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-2-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；☞设计报告文字原则上不少于5000字，并装订成册。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）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”、“㈠”、“1”、“⑴”顺序编号。-3-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（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：-4-《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：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--5-《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，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：rAxdxP),(（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、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。-6-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