ArcGIS矢量数据分析方法及典型应用实例
摘要
矢量数据不同于栅格数据，一般不存在模式化的分析处理方法。在ArcGIS中，矢量数据的空间分析主要集中于缓冲分析、叠置分析、网络分析和追踪分析等方面。通过该实验掌握缓冲区的基本原理、缓冲区建立和缓冲区分析的基本方法；理解矢量数据空间叠加分析的基本原理、掌握常用的空间叠加分析方法；通过具体应用实例进行市区择房分析和大型超市选址综合应用，进一步掌握和理解叠置分析和缓冲分析。
关键词：空间分析；缓冲分析；叠置分析；选址问题
实验要求
1.掌握缓冲区的基本原理；
2.掌握缓冲区建立和缓冲区分析的基本方法；
3.掌握矢量数据空间叠加分析的基本原理；
4.掌握常用的空间叠加分析方法；
5.掌握具体的应用实例—-选址问题；
缓冲区分析
1.实验内容
某房地产商准备开发一个住宅小区，需要对城市噪声进行分析，拟通过计算各地的噪声强度找出受噪声影响较小的区域。
2.实验步骤
1）打开ArcMap，加载城市路网数据streets；
图一 路网数据
2）加载缓冲区工具
在菜单栏下选择【自定义】|【自定义模式】|【命令】|【工具】|【缓冲向导】|
将其拖拉到任意工具条空白处；
图二 调出缓冲向导工具
3）根据道路噪声衰减的特点并研究路网数据的空间范围，确定适宜的缓冲距离及缓冲区数量；
①缓冲区距离：100米；
②缓冲区数量：20个；
4）点击第2步中添加的缓冲向导按钮，打开对话框，选择需要建立缓冲区的数据strees图层
图三 设置缓冲向导图层及参数
5）生成缓冲区
设置缓冲区的合并及保存路径，单击【确定】生成多环缓冲区
图四 多环缓冲区图
6）在缓冲区数据的属性表中添加一个长整型类型的字段MeanDist（平均距离），打开字段选择器，在文本框中输入‘([FromBufDist]
- [ToBufDist]) / 2’;
7）在属性表中再添加一个双精度类型的字段Noise，打开字段选择器，在文本框中输入‘100
^ (1 – [MeanDist] / 2000)’
（100指假设每个道路产生噪声为100，2000指噪声影响的最大距离）
8）将噪声数据转换成栅格数据
图五 多环缓冲区图栅格化
叠加分析
实验内容
根据规划道路的中心线及道路红线宽度（100m），确定各村将被征用的各类土地，并完成面积的分类统计表。
多边形与多边形叠加：
图形之间要产生切割；
属性之间要产生继承；
实验步骤
1）打开ArcMap，加载数据，调整图层顺序，浏览数据；
2）打开‘道路用地统计表.xls’了解需要统计的数据；
3）以road为输入数据，以50米（缓冲区半径采用道路红线宽度的一半）建立缓冲区，产生道路用地范围数据，【分析工具】|【领域分析】|【缓冲区】；
图一 缓冲区工具
图二 生成道路缓冲区
4）将缓冲区道路与土地利用信息空间叠加，【分析工具】|【领域分析】|【相交】得到道路用地范围的土地利用数据；
图三 将土地进行叠加—-相交
图四 叠加—-相交
5）利用【分析工具】|【叠加分析】|【标识】将得到的用地范围内的土地再与village进行叠加；
图五 将村落标识叠加
图六 村落标识
6）在经过叠加后的属性表上添加一个双精度类型的新字段newArea，单击右键【计算几何】，重新计算面积；
7）重算土地类型代码，在属性表上添加一个长整型的新字段newCODE，右键【字段计算器】在文本框输入‘left([CODE],1)’提取各类土地的一级代码；
8）面积分类汇总，打开【分析工具】|【统计分析】|【频数】统计各村各类土地的面积；
9）将表格输出；
10）在EXCEL表中整理并按表格的要求进行单位换算与填写。
图七 道路用地分村统计表
应用实例一 市区择房分析
实验内容
