缓冲区分析可以运用在生态与环境保护、项目规划与决策、地理数据结构化自动处理等方面。在生态与环境保护方面,利用缓冲区分析功能可以分析噪音或废气等污染源的污染范围;可以为野生动物选择一定范围内具有水源的栖息地;也可以对离开交通线或繁华区不同距离的土地进行估价;还可以在地震发生的区域,根据断层线的不同危险等级,评定断层线两侧不同宽度的地带区域作为警戒区。在项目规划与决策方面,利用缓冲区的分析功能可以为公园、超市、学校等公共基础设施地点选择合理的地理位置;可以为道路的规划、地下管线的铺设提供规划与决策依据。在地理数据结构化自动处理方面,地图与地理信息处理的实质是综合性分析与评价,以此给予地理实体相应的重要性,为规划与决策提供依据和为它们的多比例尺显示提供依据。但是对于简单的数字化数据是难以进行有效分析与处理的,所以必须在信息结构化的基础之上进行地图和地理信息的综合评价。
1.2 缓冲区分析的理论研究现状
如今,缓冲区分析的理论研究已经获得了一定的进展,比如缓冲区的生成、缓冲区分析建模及提高处理现实生活中问题的效率等。在这些理论中,对缓冲区生成的研究主要以以下三种方法为基础。
(1) 数学运算法
在缓冲区建立过程中,由于不同地理目标的缓冲区会相互重叠,导致缓冲区的边界相交,所以通常是对所有的边界线进行求交,产生新的多边形,然后结合所有多边形之间的属性和拓扑关系进行融合,去除冗余的多边形。
(2) 栅格算法
在缓冲区生成之前,构建一个栅格矩阵并将所有栅格单元赋值为零,每个栅格单元将被赋予生成后的缓冲区的值。在重叠的、值不同的缓冲区,栅格被赋予这些值中的最大值。最后提去缓冲区边界。
(3) 混合算法
混合算法就是利用矢量数据运算精确及栅格算法原理简单的特点,结合这两种算法形成一种相对合理的算法。缓冲区建立后,将不同等级的缓冲区分开并合并相同等级的缓冲区,将缓冲区的矢量数据转为栅格数据,扫描提取构成缓冲区边界的线段并进行求交,生成多边形。
经过浏览有关文献,不难发现,当前的缓冲区分析理论尚未系统化。在不同的领域中进行缓冲区分析主要涉及两个方面:缓冲区的构建和使用缓冲区进行分析,同时国内外大多数GIS产品的缓冲区分析功能很难同时符合不同行业的需求。
1.3 论文主要研究内容
本论文首先介绍缓冲区分析的定义及同缓冲区分析算法有关的概念,简单描述缓冲区分析算法中的栅格算法和矢量算法,以及Visual Basic 6.0和MapObject组件的特点。重点介绍点、线、面三种地理空间目标的缓冲区边界的生成算法,最后使用Visual Basic 6.0和MapObject组件实现三种地理要素的缓冲区边界生成。
2 缓冲区分析算法程序设计基础
2.1 缓冲区分析的定义
缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体,自动建立它们周围一定区域的带状区,用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度,以便为某项分析或决策提供依据[20]。
如果从数学的角度进行理解,缓冲区分析的概念是确定一个空间对象或空间对象的集合,指定它们的邻域范围,邻域大小由邻域半径 来决定。所以 对象的缓冲区定义为: ,公式中: 是指距对象 的距离小于 的全部点的集合, 一般是表示最小欧式距离。对于多个空间对象的集合: ,以 为缓冲距的多个对象的缓冲区是单个对象的缓冲区的并: 。
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