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第七章 矢量数据的空间分析 矢量数据的空间分析是 GIS 空间分析的主要内容之一。由于其一定的复杂性和多样性 特点，一般不存在模式化的分析处理方法，主要是基于点、线、面三种基本形式。在 ArcGIS 中，矢量数据的空间分析主要集中于缓冲区分析、叠置分析和网络分析。本章就这三种分 析类型简单介绍其原理和实现。 7.1 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。 7.1.1 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： P {x d (x , A ) =≤ r } （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 点状要素的缓冲 线状要素的缓冲区 面状要素的缓冲区 图7.1 点、线和面状要素的缓冲区 1 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 7.1。 7.1.2 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 r 在线状要素的首尾点处，作其垂线并按缓冲区半径 r d 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 7.2 ： 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。 图7.2 角平分线法 2. 凸角圆弧法 r 该算法的原理是首先对边线做其平行线，然后在 d 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邻 线段的平行线的交点来确定。如图 7.3 图7.3 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。