GIS原理与应用教案——第五章 空间查询与空间分析
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。
利用GIS技术进行空间数据分析的步骤与技巧
利用GIS技术进行空间数据分析的步骤与技巧引言：在当今信息时代，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）以其强大的数据处理能力和空间分析功能，成为了各行各业不可或缺的工具。
在各类规划、环境评估、市场分析等研究项目中，利用GIS技术进行空间数据分析已经成为一项必备的技能。
本文旨在介绍利用GIS技术进行空间数据分析的步骤与技巧，帮助读者迅速上手。
一、数据准备任何一次GIS分析都离不开高质量的地理数据。
在进行空间数据分析之前，我们需要搜集并准备好所需的地理数据。
这些数据可以包括卫星影像、数字地图、地形地貌数据、社会经济数据等。
最好将这些数据保存在一个独立文件夹下，便于管理和使用。
二、数据导入在得到所需的地理数据后，我们需要将其导入到GIS软件中，以便进行后续的分析工作。
通常，GIS软件支持导入各种格式的地理数据，比如Shapefile、GeoTIFF、KML等。
我们只需选择合适的导入功能，将数据文件导入到GIS软件中即可。
三、数据清理导入后的地理数据可能存在各种问题，比如重叠、空缺、错误等。
在进行空间数据分析之前，我们需要对这些数据进行清理和处理，以保证数据的准确性和完整性。
例如，我们可以使用GIS软件的编辑工具，手动修改地图上的错误或调整图层的位置。
四、数据预处理空间数据分析之前，有时需要对数据进行预处理。
例如，我们可以在进行空间插值之前，对高程数据进行填充空值或者降噪处理，以减少不确定性对分析结果的影响。
如果需要将不同数据进行比较和分析，我们还可以进行坐标系的转换，以确保数据的一致性和可比性。
五、空间分析正式进行空间数据分析时，我们可以根据具体的研究目的选择不同的空间分析方法。
常用的空间分析方法包括空间插值、缓冲区分析、栅格分析、网络分析等。
这些方法可以帮助我们揭示地理现象的时空分布规律，并为决策提供科学依据。
六、分析结果展示分析完成后，我们需要将结果进行展示和呈现，以便更好地理解分析结果并进行交流。
GIS数据处理与空间分析教程
GIS数据处理与空间分析教程引言：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。
在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。
本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。
第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。
在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。
第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。
我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。
另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。
第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。
我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。
此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。
第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。
本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。
我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。
第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。
我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。
第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。
地理信息系统原理及其应用教案
地理信息系统原理及其应用教案一、教学目的和重点地理信息系统是一种采集、存储、处理、分析和展示地理数据的技术平台。
本课程的教学目标是让学生了解地理信息系统的原理和应用，并能够掌握地理信息系统的基本操作。
本课程的重点是介绍地理信息系统的原理、数据模型和空间数据分析方法。
通过实践操作，让学生掌握地理信息数据的获取、处理、分析和可视化展示的方法和技术。
二、教学内容和方法1、教学内容本课程包括以下内容：(1)地理信息系统的基本概念和原理。
(2)地理信息系统的数据模型和空间数据结构。
(3)现代地理信息技术的发展和应用。
(4)地理信息系统在资源管理、环境保护、城市规划和决策支持等领域中的应用。
2、教学方法本课程采用理论授课、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
(1)理论授课：介绍地理信息系统的基本概念和原理，让学生了解地理信息系统的背景和发展历程，掌握地理信息系统的基本概念和组成部分。
(2)案例分析：通过分析实际应用案例，让学生了解地理信息系统在不同领域的应用。
通过案例分析，让学生了解地理信息系统的工作流程和数据处理过程。
(3)实践操作：让学生进行地理信息数据的获取、处理、分析和可视化展示的实践操作。
通过实践操作，让学生掌握地理信息系统的基本操作技能，熟练掌握地理信息数据处理和空间分析方法。
