GIS空间特性
GIS空间分析原理与方法
GIS空间分析原理与方法学院：资源与环境学院专业：地理信息系统班级：2011010班姓名：李松青学号：201101014GIS空间分析原理与方法地理信息系统是地理空间数据处理、分析的重要手段和平台。
在计算机软硬件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统的核心是功能是空间分析。
空间分析使GIS超越一般空间数据库、信息系统和地图制图系统，不仅能进行海量空间数据中隐藏的模式、关系和趋势，挖掘出对科学决策具有指导意义的信息，从而解决复杂的地学应用问题，进行地学综合研究。
以下是对本册内容的总结：第一章地理空间数据源分析与GIS本章简要回顾了20世纪50年代以来地理空间数据处理与建模领域，探讨了GIS 环境下空间分析的基本框架。
1.地理空间数据处理与建模1.1数量地理学讲述了数量地理学的发展、与传统地理学的比较及其地理分析模拟方法（地理系统分析，随机数学方法，地理系统数学模拟）。
1.2 地理信息系统主要介绍了GIS的概念与功能1.3 地理计算介绍了地理计算的概念与地理计算的模型和方法2.地理空间数据挖掘2.1 地理空间数据挖掘概述介绍了数据挖掘的概念、发展及其体系结构2.2 地理空间数据立方体介绍了数据立方体的基本思想与数据立方体概念所涉及的维度类型（非空间维度，空间-非空间维度，空间-空间维度），度量值（数值度量，空间度量）和成员属性2.3 联机分析处理技术介绍了OLAP概念以及与地理空间数据立方体的关系。
2.4 地理空间数据挖掘典型方法地理空间数据挖掘主要方法有：地理空间统计方法，地理空间聚类方法，地理空间关联分析，地理空间分类与预测分析，异常值分析3.GIS环境下的空间分析3.1 空间分析概念介绍了空间分析的概念与本质特征，空间分析的研究对象与目标3.2 空间分析的萌芽与发展介绍了空间分析的发展过程3.3 GIS与空间分析介绍了GIS与空间分析的关系以及地理信息系统未能大量引入专业空间分析模块的原因。
GIS名词解释一
GIS名词解释一建立DEM的方法之一【建立不规则三角网方法(TIN)】原理：对有限个离散点,每三个最临近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，计算每个网格点的高程，生成DEM。
TIN定义：将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。
【空间插值】常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，它包括内插和外推两种算法。
前者是通过已知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。
通常，在以下几种情况下要做空间插值：1、现有数据的分辨率不够，如遥感图象从一种分辨率转换到另一种分辨率。
2、现有数据的结构与所需结构不同，如将栅格数据转换到TIN数据。
3、现有数据没有完全覆盖整个区域，如只有一些离散点数据。
4、需要进行空间插值处理的原始数据包括：航片/卫片、野外测量采样数据、等值线图等。
【空间内插】定义：从已知点或分区的数据推求任意点或分区的数据的方法称为间数据的内插。
有点内插和区域内插两种。
【数字地面（形）模型】定义：描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式。
书中定义：用数字化的形式表达的地形信息。
【地理空间的特征实体】概念：地理空间实体特征是指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体。
；实体包括点、线、面、曲面和体等类型，它包括两种基本表达形式：矢量表示法、栅格表示法【E-R模型】常用的语义数据模型之一是实体--联系模型。
提供三种重要的语义概念，即实体、联系和属性。
实体: 就是对客观存在起独立作用的客体的抽象，用矩形符号表示；关系: 就是客体间有意义的相互作用或对应关系, 用菱形符号表示；属性: 对实体和联系特征的描述, 每个属性都有一个域，用椭圆表示【数据与信息的关系】数据是信息的一种表现形式，数据通过能书写的信息编码表示信息。
地理信息系统GIS第3讲空间数据组成与特点2
地理信息系统GIS第3讲空间数据组成与特点2地理信息系统GIS第3讲空间数据组成与特点2地理信息系统（GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的工具。
它涵盖了各种类型的数据，包括地图、地形、气候、人口统计数据等。
在GIS中，空间数据是一种重要的数据类型，它包括地理要素和地理属性。
地理要素是GIS中的基本单元，代表地球表面上的物体、地物或空间实体。
地理要素可以分为点、线、面等不同的类型。
点表示地理现象的位置，例如城市、河流等；线表示地理现象的线状特征，例如公路、河流等；面表示地理现象的面状特征，例如土地利用类型、湖泊等。
地理属性是地理要素相关的非空间属性数据，用于描述地理要素的特征和属性。
地理属性可以是定量数据，如温度、人口数量等，也可以是定性数据，如土地利用类型、土壤类型等。
地理属性可以与地理要素关联，构成空间数据。
空间数据具有以下几个特点：1.地理位置信息：空间数据包含地理要素的位置信息，可以通过坐标系或地址来表示。
这使得GIS系统可以在地图上准确标识、表示和分析地理现象的位置。
2.地理属性信息：空间数据不仅包含地理要素的位置信息，还包含与其相关的地理属性信息。
地理属性信息可以用于描述地理要素的特征和属性，如颜色、高度、属性等。
3.地球表面的多样性：地球表面具有多样性，包括不同地区的地质、气候、植被等。
空间数据可以捕捉和表示地球表面的多样性，为各种地质现象和分析提供基础数据。
