裁剪原理图

数据裁剪结果：

输出图层

2、分割：数据分割时按照分割区域将输入要素类分割成多个输出要素类，分割原理如图：

数据分割原理

3、筛选：筛选是从输入要素类中提取满足指定条件的要素，并将其存储为输出要素类中的过程。通常使用SQL表达式表示提取条件。

4、表筛选：表筛选是从表格或表格视图中筛选出满足指定属性条件的记录或要素，并将其保存在一个新输出表的过程。输出表可以是INFO表格、dBASE表格、Geodatabase表格、要素类或者表格视图。

10.2统计分析

统计分析用于对表格或者属性表进行统计计算，如频率、平均值、最小值、最大值和标准差等。在实际用途中，统计分析常用来数据探索和数据汇总。

1、频数：在表格或者图层的属性表中，某个属性值或者属性组合出现的次数。频数工具的主要作用是读取表格中的一组字段，计算字段的每个唯一值出现的频数，并创建一个包含唯一字段及其频数的新表。频数工具可以进行分类统计以及分类求和。

2、汇总统计数据：对输入表格中的字段进行汇总计算，输出结果为表格，表格由包含统计运算结果的字段组成。

10.3缓冲区分析

缓冲区是为了识别某一地理实体对周围地物的影响而在其周围建立的一定宽度多边形区域。缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性或接近程度的一种分析方法。

10.3.1缓冲区的基本概念

1、缓冲区：围绕地理要素一定宽度的区域，这个宽度称为缓冲距离。地理要素通常抽象为点、线和面。因此缓冲区分析主要基于点、线和面进行的。

点目标、线目标和面目标缓冲区的示例

2、轴线：由线目标坐标点的有序串构成的迹线，或目标的有向边界线。

多边形的轴线、左侧和右侧

3、多边形方向：边界为正时针方向，则为正多边形，否则为负多边形。

多边形的方向

4、缓冲区的外侧和内侧。位于轴线左侧的缓冲区称为缓冲区的外侧，反之为内侧。

缓冲区的外侧和内侧

5、轴线的凹凸性：对于轴线上的顺序三点，P1、P2、P3，用右手螺旋定则，若拇指朝里，则中间点为凸，若拇指朝外，中间点为凹的。

轴线的凹凸性

10.3.2 缓冲区的生成算法

1、点缓冲区生成算法：点目标的缓冲区就是围绕点目标，以缓冲距为半径的周围所包围的区域。常用的点缓冲区生成算法是圆弧步进拟合法。

圆弧步进拟合法

2、线缓冲区生成算法：线目标的缓冲区，是线目标的轴线沿法线方向向两侧各平移一个缓冲区，断点用半径圆弧连接多得的多边形。常用的算法有，角平分线法和凸角圆弧法。

角平分线法

多边形面状要素缓冲区

10.3.3缓冲区的建立

缓冲区的建立有两种方法：利用缓冲区向导建立，另一种利用缓冲区工具建立。

1、用缓冲区向导建立缓冲区。

2、使用缓冲区工具建立缓冲区。

3、多环缓冲区建立：再输入要素周围指定不同的距离创建缓冲区，就建成了多缓冲区。

4、点距离：在指定的搜索半径内，分析一个图层或要素类内的点与其他图层上所有点的距离。

5、邻近分析：在指定的搜索半径内，对于输入要素类中的每个要素，在邻近要素类中找出与其距离最近的要素，并计算其距离。

10.4叠加分析

叠加分析是地理信息系统提取空间隐含信息常用的手段之一，它是在统一的空间参考系统下，通过对不同的数据进行一系列的几何运算，产生新数据的过程。

叠加分析目的：在空间位置上分析具有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互联系。

从运算角度来看，叠加分析是指两个或两个以上的地理要素图层进行空间逻辑的交、并、差的运算。

根据操作形式的不同。叠加分析可以分为擦除分析、相交分析、联合分析、标识分析、更新分析、交集取反和空间连接七大类。

10.4.1擦除分析

擦除分析是在输出数据层中擦去数据层相交的部分，形成新的矢量数据层的过程。

原理如图：

擦除分析原理图

10.4.2相交分析

相交分析是计算输入元素的几个交集的过程。

相交分析的七种类型：

多边形与多边形

线与多边形

点与多边形

线与线

点与线

点与点

点、线与多边形三者相交

在相交分析中，输入要素可以是几何类型的任意组合。输出要素只能是具有最低维度的输入要素类相同的或维度最低的类型。

10.4.3联合分析

联合分析是计算输入要素的并集，所有的输入要素都将写入到输出要素类中。在联合分析过程中，输入要素必须是多边形。如果输入要素有相交的部分，相交部分还会具有相交的输入要素类的所有属性。

联合分析原理：

联合分析原理

10.4.4标识分析

标识分析是计算输入要素和标志要素的集合，输入要素和标志要素的重叠部分将获得标志要素的属性。输入要素可以是点线面，但不能是注记要素、尺寸要素或网络要素。标志要素必须是面或者与输入要素的几何类型相同。