所寻求的市区是噪声要小，距离盛业中心和各大名牌高中要近，环境优雅离名胜古迹较近，给预定一个定量限定如下：
（1）离主要市区交通要道200m之外，交通要到的车流量大，噪声产生的主要源于此（ST为道路类型中的只要市区交通要道）；
（2）距大型商业中心的影响，以商业中心的代销来确定影响区域，具体是以属性字段YUZHI；
（3）距名牌高中在750m之内，以便小孩上学便捷；
（4）距名胜古迹500m之内；
最后分别将满足上诉条件的其中一个条件的取值为1，不满足的取值为0，即如果满足距主要市区交通要道200m之内，取值为1，反之为0；其他亦是如此，最后将其累加得到分级。即满足三个条件累加得到3，满足2个条件的得到2，最后将全部分为4级。
实验步骤
一、缓冲区分析
1.主干道噪声缓冲区的建立
（1）选择交通网络图层（network.shp）打开图层属性表，左上角【表选项】|【按属性选择】输入‘TYPE=ST’，选择出市区主要道路出来；
（2）调出缓冲向导
【自定义】|【自定义模式】|【命令】|【工具】|【缓冲向导】将其拖到菜单栏空白处；
（3）【缓冲向导】对话框，按照需求选择；
2.完成交通（噪声）、商业中心、学校、名胜古迹的缓冲分布图
图二 市区交通要道200m之外缓冲区
图三 商业中心影响范围缓冲区
图四 名牌高中的覆盖范围
图五 名胜古迹的周边覆盖影响范围
二、叠置分析
1.对商业中心、名牌高中、名胜古迹进行【叠置分析】中的【交集】操作，具体如下：
【分析工具】|【叠加分析】|【相交】| three.shp
图六 满足三个条件的区域
2.利用交通（噪声）缓冲分布图对生成的three.shp进行擦除处理，具体如下：
【分析工具】|【叠加分析】|【擦除】| four.shp
图七 购房者的最佳选择区域
3.分级别
满足四个条件为第一等级，以此类推
分别打开商业中心、名牌高中、名胜古迹的缓冲区图层添加market、school、famous字段，全部赋值1；
打开交通（噪声）缓冲区图层添加voice字段，赋值-1（这里取-1的原因是噪声缓冲区之外才是满足要求的）；
【分析工具】|【叠加分析】|【联合】| union.shp
图八 四个缓冲区的叠加图
打开生成的union.shp的属性表，添加class字段，右键【字段计算器】输入“class=market+voice+school+famous”；
符号化
根据class进行分级表达；
图九 区域居住适宜性分级
应用实例二 大型商场选址
实验内容
要求
待寻找地区的区位条件为：
离城市主要交通线路50m以内，以保证商场交通的通达性；
保证在居民区100m范围内，便于居民步行到达商场；
距停车场100m范围内，便于顾客停车；
距已经存在的商场500m范围之外，减少竞争压力。
实验步骤
说明：由于此实验与实验三步骤一致，此处不再赘述。
图一 离城市主要交通线路50m以内
图二 在居民区100m范围内
图三 距停车场100m范围内
图四 已经存在的商场500m范围
图五 相交结果
图六 擦除结果
图七 联合结果
图八 商场选址适宜性分析结果
结束语
通过本实验，了解到了矢量数据不同于栅格数据，一般不存在模式化的分析处理方法。在ArcGIS中，矢量数据的空间分析主要集中于缓冲分析、叠置分析、网络分析和追踪分析等方面。通过该实验掌握缓冲区的基本原理、缓冲区建立和缓冲区分析的基本方法；理解矢量数据空间叠加分析的基本原理、掌握常用的空间叠加分析方法；通过具体应用实例进行市区择房分析和大型超市选址综合应用，进一步掌握和理解叠置分析和缓冲分析。
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