三、教学时长和课程安排本课程的教学时长为40学时，按照以下课程安排进行：第一周：地理信息系统的基本概念和原理（6学时）第二周：地理信息系统的数据模型和空间数据结构（8学时）第三周：现代地理信息技术的发展和应用（10学时）第四周：地理信息系统在资源管理、环境保护、城市规划和决策支持等领域中的应用（10学时）第五周：实践操作（6学时）四、教学评价和资料准备本课程采用考试和实践操作评价相结合的教学评价方式。
教师将根据学生学科考试成绩、实验报告和综合评价等多方面考虑，并以期末成绩作为学生绩点的评价依据。
为了保证课程顺利进行，教师需要准备以下资料：(1)教材：选用较好的地理信息系统原理和应用的教材，以提高学生的知识水平和实践操作能力。
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集地理空间数据收集、存储、管理、分析和展示于一体的综合性工具。
其中，空间数据分析是GIS的核心功能之一，它帮助人们了解和解释地理现象，并为决策提供支持。
本文将介绍地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询分析地理信息系统中的空间查询分析是通过对地理空间数据进行查询和筛选，从而获取特定的空间信息。
空间查询可以通过属性查询和空间关系查询实现。
属性查询是基于地理空间数据的属性，在数据库中执行条件查询。
空间关系查询是根据地理对象之间的空间关系，如相交、包含、邻近等进行查询分析。
2. 空间缓冲分析空间缓冲分析是一种常用的地理信息系统中的空间分析方法，它以某一地理空间对象为中心，根据设定的缓冲距离，生成一系列缓冲区域。
空间缓冲分析可以用于分析地理要素的覆盖范围、相互作用范围以及对环境的影响等。
3. 空间插值分析空间插值分析是通过已知的点数据，推算未知地点的数值。
它使用插值算法，根据给定的空间数据点，在空间上生成连续的表面。
空间插值分析用于补充缺失数据、推算未来趋势以及对地理现象进行模拟和预测。
4. 空间聚类分析空间聚类分析是通过对地理要素进行分类和聚类，揭示地理现象的空间集聚特征。
它可以帮助我们发现空间上的热点区域、人口分布密度等。
常用的空间聚类分析方法有基于密度的聚类方法和基于网格的聚类方法。
5. 空间统计分析空间统计分析是通过计算地理要素的空间分布和相互关系，揭示地理现象的统计特征。
它可以帮助我们理解地理数据的空间相关性、局部差异性和空间自相关性等。
常用的空间统计分析方法包括空间自相关分析、热点分析和空间回归分析等。
二、空间数据分析使用教程1. 数据准备在进行空间数据分析之前，首先需要对数据进行准备。
这包括收集和整理地理空间数据，将其转换为GIS所支持的数据格式，如shapefile、GeoJSON等。
GIS空间分析5
第五章 空间形态
线状物体的形态分析 曲线插值与光滑
GIS
面状物体的形态分析
曲面拟合
空间曲面形态参数 曲面结构线的计算
1
Unlocking the World's Knowledge
§1 线状物体的形态分析
1-1 长度
19
GIS
Unlocking the World's Knowledge
确定最小外接圆的三个过程：
1. 确定初始外接圆；
2. 判断交点是否位于某一直径的同一 侧；
3. 圆心O向O移动找出C3 。
GIS
20
Unlocking the World's Knowledge
三、最小凸包
对简单(连通)多边形P，最小凸包Pc的 是包含P的最小凸多边形。多边形的 最小凸包与该多边形顶点集合的最小 凸包是一致的。
GIS
(3) 记P＝{PiPi+1, Pi+1Pi+2,…, Pj-1Pj}
10
Unlocking the World's Knowledge
(4) 对P中任一顶点Pk (Pk≠Pi,Pk≠Pj)，计算 Pk-1Pk+1, 如果Pk-1Pk+1包含于A(上图e)，则 PP-{Pk-1Pk, PkPk+1} PP+{Pk-1Pk+1} 如果Pk-1Pk+1全不包含于A(上图b)，转(5);
取P= P1 ，以点1为起点，经第一轮计算得：
GIS
P={P1 P4, P4 P5, P5 P8 , P8 P10 }
第二轮：P={P1 P4, P4 P12, P12 P8 , P8 P10 }
如何使用地理信息系统进行属性查询和空间分析
如何使用地理信息系统进行属性查询和空间分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集数据管理、分析和可视化于一体的计算机软件工具。
它的广泛应用使得属性查询和空间分析成为GIS的核心功能之一。
本文将探讨如何使用地理信息系统进行属性查询和空间分析。
一、属性查询属性查询是一种根据特定属性条件来筛选和提取地理数据的方法。
在GIS中，地理数据通常由多个数据表组成，每个数据表的每行表示一个地理要素，每列表示一个属性。
属性查询的目的是根据用户定义的属性条件，筛选出满足条件的地理要素，并将结果可视化呈现。
在GIS中进行属性查询时，首先需要选择待查询的数据表和查询条件。
查询条件可以是简单的等于、大于、小于等比较运算符，也可以是复杂的逻辑运算符。
用户可以根据自己的需求灵活地定义查询条件。
接下来，GIS会自动执行查询操作，并将查询结果以地图或表格的形式呈现出来。
属性查询在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在城市规划中，可以根据地块面积、土地用途等属性条件查询出满足特定要求的土地，并进行合理规划；在环境监测中，可以根据空气质量、水质状况等属性条件查询出存在污染问题的区域，并采取相应的措施。
二、空间分析空间分析是指在GIS中，对地理空间数据进行测量、统计、模拟等方式的分析。
它主要通过计算和比较地理要素之间的空间关系，从而揭示地理数据的内在规律和关联。
空间分析的基本步骤包括数据准备、空间操作和结果分析。
首先，需要确保待分析的数据具有一定的时空参考，可以通过采集、导入或处理数据来满足要求。
数据准备后，可以使用GIS软件提供的空间操作功能，如缓冲区分析、叠置分析、网络分析等。
最后，根据分析结果进行统计、可视化或其他后续处理。
