近鄰分析

警告

This tutorial is now obsolete. A new and updated version is available at Nearest Neighbor Analysis (QGIS3)

GIS 非常適合用於分析圖徵的空間關係。這些分析的其中之一是為特定的圖徵尋找最接近的另一個圖徵，這時 QGIS 的距離矩陣（Distance Matrix）工具就可以派上用場。在本教學中，我們會使用 2 個資料集，並且尋找這兩個圖層中，哪些點彼此最為靠近。

內容說明

我們已有許多重要地震的位置，現在要找出這些離地震最近的人口聚居地。

你還會學到這些

  • 如何在 QGIS 中操作資料表連結 (如需更多介紹請看 資料表連接)

  • 使用 查詢建構器 來顯示圖層中的次群組

  • 使用 MMQGIS 附加元件畫出樞紐線以呈現近鄰分析的結果

取得資料

這裡我們要使用 NOAA 的美國國立地球物理資料中心（NGDC）的 Significant Earthquake Database，內含所有的全球重大地震。下載 地震資料的 tab 分隔檔

Natural Earth 上有不錯的 `人口居住地 資料庫，`其中也有 `簡化版 (欄位較少) 的資料庫<http://www.naturalearthdata.com/http//www.naturalearthdata.com/download/10m/cultural/ne_10m_populated_places_simple.zip>`_

為了方便起見，你也可以直接用下面的連結下載這兩份資料集：

`signif.txt <http://www.qgistutorials.com/downloads/signif.txt>

ne_10m_populated_places_simple.zip

Data Sources: [NCEI] [NATURALEARTH]

操作流程

  1. 打開 QGIS，選擇 圖層 ‣ 加入分隔文字圖層，然後選擇剛下載的 signif.txt。

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  1. 這個檔案是 Tab 分隔檔，所以我們可以在 檔案格式 欄位選擇 定位鍵。程式會自動選擇 X 和 Y 欄位，所以按下 確定 即可。

備註

可能你會看到 QGIS 顯示讀取檔案的時候出現了一些錯誤，這是由於檔案中的某些值異常所引起的，這些異常的資料不會被讀取。在本教學中，我們就先忽略這些錯誤沒關係。

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  1. 由於地震資料採用經緯度座標，輸入的 CRS 應該會採用 EPSG: 4326，可在視窗右下角檢查是否正確。接下來來開啟人口聚居地圖層，選擇 圖層 ‣ 加入向量圖層。

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  1. 選擇剛下載的 ne_10m_populated_places_simple.zip 並按下 確定。

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  1. 稍微縮放一下瀏覽這兩個資料庫。每個紫色的點都是一個重要地震，而每個藍色的點都是一個人口聚居地（譯按：你的點顏色可能會不同，請對照圖層各自的名字）。我們要做的是為每個地震點找出最接近的人口聚居地。

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  1. 選擇 向量 ‣ 分析工具 ‣ 距離矩陣。

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  1. 在開啟的視窗中，「輸入點圖層」選擇 signif，「目標點圖層」選擇 ne_10m_populated_places_simple。此外，我們還要為這兩個圖層選擇一個「唯一ID欄位」（每個點的此欄位值都不相同），輸出檔將會依照此欄位顯示。在此例中，我們只要尋找最接近的 1 個點，所以要勾選 僅使用最鄰近(k)目標點，然後輸入 1。把輸出檔命名為 matrix.csv，然後按下確定。程式執行完畢後，點選 關閉。

備註

有件事值得一提：你可以只針對單一圖層執行近鄰分析，只需要把輸入點圖層和目標點圖層都設為相同圖層即可。輸入就會是在 1 個圖層中的點的近鄰結果。

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  1. 程式執行完畢後，在 距離矩陣 視窗點選 關閉。現在你可以使用 Notepad 或任何的文字編輯器瀏覽 matrix.csv。QGIS 也可以把此檔案匯入，這樣就可以把結果加到 QGIS 中瀏覽了。選擇 圖層 ‣ 加入分隔文字圖層。

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  1. 選擇剛剛產生的新檔案 matrix.csv，因為它只包含了文字的欄位，所以要在 幾何欄位定義 選項中勾選 無幾何欄位 (僅產生屬性表格)。按下 確定。

