3.3 邻近性分析
邻近性（Proximity）描述了地理空间中两个地物或现象间距离相近的程度。
邻近性分析是地理信息系统特有的空间分析功能之一，主要探讨地理要素之间的距离关系，以及要素对周边区域的影响随着距离变化而产生的变化。这种影响一方面涉及哪些范围的要素受影响，另一方面涉及影响强弱随距离变化而产生的衰减，即影响程度。
3.3.1 缓冲区分析
缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性或接近程度，以识别要素对邻近对象的辐射范围或影响程度，从而为某项分析或决策提供依据。
3.3.1.1 缓冲区
1．什么是缓冲区
缓冲区（Buffer）是为了识别某一地理实体对邻近地物的影响而在其周围建立的一定宽度的多边形区域。这个宽度称为缓冲距离。
2．不同要素的缓冲区
（1）点要素的缓冲区
点要素的缓冲区就是以点要素（如地震的震源）为圆心，以缓冲距离R为半径所作的圆，相互靠近的圆可以相互重叠。
（2）线要素的缓冲区
线要素的缓冲区就是将线目标的轴线向两侧或单侧沿法线方向以缓冲距离R为平移量做平行曲（折）线，并在线的端点处以光滑曲线（如半圆弧）或垂线连接而组成的封闭区域。
（3）面要素的缓冲区
面要素的缓冲区是以面要素的边界线为轴线，以缓冲距离R为平移量向边界线外侧或内侧做平行折（曲）线所形成的的多边形。
3．静态和动态缓冲区
缓冲区有均质和非均质的特性差异。根据研究对象的影响力，可将缓冲区分为静态缓冲区和动态缓冲区两种。
在静态缓冲区内，空间要素对邻近区域的影响度是相同的，只呈现单一的距离关系，即只在一定范围内产生影响，不随距空间要素的远近而改变（均质性）；
而在动态缓冲区内，空间要素对邻近区域的作用不是固定不变的，而是会随距离的变化呈现不同强度的扩散或衰减（非均质性）。
4．建立缓冲区的算法
（1）点要素缓冲区边界生成算法
点要素缓冲区生成算法的关键是确定以点目标为中心的圆周，常用的生成算法是圆弧步进拟合法。该方法是将圆心角等分，在圆周上用等长的弦代替圆弧，以直代曲，用均匀步长的直线段逐步逼近圆弧段。
（2）线要素缓冲区边界生成算法
1）角平分线法。在线的两边按一定距离做平行线，在线的端点处以缓冲距为半径做半圆相连。
2）凸角圆弧法。该方法的关键是求出线在拐点处的凹凸性，凹侧用角平分线法建立缓冲区，凸侧以端点为原点，缓冲距为半径作圆，与两条平行线相交后用圆弧代替相交直线，以避免角平分线法中出现的尖角。
（3）面要素缓冲区边界生成算法
由于面要素实际上是由其边界线围绕而成的，因此面要素的缓冲区建立方法与线要素的基本相同。
（4）动态缓冲区边界生成算法
对于动态缓冲区分析，不能简单地设定距离参数，而要根据空间要素对周围空间影响度随距离变化的性质，选择合适的模型进行作用程度计算，有时还需要对模型进行变换。
5．建立缓冲区的几个常见参数
（1）距离
1）固定距离。固定距离是指参与缓冲区建立的所有要素采用相同的距离。
2）变化距离。变化距离是指用于建立缓冲区的每一个要素的缓冲区距离可以是不一样的，即对每一个要素而言，都可以有自己的缓冲区距离。一般将距离值存放在要素属性表的字段（Field）中，建立缓冲区时依据该字段中的值来作为缓冲距离。
3）环状距离。在某些分析应用中，有时需要对同一目标生成多个缓冲区，特别是在分析某一现象随距离衰减的变化时，需要根据影响程度的不同来生成多级缓冲区。两种类型，一是根据需要依次建立指定距离的缓冲区；二是通过指定距离和数量来建立多个相同间距的环状缓冲区。
（2）侧面类型
侧面类型（Side Type）:ArcGIS提供了Full、Left、Right以及Outside_Only四个选项。
（3）重叠
重叠区域在面积统计时，会造成面积的重算从而夸大影响区域。
重叠区域的融合（Dissolve）的方式：None、All以及List三个选项。
（4）末端类型
末端类型（End Type）：圆端（Round）和平端（Flat）
6．ArcGIS中建立缓冲区的工具
（1）Buffer工具：ArcToolbox > Analysis Tools > Proximity >Buffer
（2）Multiple Ring Buffer工具：ArcToolbox>Analysis Tools>Proximity>Multiple Ring Buffer
（3）独立的Buffer Wizard工具：ArcMap菜单上，点击Customize >Customize Mode… ，打开定制对话框，点击Commands标签，从而进入命令选项卡窗口。然后在左侧分类（Categories）列表框中选择Tools，在命令（Commands）列表框中选中Buffer Wizard，按住鼠标左键将其拖至已打开的任一工具条中，关闭定制对话框，完成缓冲区向导工具的添加。