4.时空关联性：空间数据不仅具有地理位置信息，还具有时空关联性。
GIS系统可以根据时间和空间维度，对地理现象进行分析和挖掘，揭示地理现象的时空规律和变化趋势。
5.空间数据的多源性：空间数据可以来自各种不同的数据源，如遥感影像、地图、传感器等。
这些数据源可以提供不同分辨率和精度的空间数据，为GIS分析提供不同层次和尺度的信息。
6.数据冗余性与互补性：由于不同数据源的差异和多样性，空间数据可能存在冗余性和互补性。
GIS空间分析
GIS空间分析Spatial Analysis of GIS张洪岩中国东北资源与环境研究吉林省高等学校重点实验室2009年9月第一章GIS 空间分析概说GIS技术的发展已经超过了30年。
多数人认为，GIS的功能用于制图；GIS 还可以用于分析：–事物分布的原因，以及事物之间的空间关系。
–获得更为精确、时势（up-to-date）的信息，甚至建立新的信息。
本章将主要学习：–什么是GIS分析?–GIS空间分析的主要方法–GIS分析的主要过程1.1 什么是GIS分析?GIS分析是人们发现地理数据的分布格局（geographic patterns）和要素（features）之间关系（relationships）的过程。
其结果将有助于了解当地的特点，采取合理的行动，作出最优的决策。
方法（Methods）–地图（Maps）–模型（models）—多个数据图层的结合。
GIS 分析的目标获得对某一地方更为深入的了解；作出最佳的决策；为未来的规划作好准备和创造条件。
为什么应用GIS进行分析的人不多?GIS的应用只是在近年来才得到较为广泛的应用，对许多人仍很陌生。
采用GIS进行分析还比较困难。
多数人还不知道，除了制图和创建报告之外，GIS 还能够作什么。
1.2 GIS空间分析的数据表达地理现象的两种途径：–矢量Vector每个要素是表格中的一行；要素的形状由空间中x,y坐标定义；–位置、线、面或事件–栅格Raster要素表现为在一个连续空间中的单元矩阵（matrix of cells）；每个图层表示为属性；单元大小将影响到分析的结果和地图的形式；原始地图的比例尺决定了单元大小。
认识地理要素（Geographic Features）要素的类型Types of features认识地理属性（Geographic Attributes）属性值的类型Types of attribute values–种类Categories–排序Ranks–个数Counts–数量Amounts–比率Ratios–比率表示每个要素两种数量之间的关系，由两者相除来获得。
GIS地理信息系统空间数据结构解析
GIS地理信息系统空间数据结构解析GIS是地理信息系统的英文缩写，即Geographic Information System。
它是一种利用计算机和软件技术来收集、管理、分析和展示地理空间数据的工具。
GIS空间数据结构是指在地理信息系统中用来组织和存储地理空间数据的方式和方法。
GIS空间数据结构的核心是地理空间数据的表示方法。
在GIS中，地理空间数据可以分为两种类型：矢量数据和栅格数据。
矢量数据以几何实体为基本单位，通过点、线、面等几何对象来描述地理现象的空间分布。
而栅格数据以网格为基本单位，通过将地理空间划分为规则的网格单元来表示地理现象的分布。
矢量数据通常由三要素组成：空间位置、属性信息和拓扑关系。
空间位置是指地理现象在地球表面上的位置，可以用点、线、面等几何对象来表示。
属性信息是指地理现象的有关属性和属性值，例如地名、面积、人口等。
拓扑关系是指不同几何对象之间的空间关系，例如点和线之间的相交、包含等关系。
在矢量数据的存储和管理上，常用的数据结构包括点、线和多边形数据结构。
点数据结构采用坐标表示地理位置，通常使用点图层进行存储和管理。
线数据结构由多个点连接而成，可以表示河流、道路等线状地理现象。
多边形数据结构由多条线构成封闭的区域，可以表示湖泊、行政区等面状地理现象。
除了矢量数据外，栅格数据也是GIS中常用的一种数据结构。
栅格数据将地理空间划分为规则的网格单元，每个网格单元包含一个数值或类别信息。
栅格数据适用于连续变化的地理现象，例如地形高程、气候等。
在栅格数据存储和管理上，常用的数据结构包括二维数组和图像数据结构。
在GIS空间数据结构中，数据之间的空间关系是一个重要的概念。
常见的空间关系包括相交、邻接、包含等。
相交是指两个地理现象在地理空间上有交集，邻接是指两个地理现象在地理空间上相连或相邻，包含是指一个地理现象包含另一个地理现象。
GIS空间数据结构的选择取决于具体的应用需求和数据特点。
矢量数据适用于描述点、线、面等离散的地理现象，可以准确表示地理位置和拓扑关系。
GIS空间分析
地理信息系统(GIS)具有很强的空间信息分析功能，这是区别于计算机地图制图系统的显著特征之一。
利用空间信息分析技术，通过对原始数据模型的观察和实验，用户可以获得新的经验和知识，并以此作为空间行为的决策依据。
空间信息分析的内涵极为丰富。
作为GIS的核心部分之一，空间信息分析在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。
叠置分析(Overlay Analysis)覆盖叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
也就是说，覆盖叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。
覆盖叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。
1)多边形叠置这个过程是将两层中的多边形要素叠加，产生输出层中的新多边形要素，同时它们的属性也将联系起来，以满足建立分析模型的需要。
