矢量数据的空间分析——缓冲区分析

1.缓冲区的概念及创建方法介绍：

缓冲区（buffer）是围绕地理要素一定宽度（缓冲距离）的区域，用于分析地理要素与周围要素之间的空间邻近性。
缓冲区分析主要基于点、线、面进行。

• 点的缓冲区建立方法：

点的缓冲区就是以该点为中心，以缓冲距离为半径的圆周所包含的范围。常用的点缓冲区生成算法为圆弧步进拟合法，该方法将圆心角等分为若干份，用等长的弦来替代圆弧，用直线代替曲线，用均匀步长的等线段来逐渐逼近圆弧段。

• 线的缓冲区建立方法：

线的缓冲区就是沿线向两侧扩展相应的缓冲距离，两侧的缓冲距离可以相同也可以不同。常用的线缓冲区算法包括角平分线法和凸角圆弧法。
（1）、角平分线法
首先对线作平行线，然后在线状要素的收尾点处，作其垂线并按缓冲距离为半径截处左右边线的起始点。在其他的折点处，用于该点相关联的两段相邻线段平行线的交点来确定。
该方法的缺点是在折点处，无法保证双线的等宽性，而且折点处的夹角越大，误差也就越大。

（2）、凸角圆弧法
首先对边线做平行线，然后在线状要素的首尾点处，作其垂线并按缓冲距离为半径截出左右边线的起始点，然后以缓冲距离为半径分别以线段首尾点为圆心，以垂线截出的起始点为源的起始点作半圆弧。在其他折点处，首先判断该点的凹凸性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧用于该点相关联的两段相邻线段平行线的交点来判断。

• 面的缓冲区建立方法：

因为面要素是由点要素组成的，因此面的缓冲区算法就是线的缓冲区的算法。

2.缓冲区分析：

ArcGIS中建立缓冲区有两种方法：使用缓冲区向导建立和使用缓冲区工具建立。点、线、面的缓冲区创建过程类似，这里以线要素的缓冲区创建为例。

• 使用缓冲区向导建立缓冲区：

在地图窗口上方的菜单栏中单击【自定义→自定义模式】，打开自定义对话框，切换到命令选项卡，在类别栏中选择工具，在命令栏中选择缓冲向导并按住鼠标左键将其拖动到窗口的工具栏中。

选中要进行缓冲分析的图层要素，点击之前加载的缓冲向导工具，打开缓冲向导对话框，选中图层中的要素按钮，并在下拉选项中选择需要创建缓冲区的要素图层，如果只对选择的图层要素创建缓冲区分析的话，就需要选中下面的仅使用所选要素选项，设置完成后点击下一步。

在对话框中，设置缓冲距离大小与单位，设置完成后点击下一步。
距离设置有三种方式：
（1）、以指定的距离——手动输入缓冲区距；
（2）、基于来自属性的距离——使用要素中某个字段的值作为缓冲区距离；
（3）、作为多缓冲区圆环——创建多环缓冲区，在后续会有介绍。

在对话框中，设置缓冲区输出类型及输出文件保存位置。对面要素创建缓冲区时，创建缓冲区使其区域才会被激活。

点击完成，得到结果。

• 使用缓冲区工具建立缓冲区：

打开【系统工具箱→Analysis Tools→邻域分析→缓冲区】工具，完成设置之后，点击确定，得到结果。
（1）、距离——缓冲区距离；
（2）、字段——使用某一字段作为缓冲区距离；
（3）、缓冲区单位——根据地图要素进行选择；
（4）、侧类型——将进行缓冲的输入要素的侧；
（5）、末端类型——线输入要素末端的缓冲区形状；
（6）、融合类型——指定要执行哪种融合操作以移除缓冲区重叠。

3.多环缓冲区分析：

对输入的要素指定不同距离的缓冲区，就可以生成多环缓冲区。输入要素可以是多个独立要素，也可以根据缓冲距离进行融合形成一个面要素。
打开【系统工具箱→Analysis Tools→邻域分析→多环缓冲区】工具，完成设置之后，点击确定，得到结果。
（1）、距离——在文本框中输入距离点击+按钮，添加多个缓冲距离。
（2）、字段名——

Reference：
《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》