分析。择房所寻求的区域是噪声要小，距离商业中心和学校要近，同时需要居住环境优雅离名胜古迹较近。四、课程设计使用数据说明本次课程设计实例一选用的数据来自网上下载的雅安市行政区划图、旅游景点分布图、农业产业分布图，其格式全部为“.*jpg”格式。将数据全部导入ArcGIS 10.0平台，经过矢量化编辑初步

20、处理，在新建的地理数据库图层中提取出相关的点、线、面要素，然后将矢量化后的数据进行缓冲区分析和叠加分析。同时还收集到雅安市第六次人口普查各区县的人口分布情况表，涵盖各区县的人口总数以及人口密度百分比。实例二的数据是选自实验教材所提供的某市的市区图，由于此数据是矢量数据，所以需要在ArcGIS中进行转换为栅格数据，然后再通过设定的住房要求，对栅格数据进行缓冲区分析和叠加分析，最终确定出最佳的择房区域。五、课程设计思路及技术流程（一）设计思路实例一：1、数据收集针对本次课程设计的实例，休闲农业区的最佳地址选择，通过网络或者其他的途径收集到如下资料，雅安市主要旅游景点分布图，雅安市区县行政图，雅安市

21、农业发展分布情况及雅安市各区县人口数量及人口密度情况表。2、数据矢量化处理将收集到的图形数据（行政区划图、景点分布图、农业分布图）导入ArcGIS 10.0平台，由ArcGIS 10.0软件首先将数据进行矢量化，其间包括在ArcCatalog中建立个人地理数据库，并在所建地理数据库中建立相应的点、线、面图层，然后在ArcMap添加图层，提取相关点、线、面数据，并且通过添加字段，增加图层的属性数据，其他操作还包括“数据框属性”的修改等等一系列空间分析的前期处理。3、缓冲区分析及叠加分析利用ArcGIS 10.0空间数据的管理分析功能，对已进行处理的数据，根据不同的要求建立缓冲区，进行景点影响范围

22、，农业区覆盖范围的缓冲区分析以及河道影响范围的缓冲区建立，并对按照各种要求建成后的缓冲区进行叠加分析，对于河道应该取缓冲区以外的安全区域进行叠加分析。初步确定出最佳的选址方案。4、最终结果确定对初步确定的选址方案，应该结合雅安市的人口密度分布情况进行综合分析，主要是根据人口数量的大小对所建缓冲区的发展前景进行估计分析，最终确定出最佳的休闲农业区建立地址的方案。实例二：1、数据收集对于栅格数据的空间分析这个应用，由于没有收集到合适的栅格数据，所以利用了实验指导书提供的一个矢量数据Chp7Ex_1，通过ArcGIS软件，进行矢量到栅格的转换，以这样的方式来得到实验所用的栅格数据。2、数据栅格化处理

23、将收集到的矢量数据（城市市区交通网络图（network.shp）、商业中心分布图（Marketplace.shp）、学校分布图（school.shp）、风景名胜分布图（famous place.shp），导入ArcGIS 10.0平台，由ArcGIS 10.0软件首先将矢量数据进行转换为栅格数据，包括点、线、面各种要素类的转换。同时进行“数据框属性”的修改等等一系列空间分析的前期处理。3、缓冲区分析及叠加分析利用ArcGIS 10.0空间数据的管理分析功能，对已进行矢栅转换得到的栅格数据，根据不同的要求建立缓冲区，进行噪声景点影响范围，学校影响覆盖范围以及商业中心的影响范围和名胜古迹的影响范围

24、的缓冲区分析，并对按照各种要求建成后的缓冲区进行叠加分析，对于噪声应该取缓冲区以外的安静区域进行叠加分析。初步确定出最佳的选址方案。4、最终结果确定本次课程设计所得到的仅仅是针对几个比较典型的住房需求初步筛选的理想购房区域选择方案，在后期的处理中，如若想要得到更精确的住房选址，那么可以对初步确定的选址方案，结合其他一些限定条件，例如房地产价格，交通便利与否，是否是闹市区，离工作地点远近等进行综合分析，最终确定出最佳的，能够比较全面满足购房者需求的择房方案。（二）实例一：技术流程图原始数据获取供选择区域叠加分析建立缓冲区数据处理建立属性数据库矢量化景点缓冲区河道缓冲区农业缓冲区人口分布资料获取人

