【ArcGIS】矢量数据的叠加分析

一、矢量叠加分析主要方式介绍

1、裁剪

• 提取与裁剪要素相重叠的输入要素类，得到的新要素类保留输入要素的原有属性。
  

2、相交

• 计算输入要素的几何交集。所有图层和/或要素类中相叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。

3、联合

• 计算输入要素的几何并集。将所有要素及其属性都写入输出要素类。

4、合并

• 可将多个输入数据集合并为新的单个输出数据集。此工具可以合并点、线或面要素类或表。

5、融合

• 基于指定属性聚合要素。

6、擦除

• 通过将输入要素与擦除要素的多边形相叠加来创建要素类。只将输入要素处于擦除要素外部边界之外的部分复制到输出要素类。
  

7、交集取反

• 输入要素和更新要素中不叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。

8、更新

• 计算输入要素和更新要素的几何交集。输入要素的属性和几何根据输出要素类中的更新要素来进行更新。

9、空间连接

• 根据空间关系将一个要素类的属性连接到另一个要素类的属性。目标要素和来自连接要素的被连接属性写入到输出要素类。

10、标识

• 计算输入要素和标识要素的几何交集。与标识要素重叠的输入要素或输入要素的一部分将获得这些标识要素的属性。

二、矢量叠加技术综合应用

本例以旧城更新项目计算现状用地指标为案例，讲解矢量叠加分析工具的综合应用。

1、添加数据

【规划范围】面矢量要素，是该控制性详细规划的规划用地范围。

【地块界限】面矢量要素，是该用地范围内的地籍边界，其中包括地块的现状使用属性字段【DKSX】和地块面积属性字段【DKMJ】。

【现状建筑】面矢量要素，是该用地范围内的建筑物，其中包括建筑层数字段【JZCS】、建筑底面积字段【JZDMJ】和建筑面积字段【JZMJ】属性字段。

2、提取道路用地

• 将【规划范围】和【地块界限】进行 “相交取反” 操作，可得到规划范围内的道路用地。

• ArcToolbox–>分析工具–>叠加分析–>交集取反，打开【交集取反】工具，【输入要素】处选择【规划范围】，【更新要素】选择【地块界限】，【输出要素类】命名【道路用地】，其他保持默认不变。

• 提取出的道路用地
  

3、合成新的土地使用现状图

• 将生成的【道路用地】和【地块界限】进行 “合并” 操作，可以得到整个规划范围的土地使用现状数据。
• 菜单栏–>地理处理–>合并，打开【合并】工具，【输入数据集】选择【地块界限】和上一步生成的【道路用地】，【输出数据集】命名【土地使用现状】，【字段映射】处列出了参与合并的数据的所有属性字段，表示生成的数据中将包括这些属性字段。

• 生成的土地使用现状图

4、调整土地使用现状的属性表

• 打开生成的【土地使用现状】数据的图层属性表，在【DKMJ】字段上进行【计算几何】，得到每个地块的面积（注意选择【平方米】）。

5、建筑与地块相交

• 将【现状建筑】与【土地使用现状】相交，得到带有地块标识属性（此标识为土地使用现状中地块的ID编号）的建筑物。此步骤还可以使某些跨越不同地块的建筑物案地块进行分割，从而使地块内的建筑物统计结果更加准确。
• 菜单栏–>地理处理–>相交，打开【相交】工具，【输入要素】选择【现状建筑】和上一步【调整土地使用现状的属性表】后的【土地使用现状】数据，【输出要素类】命名【现状建筑_带地块标识】。得到带有地块标识的建筑物，起属性表中的【FID_土地】字段就是对应现状用地的地块的ID编号。