空间分析在实践中被广泛应用于多个领域。
例如，在交通规划中，可以利用空间分析揭示不同交通网络布局的优劣，从而做出合理的规划决策；在灾害风险评估中，可以利用空间分析确定易受灾区域，提供科学的建议和预警。
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析
空间分析ARCGIS中的矢量数据的空间分析空间分析是GIS系统中最重要的一部分之一。
空间分析通过处理和分析矢量数据中的地理位置，可以帮助用户更好地理解和处理地球表面的空间问题。
ARCGIS是一款著名的GIS软件，其集成了强大的空间分析功能，可以方便地进行矢量数据的空间分析。
空间分析的意义空间分析可以帮助GIS用户更好地理解空间数据的结构和关系。
通过空间分析，我们可以：•可视化数据：通过制作地图可以直观地表达数据在地球上的空间位置关系。
•空间查询：通过查询地图上的要素可以挖掘出数据之间的空间关系。
•空间统计：通过分析数据之间的空间关系，可以生成统计数据并进行更进一步的研究。
ARCGIS中的矢量数据矢量数据是GIS中最常用的一类数据类型，是通过在地图上绘制点、线、面等几何图形来表示地理数据的。
ARCGIS支持常见的矢量数据格式，如shapefile、GDB、SDE、Coverage等。
矢量数据的空间分析ARCGIS支持各种形式的矢量数据的空间分析，包括：1.空间查询：ARCGIS通过自带的属性表和查询工具，可以方便地对矢量数据进行查询。
用户可以使用查询工具查询特定的属性，也可以使用空间查询工具查询矢量数据中与某个要素邻近或相交的要素。
2.空间叠加：空间叠加是将两个或多个矢量数据集合并成为一个新的矢量数据集的过程。
ARCGIS中常用的空间叠加工具有Union、Intersect、Identity、Erase等。
3.空间分析：ARCGIS中的空间分析工具可以通过空间分析来挖掘矢量数据之间的空间关系。
常用的空间分析工具有缓冲区分析、裁剪、合并、分割等。
空间分析工具的使用过程中常见的一些问题包括：1.坐标系的问题：要确保使用的地图和要素在同一坐标系下，否则可能导致分析结果异常。
2.精度要求的问题：ARCGIS中的空间分析工具需要在数据间设定空间容差值。
对待空间分析结果的精度和精细度有一定要求的应当谨慎考虑容差的设定。
gis空间分析原理与方法
gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。
GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。
一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。
1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。
每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。
2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。
常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。
空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。
二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。
常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。
2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。
常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。
3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。
常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。
4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。
常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。
三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。
1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。
2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。
gis与空间分析原理与方法
gis与空间分析原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术和工具，用于收集、存储、查询、分析和显示地理信息的系统。
空间分析是GIS的重要组成部分，它是通过对地理空间数据进行处理和分析，挖掘地理空间特征和关联关系的一种方法。
本文将介绍GIS与空间分析的原理和常用方法，以及其在实际应用中的意义与挑战。
一、GIS的基本原理GIS的基本原理是将地理空间信息与属性数据进行关联，通过空间参考和属性链接来实现地理数据的管理和分析。
地理空间信息可以是点、线、面等地理实体，属性数据则包括这些地理实体所具有的属性信息，如名称、面积、人口等。
GIS根据地理实体的属性数据和空间坐标，将其存储为地理特征，通过属性查询和空间查询等方法来实现对地理实体的查询和分析。
二、常用的空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS中最常用的空间分析方法之一，它可以根据空间位置和属性属性对地理实体进行查找和分析。
常见的空间查询方法有点查询、线查询和面查询等。
通过空间查询，可以找出特定地区的地理实体，并进行相关的空间分析。
