5.2 叠加分析与缓冲区

5.2 叠加分析与缓冲区

本节摘要：叠加分析把多个图层组合出新几何。本节讲相交、并集、擦除、缓冲区——空间分析的核心运算。

本节地图

阅读完本节，你应当能够：

1. 做叠加分析（相交/并集/擦除）
2. 生成缓冲区
3. 理解叠加的应用场景

概念脉络

一、叠加分析是什么

叠加分析把两个图层的几何组合，生成新几何和属性。比如用地范围和生态红线相交，得到冲突区域。

二、主要叠加操作

图 5-2 叠加分析操作

三、PostGIS 叠加

-- 用地和生态红线相交（冲突区）
SELECT ST_Intersection(a.geom, b.geom) AS conflict_geom, a.land_use, b.zone
FROM land a JOIN eco_redline b ON ST_Intersects(a.geom, b.geom);

-- 生成 500 米缓冲区
SELECT ST_Buffer(geom, 500) AS buffer_geom
FROM roads WHERE type = 'highway';
​

四、缓冲区

缓冲区是几何周围一定距离的范围：

• 点缓冲：圆形范围
• 线缓冲：带状范围
• 面缓冲：外扩/内缩范围

缓冲区用于影响范围分析（如道路噪声 500 米内、学校 1 公里内）。

五、叠加分析性能

叠加分析计算量大，性能注意：

• 空间索引：先粗筛相交候选，再精确叠加
• 简化几何：叠加前简化几何减少顶点
• 分块处理：大区域分块叠加
• 并行：多核或分布式并行叠加

六、应用场景

• 用地冲突：用地范围 ∩ 生态红线 = 冲突区
• 影响范围：道路缓冲 = 噪声影响范围
• 可达性：设施缓冲 = 服务范围
• 选址：多条件叠加筛选合适地块
• 变化检测：两期数据叠加找变化

⚠️ 常见坑：叠加前不做空间索引——全表扫描慢死。先建空间索引粗筛候选，再精确叠加。

💡 关键直觉：相交取公共、并集合并、擦除剔除、缓冲生成周围范围。叠加生成新几何+属性，缓冲生成单一几何。性能靠空间索引、简化、分块、并行。

七、叠加分析的属性拼接规则

叠加操作不只是几何裁剪，还会把两个图层的属性拼到结果里，拼接规则直接影响业务统计。以相交为例：

• 两个输入图层各带属性，结果要素继承两边属性（字段重名要处理）。
• 一对一相交直接合并；一个面被切成多块时，每块各复制一份属性，统计时注意不重复计数。
• 一对多相交会生成多行结果，做面积统计要按结果面积加权，不能简单求和。

-- 叠加时保留来源标识，方便统计
SELECT ST_Intersection(a.geom, b.geom) AS geom,
       a.parcel_id, b.zone_id,
       ST_Area(ST_Intersection(a.geom, b.geom)) AS area
FROM parcels a
JOIN zones b ON ST_Intersects(a.geom, b.geom);
​

八、缓冲区的端点与连接样式

ST_Buffer 有三个常用参数：距离、端点样式、连接样式。画道路缓冲时，round 连接更接近真实道路形态；miter 连接（尖角）在数据生产里更常见：

-- 圆头端点 + 圆角连接（默认，适合展示）
SELECT ST_Buffer(geom, 20) FROM roads;
-- 平头端点 + 直角连接（适合数据测量）
SELECT ST_Buffer(geom, 20, 'endcap=flat join=mitre') FROM roads;
​

缓冲距离的单位和坐标系一致：3857 里是米，4326 里是度（1 度约 111 公里，不适合直接缓冲）。做米级缓冲务必先投影到米制坐标系。

九、栅格叠加与矢栅混合

叠加分析不只在矢量里做。栅格叠加是逐像元运算：把多个栅格（坡度、降雨、土地覆盖）按像元组合成新的评价栅格，常见于适宜性分析。矢栅混合时，先把矢量栅格化（polygonize 的逆过程），再统一到同一分辨率逐像元算。PostGIS 的栅格函数配合 ST_MapAlgebra 可以完成这类分析，工具链相对重，建议数据量不大时先用 QGIS 的栅格计算器验证思路。

十、一个选址叠加的完整案例

需求：给充电站选址，条件是"位于商业用地、距主干道 300 米内、不在公园绿地内"。三条条件分别对应相交、缓冲、擦除：

-- 商业用地 ∩ 主干道300米缓冲 - 公园绿地
CREATE TABLE candidate AS
SELECT ST_Intersection(c.geom, b.geom) AS geom
FROM (
  SELECT ST_Buffer(r.geom, 300) AS geom FROM roads r WHERE r.type='主干道'
) b
JOIN commercial c ON ST_Intersects(c.geom, b.geom)
WHERE NOT EXISTS (
  SELECT 1 FROM parks p WHERE ST_Intersects(ST_Intersection(c.geom, b.geom), p.geom)
);
​

结果表 candidate 就是候选区，再按面积排序、叠加人口数据做优先级，就能给运营决策提供依据。叠加分析的威力正在于把多个空间条件自由组合成业务规则。

一节小结

• 叠加分析：组合多图层生成新几何和属性。
• 主要操作：相交（公共）、并集（合并）、擦除（差集）、缓冲（周围范围）。
• PostGIS：ST_Intersection、ST_Union、ST_Difference、ST_Buffer。
• 缓冲区：点圆/线带/面扩缩，用于影响范围分析。
• 性能：空间索引粗筛、简化几何、分块、并行。
• 应用：用地冲突、影响范围、可达性、选址、变化检测。

下一节讲网络分析和路径规划。