第九章_空间分析的应用

对发生地震灾害的地区，及时分配资源援助， 提供应急决策方案具有重要的意义。
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利用GIS的空间分析功能，分析地质构造、地形、地上 建筑物等信息，模拟地震发生过程，估计地震引起的损 失，并且可以分析地震实际发生时的灾害严重程度的空 间分布，帮助政府分配应急资源。 进行地震灾害评估时，要综合考虑地质构造、地形等各 种信息。
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城市规划空间分析的内容
城市规划的空间分析可以揭示城市空间对象间的相互 作用关系，如城市土地空间演变、城市结构以及空间 演变、人口与用地之间的关系，自然条件与城市结构 的关系，城市持续发展过程中物质、能量和信息流动 的空间规律等。
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在实践应用中，城市规划空间分析有五种主要类型：
1）比较分析：分析城市规划要素的时间序列与空间 序列的变化，通过比较分析发现要素在不同时期的数 量变化，空间分布的模式及其演变。为规划人员提供 更加详细的规划信息以供决策，把握城市空间发展的 内在规律以及未来的时空演变趋势。
流域水污染防治规划GIS系统的建立是一个半结 构化过程，必须实现定量方法与定性方法的有 机结合，实现科学管理与领导的决策经验的有 机结合。 33
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该系统包括： 1）数据库系统：提供基础数据，同时为模型服务；
2）模型库系统：是存储于计算机内，用以描述、模拟、 预测江河的水质、流域经济等各种数学模型的集合， 模型的生成是在模型数据库、方法库的支持下完成的， 它是整个决策系统的核心。
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水环境可视化
监 测 点 实 测 指 标 信 息 可 视 化
监测点实测指标信息可视化包括时序对比和监测点对比
时序对比
通过选择站点和时间段来监视某个站点的某个指标在某 时间段的监测指标变化情况。
水环境可视化
监 测 点 实 测 指 标ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ信 息 可 视 化
监测点对比
3）水污染监测；
5）道路交通管理；
4）洪水灾害分析；
6）地震灾害和损失估计；
7）输电网管理；
9）地形地貌分析； 11）军事领域等。
8）配电网管理；
10）医疗卫生；
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空间分析在城市规划中的 应用
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空间分析可提高城市规划的科学性和有效性
城市规划中的空间分析是指利用空间分析的理论和方 法对城市规划中含有空间信息（位臵、形状、分布）的 数据进行统计、分类、比例计算、形成报表，同时绘制 出相应的分析结果图件的分析过程。
3）方法库系统：方法库系统的作用是对各种模型的求 解提供必要的算法支持。 模型库和方法库联系非常紧密，也可以综合成一个库， 即模型方法库。
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4）知识库：知识库用于存放环保规划专家和水质评 价专家提供的专门知识(各种环保法律法规、各种水质 等级的评价标准、各种规划方案的指定经验)，通过知 识库知识的自动获取为江河流域水污染防治规划辅助 决策支持系统提供有力支持。 这种具有大量数学模型的GIS系统进行空间分析时解 决的一个最重要的问题就是如何充分利用这些数学模 型，为空间分析任务服务。
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空间分析在地震灾害和损失估计中的应用主要包括： 1）估计地表震动灾害 应急指挥需要识别地震源点，然后建立在该点发生 地震以及地震波传播的模型，估计地震破坏的分布， 最后根据地表的土壤条件得到最终的震动强度。 2）估计次生地震的灾害
次生地震灾害是直接灾害发生后，破坏了自然或社 会原有的平衡或稳定状态，从而引发的灾害。主要 有火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫等。评估这些灾害 需要收集相应区域的地质构造信息，计算地表运动 的强度和持续时间，以及在以前的地震发生过程中 发生这些灾害的历史情况。
作为地理信息系统核心功能的空间分析技术方法，在城 市规划领域具有及其广阔的应用前景。
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城市规划空间分析的实践意义：分析和研究城市空间 实体的现状以及预测其发展，并以此作为编制城市规 划、指导城市建设的依据。 城市空间作为一个特殊的空间系统，是政治、经济、 社会、环境等人文、自然过程共同作用的结果，有其 独特的空间演变机制。在充分分析城市空间基础数据， 包括空间数据与非空间数据的基础上，发现空间演变 的规律，为城市规划奠定分析基础，使城市规划成果 有据可依。 空间分析技术方法的应用，为城市规划空间研究提供 了新的技术手段，能解决这方面存在的不足。
这些模型一起构成模型库，并与数据库一起构成评估 系统的主体。
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1、空间分析在洪水灾害评估中的应用 2）多源数据的综合分析 利用空间分析功能对不同来源的数据进行综合分析， 为洪水灾害的分析提供必要的数据基础，通过综合分 析提取必要的信息。 3）多层次模型分析 洪水灾害GIS是一种专题性的地理信息系统，洪水灾 害分析信息系统不仅可以充分利用GIS提供的各种数 据处理分析功能，而且可以在更高层次上开发专业模 型和专家系统，提高分析工作的科学性和深度。
2）统计分析：城市规划要素的非空间信息的分析， 运用回归分析、相关分析、主成分分析等方法，确定 数据库属性之间存在的函数关系或相关关系，应用于 城市规划中的单因素不同状况统计、多因素交叉统计、 频率统计等运算。