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  1. 現在此 CSV 檔案已以表格的形式匯入 QGIS 中。在這個表格上按右鍵，選擇 開啟屬性表格，

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  1. 現在就可以看到近鄰分析的結果了。InputID 欄位是從地震的圖層過來的，TargetID 則是從人口聚居地的圖層過來的，代表距離地震最近的人口聚居點。Distance 則是 2 個點的距離。

備註

這裡距離的計算是使用圖層的 CRS，也就是說因為我們的來源圖層是經緯度座標，輸入距離的單位也會是角度。如果你想要把距離用公尺呈現，在執行近鄰分析之前，要先重投影輸入的圖層。

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  1. 本結果已相當接近我們想要的樣子。對某些使用者來說，得到一張表格已顯足夠；然而，我們可以把結果進一步連接到原本的地震圖層屬性表格上。以右鍵點選地震圖層，選擇 屬性。

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  1. 前往 連結（Joins）的分頁，按下 + 按鈕。

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  1. 我們要作的是連接我們的分析結果到此圖層上，所以必須要為兩個表格各選擇一個能夠連接起來（具有相同數值）的欄位。為 連結（Join）圖層 選擇 matrix，再為 連結欄位 選擇 InputID，而 目標欄位 就選擇 I_D。其他選項使用預設值，最後按下 確定。

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  1. 在 連結（Joins）的分頁中，就出現了一筆連接資訊。按下 確定。

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  1. 現在在 signif 圖層上按右鍵選 開啟屬性表格。

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  1. 現在每個地震的圖徵，都多了新屬性顯示最近的 (人口聚居地) 點圖徵，以及其距離。

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  1. 接下來我們要來看看怎麼視覺畫這些結果。首先，我們要另存新圖層，把資料表連接的結果永久保存下來。以右鍵點選 signif 然後選擇 存檔為…，

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  1. 點選在 另存為 欄位側邊的 瀏覽 鈕，把新檔案命名為 earthquake_with_places.shp，確認一下 加入儲存檔案至地圖中 有開啟，最後按下 確定。

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  1. 新圖層載入後，就可以把 signif 圖層取消勾選以隱藏起來。由於本資料集相當大，所以我們可以先對資料集的一部分進行視覺化試試看。QGIS 可以讓你不用另存新檔或匯入新圖層，就載入某個圖層的子集。在 earthquake_with_places 上以右鍵點選進入 屬性。

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  1. 在「一般」分頁中，找到 Feature subset （或 Provider feature filter）的欄位，選擇 查詢建構器。

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  1. 本教學中，我們要把焦點放在墨西哥附近的地震和人口聚居地。因此，請在 查詢建構器 中輸入以下的表達式。

"COUNTRY" = 'MEXICO'
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  1. 可以看到在 QGIS 視窗中，只剩下落在墨西哥境內的地震會顯示。接下來對人口聚居地的層進行相同操作，在 ne_10m_populated_places_simple 上以右鍵點選進入 屬性。

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  1. 在「一般」分頁中，開啟 查詢建構器，輸入以下的表達式。

"adm0name" = 'Mexico'
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  1. 資料呈現的準備已經完成。我們接下來要使用一個稱為 MMQGIS 的核心附加元件，可參考 使用附加元件 進行搜尋及安裝等相關操作。安裝後，選擇 MMQGIS ‣ Create ‣ Hub Lines。

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  1. Hub Point Layer 欄位選擇 ne_10m_populated_places_simple，Hub ID Attribute 欄位選 name，Spoke Point Layer 欄位選擇 earthquake_with_places，Spoke Hub ID Attribute 欄位選擇 matrix_Tar。此程式會藉由比對屬性欄位值，把每個地震點和最鄰近的人口點用線連接起來。點選 Browse 然後把 Output Shapefile 命名為 earthquake_hub_lines.shp，最後按下 確定 開始執行。

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  1. 程式可能會花幾分鐘的時間。你可以在 QGIS 螢幕左下角看到目前進度。

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  1. 處理結束後，earthquake_hub_lines 圖層會載到 QGIS 中，可以看到現在每個地震都附帶一條線，連接到最接近的人口聚居地。

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