25、口分布综合分析初步选择初始选择数据其他因素考虑 最终选择（叠加分析最终选择综合分析其它要素初步选择线要素缓冲区栅格化点要素叠加成果景点缓冲区主干道缓冲区商业中心缓冲区学校缓冲区建立缓冲区商业中心栅格化学校缓冲区主干道栅格化景点栅格化矢量数据三）实例二：技术流程图六、课程设计实现的详细步骤实例一:雅安市休闲农业区的规划设计分析1、原始数据矢量化将网上下载的相关原始数据，包括雅安市区县行政图、雅安市农业分布图及旅游景点分布图（如图1.1）导入ArcGIS 10.0软件中，进行矢量化的点、线、面编辑，提取出雅安市的市级边界，将主要景点和每个县的主要农业以分布的形式矢量化，结果如图1.2所示： 行政区

26、划图 农业分布 旅游景点分布图1.1 原始数据1） 矢量化流程：原始地图图像二值化处理图形矢量化新建图层地理配准地图扫描数字化 图1.2 矢量化流程图2）主要操作：导入ArcGIS中数据均为“.*jpg”格式图片，在对原始数据进行初步处理后，打开ArcCatalog，首先添加数据存储的文件夹，右键单击已连接的文件夹，选择“新建”，在扩展的选项框中选择“个人地理数据库”，以学号命名，如图1.3所示。（注：新建图层的目的是便于将地形图上的复杂地物和地形分门别类的归纳到每一个图层，便于后期对某一类数据进行查询分析以及使用，对于专题地图等的制作以及需要通过地形图的分析来做决策时在很大程度上可以提高效率

27、）图1.3 建立个人地理数据库在所建立的数据库中，建立图层要素，右键单击以学号命名的数据库，选择新建”要素类“创建图层。在所建五个图层中同时选用“高斯-克吕格 Beijing1954 34度带投影”，包括两个点图层，两个线图层和一个面图层，如图1.4。（注：要素（*.shp文件）导入到数据库中，则变为要素类，多个要素类组成要素集，多个要素集组成数据库。建立要素集时要选择投影信息，在同一要素集中的要素类具有相同的投影信息。建立的每个图层的坐标配置应该与地形图一致。为方便起见，建立图层时，注意图层坐标系的选择应与图像坐标系选择一致）图1.4 数据库及图层建立在ArcMap中将已经建立的图层添加到图

28、层列表中，右键单击“图层”，通过添加数据的方式，选取在ArcCatalog中以学号命名的个人地理数据库下建立的点、线、面图层添加，如图1.5。图1.5 图层添加到ArcMap中图层添加完成后，对每个图层进行矢量化操作，“农业点”和“景点”均属于点图层，图层矢量化之前，添加相应的属性字段，右键单击景点图层，在弹出的右键菜单中单击“打开属性表”，在弹出的对话框中单击左上角图标，在下拉列表中选择“添加字段”，类型选择“文本”，以同样方式添加“景点名称”和“所属区县”属性，同样的方式编辑“边界”和“市区范围”图层属性，完成后开始矢量化跟踪。逐个添加景点，编辑完成后，右键单击景点图层，选择“打开属性表”

29、，查看所编辑的景点，输入相应的景点名称和景点所属区县的名字，编辑后的属性表和景点矢量化成果如图1.6所示。图1.6 景点图层属性表及矢量化结果按照同样的方法，进行农业分布点图层矢量化，成果如下图1.7所示：图1.7 农业分布图层属性表及矢量化结果随后进行“边界”和“市区范围”编辑，线状要素主要是节点编辑，选择构造工具为“线”。面状要素编辑方法是通过编辑面状要素的边界，首位两点连接自动生成面状要素，窗体右边出现的“创建要素”窗口中，构造工具选择，线状要素矢量化成果如图1.8所示。图1.8 线状要素矢量化成果图1.9 矢量化后图形（说明：矢量化图中“”表示主要景点，“”表示主要农业分布点，其中农业

