空间分析技术与地理信息系统的结合

空间分析技术与地理信息系统的结合
摘要：空间分析技术（Spatial Analysis）是地理信息系统（Geographic Information System,GIS）中的核心技术，它在GIS应用中的作用主要表现为将
地理空间信息进行数字化、可视化处理，实现空间分析功能。

空间分析技术作为GIS的重要组成部分，为GIS的应用提供了丰富的信息源。

随着现代计算机技术
的发展，各种空间分析技术如地理信息系统技术、数据库技术、数据管理和处理
技术等也得到了迅速发展，并广泛应用于地理信息系统中。

这些空间分析技术与
地理信息系统相结合，极大地丰富了GIS应用功能，为GIS进一步发展奠定了基础。

关键词：空间分析技术；地理信息系统；结合
引言：
空间分析技术与地理信息系统相结合是当前GIS的一种发展趋势，这一趋势
一方面使GIS从简单的数据处理工具演变为一个完整的、具有综合分析能力的系统，另一方面也使GIS从单一的数据处理工具演变为一个集成了多种分析功能和
方法、综合集成多种数据处理和分析方法的综合性系统。

目前空间分析技术与地
理信息系统相结合已形成两种发展模式：一种是将传统的空间分析方法和算法直
接引入到地理信息系统中，实现传统地理信息系统与空间分析技术的有机结合；
另一种是将传统的空间分析方法与新发展起来的算法直接应用于地理信息系统中。

一、空间分析技术的相关概念
（一）空间数据的组织与管理
空间数据是地理信息系统中最重要的数据，其管理和组织方式对空间分析的
实现起着决定性的作用。

空间数据具有很强的结构化特征，可以用传统数据库进
行管理，也可以采用分布式数据库来存储。

目前在GIS应用中广泛采用的是关系
数据库管理系统（Rate-Based Database Management System,RDBMS），它是一
个基于关系结构的、面向对象的、支持数据存储与操作的、能够进行空间查询和分析的数据库系统[1]。

RDBMS采用面向对象技术来管理空间数据，可以把各种类型的空间数据统一表达为对象，从而避免了空间数据在不同系统中重复表示；同时RDBMS提供了一套方便易用的查询、统计和分析方法，通过对空间数据进行查询、分析和可视化等处理，可以快速地得出各种结果。

（二）空间查询与空间统计
空间查询是指对给定的查询对象，从数据库中获得其所需要的信息，并按照一定的查询条件进行查询，以满足用户对查询条件的要求。

空间查询与空间统计是两种不同类型的空间分析方法。

空间统计主要用于描述、分析和比较空间分布规律，它是对空间分布规律的定量描述，主要研究如何用统计方法描述和分析空间现象的分布规律。

空间查询则是指根据所需要得到的信息，对数据库中所存数据进行查询处理，并在此基础上进一步分析、比较和判断。

由于空间统计具有很强的直观性和客观性，所以它在地理信息系统中有广泛应用。

同时，由于人类对地理信息系统有着强烈的需求，所以随着地理信息系统向多功能方向发展，其对空间统计功能的需求也在不断提高。

（三）空间分析
空间分析是根据对地理对象的理解，从地理数据出发，应用地理模型，采用数学方法对空间对象进行分析、计算、描述和解释，从中提取有用的信息，并进行分析和处理，从而为人们提供知识或决策支持的科学方法。

空间分析可以从不同角度对地理对象进行分类，并根据不同分类对地理对象进行计算和描述。

空间分析的具体内容包括：空间数据分析、空间可视化分析等。

其中，空间数据分析是最常用的一种空间分析方法。

对于传统的地理信息系统来说，主要有以下几个方面的功能：
（1）图形显示：包括图层显示和栅格显示；
（2）属性查询和编辑：包括查询、统计、编辑等；
（3）空间可视化：包括数据的三维可视化和二维可视化；
（4）数据存储与管理：包括数据管理与备份等功能。