• 相交之后的属性表

6、按地块统计建筑的面积

• 按照地块的ID编号分类汇总每个地块上的总建筑底面积和总建筑面积
• 在【FID_土地】字段上点击右键，在弹出的菜单中选择【汇总】，在【汇总】对话框中设置，【1.选择汇总字段(F):】选择【FID_土地】，在【2.······汇总统计信息(S):】处同时勾选【JZDMJ】和【JZMJ】下的【总和】选项，这表示按照地块的ID编号分类汇总每个地块上的总建筑底面积和总建筑面积；在【3.指定输出表：】命名为【地块建筑指标汇总】（注意保存类型处选择【dBASE表】），其中字段【Count_FID_土地】字段数值表示该地块上建筑物的数量。

• 汇总之后的【地块建筑指标汇总】表
  

7、连接地块得到地块上的面积统计

• 右键点击【土地使用现状】，在弹出的菜单中选择【连接和关联】-【连接】，在弹出的【连接数据】对话框中进行设置。 在【要将那些内容连接到该图层(W)?】处选择【某一表的属性】；在【1.······字段©:】处选择【FID】，【2. ·······加载表(T):】处选择【地块建筑指标汇总】，【3.······基础的字段(F):】选择【FID_土地】，【连接选项】处选择【保留所有记录】。

• 连接后的土地使用现状属性表
  

9、计算地块容积率

• 打开【地块使用现状】图层属性表，该表已经连接上一步连接表的信息。在属性表中添加2个双精度类型字段：【JZMD】，表示建筑密度；【FAR】，表示容积率。通过【字段计算器】分别计算这两个字段数值。
• 【土地使用现状_JZMD】=【地块建筑指标汇总.Sum_JZDMJ】/【土地使用现状.DKMJ】；【土地使用现状_FAR】=【地块建筑指标汇总.Sum_JZMJ】/【土地使用现状.DKMJ】。

• 【土地使用现状_JZMD】的计算公式
  
• 【土地使用现状_FAR】的计算公式

计算结果

10、土地使用现状专题可视化

• 打开【土地使用现状】属性，【符号系统】中采用【数量】-【分级色彩】方式，对建筑密度【JZMD】和容积率【FAR】进行专题图制作。
• 建筑密度设置类别5类，中断值为【<0.2、0.4、0.6、0.8、>0.8】,色带为蓝色渐变；
• 容积率设置类别为7类，中断值为【<0.5、1、1.5、2、3、5、>5】，色带为红色渐变。

建筑密度可视化设置

容积率设置可视化设置

三、矢量数据的栅格化处理

1、矢量数据栅格化的要点

• 矢量数据在进行栅格处理的时候，需要注意以下三个要点：

（1）依据某一属性

• 与一个矢量数据具有多个属性不同，一个栅格数据通常只能表示一个特定的属性。因此在矢量数据栅格化使，需要依据矢量数据所具有的某一属性进行转换，转换后的属性被保留在栅格数据的 “同名” 属性字段中。

（2）像元大小设置

• 栅格数据是以固定大小的栅格 “细胞” 填充空间区域而得到的，因此在矢量数据栅格化时要设置 “细胞” 的大小，通常称为 “像元大小” 。按照这一原理不难理解，像元越大，填充一定区域所用的 “细胞” 个数越少，图像也就越粗糙；反之则 “细胞” 个数越多，图像越精细。换言之，“像元大小” 越小，转换所得到的栅格图像的分辨率越高。转换后栅格数据的【Count】字段存储了对应区域像元的数据量。

（3）栅格面积推算

• 使用与矢量数据时通过 “计算几何” 得到的面积的方式不同，如果需要使用栅格计算某一区域的面积，需要采用如下公式进行推算：面积=像元大小^2*Count，其计算结果的单位为数据本身所对应的空间单位(需在投影坐标系下)。

2、矢量数据的栅格转换

• 按照用地性质，按像元大小为1(米)进行转换。
• ArcToolbox–>Conversion Tools.tbx(转换工具)–>转为栅格–>要素转栅格。【输入要素】处选择【现状用地】，【字段】选择【DKSX】，【输出栅格】命名【栅格_DKSX】，【输出像元大小】设置为【1】。

转换后的矢量数据

矢量数据属性表