30、涵盖茶业、竹业以及果蔬业等。“”表示雅安市边界，“”表示雅安市面积范围）2、数据缓冲区的建立与分析根据已有的矢量化数据进行选址，首先考虑景区因素的影响。根据景区的热度以及国家新的假期政策缩短了假期休息时间，因此考虑到居民外出旅游的近距性以及自驾游的可达性，在本次课程设计中对所选景区进行半径为25km的缓冲区分析。具体操作方法如下：主要操作：（1）根据缓冲区的建立要求，首先选择需要编辑的景点图层进行缓冲区处理。单击图标，打开ArcToolbox，由于景点是点要素，所以在打开的工具栏中依次选取“分析工具”“邻域分析”“多环缓冲区”，弹出如图1.10对话框，在此对话框中选择输入要素为，选择输出位置（

31、注：一般选取在建立数据库的同一文件夹下，主要是方便查找），在距离选项栏中输入前文已经设定的25km的缓冲区范围（注：此处注意选取缓冲区单位为Kilometers，字段名和融合选项可以采用默认值），最后确定，建立的缓冲区成果如图1.12：图1.10 缓冲区对话框说明：多环缓冲区在输入要素周围的指定距离内创建多个缓冲区。使用缓冲距离值可随意合并和融合这些缓冲区，以便创建非重叠缓冲区。图1.11 多环缓冲区原理图用法：1、此工具将创建临时数据。这些临时数据将写入到在 Scratch_workspace 环境设置中指定的位置。如果未设置“临时工作空间”环境，则临时数据将写入到 TEMP 系统变量所定义

32、的位置。2、如果输入要素未定义空间参考，则输入要素类的距离单位未知。因此，如果输入要素不具有空间参考，则会忽略缓冲区单位参数（例如米、英尺）。图1.12 主要景点缓冲区效果（注：这里由于是直接进行缓冲区的建立，在缓冲区对话框中没有进行“环境”设置，所以当建成缓冲区后需要将边界添加上去，便于查看所建的缓冲区是否有溢出现象）（2）接下来建立特色农业区的缓冲区时，考虑到农业区的发展所涉及的面积更加宽广，因此影响的范围应该大大超过景点的影响范围，所以在建立农业分布的缓冲区时设置缓冲区的半径为50km，按照和景点缓冲区建立同样的方法，建立多环缓冲区，成果如图1.13所示。说明：多环缓冲区对话框中融合选项

33、是确定输出缓冲区是否为输入要素周围的圆环或圆盘。在这一栏中选择“ALL”，这样建立的缓冲区将是输入要素周围不重叠的圆环（将其视为输入要素周围的圆环），这是默认设置。“仅外部面 (可选)”选项，若取消选中，即将在面输入要素周围的全部区域生成缓冲区，这些缓冲区将包含并重叠输入要素的区域。这是默认设置。若选中，则仅在输入面要素的外部生成缓冲区（输入面内部的区域将在输出缓冲区中擦除）。图1.13 农业分布缓冲区建成效果（注：上图中的缓冲区结果相对于整个边界有溢出现象，这是由于建立缓冲区的时候没有设置环境，针对已经建成缓冲区的这种情况，可以采取叠加分析的方法中的裁剪手段来进行符合条件的边界内的缓冲区的选

34、取即可）针对农业分布缓冲区建立成果的溢出现象，进行裁剪操作，保留到边界内的缓冲区。由于在“分析工具”“叠加分析”中未找到“裁剪（分析）”的工具，那么通过在菜单栏中单击图标进行工具搜索，弹出的对话框中输入“clip”，在搜索结果如图1.14中选择“裁剪（分析）”，弹出裁剪对话框如图1.16所示。图1.14 裁剪搜索结果说明：裁剪工具用于以其他要素类中的一个或多个要素作为“模具”来剪切掉要素类的一部分。在您想要创建一个包含另一较大要素类的地理要素子集的新要素类（也称为研究区域或感兴趣区域 (AOI)）时，裁剪工具尤为有用。、图1.15裁剪原理图用法：1、裁剪要素数据集必须是面；2、输出要素类将包含