一般GIS软件都提供了三种多边形叠置：(1)多边形之和(UNION)：输出保留了两个输入的所有多边形。
(2)多边形之积(INTERSECT)：输出保留了两个输入的共同覆盖区域。
(3)多边形叠合(IDENTITY)：以一个输入的边界为准，而将另一个多边形与之相匹配，输出内容是第一个多边形区域内二个输入层所有多边形。
多边形叠置是个非常有用的分析功能，例如，人口普查区和校区图叠加，结果表示了每一学校及其对应的普查区，由此就可以查到作为校区新属性的重叠普查区的人口数。
2)点与多边形叠加点与多边形叠加，实质是计算包含关系。
叠加的结果是为每点产生一个新的属性。
例如，井位与规划区叠加，可找到包含每个井的区域。
3)线与多边形叠加将多边形要素层叠加到一个弧段层上，以确定每条弧段(全部或部分)落在哪个多边形内。
网络分析(Network Analysis)对地理网络(如交通网络)、城市基础设施网络(如各种网线、电力线、电话线、供排水管线等)进行地理分析和模型化,是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。
地理信息系统与空间分析
地理信息系统与空间分析地理信息系统（GIS）是一种集成地理数据收集、管理、分析和展示功能的软件系统。
它利用计算机技术，将地理空间数据与属性数据相结合，帮助人们更好地理解和解释地理现象。
地理信息系统在各个领域中都有广泛的应用，其中最重要的就是空间分析。
本文将探讨地理信息系统与空间分析的关系，以及在实际应用中的价值和挑战。
一、地理信息系统的基本原理和功能地理信息系统是由地理数据、硬件设备、软件系统和人员组成的综合系统。
它可以收集和管理各种地理数据，包括地图、卫星影像、遥感数据、地理统计数据等。
地理信息系统的主要功能包括数据输入、数据管理、数据查询和分析、数据展示和输出等。
数据输入是地理信息系统的基础，包括地理数据的获取和数据格式的转换。
数据管理是地理信息系统的核心，它包括数据的存储、索引、更新和共享等。
数据查询和分析是地理信息系统的重要功能，它可以通过空间查询、属性查询、地理分析等方法，从海量地理数据中提取有用信息。
数据展示和输出可以通过地图制作、图表生成、报告输出等方式呈现地理信息。
二、空间分析在地理信息系统中的应用空间分析是地理信息系统的重要应用领域，它通过对地理空间数据进行分析和模拟，帮助人们揭示地理现象的分布规律、趋势和变化趋势。
空间分析主要包括网格分析、缓冲区分析、插值分析、栅格分析、网络分析等。
网格分析是一种基于网格数据模型的分析方法，它将地理现象分割为一个个格网单元，并通过对单元内的属性进行计算和统计，揭示地理现象的空间特征。
缓冲区分析是指在地理空间数据上，以某个点、线或面为中心，创建一定距离范围内的缓冲区，并分析缓冲区内的地理现象。
插值分析是通过已有的离散点数据，预测和填补缺失的空间数据，以获得连续和平滑的空间表面。
栅格分析是指将连续的地理现象数据转换为栅格数据，并对栅格数据进行分析和建模。
网络分析是指在地理网络上进行路径分析、设施选址等操作，以解决交通、物流等问题。
三、地理信息系统与空间分析的价值地理信息系统与空间分析在许多领域具有重要价值，包括城市规划、环境保护、交通管理、农业生产、自然资源管理等。
2 GIS空间特性与表达
专题特征（属性特征）
• 专题特征指的是除了时间和空间特征以 外的空间现象的其他特征。
• 属性特征也称为非空间特征或专题特征，是与空间实 体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量， 如实体的类型语义定义、量值等。属性通常分为定性 和定量两种，定性属性包括名称、类型、特性等；定 量属性包括数量、等级等。 • 如地形的坡度、坡向、某地的年降雨量、土地酸碱度、 土地覆盖类型、人口密度、交通流量、空气污染程度 等这些属性数据可能为一个地理信息系统派专人采集, 也可能从其他信息系统中收集,因为这类特征在其他信 息系统中都可能存储和处理。
(3)地形数据。来源于地形等高线图的数字化,已 建立的数字高程模型(DEM)和其他实测的地形数据 等。 (4)属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、 文献资料、解译信息等。
(5)元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、 分析和总结得到的有关数据的数据,例如数据来源、 数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分 辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。
由于拓扑学是研究图形在拓扑变化下不变的性质, 拓扑学已成为地理信息系统空间关系的理论基础, 为空间点、线、面之间的包含、覆盖、相离和相 接等空间关系的描述提供直接的理论依据。
为了得到一些拓扑的感性认识,假设欧氏平面 是一张高质量无边界的橡皮,该橡皮能够伸长和缩 短到任何理想的程度。想象一下基于这张橡皮所 绘制的图形,允许这张纸伸长但是不能撕破或者重 叠,这样原来图形的一些属性将保留,而有些属性 将会失去。例如,在橡皮表面有一个多边形,多边 形内部有一个点。无论对橡皮进行压缩或拉伸,点 依然存在于多边形内部,点和多边形之间的空间位 置关系不改变,而多边形的面积则会发生变化。前 者则是空间的拓扑属性,后者则不是拓扑属性。 拓扑—Topology; 几何--Geometry
GIS空间分析
GIS包含以下特征：以计算机软件、硬件为基础，具有对空间信息的采集、管理、存储分析、显示、输出等功能；具有丰富的空间分析及模型能力，能基于地理空间数据库，对复杂的现实地理世界进行描述、抽象、分析、模拟、预测和优化，不仅认识许多地学现象的格局，还深刻探究其过程；能深入不同领域、机构和行业，为各种用户提供空间信息的服务。