2. 空间插值空间插值是一种通过已知的空间点数据来估计未知位置上的值的方法。
常见的空间插值方法有反距离加权法（IDW）、克里金插值法等。
空间插值可以用来推测地理空间的连续性属性，如温度、降雨量等。
3. 空间连接空间连接是指通过地理空间位置的关联，将不同数据集中的相关要素连接起来，以实现地理实体之间的关联分析。
常见的空间连接方法有点点连接、点线连接和面面连接等。
空间连接能够帮助我们发现地理实体之间的关联关系，如道路和学校的连接关系等。
4. 空间缓冲区分析空间缓冲区分析是通过在地理实体周围创建缓冲区，来研究缓冲区内的空间特征和关联关系。
常见的空间缓冲区分析方法有单一缓冲区分析、多重缓冲区分析等。
空间缓冲区分析可以用于研究城市规划、环境保护等问题。
地理信息系统 GIS 第五章 GIS空间分析技术
1、质心量测
✓质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。例如要 得到一个全国的人口分布等值线图，而人口数据只能到 县级，所以必须在每个县域里定义一个点作为质心，代 表该县的数值，然后进行插值计算全国人口等值线。 ✓质心通常定义为一个多边形或面的几何中心。当多边形 比较简单，如矩形，计算很容易。但当多边形形状复杂 时，计算也更加复杂。 ✓在某些情况下，质心描述的是分布中心，而不是绝对几 何中心。同样以全国人口为例，当某个县绝大部分人口 明显集中于一侧时，可以把质心放在分布中心上，这种 质心称为平均中心或重心。
式中，i为折线或多边形的顶点数，含义为依次求出组 成折线或多边形的所有线段长度，然后累加求和。
2 几何量算
➢多边形面积计算及其应用：辛普森（Simposion）面 积计算公式
在GIS中，梯形法是求面积的主要方法之一。其基 本思想是：按照多边形的顶点顺序依次求出多边形所 有边与X轴或Y轴组成的梯形面积，然后求其代数和
三、空间查询
✓ 例如：查询三峡地区长江流域人口大于50万的市或 县
Select*From县或市Where
县或市人口>50万
and Cross （河流名称=“长江”）
3、形状量测
• 如果认为一个标准的圆目标既非紧凑型也非膨胀型 的，对一个多边形则可定义其形状系数r为
r
P
2 A
• 其中，P为目标物周长， • A为目标物面积。 • 如果 • r〈1，目标物为紧凑型； • r =1, 目标物为一标准圆； • r 〉1，目标物为膨胀型。
三、空间查询
• 空间查询是GIS的一个重要功能，一般定义为作 用在GIS数据上的函数，它返回满足条件的内容。
• 查询是用户与系统交流的途径。
地理信息系统的数据查询与空间分析技巧
地理信息系统的数据查询与空间分析技巧地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理数据与计算机技术相结合的现代信息管理系统。
它能够提供有关地理位置、地物属性和地物关系的信息。
在这个信息大爆炸的时代，GIS正成为人们获取、处理、分析和展示地理数据的重要工具。
本文将探讨地理信息系统中的数据查询与空间分析技巧，旨在帮助读者更好地理解和应用GIS工具。
一、数据查询技巧数据查询是地理信息系统中最基本也是最重要的功能。
通过数据查询，我们可以针对特定条件或属性查找和筛选感兴趣的数据。
以下是几种常见的数据查询技巧。
1. 属性查询属性查询是根据数据表中一列或多列的属性值进行查询的方式。
在进行属性查询时，需要明确查询条件，并利用逻辑运算符（如等于、大于、小于等）组合条件表达式。
例如，我们可以通过属性查询找到特定区域的人口密度高于平均水平的地区。
2. 空间查询空间查询是根据地物之间的空间关系进行查询的方式。
常见的空间查询包括点与面的关系、线与面的关系、面与面的关系等。
例如，在城市规划中，我们可以利用空间查询找到位于某个距离内的商业中心区域，以便进行商业用地的规划。
3. 缓冲区查询缓冲区查询是基于距离测量进行的一种查询方式。
通过设定缓冲区距离，在地图上生成一定距离内的区域范围，以便进行进一步分析。
例如，我们可以利用缓冲区查询找到离公园500米范围内的住宅区，从而评估周边居民的可达性和容量。
二、空间分析技巧空间分析是地理信息系统中的一项重要任务，用于揭示地理现象之间的空间关系和模式。
以下是几种常见的空间分析技巧。
1. 空间叠加分析空间叠加分析是将不同图层的地理要素进行叠加以获得新的结果图层的过程。
通过空间叠加分析，我们可以识别出不同要素之间的重叠区域、相交区域和分离区域，从而发现地理现象之间的关联关系。
例如，我们可以将人口分布图层和道路网络图层进行叠加分析，得到不同人口密度区域的交通便利性。
GIS原理与应用实验报告书-实验五 空间叠置分析
测绘工程学院GIS原理与应用实验报告书实验名称：实验五空间叠置分析专业班级：海洋101姓名：綦跃彬学号：141003122实验地点：地理信息系统实验室实验时间：2013-05-13实验成绩：地理信息系统课程组一、实验目的与要求空间叠置分析是空间数据分析的基本方法，包括栅格数据的信息复合分析与矢量数据的叠置分析，本实验的目的在于：1）加深对多层面叠置分析基本原理、方法的认识；2）熟练掌握ArcMap 中多层面空间叠置分析的技术方法。
3）结合实际、掌握利用多层面空间叠置分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备实验数据：栅格文件：文件Slope1，Landuse矢量文件：文件point.dbf，point.shp，point.shx文件river.dbf，river.shp，river.shx，polygon.dbf文件polygon..shp，polygon.shx，文件polygon1.dbf，polygon1.shp，polygon1.shx文件polygon2.dbf，polygon2.shp，polygon2.shx文件overlay.dbf，overlay.shp，overlay.shx文件roads.dbf，roads.shp，roads.shx文件roads1.dbf，roads1.shp，roads1.shx。