35、输入要素的所有属性；3、此工具通过切片的方式处理庞大的数据集以便提高性能和可扩展性；4、地理处理工具不支持地理数据库要素类或表字段分割策略。图1.16 裁剪分析对话框说明：裁剪对话框中所有要素坐标（结点和折点）之间的最小距离以及坐标可以沿 X 和/或 Y 方向移动的距离。如果将此值设置得较高，则数据的坐标精度将会较低；如果将此值设置得较低，则数据的坐标精度将会较高。“输入要素”为一个选择的范围区域，即是裁剪的外边界，所以在本次裁剪中选择全市范围作为输入要素，“裁剪要素”为根据输入要素需要被裁剪的对象，因此这里选择已建成的有溢出现象的农业分布的缓冲区，“输出要素类”选择合适的路径，然后确定，裁剪

36、后的结果如图1.17所示。图1.17 农业分布缓冲区的裁剪结果（注：裁剪只能在面与面之间进行，这与AutoCAD的裁剪有较大的区别）除了使用ArcToolbox的分析工具建立缓冲区，还可以利用缓冲区向导建立缓冲区，具体操作方法如下：首先添加缓冲区向导到菜单中，在ArcMap中，执行命令：“自定义”“自定义模式”“命令”，在“类别”一栏中选择“工具”，在“命令”选项页中找到“缓冲区向导”，如图1.18所示，拖放“缓冲区向导”图标到菜单中，或者拖放到一个已存在的工具栏上“”。图1.18 设置缓冲区向导利用缓冲区向导重新建立缓冲区。点击图标，出现如图1.19所示对话框，在“图层中的要素”选项栏内选择

37、“农业分布”图层，单击“下一步”。图1.19 缓冲向导对话框以制定的距离“50km”来建立缓冲区，在如图1.20所示对话框“缓冲区输出类型”中选择“融合缓冲区之间的障碍”，这样建立的缓冲区就是一个整体，结果显示如图1.21。图1.20 缓冲区融合类型选择图1.21 缓冲区建成成果（说明：通过比较两种方法建立同样的缓冲区，可以较明显的看出利用缓冲区向导建立缓冲区的速度比利用分析工具建立缓冲区的速度快很多）最后同样可以经过裁剪，得到边界内符合要求的农业分布的缓冲区域。（3）河道缓冲区的建立：由于雅安地区常年雨水充沛，因此对于河水在雨季对休闲农业区的影响范围就必须的加以考虑了。虽然河水蔓延的区域不是

38、很大，但所波及的土地周围很大一片都是不能作为某些农作物良好生长的区域，而且雨水会使得地基基础变得薄弱，所以综合考虑这些因素，对河道缓冲区的建立，按照最大影响设置为500m的缓冲距离。具体操作如下：1）打开ArcToolbox，由于河道是线要素，所以在打开的工具栏中依次选取“分析工具”“邻域分析”“缓冲区”，弹出缓冲区对话框，如图1.22所示。选择“主要河道”作为输入要素。2）确定尺寸单位为米，指定创建缓冲区的距离为500m，侧类型为“FULL”，末端类型为“ROUND”，融合类型选择“ALL”。3）然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，单击确定，完成河道影响范围缓冲区的建立，如图1.23。

39、图1.22 缓冲区对话框说明：缓冲区（分析）在输入要素周围某一指定距离内创建缓冲区多边形。可执行可选融合以合并重叠缓冲区。由于创建缓冲区所用算法的差异，左侧缓冲区或右侧缓冲区的缓冲区边与完全缓冲区创建的缓冲区边略有不同。两者之间的差异在于输入要素的精度范围。图1.23 缓冲区（分析）原理图用法：1、缓冲距离可以用表示线性距离的某个值来指定，也可以用输入要素中的某个字段（包含用来对每个要素进行缓冲的线性距离）来指定。2、如果输入是使用地理坐标系的点或多点要素类，且缓冲距离是以线性单位（米、英尺等）指定的，则将执行测地线缓冲。3、如果对面要素进行缓冲，则可使用负缓冲距离在面要素内部创建缓冲区。使用

40、负缓冲距离将会使面边界减小指定的距离。4、如果负缓冲距离足够大，使得面缩减至不存在，则将生成空几何。此时将出现一条警告消息，并且不会将任何空几何要素写入输出要素类。5、如果将“缓冲区”工具的输出用作叠加操作（如联合或相交）的输入，建议使用融合类型选项 LIST 或 ALL 来减少此工具所生成的叠加要素的数量。使用融合类型选项 LIST，并在融合字段中仅选择要执行的分析所需的输入要素的属性。此操作将减少叠加操作中所涉及的数据集之间的空间关系的数量，从而减少处理过程所需的内存量和时间。6、如果使用输入要素中的字段来获取缓冲距离，则该字段的值可以是数字（例如，5），也可以是数字加上有效的线性单位（例