GIS的功能:结果显示、空间分析、数据管理、数据采集收入GIS应用领域：地图制图、辅助决策、区域规划、环境评价、国土、灾害监测、资源调查GIS空间分析：定义：空间分析（简称SA）是指分析具有空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法，其目的在于提取并传输空间数据中隐含的空间信息。
理解：以地理空间数据库为基础，运用逻辑运算、一般统计和地统计、图形与形态分析、数据挖掘等技术，提取隐含在空间数据内部的与空间信息有关的知识和规律，包括位置、形态、分布、格局以及过程等内容，以解决涉及地理空间的各种理论和实际问题。
基于GIS的空间分析是地理信息系统的核心功能之一，是地理信息系统区别于其他信息系统的主要特征之一。
可以从以下3个角度来理解：1.按空间数据结构：矢量数据分析、栅格数据分析；2.按分析对象的维数：一维、二维、三维和多维；3.按分析的复杂性：空间查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘、模型构建；空间分析的主要内容：1.空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。
2.空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。
空间形态：空间对象的几何形态。
3.空间距离：空间物体的接近程度4.空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。
GIS空间分析方法：GIS空间分析的一般方法和空间统计分析方法GIS空间分析步骤：步骤1：建立分析目的和标准。
步骤2：准备空间操作的数据。
步骤3：进行空间分析操作。
步骤4：准备表格分析的数据。
gis空间分析
gis空间分析【GIS空间分析】GIS空间分析（Geographic Information System）是指利用计算机和特殊软件技术对地理、地貌、地质、水文等地球表层信息进行科学分析和处理的一种技术手段。
它通过空间数据的获取、管理、分析和可视化展示，帮助人们深入了解地理空间关系，从而在地理决策、规划和管理中发挥重要作用。
本文将从GIS空间分析的定义、原理、应用以及未来发展等方面进行探讨，以期给读者对这一领域有一个系统、全面的了解。
一、GIS空间分析的定义GIS空间分析是通过对空间数据进行处理和分析，以实现地理空间信息的获取、提取、融合和展示的一种技术手段。
它结合了计算机科学、地理学、数学和统计学等多学科的知识，通过对地理空间数据进行空间关系、属性关系和统计关系的分析，从而揭示地理空间的内在规律。
GIS空间分析可以对地理空间数据进行分类、查询、计算和模拟，进而为地理决策提供科学支持。
二、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理基于空间数据的统计分析和空间拓扑分析，主要包括以下几个方面：1. 空间统计分析：通过统计学方法对地理空间数据进行描述、分布和变异等分析，揭示地理现象的空间规律。
例如，可以通过点密度分析、缓冲区分析和空间插值等方法，推测出分布在特定区域的事件规律，为决策提供依据。
2. 空间拓扑分析：通过对地理空间数据进行空间关系和拓扑关系分析，揭示地物之间的相互作用和约束关系。
例如，可以使用拓扑关系分析方法，判断道路网的连通性和阻断情况，为交通规划和设施布局提供支持。
3. 空间模拟分析：通过对地理空间数据进行模拟和预测，揭示不同因素对地理现象的影响和变化趋势。
例如，可以使用地理模型和算法，模拟城市扩张、环境变化等情景，并评估不同决策方案的效果。
4. 空间可视化分析：通过将分析结果以图形、图像或动画的形式展示，帮助人们直观地理解和掌握地理空间的特征和规律。
例如，通过空间分析结果的可视化呈现，可以使决策者更好地理解地理现象，从而做出科学决策。
GIS地理信息系统空间数据结构
GIS地理信息系统空间数据结构在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）已经成为了我们理解和处理地理空间数据的重要工具。
而在 GIS 中，空间数据结构则是其核心组成部分，它决定了如何有效地组织、存储和管理地理空间数据，以便于快速访问、分析和可视化。
要理解 GIS 地理信息系统的空间数据结构，首先我们得明白什么是地理空间数据。
简单来说，地理空间数据就是描述地球表面或与地球表面相关的各种信息，比如地形、地貌、道路、建筑物、水系等等。
这些数据具有空间位置、属性和时间等特征。
在 GIS 中，常见的空间数据结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构两种。
矢量数据结构是通过点、线、面等几何图形来表示地理实体。
比如，一条河流可以用一系列的点连接成线来表示，一个城市的区域可以用一个封闭的多边形面来表示。
矢量数据结构的优点是数据精度高、存储空间小、图形显示质量好，并且能够方便地进行几何变换和拓扑分析。
拓扑分析在很多应用中非常重要，比如判断两个区域是否相邻、道路网络是否连通等。
然而，矢量数据结构在处理复杂的空间关系和大规模数据时，计算量会比较大。
栅格数据结构则是将地理空间划分成规则的网格单元，每个网格单元被赋予一个特定的值来表示相应的地理特征。
比如，在卫星影像中，每个像素就是一个栅格单元，其灰度值或色彩值代表了该位置的地物信息。
栅格数据结构的优点是数据结构简单、易于实现和操作，特别适合于进行空间分析和模拟。
但它的缺点也很明显，比如数据量大、精度相对较低，而且难以表达复杂的地理实体和空间关系。
除了这两种主要的数据结构，还有一些混合的数据结构，比如矢栅一体化数据结构。
