基于ArcGIS的空间目标区域最优分析＊

（陆军军官学院 合肥 230031）

1 引言

随着城镇化的快速发展，每个大区域都分布有相对独立的空间目标区域，如何选择最大满足自我条件的目标区域，是需求者面临的实际问题，因此需要从总体上对大区域内的信息进行相关研究，选择出最优目标区域。本文利用ArcGIS 中的缓冲区分析以及叠合分析，可以帮助需求者获取最适宜的目标区域，文中结合了实例，给出了基于ArcGIS的空间目标区域最优分析方法。

地理信息系统是一种决策支持系统，具有强大的空间分析功能。随着地理信息系统技术在诸多领域的应用，其空间分析功能越来越强大，利用空间分析处理手段，以及ArcGIS的缓冲区分析和叠合分析对空间区域进行分析，最优空间目标区域的选取将更加直观。

2 研究方法

图1 ArcGIS基础框架图

ArcGIS 是ESRI在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS是一个统一的地理信息系统平台，由数据服务器ArcSDE 及四个基础框架组成［1］：桌面软件Desktop、服务器GIS、嵌入式GIS和移动GIS。

2.1 ArcGIS中的缓冲区分析

缓冲区分析是对地理实体自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。其基本思想是给定一个地物，确定它的某邻域，邻域大小由邻域半径R决定，R为常量，地物的缓冲区定义如下：

式中：B是距A的距离为d且小于R的全部点的集合。d一般是最小欧氏距离，但也可以是其他定义的距离。

ArcGIS中缓冲区生成有三种类型：一是基于点要素的缓冲区，通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆；二是基于线要素的缓冲区，通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；三是基于面要素多边形边界的缓冲区，向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。其中点状、线状和面状要素形成缓冲区多边形图层，是基于矢量结构，并且利用矢量操作方法建立缓冲区的过程到最后缓冲区的结果全部是矢量的数据。

图2 缓冲示意图

2.2 ArcGIS中的叠加分析

叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新的要素图层。叠加分析的目标是分析在空间位置上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关系［2］。根据叠加对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠加、线与多边形的叠加和多边形与多边形的叠加三种类型。

多边形叠置分析也称为Polygon-on-polygon叠置，它是指将同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。若需进行多层叠置，也是两两叠置后再与第三层叠置，依次类推。其中被叠置的多边形为本底多边形，用来叠置的多边形为上覆多边形，叠置后产生具有多重属性的新多边形。

合成叠置的目的，是通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。或者按照确定的地理指标，对叠置后产生的具有不同属性的多边形进行重新分类或分级，因此叠置的结果为新的多边形数据文件［3～5］。

3 方法实现及结果分析

每个大的区域都分布有很多相对独立的空间目标区域［6～9］，问题在于如何选择最适宜的目标区域。以某市为例，选择大区域中的绿化地、学校、交通、商业中心四个影响因素，实际工作中要根据问题需要确定影响因素。如最优目标区域的评价标准可设定为

1）离主要交通要道200m 之外，基本没有噪音污染。

2）在商业中心的服务范围之内。

3）在重点学区的学区范围之内（1000m）。

4）距绿化地在500m 之内，保证环境优雅。

依据评价标准空间分析方法框图如图3所示。

图3 最优区域空间分析图

依据ArcGIS的缓冲区分析得到空间区域分布图，如图4所示，可以看出，同时满足四个条件的目标区域（即落入上述交集区域），仅仅有不多的几处。

图4 某区域分布图

4 空间目标区域等级分划

仅仅获得满足四个条件的区域地段是不够的，进一步的工作应当是利用已经获得的数据，对大区域进行分等定级，所获得的结果可以提供空间目标区域分等定级及分布状况，可以一目了然地显示独立目标区域的分布优劣。

首先，需要对大区域内的空间目标区域进行分等定级，例如，设置空间目标区域分等定级的标准如下所示：

满足其中四个条件的空间目标区域为一等；满足其中三个条件的空间目标区域为二等；满足其中二个条件的空间目标区域为三等；满足其中一个条件的空间目标区域为四等。

其次，分别给满足四个条件的缓冲区图层属性表赋值，并向主干道噪音缓冲区图层的属性列表中添加噪音字段，全部赋值为-1，确保缓冲区之外的区域满足要求。再通过区域叠合、属性计算，获得全部地块的等级属性值。

最后，将每一个空间目标区域与其所处地块的等级属性值建立连接，使每一个目标区域获得适宜性等级属性。如利用每一个目标区域的属性表的等级属性值进行符号化分等定级：

一等空间目标区域：等级属性字段数字为3；

二等空间目标区域：等级属性字段数字为2；

三等空间目标区域：等级属性字段数字为1；

四等空间目标区域：等级属性字段数字为0；

五等空间目标区域：等级属性字段数字为-1；

得到整个大区域内相对独立的空间目标区域适应性评价等级分布图，如图5所示。

图5 评价等级分布图

其中图中颜色越深，表示目标区域越优。从而需求者就可以直观、清晰获取目标区域的适宜性情况，选择自己最优的目标区域。

5 结语

影响空间目标区域选择的因素众多，本文利用地理信息系统中的空间分析方法结合ArcGIS 中的缓冲区分析以及叠合分析，帮助需求者获取最佳的目标区域，并给出了基于ArcGIS的空间区域的评价方法，通过实验可以一目了然地观察出某区域的适宜性情况，选取满足自身条件的最优空间目标区域。

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