41、如，5 千米）。如果字段值只是数字，则表示这些距离使用输入要素空间参考的线性单位。还可在输入字段值的同时输入任何有效的线性单位，而要素将被缓冲所指定的距离。例如，字段值可能被指定为 500 英尺、200 米、1 千米和 2 英里，此时，每个输出缓冲区将具有相应的大小。如果在字段值中指定的线性单位无效或无法识别，则默认情况下将使用输入要素空间参考的线性单位。7、如果要素的缓冲距离是零，则要素将从缓冲过程中排除。3、叠加分析在各个缓冲区建成之后，若要得到最终的选址结果，需要将前期建立的缓冲区进行综合考虑。由于叠加时需要景点分布的缓冲区成果和农业点分布的缓冲区成果的相交部分作为地址选择区域，而河道缓

42、冲区叠加时需要提取的是缓冲区以外的部分，所以先进行两个点图层缓冲区的叠加。（说明：相交（分析）计算输入要素的几何交集。所有图层和/或要素类中相叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。）图1.24 相交原理图用法：1、输入要素必须是简单要素：点、多点、线或面。输入要素不能是复杂要素，比如注记要素、尺寸要素或网络要素。2、如果输入具有不同几何类型（即，面上的线、线上的点等），则输出要素类几何类型默认与具有最低维度几何的输入要素相同。例如，如果一个或多个输入的类型为点，则默认输出为点；如果一个或多个输入为线，则默认输出为线；如果所有输入都为面，则默认输出为面。3、输出类型可以是具有最低维度几何

43、或较低维度几何的输入要素类型。例如，如果所有输入都是面，则输出可以是面、线或点。如果某个输入类型为线但不包含点，则输出可以是线或点。如果任何一个输入是点，则输出类型只能是点。具体操作：单击图标，打开ArcToolbox，在打开的工具栏中依次选取“分析工具”“叠加分析”“相交”，弹出如图1.25所示对话框，在输入要素中依次选取“景点缓冲区和农业分布缓冲区”，连接属性选择“ALL”，输出类型选择“INPUT”，单击确定，结果显示如图1.26所示。图1.25 相交对话框说明：如图1.25，关于相交对话框的参数设置，“连接属性”是确定输入要素的哪些属性将传递到输出要素类，选择“ALL”，即是输入要素的

44、所有属性都将传递到输出要素类，这是默认设置。“输出类型”是选择要查找的相交类型，选择“INPUT”，即是设置所返回相交的几何类型与具有最低维度几何的输入要素的几何类型相同。如果所有输入都是面，则输出要素类将包含面。如果一个或多个输入是线但不包含点，则输出是线。如果一个或多个输入是点，则会输出要素类将包含点，这是默认设置。图1.26 点图层缓冲区叠加成果说明：图1.26中，农业分布缓冲区和景点缓冲区的相交区域用来表示思路分析：接下来需要加入河道缓冲区进行考虑。由于河道是一个出于安全的因素考虑，所以需要取河道缓冲区以外的部分进行叠加。那么首先需要将河道缓冲区和市区范围进行交集取反，得到市区范围内不

45、受主要河道影响的地区。然后再将取反所得到的安全区域结果和景点缓冲区与农业分布缓冲区相交的结果进行最终的叠加，才能得到初步的选址结果。下面采用“交集取反”的方法。打开ArcToolbox，在打开的工具栏中依次选取“分析工具”“叠加分析”“交集取反”，弹出如图1.27所示对话框。图1.27 交集取反对话框（说明：交集取反输入要素和更新要素中不叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。）图1.28 交集取反原理图用法：1、输入和更新要素类或要素图层必须具有相同的几何类型。2、输入要素类的属性值将被复制到输出要素类。但是，如果输入图层是通过创建要素图层工具创建的并且选中了字段的“使用比率策略”选项