这种结构试图结合矢量数据和栅格数据的优点，以满足不同应用场景的需求。
在实际应用中，选择合适的空间数据结构取决于多个因素。
比如数据的特点和精度要求，如果数据是高精度的、几何形状复杂的地理实体，矢量数据结构可能更合适；如果数据是大面积的、连续分布的，比如地形数据，栅格数据结构可能更适用。
GIS基本空间分析
2
3
B0
4
AB B
A0
叠置前两个输入图层的弧-多边形关系表 弧ID 起点 终点 左多边形 右多边形 1 2 1 2 1 2 0 0 A B
② 拓扑重构
弧ID 起 点 终 点 左多 边形 右多 边形 2 1
⑥ ②
① ②
1 4
4 2
00 00
A0 B0
3
④
⑤
B0
4
③
④ ⑤ ⑥
3
3 3 2
4
4 1 3
A0
3 多边形的叠加
居 民 区 叠 加 图 污 染 分 级 图
A B
B1 A1 A3
B3
居民 区ID A B
污染 分级 1 2 3
叠加 居民 污染 区 区ID 分级 A1 A 1 A2 A3 B1 B3 A A B B 2 3 1 3
A2
1
2
3
原来多边形要素分割成新 要素，新要素综合了原来两 层或多层的属性。
在统一空间参照系统条件下，将同一地 区两个或两个以上图层进行叠合，以建 立地理对象之间的空间对应关系，或产 生空间区域的多重属性特征。
空间合成 叠加
空间统计 叠加
分 类
矢量数据的叠置分析 栅格数据的叠置分析
一 叠置分析(overlay)
（一）矢量数据的叠置分析
（二）栅格数据的叠置分析
算法复杂，但数据 量小、精度较高。 算法简单， 但数据量大。
在一个局部区域内用在一个局部区域内用xx方向和方向和yy方向上关于方向上关于高程高程zz的二阶导数的正负组合关系来判断的二阶导数的正负组合关系来判断地形特征点类型的判断表zziijj11zziijijj11zziijj11当当zziijj11zziijj则则vrvriijj1122当当zziijj11zziijj则则vrvriijjzzii11jjzziijjzzii11jzziijj33当当zzii11zziijj则则vrvriijj1144当当zzii11zziijj则则vrvriijj公式公式1423同时成立同时成立则则vrvriijj2以上条件都以上条件都不成立则不成立则vrvriijji1j1i1ji1j1ij1i1j1i1ji1j1ij1差分算法示意图表示其他点表示鞍点表示脊点表示谷点vr在一个在一个3333的栅格窗口中也可以直接利用中心格网的栅格窗口中也可以直接利用中心格网点与88个邻域格网点的高程关系来进行判断地形特征点
地理信息系统知识点
地理信息系统知识点地理信息系统是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，接下来店铺为你整理了地理信息系统知识点，一起来看看吧。
地理信息系统知识点(一)1、什么是GIS?它具有什么特点?答：地理信息系统(GIS , Geographic Information System)是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界(资源与环境)的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特点有：○1具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力;○2以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力;并能产生高层次的地理信息。
○3具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。
○4由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
○5地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统;而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。
信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真2、GIS与其它信息系统有什么区别答：第一，GIS有别于DBMS(数据库管理系统)，GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。
第二，GIS有别于MIS(管理信息系统)，GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强;MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。
GIS基本空间分析
GIS基本空间分析基本空间分析的方法主要包括了以下几种：1.空间查询和测量：通过查询和测量地理实体的位置、距离、长度、面积等特征，分析它们在空间上的关系。
常见的空间查询包括邻近查询、包含查询、相交查询等，可以用来解决地理要素的选择、筛选和匹配等问题。
2.空间缓冲区分析：通过在地理实体周围建立固定距离的缓冲区，研究地理实体之间的空间接近程度和相互影响关系。
空间缓冲区分析可以用来提取地理实体的邻近关系，寻找交通、环境和建筑物等方面的冲突和关联。
3.空间插值和表面分析：通过根据已知的地理实体数据值和其空间位置之间的关系，对未知位置的地理实体值进行估计和预测。
常见的空间插值方法有反距离加权插值、克里金插值、样条插值等，可以用于生成等值线、数字高程模型等地理表面。
4.空间聚类与簇分析：通过找出地理实体的内部集聚和空间聚类现象，分析地理实体的空间分布规律。
簇分析可以帮助我们发现聚类和分散的特征，揭示地理实体之间的相互作用和影响。