（4）Editor工具条下的Buffer工具：一是建立缓冲区的目标图层必须处于编辑状态，且用于建立缓冲区的要素必须处于选中状态；二是只能在Distance下手动输入缓冲距离以建立固定距离的缓冲区；三是利用Template选项指定生成缓冲区的类型（线或面）。
3.3.1.2 缓冲区分析
1．什么是缓冲区分析
缓冲区分析是以缓冲区的建立为基础，对缓冲区内的要素进行分析或信息提取，以反映目标要素对周围的影响范围及影响程度的过程。它的前提或核心是建立缓冲区。
2．缓冲区分析的一般过程
（1）选择所要研究的空间对象（如点污染源、道路、河流、建筑物）；
（2）根据已有的研究成果或通过计算得到各要素的缓冲距离；
（3）依托一定的缓冲区工具，根据确定的缓冲距离，设置相关的其他参数，建立缓冲区；
（4）将缓冲区与其数据进行空间叠加等操作，获取缓冲区内的地理信息；
（5）对分析结果进行统计、评价、解释，并输出表格、图件等成果。
3．缓冲区分析的应用
在城市建设中：......。
在防洪工程设计中：......。
在防震减灾的研究中：......。
在对城市土地定级或地价评估过程中：......。
在生态规划中：......。
在土地利用规划中：......。
......
3.3.2 最近邻要素分析
1．什么是最近邻要素分析
最近邻要素（Near）分析是指对于输入要素中的每个要素，在指定的搜索半径内，在近邻要素中找出与其距离最近的要素，并计算其距离、位置及方向（角度）等数据的一种空间邻近性分析方法。
最近邻要素分析是基于要素间的欧式距离，它忽略了地面在不同方向、不同高程等方面的差异，未考虑地面的实际情况，特别是坡度、悬崖、河流、建筑物等障碍因素的影响，因此在实际应用中应注意它的局限性。
2．ArcGIS中的最近邻要素分析工具：ArcToolbox>Analysis tools>Proximity>Near。
3.3.3 点距分析
1．什么是点距分析
点距分析（Point Distance）也是一种空间邻近性分析方法，它针对输入要素中的每个点，在指定的搜索半径内，计算其与近邻要素中每个点的距离。当输入要素与近邻要素是同一数据时，则计算的是一个点数据中各点之间的距离。
2．ArcGIS中的点距分析工具：ArcToolbox >Analysis tools >Proximity >Point Distance。
3.3.4 泰森多边形分析
1．泰森多边形
泰森多边形（Thiessen Polygon）最初是由荷兰气候学家A·H·Thiessen提出，用以根据离散分布的气象站的降雨量来计算区域平均降雨量。它根据站点间的相邻关系，将区域的空间平面剖分为若干个相互邻接的多边形，每个多边形包含一个唯一的气象站，并用这个气象站的降雨量来代表这个多边形区域内的降雨量。泰森多边形也称为冯洛诺伊图（Voronoi diagram）。
2．泰森多边形的生成
两个主要步骤：
1）用离散点构建满足狄洛尼（Delaunay）准则的不规则三角网（TIN），也称Delaunay三角网（Delaunay准则包括空外接圆、最大化最小角、边长总和最小等三个原则）。
2）对Delaunay三角网中的每一边作中垂线，相邻中垂线相交所围成的区域即是泰森多边形。也可以通过计算Delaunay三角网中每一个三角形的外接圆圆心，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，得到泰森多边形（。
泰森多边形建立后也生成了这些多边形之间的拓扑关系，离散点可以用作泰森多边形的标签点，并将离散点的相关属性信息赋予泰森多边形。
3．泰森多边形的特性
1）每个泰森多边形内仅含有一个离散点，有一个点就必然有一个泰森多边形与之对应。
2）泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近，即每个多边形内部的任何位置与其相关离散点的距离都比到其他离散点的距离近。
3）位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。
4．泰森多边形的应用
可用于解决最近点、最小封闭圆等问题，以及邻接、接近度和可达性等空间分析问题
可以用离散点的性质来描述泰森多边形区域的性质；
可用离散点的数据来计算泰森多边形区域的数据；
在判断一个离散点与其它哪些离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出，且若泰森多边形是n边形，则就与n个离散点相邻。
当某一数据点落入某一泰森多边形中时，它与相应的离散点最邻近，无需计算距离。
5．ArcGIS中泰森多边形的创建：ArcToolbox > Analysis tools > Proximity >Create Thiessen Polygons。