传统的地理信息系统具有一定的图形显示功能，但其主要表现形式为二维图像。

随着计算机图形技术及计算机网络技术的发展，三维GIS的应用已经越来越广泛，可以给人们提供更为直观、形象、逼真的三维立体信息。

同时三维GIS系统能够对三维对象进行建模、模拟与仿真，能模拟和再现自然景观以及各种建筑物等建筑景观。

因此，三维GIS系统已经成为了当前GIS领域中应用最广泛的一种形式。

（四）时空分析
时空分析是地理信息系统的一个重要组成部分，它通过对时间和空间数据的分析和挖掘，得出一些能够反映历史现象、规律等的结果。

时空分析主要有以下几种方法：
（1）空间自相关分析：从历史数据中找出一些空间变化规律，如某地区人口变化与环境、气候等因素之间的关系。

（2）时变点分析：找出历史上有某些空间现象发生在一定时间段内，如铁路沿线、石油开采等。

（3）时序分析：寻找同一地区在不同时期中出现的现象，如铁路沿线在某一地区的变化趋势。

时空分析主要是解决空间变化问题，如环境污染、城市交通拥挤等问题。

二、空间分析技术与地理信息系统的结合
（一）城市规划
在城市规划中，空间分析技术可以用来辅助规划设计、城市发展定位、城市空间布局优化等，可以为城市规划决策提供支持。

例如，利用GIS技术分析影响区域人口分布的因素，确定城市规模和用地结构；利用GIS技术分析交通网络的可达性，优化道路网结构；利用GIS技术分析城市建设用地布局，合理规划城市建设用地[2]。

（二）环境保护
在环境保护中，空间分析技术可以帮助确定城市生态环境质量，为环境保护
提供科学依据。

例如，在进行城市规划时，如果要对某地区进行环境影响评价，
就需要确定该地区的污染源和敏感点，并根据这些信息计算出该地区的人口、经
济和产业规模。

在这种情况下，空间分析技术可以帮助确定污染源分布、人口规模、产业结构、区域交通等。

如果采用传统的评价方法，则需要大量的实地考察
和数据收集工作，且费时费力。

而空间分析技术可以根据历史数据对各种因素进
行分析计算，得出相应的结论。

通过空间分析技术进行环境影响评价后，可以为
城市规划和决策提供科学依据。

（三）土地利用
土地是人类生存和发展的基础。

随着社会经济的快速发展，我国的土地资源
需求越来越大，土地资源短缺问题越来越严重。

然而，在我国人口众多的国情下，土地资源供需矛盾日益突出，如何解决这一问题已成为国家关注的重点。

土地利
用是指人类在一定区域内对土地进行开发、利用和改造活动的过程，包括土地利
用规划、土地利用管理和土地利用结构优化等。

在我国，随着城市化进程的加快，城市规模不断扩大，建设用地需求量不断增加。

然而，大量建设用地无法得到有
效利用，造成了土地资源的浪费和过度开发。

因此，开展合理规划与优化配置城
市用地尤为重要。

（四）城市交通
随着经济的快速发展，人们对城市交通的需求不断增长，但我国城市交通还
存在一些问题。

例如，车辆保有量大，道路拥挤严重；公交线路覆盖不全，影响
居民出行；公共交通设施建设不合理，造成资源浪费等。

空间分析技术在解决城
市交通问题方面有很大的作用。

例如，在道路交通网络方面，应用GIS技术可以
将城市的路网结构、交通量、道路网密度等数据以可视化方式展现出来，帮助决
策者更好地了解道路情况[3]。

在公交线路优化方面，可以根据公交线路的服务范
围和客流状况来对公交线路进行优化调整。

在出行信息服务方面，可以根据用户
的出行路线来提供相应的信息服务。

结束语：
空间分析是基于地理信息系统和其他信息技术，对空间数据进行处理、分析
和解释，为决策提供科学依据的一种技术手段。

空间分析可以将研究领域中的地
理要素或现象按地理位置、拓扑关系等进行分析，它是将与研究对象有直接关系
的空间数据与其内在规律联系起来，并通过数学方法建立模型进行模拟预测。

在
当今信息化社会，空间分析技术广泛应用于城市规划、环境保护、土地利用、城
市交通、人口管理等领域。

在智慧城市建设中，空间分析技术可以帮助实现城市
规划目标，为科学决策提供支持；在环境保护领域，空间分析技术可以实现环境
影响评价的科学决策；在城市交通领域，空间分析技术可以提高交通组织效率等。

因此，随着信息化社会的发展，空间分析技术和地理信息系统将会更加紧密地结
合在一起。

参考文献：
[1] 侯科睿.地理信息系统空间分析技术在城市土地利用规划审计中的应用[J].中国审计, 2023(5):2.
[2] 张莉娜.试论地理信息系统在我国土地管理技术中的作用[J].中文科技
期刊数据库(全文版)工程技术, 2021(7):2.
[3] 代明德.空间分析技术与地理信息系统的结合及实践应用[J].环球人文
地理, 2017(10).。