5.空间分布模式识别：通过对地理实体的分布特征和其所处的环境背景进行比较和分析，识别出地理实体的空间分布模式。
常见的空间模式有随机分布、聚集分布和均匀分布等，可以用于研究城市规划、土地利用、资源管理等方面的问题。
6.空间网络分析：通过对地理实体之间的连接关系和网络结构进行分析，寻找最佳路径和优化资源分配。
空间网络分析可以用于交通规划、物流管理等领域，帮助决策者做出合理的决策和布局。
基本空间分析在多个领域中发挥着重要作用，如城市规划、环境保护、资源管理等。
例如，在城市规划中，可以通过空间缓冲区分析确定建筑物之间的最佳距离，保证交通和消防通道的畅通；在环境保护中，可以利用空间聚类与簇分析，发现水体污染的集聚区，采取相应的保护措施；在资源管理中，通过空间分布模式识别，找出资源开发的最佳位置，实现资源的合理利用。
总之，基本空间分析是GIS的核心内容之一，通过对地理数据的空间关系和空间模式的分析，揭示地理实体之间的相互作用和分布规律，为决策者提供科学的空间决策支持。
地理信息系统考试
一. 名词解释：1.地理信息系统（gis）：由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2.元数据：是关于“数据的数据”，是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理信息空间信息共享的核心标准之一。
3.像元：是组成数字化影像的最小单元。
在遥感数据采集，如扫描成像时，它是传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元；在数字图像处理中，它是对模拟影像进行扫描数字化时的采样点。
4.数字高程模型（DEM）：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟。
5.数字地形分析（DTA）：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。
6.可视化：是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。
7.矢量空间数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织，它直接以几何空间坐标为基础，记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，允许任意位置、长度和面积的精确定义。
8.栅格数据结构：指基于栅格模型的数据结构，将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格单元内赋予空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。
9.空间分析：基于空间数据的分析技术，以地学原理为依托，通过分析算法，获取有关空间信息。
10.缓冲区分析：即邻近度分析，是对空间点线面实体周围形成范围的一种距离空间的分析技术，主要描述地理实体目标的影响范围和服务范围。
11.矢量数据：是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息以及目标之间的拓朴关系说明。
但在空间表达方面没有直接建立位置与地物的关系。
12.镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象；13.TIN数据结构：表示和存储曲面要素的基本要求是必须便于连续现象在任一点的内插计算，经常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面。
GIS系统简介
地理信息系统 GIS
• 特征：
– 基于空间数据 – 计算机系统支持 – 空间操作分析能力
数学： 运筹学、图论、 拓扑学、概率学、 计算几何、地统 计学等 计算机科学： 软件工程、数据 库基础、图形学、 CAD、专家系统、 通信网络、组件 开发技术等 测绘科学： 地图制图学 遥感科学 大地测量学 全球定位系统 摄影测量学
比例尺与分辨率
5米分辨率 2米分辨率 1米分辨率 0.5米分辨率 0.25米分辨率 0.125米分辨率
• 地图比例尺：测量相同目标时地图上的距 离和实际距离的比例。
• 地面分辨率：在影像数据中，一个像素所 代表的地面尺寸。 • 根据遥感影像 成图比例尺 影像地面分辨率（m） 1: 5000 0.4～0.8 制图时： 1: 10 000 0.8～1.6
1: 25 000 1: 50 000 1.0～2.4 1.4～3.2
空间参考体系
• 坐标体系类型
• 地理坐标系 • 投影坐标系
• 常用坐标体系
• • • • WGS84 北京54 西安80 2000国家大地坐标系
GIS主要应用领域
• 随着地理信息系统相关技术的发展，GIS已 经广泛应用于电力水利、资源调查、环境 评估、灾害预测、国土管理、城市规划、 邮电通讯、交通运输、军事公安、公共设 施管理、农林牧业、统计、商业金融等几 乎所有领域。（加测绘、应急、石油石化 等国民经济各个领域。）
设备台帐拓扑图形业务实时设备设备设备位置pmsdms特殊区域管理kdgis介绍功能介绍单线图管理kdgis辅助故障抢修抢修中心获得故障信息抢修中心获得故障信息gis系统gis系统抢修车辆车载端抢修车辆车载端发送故障数据发送故障数据发送故障数据获得故障位置并发送获得故障位置并发送获得故障位置并发送到达现场故障处理到达现场故障处理地图显示位置地图显示位置地图显示位置故障处理完成故障处理完成故障处理完成信息反馈信息反馈kdgis缓冲区是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区
GIS(地理信息系统)空间分析课件