46、，则将计算输出属性值与输入属性值的比率。3、如果启用了“使用比率策略”选项，分割叠加操作中的要素时，将按输入要素属性值的一定比例生成要素的属性值。输出值将根据输入要素几何被分割的比率得出。例如，如果输入几何被分割成相等的两部分，则每个新要素的属性值都等于输入要素属性值的一半。“使用比率策略”仅适用于数值字段类型。在交集取反对话框，输入要素“主要河道”，更新要素为“市区范围”，连接属性同样采取默认值“ALL”，设置相应的输出路径，单击“确定”，结果如图1.29所示：图1.29 主要河道与市区范围交集取反结果将得到的取反结果与之前的点图层叠加结果，做最后一次相交分析，得到初步的选址结果，如图1.3

47、0。图1.30 最终叠加成果（说明：图1.30中的黑色区域“”表示综合后的初步选址区域）4、在得到图1.30所示的初步选址成果后，再考虑到雅安市各区县人口分布密度存在较大的差异。因此，还需要根据人口分布才能最终确定休闲农业区的建立地址。现收集到雅安市第六次全国人口普查常住人口的分布及流动情况公布如下图表1.31： 图1.31雅安市人口分布表由图表分析，人口密度排名前四个区域分别是名山县、雨城区、汉源县和芦山县。综合考虑，名山县是茶业大县，有万亩观光茶园，被称为世界茶文化发源地，雨城区相对于国家4A级风景区，国家大熊猫研究基地碧峰峡较近，而汉源县是果蔬基地，而且拥有大渡河国家地质公园，而芦山县拥

48、有省级旅游景点“灵鹫山”，据此，综合选定出五个比较具有发展前景的主要区域建立休闲农业区，具体结果见成果展示。实例二:市区择房分析1、由矢量数据生成栅格数据（1）将位于Chp7Ex_1中的实验矢量数据导入ArcGIS中，如图2.1所示。将该矢量数据进行栅格转换，得到实验需要的栅格数据。图2.1 实验原始矢量数据（说明：图2.1中，“”表示风景名胜，“”表示商业中心，“”表示学校地址，“”表示市区交通网络）具体操作：首先打开ArcCatalog，文件夹连接到“实验数据”中建立个人地理信息数据库，以“市区住房分析”命名，便于保存转换后的栅格数据文件。1）点的栅格化：然后打开ArcMap，点击标准工具

49、条上的ArcToolbox按钮，在打开的ArcToolbox列表框中依次点击“转换工具”“转为栅格”“点转栅格”（注：同样可以选用“要素转栅格，就可以直接转换点、线、面的矢量数据），将会出现如图2.2所示对话框，在此对话框中，输入要素选择“风景名胜”，输出栅格数据集选择保存到前面所建立的个人数据库中（注：文件名需要命名为字母形式，否则会出现报错的情况），将像元大小设置为100，单击“确定”，栅格化结果如图2.3所示：（注：与“要素转栅格”工具相比，当输出栅格单元中存在多个要素时，此工具可对单元值分配提供更全面的控制。）图2.2 点转栅格对话框说明：（点转栅格的用法：）1、可以将包含点或多点要素

50、的任意要素类（地理数据库、shapefile 或 coverage）转换为栅格数据集。2、可以将多点视为单个点的集合。3、输入字段类型决定输出栅格的类型。如果输入字段是整型，则输出栅格的类型为整型；如果输入字段是浮点型，则输出栅格的类型为浮点型。4、如果输入字段包含字符串值，则输出栅格将包含一个整数值字段和一个字符串字段。5、优先级字段仅与单元分配类型的 MOST_FREQUENT 选项一起使用。图2.3 景点分布栅格化结果为了便于图层的显示和查看，将栅格化后的结果进行进行分类修改，右键单击“景点栅格”图层，选择“属性”，在弹出的“图层属性”对话框中，选择“符号系统”选项，左边的“显示”一栏中

51、选择“已分类”，在分类选项栏中，如下：，单击“分类”按钮，在弹出的“分类对话框”中将“类别”设置为“1”（也可以直接在如上选项栏直接设置类别为“1”），单击“确定”，结果显示如图2.4所示：图2.4 景点最终栅格化成果按照同样的方法，得到商业中心和学校的栅格化成果，这里就不再一一赘述，结果显示如图2.5。图2.5 商业中心和学校栅格化最终成果2）线的栅格化：首先需要提取交通主干道，对交通主干道进行缓冲区建立和分析。选择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表，在菜单中单击图标“”，弹出“按属性选择”对话框，如图2.6所示。左边选择“TYPE”双击将其添加到对话框下面SQL算式表