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3）预测分析：根据城市发展的时空演变规律，使用 各类预测模型，预测一定时期内的人口规模、城市 土地利用、城市灾害、区域增长等的发展变化趋势 以及演变过程。在预测分析的基础上，制定正确的 政策措施来引导城市结构要素在空间上的合理布局 与组合。 4）优化分析：制定合理的城市规划涉及到社会、经 济、政治、环境等许多要素，优化分析就是通过对 大量规划数据的综合与概括，在多因素综合影响的 条件下，在多种规划方案中，选择最优的规划方案 或发展目标。城市土地利用功能区划、城市功能区 划分、规划方案评价、环境质量评价等问题都需要 进行优化分析。
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1、空间分析在洪水灾害评估中的应用 5）提供多种输出 GIS的空间分析计算结果可以在屏幕上以图形 或表格方式显示， 也可提供报告、报表、地图的硬拷贝。
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2、洪水灾害评估GIS系统中的空间分析在荆江分滞洪 区的应用
荆江分洪区工程是长江防洪体系的重要组成部分，担负着削减洪 峰，分、蓄洪水的作用。 该工程由位于荆江河段沙市段南岸的荆江分洪区、涴市扩大区、 虎西备蓄区及长江北岸的人民大垸（上、下）组成。总蓄滞面积 1358KM2，有效容积71.6亿m3。
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1、空间分析在洪水灾害评估中的应用 4）洪灾场景模拟分析 洪水灾害分析信息系统可以对洪灾发生的不同阶段进 行分析。 在洪灾发生前，模拟分析洪灾发生的可能性和空间 分布规律； 在洪灾发生过程中，实现洪灾信息的接收、处理和 分析，为防洪抗险提供即时的信息； 在洪灾发生后，利用多方面的信息，提供洪灾损失 的详细报告，辅助制定救灾计划和重建家园规划。
武汉大学遥感信息工程学院遥感科学与技术本科生教案(2012)
第九章 空间分析的应用
秦昆 qinkun163@
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空间分析的应用是指空间分析的理论、方法和过程在 与空间数据处理有关的领域的具体应用。
空间分析可以应用到自然科学和社会科学的多个领域， 包括以下应用领域： 1）城市规划与管理； 2）厂址选择；
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《Nature》社论：科学家应为城市发展作出贡献 2010年10月21日出版的《Nature》杂志发表社论—— 《救救我们的城市》（Save our cities），称相关研究 领域的科学家们应该更多地将关注重点放在城市。同 期《自然》还刊登了关于科研与城市的系列文章。
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城市，让生活更美好（Better City, Better Life）
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数据库是洪水灾害损失评估的基础，洪水灾害损失评 估数据库包括： ①数字地形数据； ②行政区划数据； ③洪灾区的土地利用数据； ④社会经济数据(包括以县为单位的人口、农作物 产量、投入、总产值等)； ⑤历史洪水损失数据； ⑥水文气象数据等。
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评估模型为利用数据库的数据进行快速评估提供方法， 这些评估模型包括： 受灾地区土地利用评估分析模型、 受淹人口与房屋评估模型、 受淹农作物损失估算模型、 防洪抗灾辅助决策模型(洪灾行为的模拟模型、滞洪 区洪水演进模型、避险迁安分析模型等)。
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空间分析在洪水灾害 评估中的应用
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洪水灾害是当今世界上的主要自然灾害，防治洪水 灾害是世界各国普遍关注的问题。 在过去相当长的时间内，世界各国的防洪战略主要 是依靠水利工程控制洪水，降低洪灾损失， 随着社会经济的发展，人类不断扩大对自然资源的 开发利用范围，洪水出现频数及其所造成的损失也 不断地增加， 人们逐渐认识到，仅仅采用水利工程措施不能完全 抵御洪水、尤其是发生特大洪水时，借助水利工程 来保障灾区的安全并不那么容易。
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1、空间分析在洪水灾害评估中的应用 1）洪水灾害评估模型的建立
洪水灾害的研究涉及自然科学和社会科学的众多领域。
在洪水灾害损失评估信息系统中，利用建立的灾害数 据库和灾害评估模型，在地理信息系统的支持下，在 遥感监测的基础上，对洪水淹没的土地类型、受灾人 口和房屋、洪水淹没历时、作物损失程度等进行科学 而有效的评估。
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空间分析在地震灾害和损失估计中的应用主要包括： 3）估计建筑物的损害
需要收集地震区域内建筑和生命线的分布状况，然 后对每种建筑建立损失模型，该模型是一个函数， 与地表震动强度以及潜在的次要灾害有关。
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空间分析在地震灾害和损失估计中的应用主要包括：
4）估计可以用金钱衡量和不可以用金钱衡量的损失
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20世纪70年代，美国首先提出采用非工程措施的概 念：即通过洪水预报、防洪调度、分洪、滞洪、立 法、洪水保险、洪泛区管理以及造林、水土保持等 非工程措施来减缓洪涝灾害，改变损失分摊方法， 加强防洪管理，顺应洪水的天然特性，因势利导， 以达到防洪减灾的目的。
充分利用GIS的空间分析功能进行洪水灾害 的评估是一个十分有效的“非工程措施”。
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5）规划模拟： 以可视化方法模拟规划方案的实施过程，通过扩展分 析和指标统计等方法，从模拟的结果中直观地了解规 划方案实施以后城市的状况和经济发展水平，及其空 间结构与形态。