总结词
研究人口分布与经济活动的空间 关联性，分析经济发展对人口分 布的影响，为区域经济发展提供 决策支持。
4. 成果应用
将分析结果应用于区域经济发展 规划、城市规划和人口管理等领 域。
自然灾害风险评估与应急响应案例
1. 数据准备
收集地质、气象、历史灾害等 数据，建立灾害数据库。
3. 应急响应
根据风险评估结果，制定应急 预案和救援措施，优化资源配 置。
叠加分析
将不同图层进行叠加，通过比较 和组合不同图层的属性信息，进 行分类、统计和综合评价。
统计分析
利用统计学原理和方法，对空 间数据进行处理和分析，挖掘 空间数据的内在规律和特征。
03
空间数据查询与可视化
空间数据查询
空间数据检索
01
根据地理坐标、属性信息等条件，快速定位和获取相关空间数
据。
多源数据融合
栅格数据
混合数据
同时包含矢量数据和栅格数据的空间 数据类型，兼具矢量数据和栅格数据 的优点，能够更好地满足复杂空间分 析的需求。
以网格形式表示地理空间，每个网格 单元代表一定地理区域，数据结构简 单，易于处理和分析。
空间分析基本概念
01
02
03
空间关系
指地理实体之间的相对位 置关系、拓扑关系、距离 关系等，是空间分析的基 础。
在空间自相关分析中，需要构建空间权重矩阵，以描述区 域单元之间的空间关系，常用的空间权重矩阵包括邻接矩 阵、距离矩阵等。
空间分布特征分析
空间分布类型
空间分布特征分析用于描述地理现象的空间分布类型，包括集中 型、分散型、均衡型等，以揭示地理现象的空间分布规律。
空间分布指数
通过计算各种空间分布指数，如集中度、分散度、均衡度等，对地 理现象的空间分布特征进行定量描述。
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空间活动分类
我们常会遇到一些只有空间概念的实例：
1、环境物质流 2、矿产资源埋藏地点的预测 3、工程网络模拟
三、空间处理方法
三类基本数据之间可能的6种关系； 1、点——点关系 2、点——线关系 3、点——区域关系 4、线——线关系 5、线——区域关系 6、区域——区域关系
实体的类型（2）
线状实体
• • • 由一列有序坐标表示如下特性： 实体长度：从起点到终点的总长； 弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度； 方向性：长流方向是从上游到下游，公路则有单向与 双向之分。 线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等， 如下图所示：
•
线状实体类型
实体的类型（3）
面状实体
内插法和外插法
内插法有： 1）最近值内插：从最接近的数据点取值。 2）使用基于两点的简单直线内插。 3）基于三点或更多点的曲线内插：可以采用样条函数。 4）随机内插：基于一定数目的已知点、参数和随机点来内插。 5）模型内插：建立一定的模型来内插。 如果是讨论数据点范围外的情形，称外插法，也有5种。
复杂特性
空间问题论述
3、空间关系
空间关系在GIS中，表示空间关系的方法主要 有5种： 1、区域定义；多边形可用一组封闭的线来定义 2、邻接性：称为多边形——弧段拓扑 3、连通性 4、方向性 5、包含性
空间关系示意图
空间关系示意图
空间关系示意图
空间问题论述
4、空间概念及组织
1）流的移动。 2）网络。 3）节点。 4）等级或名次。 5）领域或表面。 如果考虑到时间因素，还包括第（6）点 6）疾病、思想的散布、传播。
见下图
空间问题论述
2、空间特性
• • • • • • • 一般空间特性 长度：河流长度、湖泊边界、公路长度。 表面积；湖泊、岛屿、某区域面积。 体积：土方量、库容量 规则外表：圆形、方形 不规则外形：锯齿形海岸线、湖泊水涯线。 方向：山丘的坡向 坡度
空间问题论述
统计特性
• • • • • • • • • • 相同属性的实体，可根据统计特性进行区分 最大值和最小值的范围 平均值以及变化值 不相连地物的分布模式 居宅建筑发展的安排方式，或农场划分土地或地块的路径布局 交通信号灯的距离，以及从不同位置到达城市中心的总计开销时间。 各个地区的相邻地区数。 航空交通系统的网络 穿越某区域的候鸟主要走向 现象的连续性。
实体类型组合
空间实体的时间维 （亦称空间实体的时间特征）的处理
• 对空间实体或者组合事件的时间维的描述可用以下方 式： • 1）作为记录事件或属性的基本成份； • 2）作为没有空间特性发生改变的实体的一个属性； • 3）作为观察空间实体变化的参考；
下图是空间实体的时间维处理实例：
不同时间的处理方法
空间实体在地理信息系统中的表示（1）
1、单一特征 在地理信息系统中，点特征用一组x、y坐 标表示，线特征用一维有序的x、y坐标表示， 面用一组首尾相同的坐标表示。
如下图所示：
注： （3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7）， （3，5）， （5，5）， （5，3）， （6，1），可用于表示 一条线。 （3，10）， （6，9）， （7，10）， （10，7）， （9，5）， （4，6）， （3，8）， （3，10）可用于表示 一个多边形。 注意第一个坐标和最后一个坐标 相同，因为多边形总是封闭的。
3、点在多边形内的处理 4、质心的确定 5、基于点数据的某些空间统计
多边形操作——线与多边形交叉
多边形操作——多边形的合并与交叉
多边形操作——面积计算
面积内插的条件：
1、均匀面积，即假设其密度均匀； 2、或者数据相关联 3、对某一属性的连续表面描述。
多边形操作——多边形的外形量测及多边形分割
立体状实体用于描述三维空间中的现象与物 体，它具有长度、宽度及高度等属性。 • 体积，如工程开掘和填充的土方量； • 每个二维平面的面积； • 周长 • 内岛或锯齿状外形； • 含有孤立块或相邻块； •●断面图与剖面图。
