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空间缓冲区生成算法的概述与比较

摘要：空间分析是空间信息系统的核心和关键功能之一，也是评价一个空

间信息系统功能强弱的重要指标。缓冲区分析是空间信息系统中的空间分析基本

功能之一，是众多空间分析方法的基础。缓冲区分析是指为了识别某地理实体或

空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。

本文对空间对象的缓冲区分析算法作了说明，讨论了分别利用图形学方法和

图像处理的形态学方法建立地理信息系统中空间对象的缓冲区算法，并且就两种

算法的异同做出了分析。

在矢量算法中，各类地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面三类，分

别以计算机屏幕数据的点、线、面图形对象表示，进行缓冲区分析。

在栅格算法中，地理空间被划分为规则的小单元（像元），空间位置由像元

的行、列号表示。以膨胀法原理为基础，进行缓冲区分析。

关键词：地理信息系统；空间分析；缓冲区分析；矢量法；栅格法；膨胀法

引言

地理信息系统(GeographicInformationSystem简称GIS)是一项以计算机为

基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘

性的学科。它具有空间数据的输入、存储、管理、分析和输出等功能，地理信息

系统的主要目的是为了分析空间数据，以提供空间决策支持信息，因此，空间分

析是地理信息系统的主要功能，是核心，是灵魂。

空间分析是利用计算机对数字地图进行分析，从而获取和传输空间信息[1]

。

由于空间分析对空间信息(特别是隐含信息）所具有的提取和传输功能，它已经

成为地理信息系统区别于一般信息系统的功能特征，也成为评价一个地理信息系

统功能的主要指标之一。

缓冲区分析是地理信息系统最重要和最基本的空间操作功能之一。缓冲区分

析是根据点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形

实体，从而实现空间数据在其领域得以扩展的信息分析方法。例如，公共设施（商

场、邮局、银行、医院等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，都是一个邻

近度的问题。城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通线两侧所划定的绿

化带，既可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲区带。

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缓冲区分析的基本思想是给定一个空间物体(的集合)，确定它(们)的某邻域，

邻域的大小由邻域半径R决定。因此物体O的缓冲区的定义如下：

i

B={x:d(x,O)≤R}

ii

即对象O的半径为R的缓冲区是全部距O的距离d小于等于R的点的集

ii

合，d一般是指最小欧氏距离。对于多个对象的集合：

O={O:i=1,2,3,,n}

i

其半径为R的缓冲区是单个对象的缓冲区的并，即：

1空间分析的基本