三、实验内容与主要过程一）了解栅格数据1. 在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1，查看属性在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。
打开“Spatial Analyst”工具栏，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据：Landuse，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表”2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据在Arcmap中左下角运用工具“Drawing”> “New Rectangle”>“New Polygon”，绘制如下图所示图形：在上一步基础上，选择“drawing”>”Convert Graphics To Features”,操作如下图所示：执行下述步骤：“Arctoolbox”>“Extraction”>“Extract By Mask”,设置如下点击确定之后，用鼠标将自己绘制的多边形移动到一边，显示如下图：3. 栅格重分类(Raster Reclassify)通过栅格重分类操作可以将连续栅格数据转换为离散栅格数据。
GIS空间分析原理与方法
GIS空间分析原理与方法GIS空间分析是地理信息系统中的一项重要业务，它通过对空间数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和模式，帮助决策者进行科学决策。
在实际应用中，GIS空间分析主要涉及空间数据模型、空间对象关系和空间分析方法三个方面。
一、空间数据模型空间数据模型是GIS空间分析的基础，它描述了在GIS中如何表示和管理地理空间数据。
在空间数据模型中，常用的模型包括向量模型和栅格模型。
向量模型以点、线和面作为基本空间对象，通过记录它们的坐标和属性信息来描述地理对象。
向量模型适合表示形状复杂且几何关系明确的地理实体，如建筑物、道路等。
其中，点对象表示一个位置，线对象表示一条路径，面对象表示一个区域。
向量模型的优点是精度高、适用于复杂的空间关系和拓扑操作；缺点是数据量大，存储和处理复杂。
栅格模型通过将地理空间划分为一个规则的网格单元来表示地理对象，每个网格单元包含高程、属性和坐标信息。
栅格模型适用于描述连续分布的地理数据，如地形、气候等。
栅格模型的优点是数据结构简单，适合于大规模数据的存储和处理；缺点是精度相对较低，不适用于复杂的拓扑关系和空间分析。
二、空间对象关系空间对象关系是指地理实体之间的空间关系，常见的关系包括邻接、包含、相交、接触等。
空间对象关系的研究对于空间分析具有重要意义，它可以帮助我们发现地理现象之间的关联和规律。
邻接关系是指地理实体之间在空间上的直接相连，如一个国家与其邻国之间的关系。
邻接关系可以通过空间查询或空间缓冲区分析来确定。
包含关系是指一个地理实体完全包含另一个地理实体，如一个县完全包含一个乡镇。
包含关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
相交关系是指地理实体之间在空间上有交集，如两条道路之间的交叉口。
相交关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
接触关系是指地理实体之间在空间上有接触，但没有重叠，如两个水域之间的接触关系。
接触关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
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》第五章空间数据处理
05
空间数据处理应用案例
城市规划与设计
城市规划方案评估
通过空间数据处理，对城市规划 方案进行环境影响评估，确保规 划方案符合可持续发展要求。
城市交通规划
利用空间数据处理技术，分析城 市交通流量、路网结构等信息， 优化城市交通布局和道路设计。
异常值处理
识别并处理异常值，如缺失、 异常大或异常小的数据。
格式转换
将不同格式的数据统一转换为 GIS可识别的格式，如 Shapefile、GeoJSON等。
坐标系转换
将数据从一种坐标系转换到另 一种坐标系，以适应不同的地
理环境和应用需求。
数据转换
投影转换
将地理数据从一种投影方式转换为另 一种投影方式，如从地理坐标系转换 为墨卡托投影。
将不同时间点的数据进行融合，以获得时 间序列数据或动态数据。
空间数据融合
特征提取与融合
将不同空间范围或不同分辨率的数据进行 融合，以提高空间数据的覆盖范围和精度 。
从多源数据中提取共同特征并进行融合， 以实现特征匹配和识别。
数据压缩与编码
数据压缩
通过算法减少数据的大小，以节省存储空间 和提高传输效率。
编码参数设置
根据实际情况调整编码参数，以获得最佳的 压缩效果和精度。
编码方式选择
根据数据的性质和应用需求选择合适的编码 方式，如矢量编码、栅格编码等。
解压缩与解码
对压缩后的数据进行解压缩和解码，以恢复 原始数据。
03
空间数据基本处理
地图数字化
地图数字化是将纸质或实物地 图转换为数字格式的过程，便 于计算机处理和地理信息系统
空间查询与空间分析
空间查询与空间分析空间查询和空间分析是地理信息系统（GIS）中重要的功能，用于处理地理空间数据，为决策提供支持。
本文将从定义、应用领域、方法和技术等方面进行介绍，全面探讨空间查询和空间分析的相关内容。
一、空间查询的定义和应用领域空间查询是指对地理空间数据进行特定条件的和检索，以获取符合查询条件的空间数据或空间特征。
空间查询的目的是为了从地理空间数据中寻找并提取出满足特定需求的信息，为决策提供科学依据。
空间查询广泛应用于资源管理、环境保护、城市规划、应急管理、交通规划、地理病理学等领域。
资源管理是空间查询的一个重要应用领域。
通过对资源分布、利用程度等信息的查询和分析，可以实现对资源的合理配置和管理。