52、中，中间点 “=”，再单击“获取唯一值”按钮，将TYPE的全部属性值加入上面的列表框中，然后选择“ST”属性值，双击添加到SQL算式表中，单击“应用”按钮，就将市区的主要道路选择出来了。图2.6 属性选择对话框然后在打开的ArcToolbox列表框中依次点击“转换工具”“转为栅格”“折线(Polyline)转栅格”，将会出现如图2.7所示对话框，在此对话框中，输入要素选择“交通网络”，输出栅格数据集选择保存到前面所建立的个人数据库“市区住房分析”中，将像元大小设置为20，单击“确定”，将初步栅格化结果做与点栅格化后同样的分类操作，将类别设置为“1”，得到的最终交通网络栅格图像如图2.8所示。（

53、注：与“要素转栅格”工具相比，当输出栅格单元中存在多个要素时，此工具可对单元值分配提供更全面的控制。）图2.7 折线转栅格对话框说明：（折线(Polyline)转栅格用法）1、可以将包含折线要素的任意要素类（地理数据库、shapefile 或 coverage）转换为栅格数据集。2、输入字段类型决定输出栅格的类型。如果输入字段是整型，则输出栅格的类型为整型；如果输入字段是浮点型，则输出栅格的类型为浮点型。3、如果输入字段包含字符串值，则输出栅格将包含一个整数值字段和一个字符串字段。4、可以设置像元大小，默认单元大小为输出空间参考中输入要素数据集范围的宽度与高度中的较小值除以 250。图2.8

54、交通网络图最终栅格化成果（说明：上图中红色区域为交通主干道，墨绿色表示一般交通便道）2、缓冲区分析：根据住房需求，现给定一个定量的限定条件如下，根据这些条件建立缓冲区进行分析：a.离主要市区交通要道300米之外，这是由于交通要道的车流量大，噪音产生的主要源于此；b.距大型商业中心的影响，以商业中心500米的范围作为影响区域，主要是考虑到一般逛街购物步行居多；c.距学校在700米之内，以便小孩上学便捷；d.距风景名胜的距离在450米之内，便于市民亲近自然。最后得到的主干道缓冲区，因为是要排除噪音区，所以对得到的缓冲区结果应该进行取反操作。1）点缓冲区建立具体操作：在ArcMap中，点击标准工具条

55、上的ArcToolbox按钮，在打开的ArcToolbox列表框中依次点击“Spatial Analyst工具”“距离分析”“路径距离”，弹出如图2.9所示对话框。在此对话框中，输入栅格数据或要素源数据中输入“景点栅格”数据，选择合适的路径存储输出，同时也要注意名称只能为字母，不能为中文。最大距离设置为预先给定的景点条件距离“450m”，最后单击“确定”，结果显示如图2.10所示。图2.9路径距离对话框说明：“路径距离”是针对栅格数据建立缓冲区的分析工具，它是为每个像元计算与最近源之间的最小累积成本距离，同时考虑到表面距离以及水平和垂直成本因素。路径距离的计算：路径距离工具可创建一个输出栅格，

56、其中的每个像元都基于成本最低的源像元分配累计成本。此算法利用结点/连接线像元制图表达。在此表达中，像元中心被看作结点，且每个结点通过连接线连接到相邻结点。图2.10 景点栅格缓冲区建立说明：从图2.9中可以看到，景点栅格缓冲区的建立有一个边界的限制，即是说限制在预先给定的市区范围内，这样得到的结果更具有可信性。以与建立景点缓冲区同样的方法建立商业中心栅格图像缓冲区，这里不再一一赘述过程，建立结果如下图2.11所示。图2.11 商业中心栅格图像缓冲区建立注：上图中缓冲区建立的范围明显与景点缓冲区建立的范围不一致，为了使其达到一致，重新进行商业中心栅格图像缓冲区的建立，并考虑环境范围，具体操作为：在：“路径距离”