地理信息系统应用技术第六章之二

第六章
教学目标
掌握地理信息系统中矢量数据空间分析的基本原理与方法，掌握地理信息系统缓冲区分析的方法，掌握地理信息系统网络分析的方法。

内容纲要
第三节矢量数据分析的基本方法
矢量数据一般不存在模式化的分析处理方法，而表现为处理方法的多样性与复杂性。

一、包含分析
确定要素之间是否存在着直接的联系，即矢量点、线、面之间是否存在在空间位置上的联系，这是地理信息分析处理中常要提出的问题，也是在地理信息系统中实现图形—属性对位检索的前提条件与基本的分析方法
在包含分析的具体算法中，点与点、点与线的包含分析一般均可以分别通过先计算点到点，点到线之间的距离，然后，利用最小距离阈值判断包含的结果。

点与面之间的包含分析，或称为Point-Polygon分析，具有较为典型的意义。

利用这种包含分析方法，还可以解决地图的自动分色，地图内容从面向点的制图综合，面状数据从矢量向栅格格式的转换，以及区域内容的自动计数等等。

二、矢量数据的缓冲区分析
缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，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水平方向得以扩展的信息分析方法。

它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。

三、多边形叠置分析
多边形叠置分析也称为Polygon-on-polygon叠置，它是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。

参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。

若需进行多层叠置，也是两两叠置后再与第三层叠置，依次类推。

其中被叠置的多边形为本底多边形，用来叠置的多边形为上覆多边形，叠置后产生具有多重属性的新多边形。

其基本的处理方法是，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特性的统计分析。

合成叠置的目的，是通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地
理属性的分布区域。

或者按照确定的地理指标，对叠置后产生的具有不同属性的多边形进行重新分类或分级，因此叠置的结果为新的多边形数据文件。

统计叠置的目的，是准确地计算一种要素（如土地利用）在另一种要素（如行政区域）的某个区域多边形范围内的分布状况和数量特征（包括拥有的类型数、各类型的面积及所占总面积的百分比等等），或提取某个区域范围内某种专题内容的数据。

四、矢量数据的网络分析
1、基本概念
网络分析的主要用途是：选择最佳路径；选择最佳布局中心的位置。

最佳路径是指从始点到终点的最短距离或花费最少的路线。

最佳布局中心位置是指各中心所覆盖范围内任一点到中心的距离最近或花费最小；网流量是指网络上从起点到终点的某个函数，如运输价格，运输时间等。

网络中的基本组成部分和属性如下：
①、链（Link），网络中流动的管线，如街道，河流，水管等，其状态属性包括阻力和需求。

②、障碍（Barrier），禁止网络中链上流动的点。

③、拐点（Turn），出现在网络链中所有的分割结点上状态属性的阻力，如拐弯的时间和限制（如不允许左拐）。

④、中心（Center），是接受或分配资源的位置，如水库、商业中心、电站等。

其状态属性包括资源容量，如总的资源量；阻力限额，如中心与链之间的最大距离或时间限制。

⑤、站点（Stop），在路径选择中资源增减的站点，如库房、汽车站等，其状态属性有要被运输的资源需求，如产品数。

障碍、拐点、中心和站点有时也统称为结点（Node）。

网络中的状态属性有阻力和需求两项，实际的状态属性可通过空间属性和状态属性的转换，根据实际情况赋到网络属性表中。

2、网络分析的基本方法
①、路径分析
a. 静态求最佳路径：由用户确定权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，读出路径的相关属性，求最佳路径。

b. 动态分段技术：给定一条路径由多段联系组成，要求标注出这条路上的公里点或要求定位某一公路上的某一点，标注出某条路上从某一公里数到另一公里数的路段。

c. N条最佳路径分析：确定起点、终点，求代价较小的几条路径，因为在实践中往往仅求出最佳路径并不能满足要求，可能因为某种因素不走最佳路径，而走近似最佳路径。

d. 最短路径：确定起点、终点和所要经过的中间点、中间连线，求最短路径。

e. 动态最佳路径分析：实际网络分析中权值是随着权值关系式变化的，而且可能会临时出现一些障碍点，所以往往需要动态地计算最佳路径。

②、地址匹配
地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址的编码。

地址匹配与其它网络分析功能结合起来，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。

所需输入的数据，包括地址表和含地址范围的街道网络及待查询地址的属性值。

③、资源分配
资源分配网络模型由中心点（分配中心）及其状态属性和网络组成。

分配有两种方式，一种是由分配中心向四周输出，另一种是由四周向中心集中。

这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配。

其在地理网络中的应用与区位论中的中心地理论类似。

重点、难点：
地理信息系统缓冲区分析的方法，地理信息系统网络分析的方法。

教学设计
1、教学步骤：
1) 回顾上次课内容，课后习题疑难解答
2）概述本次课的主要内容提纲
3）逐个教学要点讲解
4）综合本次内容，提出课后学习要求
按照重点突出，详略得当，难点详细讲解的原则进行课堂时间分配，把缓冲区分析的方法作为一个小单元，网络分析的方法讲解作为一个小单元。

教学方法以讲解、示例和问答为主，联系实际应用，启发学生掌
握基本概念，了解地理信息系统空间查询的方法和基于点的空间数据内插原理与方法。

教学手段采用多媒体（计算机、投影仪）课件及相关软件演示结合的方式，一方面详细说明理论概念，一方面用于示例图表展示及相关软件结构的展示。

2、作业：
P102习题3、4题。