例如，通过对森林资源的查询和分析，可以确定合适的伐木量，确保森林的可持续利用。
城市规划是另一个典型的应用领域。
通过对城市地理空间数据进行查询和分析，可以得到城市土地使用的空间分布情况、用地类型和规模等信息。
这些信息可以帮助规划人员制定城市的发展策略和规划布局。
二、空间查询的方法和技术空间查询的方法和技术包括空间关系查询、空间属性查询和空间拓扑查询。
1.空间关系查询：是通过指定空间关系条件，来查询满足这些关系条件的空间要素。
常用的空间关系查询有重叠关系、接触关系、相交关系、包含关系等。
2.空间属性查询：是通过指定空间要素的属性条件，来查询满足这些属性条件的空间要素。
常用的空间属性查询有按照属性值进行等值查询、范围查询和多条件复合查询等。
3.空间拓扑查询：是通过指定空间要素之间的拓扑关系，来查询满足这些拓扑关系的空间要素。
常用的空间拓扑查询有连接查询、容纳查询、相邻查询和交叉查询等。
空间查询的实现主要通过空间数据库管理系统（SDBMS）来完成。
SDBMS是一种针对空间数据进行管理和查询的专门数据库管理系统，具备管理空间数据的特殊功能和索引结构。
常用的SDBMS有Oracle Spatial、PostGIS、ArcSDE等。
GIS原理与应用教案——空间数据的处理
GIS原理与应用教案——空间数据的处理教学目标：1.了解GIS的基本原理和应用领域；2.掌握空间数据的处理方法和技术；3.能够运用GIS软件进行空间数据的处理和分析；4.培养学生对地理信息系统的理解和能力。
教学重点：1.GIS的基本原理；2.空间数据的处理方法；3.GIS软件的应用。
教学难点：1.空间数据的处理方法；2.GIS软件的应用。
教学内容和方法：1.GIS原理的讲解a.介绍GIS的定义和基本原理；b.介绍GIS的应用领域和意义；c.讲解GIS数据的种类和特点。
2.空间数据的处理方法a.点、线、面数据的处理方法；b.空间数据的建模和存储方法；c.空间数据的查询和分析方法。
3.GIS软件的应用a.介绍常用的GIS软件和其功能；b.演示GIS软件的使用方法；c.指导学生进行GIS软件的操作实践。
教学资源：1.讲义、PPT；2. GIS软件（例如ArcGIS、QGIS等）。
教学过程：1.导入（10分钟）a.引入GIS的概念和应用；b.引发学生的兴趣和好奇。
2.讲解GIS原理（20分钟）a.介绍GIS的定义和基本原理；b.讲解GIS的应用领域和意义；c.讲解GIS数据的种类和特点。
3.空间数据的处理方法（30分钟）a.讲解点、线、面数据的处理方法；b.介绍空间数据的建模和存储方法；c.介绍空间数据的查询和分析方法。
4.演示GIS软件的使用（20分钟）a.介绍常用的GIS软件和其功能；b.演示GIS软件的使用方法；c.解答学生可能遇到的问题。
5.实践操作（40分钟）a.学生自行操作GIS软件进行空间数据的处理和分析；b.老师进行指导和辅助。
6.总结和评价（10分钟）a.学生自主总结所学内容；b.老师进行评价和展望。
教学评价：1.学生实践操作的成果；2.学生对GIS原理和应用的理解程度；3.学生在课堂上的表现和参与程度。
延伸拓展：1.学生可以通过实际案例，进行空间数据的处理和分析；2.鼓励学生独立进行GIS软件的应用和探索；3.学生可参加GIS相关的竞赛和实践活动，提升自身能力。
第五章空间查询与空间分析
2）TIN 法
TIN表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这 些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地 确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等--Delaunay）。
因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示 地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。
SELECT name FROM Cities WHERE temperature is high
SELECT name FROM Cities WHERE temperature >= 33.75
这种查询方式只能适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信 息系统中的通用数据库查询语言。
第2节空间数据的统计分析
b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏 程度不同的地区； c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格 网的轴线方向被夸大； d) 由于栅格过于粗略，不能精确表示地 形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；
3、DEM 特点
与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：
1）容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后， 产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制 作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。 2）精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有 的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地 图用人工的方法制作其他种类的地图，精度会受到损失，而由DEM直接输 出，精度可得到控制。 3）容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的 工序，劳动强度大而且周期长，而DEM由于是数字形式的，所以增加和修 改地形信息只需将修改信息直接输入计算机，经软件处理后即可得各种 地形图。
