叠加分析
经常问到的一个最基本 GIS 问题是“什么在什么上？”例如：
- 什么土地利用在什么土壤类型上？
- 什么宗地在百年一遇的洪泛区中？（“中”只是“在什么上”的另一种表述方式）。
- 什么道路在什么国家中？
- 什么井在废弃的军事基地中？
为了在开发 GIS 之前解决此类问题，制图人员可在透明的塑料片上创建地图，然后在看版台上将这些塑料片叠加到一起以创建叠加数据的新地图。由于叠加能够产生如此有价值的信息，因此它对于 GIS 的开发极为重要。
叠加操作不仅仅是将线作业合并到一起；还要实现将参与叠加的要素的所有属性也融合在一起，如下例所示，其中将宗地（多边形）与洪泛区（多边形）叠加（使用联合工具）以创建新的多边形数据集。宗地在与洪泛区边界交叉处被分割，并且创建了新的多边形。FID_flood 值指示多边形是位于洪泛区的外部 (-1) 还是内部，并且所有多边形都保留它们原始的土地使用类别值。
通过选择洪泛区中的所有多边形（例如，使用按属性选择图层工具）并按土地使用类型汇总面积（使用频数工具），可计算洪泛区中每种土地使用类型的总面积。下图显示了此计算结果。
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同样，可将分水岭边界与植被图层相叠加，以计算各分水岭中每种植被类型的数量。
在下图中，将集材道路（线）和植被类型（多边形）相叠加以创建新的线要素类。这些线已在与多边形相交处被分割，并且同时将两个原始图层的属性指定给每个线要素。这些线显示为通过与每条线相关联的植被类型进行了符号化处理。
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使用叠加分析可将多个数据集的特征合并为一个特征。然后，可查找具有某一特定组属性值的特定位置或区域，即与您指定的条件相符合。经常使用此方法查找适于特定用途的位置或容易遭受某种风险的位置。例如，可叠加植被类型、坡度、坡向、土壤湿度等图层，以查找容易遭受火灾的区域。
以下是陡坡、土壤和植被的叠加示例。通过输入多边形边界的交集创建了新的多边形。生成的多边形具有原始多边形的所有属性。
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通常将叠加分析与其他类型的分析结合使用。例如，可包括从邻域分析（如缓冲区工具）或表面分析（坡度或坡向工具）获得的数据集。同样，还将可能对叠加的结果执行其他分析，例如用于选择要素子集的提取或制图综合（例如，用于融合面）。通常，叠加是分析过程或模型中的一个步骤，可能在过程的不同位置出现。
叠加方法
通常，有两种方法可用于执行叠加分析：要素叠加（叠加点、线或面）和栅格叠加。某些类型的叠加分析本身就需要这两种方法之一。通常，最好使用栅格叠加来完成满足某种条件的查找位置的叠加分析（尽管使用要素数据也可达到此目的）。当然，这还取决于数据已被存储为要素还是栅格。为执行分析而将数据从一种格式转换为另一种格式的做法可能是值得的。
要素叠加
要素叠加中的关键元素是输入图层、叠加图层和输出图层。叠加功能在输入图层中的要素被叠加图层中的要素叠置处，对该输入图层中的要素进行分割。在面相交处创建新的区域。如果输入图层包含线，则将在面与线的交叉处分割线。这些新要素存储在输出图层中，也就是说并未修改原始输入图层。叠加图层中的要素属性和来自输入图层的原始属性一起被指定给输出图层中相应的新要素。
以下是线与面的叠加示例。线在面的边界处被分割，每个生成的线要素都具有原始线要素的属性加上它所落入的面的属性。
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栅格叠加
在栅格叠加中，每个图层的每个像元都引用相同的地理位置。这使其非常适用于将许多图层的特征合并到单一图层中的操作。通常，通过将数值指定给每个特征，您便可以数学方式合并图层并将新值指定给输出图层中的每个像元。
以下是通过相加创建栅格叠加的示例。将两个输入栅格相加以创建一个具有各像元值之和的输出栅格。
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此方法通常用于按适宜性或风险为属性值排列等级，然后将这些属性值相加以便为每个像元生成一个总等级。也可为各个图层指定相对重要性以创建权重等级（在与其他图层相加之前，每个图层中的等级乘以该图层的权重值）。
以下是针对适宜性建模的使用加法的栅格叠加示例。三个栅格图层（陡坡、土壤和植被）用于为开发适宜性排列等级，等级范围是 1 至 7。这些图层相加后（底部图示），每个像元的等级排列范围是 3 至 21。
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也可基于来自多个输入图层的值的唯一组合，为输出图层中的每个像元指定一个值。
叠加工具
矢量叠加工具
要素叠加工具位于叠加工具集的分析工具箱中。从概念上讲，这些工具是相似的：它们的区别在于它们允许叠加的要素类型、是否可以一次叠加多个图层以及在输出图层中保留哪个输入要素和叠加要素。
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工具 |
二层叠加或多层叠加 |
输入数据类型 |
叠加数据类型 |
输出 |
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二进制 |
任意 |
面或与输入相同 |
输入要素，通过叠加要素分割 | |
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多个 |
任意 |
N/A |
仅包含所有输入图层共有的要素 | |
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二进制 |
任意 |
与输入相同 |
输入图层共有的要素或叠加图层共有的要素 | |
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多个 |
面 |
N/A |
所有输入要素 | |
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二进制 |
任意 |
面 |
由更新图层替换的输入要素几何 |
下表显示了使用每种工具将输入数据集与叠加数据集叠加的结果。
栅格叠加工具
栅格叠加工具位于 Spatial Analyst 工具箱中的几个工具集内。Spatial Analyst 是独立许可的 ArcGIS 扩展模块。如果您的站点拥有 Spatial Analyst 许可并已安装了 Spatial Analyst 扩展模块，您将可以访问 ArcToolbox 中的 Spatial Analyst 工具箱。