实体类型组合
现实世界的各种现象比较复群众观点，往往由不同的空 间单元组合而成，例如： 1）根据某些空间单元，可以将空间问题表达出来一个特殊 任务有时需要几种空间单元来描述； 2）复杂实体有可能由不同维数和类型的空间单元组合而成； 3）某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合 实例； 4）某一类型的空间实体或以转换为另一类型； 5）某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组 合而成。 下图是不同空间单元组合的现象：
面状实体也称为多边形，是对湖泊、岛屿、地块等一类现象 的描述。在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。面状实体有如 下空间特性： 面积范围； 周长； 独立性或与其它的地物相邻，如中国及其周边国家； 内岛或锯齿状外形； 重叠性与非重叠性； 如下图所示：
• • • • •
面状实体类型
实体的类型（4）
立体状实体
•位置改变
•合并 •拓扑改变
1）寻找线的交叉点； 2） 将线分裂为线段，并标识之；
3） 识别连接点，并标识所有节点；
4） 如果有必要，需要进行节点匹配处理； 5） 捕捉节点成为线段
6） 对节点进行线段集成，并进行节点周围编辑；
7） 对线段进行集成，并生成封闭多边形； 8） 对不可分多边表进行边界集成，并进行多边形一链编辑；
多边形操作——缓冲区生成
7
多边形操作——多边形覆盖处理
•1）识别线段，最好是已有拓扑结构的线段； •2）建立多边形最小的外围矩形； •3）根据点在多边形内的处理来判断某多边形的线段是否在 覆盖图形的某多边形内； •4）寻找表示边界的线段的交叉点； •5）为新线段建立记录，并生成相应的拓扑； •6）从可能的线段中，重新组合生成新多边形，这需要根据 线段的连通性来判断。 •7）如果有新多边形生成，需要重新标识，并重新分配属性。 附例图
空间数据转换
•1）物体维数 •2）空间实体的表达方式 •3）实体的记录位置 •4）所使用的地图空间及参考系统
•5）符号表示（符号化过程）
•6）数据结构 •7）属性量测的比例 •8）分配属性给分离空间单元或聚集的空间单元 •9）表示与描述的类型
•10）从地理几何中获得拓扑关系的方式
橡皮转换
•维数的改变
表示道路的一组线特征的属性包括： •道路类型：1=分隔行驶的公路 2=干线公路 3=主要公路 4=住宅区街道 5=未铺完的公路 •路面材料：混凝土、柏油、砾石 •路面宽度：以米计量 •道路名称：计数
在GIS系统中可有如下的描述： 道路类型 长度 路面材料 宽度 2 2715.5 混凝土 52
行人道路 4
道路名称 八一路
坐标表示和属性表示之间共享和属性表示之间共的是同一识别码
二、空间问题论述
1、空间问题 人类开发和利用地理信息系统是因 为它能处理与空间实体之间的各类空间 问题。
空间问题的 一些形式
测量与空间关 系的一些形式
欲解决的空间问题有以下几类：
1、条件定位：即根据一定的条件与规则确定物体的位置或者路径。例如； • 路径进取：路程最短，时间最省，经费最少 • 定位选取：根据属性查询空间位置 • 资源分配 • 开销安排 2、间接推理：即通过建立模型进行的空间决策和预测如： • 项目选址 • 灾害预测与预报 • 环境分析 • 长度、体积、面积、坡度等量算 3、空间参考； • • • • • • 特定的笛卡尔坐标或极坐标。 邻接性识别，也就是说，线状实体或面状实体与某特定实体相接触。 线性定位物。 最小尺寸的封闭矩形。 地名或数字代码。 地块、分区及其它外形规则或不规则的空间块。
实体的类型（1）
点状实体
有如下几种类型： Point：有特定位置，维数为0的物体； ■实体点Entity point：用来代表一个实体； 注记点Text point：用于定位注记； □内点Test point：用于负载多边形的属性，存在于 多边形内； ●结点Node：表示线的终点和起点； ○角点Vertex：表示线段和弧段的内部点。
9） 设计多边形识别码，并测试质心；
10） 生成多边形最小边界矩形。
合并
二、空间实体的描述
对空间实体的描述有5种内容： 即识别码、位置、实体特征、实体的角色、 行为或功能以及实体的空间特性。
续---•识别码：用于区别同类而又不同的实体。 •位置：可用坐标描述也可用其它形式。 •空间特征：也是位置信息的一种，如维数、类型及实 体的组合等。 •实体的行为和功能：是指在数据采集过程中不仅要重 视实体的静态描述，还要收集那些动态的变化，如岛 屿的侵蚀、水体污染的扩散、建筑的变形等。 •实体的衍生信息：如一个实体有许多个名称。
信息分类实例
空间实体及其描述
三、空间实体的空间特征
实体根据空间特性可以进行分类，所以实 体常常被认为由一些基本的空间单元（指那些 基本的、实际的、不可再分的元素）来组合并 生成的编码数可用空间维数、类型。组合方式 说明空间实体的空间特征（见下图）
空 间 单 元 的 类 型
空间实体的空间特征
可有零维、一维、二维、三维之分。实体的二维和三维情况表示如下图：
地理信息系统的空间特性
• 空间实体及其描述 • 空间问题论述 • 空间处理方法
一、空间实体及其描述
一、空间实体
• 目标：实体的物理表示 • 实体类型：点、线、面、体等。 • 实体属性：对实体特征的描述，属性有属性值 的概念并有等级之分。 • 实体要素：实体是点、线、面、体多种要素的 复杂组合。
空间实体及其描述
•在几何推理过程中，有两点应注意：
1、采样点数目可能不能完整表示空间分区； 2、空间自相关情形。
例图：
线和点的基本操作
1、线交叉 2、线段交叉
1）线性方程 2）终点坐标 3）两端点间的路径