地理信息系统应用-《地理信息系统应用》教案-数字地形模型分析精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教案模块五空间查询与分析单元二十四数字高程模型分析一、概述（一）DEM基本概念数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。
DEM 是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。
DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。
一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是单纯的数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
DTM的另外两个分支是各种非地貌特性的以矩阵形式表示的数字模型，包括自然地理要素以及与地面有关的社会经济及人文要素，如土壤类型、土地利用类型、岩层深度、地价、商业优势区等等。
实际上DTM是栅格数据模型的一种。
它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。
（二）DEM的表示方法一个地区的地表高程的变化可以采用多种方法表达，用数学定义的表面或点、线、影像都可用来表示DEM，如图5.82所示。
1．数学方法用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。
也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。
2．图形方法（1）线模式：等高线是表示地形最常见的形式。
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第五章空间查询与空间分析学习要求：掌握1、GIS的数据查询的基本知识2、GIS空间分析模型及其算法§5.1 空间数据的查询一、空间数据查询的含义数据查询是GIS的一个非常重要的功能，定位空间对象、提取对象信息，是地理信息系统进行高层次空间分析的基础。
二、空间数据查询的方式1、基于属性数据的查询：2、基于图形数据的查询：3、图形与属性的混合查询4、模糊查询：5、自然语言空间查询：6、超文本查询7、符号查询三、查询结果的显示方式查询结果的显示环境参数1、显示方式（the display mode）有5种显示方式用语多次查询结果的运算：刷新、覆盖、清除、相交和强调。
2、图形表示（the graphical presentation）用于选定符号、图案、色彩等。
3、绘图比例尺（the scale of the drawing）确定地图显示的比例尺（内容和符号不随比例尺变化）。
4、显示窗口（the window to be shown）确定屏幕上显示窗口的尺寸。
5、相关的空间要素（the spatial context）显示相关的空间数据，使查询结果更容易理解。
6、查询内容的检查（the examination of the content）检查多次查询后的结果。
§5.2 空间数据的统计分析讲述空间数据统计分析中基本统计量的计算和常用统计数据的分类分级算法。
一、属性数据的集中特征数反映属性数据集中特性的参数有：频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比；平均数：反映了数据取值的集中位置；简单算术平均数的计算公式为：加权算术平均数的计算公式为：数学期望：以概率为权值的加权平均数的；中数：对于有序数据集X，如果有一个数x，能同时满足以下两式：则称x为数据集X的中数，记为M。
e若X的总项数为奇数，则中数为：若X的总顶数为偶数，则中数为：众数：众数是具有最大可能出现的数值。
二、属性数据的离散特征数极差：一组数据中最大值与最小值之差；离差：一组数据中的各数据值与平均数之差；标准差：方差的平方根；变差系数：衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度。
三、统计数据的分类分级系统聚类法和最优分割分级法。
§5.3 数字高程模型分析讲述基于数字高程模型（Digital Elevation Models, DEM的信息提取、坡度分析、坡面分析、剖面分析和通视性分析、并介绍具体的算法。
一、基于DEM的信息提取(一)、坡度的计算地表单元的坡度就是其切平面的法线方向与Z轴的夹角。
坡度G的计算公式为：图5-3-1图 5-3-2例如，对于格网DEM，如图5-3-2，若Za、Zb、Zc、Zd是一个格网上的四个格网点的高程，ds为格网的边长，则格网的坡度可由下式计算：(二)、坡向的计算坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角。
计算公式为：对于格网DEM，如图5-3-2，则坡度的计算公式为：,其中，二、基于DEM的可视化(一)、剖面分析坡度图的绘制应在格网DEM或三角网DEM上进行。
已知两点的坐标A(x1，y 1)，B(x2，y2)，则可求出两点连线与格网或三角网的交点，以及各交点之间的距离。
然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺，按距离和高程绘出剖面图。
(二)、通视分析通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。
通视分析的核心是通视图的绘空间叠置分析是GIS提取空间隐含信息的重要手段之一，本课介绍基于栅格和基于矢量数据结构的叠置分析方法，包括矢量数据的点、线、面两两叠置和栅格数据的单层和多层叠置分析。
一、基于矢量数据的叠置分析叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征的分析方法。
叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。
(一)、矢量数据叠置的内容1、点与多边形的叠置2、线与多边形的叠置3、多边形与多边形的叠置(二)、多边形叠置的位置误差缓冲区分析是解决空间实体邻接度问题的有效方法，本课介绍基于栅格和基于矢量数据结构的缓冲区生成算法。
一、基于矢量数据的缓冲区分析（一）、缓冲区及其作用(1)点的缓冲区 (2)线的缓冲区 (3)面的缓冲区图5-5-1 点、线、面的缓冲区（二）、缓冲区的建立(1)输入数据 (2)缓冲区操作 (3)重叠处理后的缓冲区图5-5-2 单条线的缓冲区(1)输入数据(2)缓冲区操作(3)重叠处理后的缓冲区图5-5-3 多条线的缓冲区二、基于栅格数据的缓冲区分析在栅格数据中可看作是对空间实体向外进行一定距离的扩展，因而算法比较简单。
§5.6 泰森多边形分析泰森多边形对于GIS的空间划分、插值等具有重要意义，本节介绍泰森多边形、Delaulay三角形的定义、特性及生成算法。
一、泰森多边形及其特性图5-6-1 泰森多边形泰森多边形的特性是：1、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据；2、泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近；3、位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。
在泰森多边形的构建中，首先要将离散点构成三角网。
这种三角网称为Delaunay三角网。
二、Delaulay三角形的构建概要介绍Delaunay三角形的构建、产生的准则后，具体讲述凸包插值算法生成Delaunay三角网的步骤：1、凸包生成；2、环切边界法凸包三角剖分；3、离散点内插。
三、泰森多边形的建立步骤1、离散点自动构建三角网，即构建Delaunay三角网。
2、找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。
图5-6-6 泰森多边形的建立3、对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。
4、计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。
5、根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。
§5.7 空间数据的网络分析网络是以图论为工具模拟现实信息流通的通道，并解决路径优化、资源配给等运筹问题，网络分析具有重要的实际意义。
本课讲述网络图论基础、路径分析及网络定位及分配模型。
一、网络图论基础分析和解决网络模型的有力工具是图论, 在此介绍网络分析中几个概念：图、有向图、回路、连通图、树及其性质，赋权图。
二、路径分析GIS中的路径分析包含了最短路径分析、最小生成树、最小费用最大流等问题：(一)、最短路径分析(二)、最小生成树三、最小费用最大流在地理网络中进行着物质和能量的流动，形成各种各样的流。
1）流是有向的。
2）管道的流量不可能超过最大流量。
3）每个内部节点处流入和流出节点的流量相等。
4）进水口的流量等于出水口的流量。
四、网络上的定位与分配模型的启发式算法(一)、用来解决P—中心的定位分配问题的Teitz-Bart算法(二)、引入全局和区域性算法的Densham-Rushton算法§5.8 空间距离的量算空间距离量算是许多空间分析的基础，在此介绍点、线、面实体之间的距离量算一、点/点距离计算(一)、平面距离与角度：描述二维空间中两点的距离和矢量夹角。
(二)、空间直线距离：描述三维空间中两个点的直线距离。
(三)、球面距离：描述地球表面上两点间的球面距离。
二、点/线距离计算(一)、点/线段最短距离：描述点到线段的最短距离。
(二)、点/线段垂直距离：描述点到线段所在直线的距离。
(四)、点/线段最大距离:描述点到线段两个端点距离中的的最大值。
三、点/面距离计算(一)、点/面最短距离：描述点到面的最短距离(二)、点/面最大距离：描述点到面的最大距离(三)、点/面平均距离计算：描述点到面的平均距离四、线/线距离计算(一)、线/线最短、最大距离：描述两条线之间的最短距离和最大距离(二)、线/线平均距离计算描述两条线之间的平均距离§5.9 空间分析模型讲述空间分析模型的概念、GIS常用的空间统计分析模型、对应的详细算法及模型库。
一、模型的概念和模型的生成二、GIS的空间分析模型(一)、GIS空间分析模型的概念与特点空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型。
复杂性；特殊性；图形特征；常使用数学模型，仿真模型和符号模型(二)、空间分析模型的类型1、空间分布分析模型2、空间关系分析模型3、空间相关分析模型4、预测、评价与决策模型三、GIS中常用的空间统计分析模型(一)、相关分析模型：相关分析模型就是用来分析研究各种地理要素数据之间相互关系的一种有效手段。
(二)、趋势面分析模型：用趋势面分析方法将现象的空间分布及其区域变化趋势模拟出来。
(三)、预测模型：判断结果随原因的变化而变化的方向和程度，用于推断地理要素随时间发生变化的大小。
(四)、聚类模型：根据实体间的相似程度，逐步合并若干类别使得类间差异最大，而类内差异最小。
四、模型库及其管理(一)、模型库的基本概念和表示形式模型库是在计算机中按一定的组织结构形式存储多个模型的集合体，在模型库管理系统下得到有效的管理。
(二)、模型库的组织和存储模型库由模型字典库和模型文件库组成。
(三)、模型库管理系统模型库管理系统的主要功能包括模型的存储管理(包括模型的表示、模型的存储组织结构和模型的查询与维护)、运行管理(包括模型程序的输入和编译、模型的运行控制、模型的查询与维护、模型对数据的存取)和建模技术(包括模型间的组合及模型间数据的共享和传递两个方面的问题。
)等三个方面。