干货分享 | 【GIS基础】基本空间分析工具：缓冲区、网络分析、相交分析、密度分析

01

缓冲区分析

什么是缓冲区？

缓冲区分析和距离分析本质上都是对要素的邻域范围进行计算，用以分析要素的影响范围、服务范围等。缓冲区分析和距离分析的本质并没有不同，区别可能在于，缓冲区分析生成的结果为矢量图层，而距离分析是基于栅格图层。

缓冲区分析的三个对象

对于要素的三个类别：点、线、面，缓冲区分析工具可以进行相应的分析。

图片｜针对点要素的缓冲区·自绘

图片｜针对线要素的缓冲区·自绘

多环缓冲区

多环缓冲区说白了就是，多次进行的不同距离的缓冲区分析。

截图｜来自于ArcGIS的帮助文页面

图片｜多环缓冲区·自绘

可以用来做什么？

•选址分析

•公共服务设施覆盖范围（粗略计算）

•生态保护区（或遗产）周边控制区域范围确定

•等等......

核心内容是：确定周边影响范围，多要素缓冲区叠加确定影响最大（或最小）的地区

02

网络分析

在现实世界中，地理网络是由若干线状实体和点状实体构成，形成一个网状结构体系，网络资源沿着这个线网流动。空间网络模型即是真实世界中网络系统(如交通网、通讯网、自来水管网、煤气管网等)的抽象表示。

空间网络模型中的链与节点

构成网络的最基本元素是上述线性实体以及这些实体的连接交汇点。前者常被称为网线或链(Link)，后者一般称为节点(Node)。链构成网络的骨架，是资源传输或通讯联络的通道，可以代表公路、铁路、航线、水管、煤气管、河流等；节点是链的端点，又是链汇合点，可以表示交叉路口、中转站、河流汇合点等。

截图｜空间网络模型·自绘

阻抗的概念

计算所基于的属性，通俗理解就是阻止人或车前往另一处的因素（如时间、距离等），随着这一因素的增加，行为主体的出行意向会降低。阻抗的设置以具体研究问题来设定。

例如A到B的时间阻抗，就是A到B共花费的时间。

截图｜基于路网的缓冲区分析·第一步·自绘

截图｜基于路网的缓冲区分析·第二步·自绘

位置分配

基本原理：在给定需求和已有设施空间分布的情况下，在用户指定的候选设施选址中，让系统从中挑选出指定个数的设施选址，而挑选的原则是根据特定优化模型来的，挑选的结果是实现模型设定的优化方式，例如设施的可达性最佳、设施的使用效率最高或设施的服务范围最广等。

六种优化模型：最小化抗阻、最大化覆盖范围、 最小化设施点数、 最大化人流量、 最大化市场份额、 目标市场份额。

截图｜最小化抗阻模型(P-Median model)

截图｜最大化覆盖范围模型和最小化设施点数模型

截图｜最大化人流量模型

截图｜小学位置分配计算·自绘

截图｜小学位置分配计算·自绘

截图｜小学位置分配计算·自绘

截图｜小学位置分配计算·自绘

使用最短路径完成一个小题目

小明家住在红点的地方，他每天要去中央东路小学上学，所以他最短的路径是哪一条？

截图｜一个路径选择的题目·自绘

截图｜一个路径选择的题目·自绘

截图｜一个路径选择的题目·自绘

03

相交分析

计算输入要素的几何交集。所有图层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。

相交工具属于GIS叠加分析工具的一种，是图层间相互运算的基础分析工具，虽然基础，但是用处广泛。

（1）输出几何交集，这里输出的集合交集意思是，几何相交部分。

（2）输出的相交部分同时具有之前两个主体的属性，也就是说，通过相交运算，可以使相交部分合并为一个同时带有两个属性的要素。（做相关性分析的前提）

（3）两个外部轮廓重合，内部边界不同的要素相交，可以分析内部矛盾要素。

截图｜一个示意图

一个小案例：土规与城规的矛盾图斑

截图｜土规与城规的矛盾图斑

截图｜土规与城规的矛盾图斑

04

密度分析

通过密度分析，我们可以把测量的点或者线生成连续表面，从而可以找出那些地方点或者线比较集中。也就是，密度分析是根据输入要素数据计算整个区域的数据聚集状况。

密度分析是通过离散点数据或者线数据进行内插的过程，根据插值原理不同，主要是分为核密度分析和普通的点\线密度分析。

核密度分析中，落入搜索区的点具有不同的权重，靠近搜索中心的点或线会被赋予较大的权重，反之，权重较小，它的计算结果分布较平滑。在普通的点\线密度分析中，落在搜索区域内的点或线有相同的权重，先对其求和，再除以搜索区域的大小，从而得到每个点的密度值。

点/线密度分析与核密度分析的区别在于，对于点密度和线密度，需要指定一个邻域，以便计算出各输出像元周围像元的密度。而核密度则可将各点的已知总体数量从点位置开始向四周分散。在核密度中，在各点周围生成表面所依据的二次公式可为表面中心（点位置）赋予最高值，并在搜索半径距离范围内减少到零。对于各输出像元，将计算各分散表面的累计交汇点总数。

使用情景：人口密度分析，人群活动热点，城市活力区域分析，城市路网密度分析等。

线密度分析

使用搜索半径以各个栅格像元中心为圆心绘制一个圆。每条线上落入该圆内的部分的长度与Population字段值相乘。对这些数值进行求和，然后将所得的总和除以圆面积。分析半径设置的越大，结果越概化。

图片｜不同半径下的线密度分析·自绘

点密度分析

每个栅格像元中心的周围都定义了一个邻域（邻域可以使用圆形、矩形、环形、楔形的形状来定义），将邻域内点的数量相加，然后除以邻域面积，即得到点要素的密度。如果Population字段设置使用的是NONE 之外的值，则每项的值用于确定点被计数的次数。例如，值为 3 的项会导致点被算作三个点。值可以为整型也可以为浮点型。

图片｜不同半径下的点密度分析·自绘

核密度分析

概念上，每个点/线上方均覆盖着一个平滑曲面。在点/线所在位置处表面值最高，随着与点的距离的增大表面值逐渐减小，在与点/线的距离等于搜索半径的位置处表面值为零。仅允许使用圆形邻域。曲面与下方的平面所围成的空间的体积等于此点的Population字段值，如果将此字段值指定为NONE 则体积为1。每个输出栅格像元的密度均为叠加在栅格像元中心的所有核表面的值之和。

图片｜核密度分析·自绘

转载自：数读城事

经作者授权转载

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责任编辑：陈清荷

审编：王佳雯 

终审： 顾伟男   田巍   梁龙武

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