标识要素的三种分类：

10.4.5更新分析

更新分析用于计算输入要素和更新要素的几何相交，在输入要素中，与更新要素相交部分，在输出结果中其几何外形和属性都被更新要素所更新。也就是说在执行过程中，先用更新要素对输入要素就行擦除处理，将擦除后的结果写到输出结果中，再将更新要素也写入到输出结果中。

更新分析原理：

更新分析原理

如果在更新对话框中为选中“边框‘可选’”参数，则沿着更新要素外边缘的多边形边界将被删除。

边框参数设置不同结果比较

10.4.6交集取反分析

交集取反分析是将输入要素和更新要素不重叠的部分输出到更新要素类中。它首先计算输入要素和更新要素的几何交集，再从输出要素要素类中去除公共部分，只保留非公共部分。

原理：

交集取反原理

10.4.7空间连接

空间连接是基于两个要素类中要素之间的空间关系将属性从一个要素类传递到另一个要素类的过程。也就是说，两个图层之间根据图层要素中要素的相对位置关系建立连接，其结果为将一个图层的属性添加到另外一个图层中。

空间连接工具需要输入目标要素类和连接要素类。以目标要素类为基准，根据目标要素和连接要素之间指定的空间关系，将连接要素类中的属性信息追加到目标要素类中。

10.5泰森多边形

泰森多边形是进行快速插值和分析地理实体影响区域的常用工具。

泰森多边形可用于定性分析、统计分析和邻近分析等。

概念：荷兰气候学家泰森提出了一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法，将所有相邻气象站连成三角形，做这些三角形各边的垂直平分线，于是每个气象站周围的若干垂直平分线围城一个多边形。用这个多边形内包含的唯一气象站的降雨强度来表示这个多边形区域的降雨强度，称这个多边形为泰森多边形。

构造方法：在已知点之间构建初始三角形，即连接已知点形成三角形。因为连接点的方法不同，形成的三角形也不同。Delaunay三角测量常用于构建泰森多边形。Delaunay三角网测量确保了每个已知点都与它最近的点相连。这样使得三角形尽量接近等边。经过每条边的中点画垂线，连接起来即构成泰森多边形。

泰森多边形和Delaunay三角网

泰森多边形的构建：在ArcToolbox中双击“分析工具”→“邻域分析”→创建泰森多边形，打开“创建泰森多边形对话框”，即可进行创建。如图：

“创建泰森多边形”对话框

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牟乃夏老师简介

牟乃夏（1973-），男，博士、博士后，现为山东科技大学测绘学院副教授，硕士生导师。在扎实科研的同时，更乐于将所思所学传授给学生，曾经连续六年带领七组学生进入Esri杯中国大学生GIS软件开发大赛的总决赛，成为学生培养的传奇和美谈。从教十年来已培养研究生40余名，都在自己的工作岗位上为GIS的发展应用做出了重要贡献。

为使全国的GIS学子更快更好的掌握GIS基本技能，他组织团队经过两年多的时间精心编写了《ArcGIS10地理信息系统教程：从初学到精通》《ArcGIS Engine地理信息系统开发教程：基于C#.NET》两本教材，深受广大学子喜爱，已成为学习GIS的必备工具书。同时为了推广GIS、传授GIS，他还开设了博客、微博，QQ群等，进行GIS知识的传播和交流，由于他为GIS教学与推广做出的贡献，2015年被CPGIS（全球海外华人地理联合会）授予杰出教育奖。

图书简介

《ArcGIS10地理信息系统教程：从初学到精通》一书2012年9月由测绘出版出版（截至2016年2月已经印刷9次），销量长期位于同类图书的榜首。目前已被全国60余所高校采纳为相关课程的教材或者参考书。该书内容翔实、深入浅出、通俗易懂，层次合理，初学者能够很快入门，对ArcGIS已经熟悉的读者来讲，也是一本必备的案头书。

该书是作者在总结多年GIS教学与科研工作的基础上，充分考虑本科生、研究生的知识结构、操作水平及生产单位的实际需求编写而成的。内容包括：ArcGIS10基础，ArcGIS10快速入门，空间数据库，空间数据的采集、编辑与拓扑处理，空间投影与变换，空间数据可视化，地图制图，矢量与栅格数据的空间分析，网络分析，三维分析，水文分析，地统计分析等。特别的，针对Esri杯中国大学生GIS软件开发大赛而设计了ModelBuilder与空间建模一章，并提供了两个获奖实例，供读者参考。本书配有大量具有实际背景的应用实例及其详细的操作步骤，随书光盘中包含所有实例的数据，供读者练习。

本书强调新颖性、实用性、技巧性、全面性和实战性，注重理论与实践的结合。既可作为高等学校地理信息系统、测绘工程、遥感科学与技术、地理科学、城市规划、土地资源管理、市政工程、交通运输、环境保护、地质工程等相关专业的本科生、研究生的理论课教材和实验指导书，也可作为相关部门的研究人员、管理人员和技术人员的参考用书。

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