基于ArcGIS的空間目標區域最優分析＊

（陸軍軍官學院 合肥 230031）

1 引言

隨著城鎮化的快速發展，每個大區域都分布有相對獨立的空間目標區域，如何選擇最大滿足自我條件的目標區域，是需求者面臨的實際問題，因此需要從總體上對大區域內的信息進行相關研究，選擇出最優目標區域。本文利用ArcGIS 中的緩沖區分析以及疊合分析，可以幫助需求者獲取最適宜的目標區域，文中結合了實例，給出了基于ArcGIS的空間目標區域最優分析方法。

地理信息系統是一種決策支持系統，具有強大的空間分析功能。隨著地理信息系統技術在諸多領域的應用，其空間分析功能越來越強大，利用空間分析處理手段，以及ArcGIS的緩沖區分析和疊合分析對空間區域進行分析，最優空間目標區域的選取將更加直觀。

2 研究方法

圖1 ArcGIS基礎框架圖

ArcGIS 是ESRI在全面整合了GIS與數據庫、軟件工程、人工智能、網絡技術及其它多方面的計算機主流技術之后，成功地推出了代表GIS最高技術水平的全系列GIS產品。ArcGIS是一個統一的地理信息系統平臺，由數據服務器ArcSDE 及四個基礎框架組成［1］：桌面軟件Desktop、服務器GIS、嵌入式GIS和移動GIS。

2.1 ArcGIS中的緩沖區分析

緩沖區分析是對地理實體自動建立其周圍一定寬度范圍的緩沖區多邊形。其基本思想是給定一個地物，確定它的某鄰域，鄰域大小由鄰域半徑R決定，R為常量，地物的緩沖區定義如下：

式中：B是距A的距離為d且小于R的全部點的集合。d一般是最小歐氏距離，但也可以是其他定義的距離。

ArcGIS中緩沖區生成有三種類型：一是基于點要素的緩沖區，通常以點為圓心、以一定距離為半徑的圓；二是基于線要素的緩沖區，通常是以線為中心軸線，距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形；三是基于面要素多邊形邊界的緩沖區，向外或向內擴展一定距離以生成新的多邊形。其中點狀、線狀和面狀要素形成緩沖區多邊形圖層，是基于矢量結構，并且利用矢量操作方法建立緩沖區的過程到最后緩沖區的結果全部是矢量的數據。

圖2 緩沖示意圖

2.2 ArcGIS中的疊加分析

疊加分析，就是將包含感興趣的空間要素對象的多個數據層進行疊加，產生一個新的要素圖層。疊加分析的目標是分析在空間位置上有一定關聯的空間對象的空間特征和專屬屬性之間的相互關系［2］。根據疊加對象圖形特征的不同，分為點與多邊形的疊加、線與多邊形的疊加和多邊形與多邊形的疊加三種類型。

多邊形疊置分析也稱為Polygon-on-polygon疊置，它是指將同一地區、同一比例尺的兩組或兩組以上的多邊形要素的數據文件進行疊置。參加疊置分析的兩個圖層應都是矢量數據結構。若需進行多層疊置，也是兩兩疊置后再與第三層疊置，依次類推。其中被疊置的多邊形為本底多邊形，用來疊置的多邊形為上覆多邊形，疊置后產生具有多重屬性的新多邊形。

合成疊置的目的，是通過區域多重屬性的模擬，尋找和確定同時具有幾種地理屬性的分布區域。或者按照確定的地理指標，對疊置后產生的具有不同屬性的多邊形進行重新分類或分級，因此疊置的結果為新的多邊形數據文件［3～5］。

3 方法實現及結果分析

每個大的區域都分布有很多相對獨立的空間目標區域［6～9］，問題在于如何選擇最適宜的目標區域。以某市為例，選擇大區域中的綠化地、學校、交通、商業中心四個影響因素，實際工作中要根據問題需要確定影響因素。如最優目標區域的評價標準可設定為

1）離主要交通要道200m 之外，基本沒有噪音污染。

2）在商業中心的服務范圍之內。

3）在重點學區的學區范圍之內（1000m）。

4）距綠化地在500m 之內，保證環境優雅。

依據評價標準空間分析方法框圖如圖3所示。

圖3 最優區域空間分析圖

依據ArcGIS的緩沖區分析得到空間區域分布圖，如圖4所示，可以看出，同時滿足四個條件的目標區域（即落入上述交集區域），僅僅有不多的幾處。

圖4 某區域分布圖

4 空間目標區域等級分劃

僅僅獲得滿足四個條件的區域地段是不夠的，進一步的工作應當是利用已經獲得的數據，對大區域進行分等定級，所獲得的結果可以提供空間目標區域分等定級及分布狀況，可以一目了然地顯示獨立目標區域的分布優劣。

首先，需要對大區域內的空間目標區域進行分等定級，例如，設置空間目標區域分等定級的標準如下所示：

滿足其中四個條件的空間目標區域為一等；滿足其中三個條件的空間目標區域為二等；滿足其中二個條件的空間目標區域為三等；滿足其中一個條件的空間目標區域為四等。

其次，分別給滿足四個條件的緩沖區圖層屬性表賦值，并向主干道噪音緩沖區圖層的屬性列表中添加噪音字段，全部賦值為-1，確保緩沖區之外的區域滿足要求。再通過區域疊合、屬性計算，獲得全部地塊的等級屬性值。

最后，將每一個空間目標區域與其所處地塊的等級屬性值建立連接，使每一個目標區域獲得適宜性等級屬性。如利用每一個目標區域的屬性表的等級屬性值進行符號化分等定級：

一等空間目標區域：等級屬性字段數字為3；

二等空間目標區域：等級屬性字段數字為2；

三等空間目標區域：等級屬性字段數字為1；

四等空間目標區域：等級屬性字段數字為0；

五等空間目標區域：等級屬性字段數字為-1；

得到整個大區域內相對獨立的空間目標區域適應性評價等級分布圖，如圖5所示。

圖5 評價等級分布圖

其中圖中顏色越深，表示目標區域越優。從而需求者就可以直觀、清晰獲取目標區域的適宜性情況，選擇自己最優的目標區域。

5 結語

影響空間目標區域選擇的因素眾多，本文利用地理信息系統中的空間分析方法結合ArcGIS 中的緩沖區分析以及疊合分析，幫助需求者獲取最佳的目標區域，并給出了基于ArcGIS的空間區域的評價方法，通過實驗可以一目了然地觀察出某區域的適宜性情況，選取滿足自身條件的最優空間目標區域。

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