第4章 GIS的空间分析方法
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。
Arcgis第四章 空间分析
质心量算：它是描述地理目标空间分布的最有用的单一量算量
☆求取目标的重心位置，用于跟踪某些地理分布的变化，如人口重心的变化、 土地利用重心的迁移等 ☆对目标坐标值进行加权平均（ARCGIS中需要使用calculate geometry工具）
XG
• 形状量算
W X W
i i i i
i
YG
W Y W
☆ 缓冲区：空间对象在一定半径或一定条件下的邻域。 ☆ 缓冲区分析：指以点、线、面实体为基础，在其周 围建立一定宽度范围内的缓冲区多边形，用以分析 实体的邻近性或对周围的影响，从而实现空间数据 在水平方向得以扩展的空间分析方法
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
13
建立缓冲区的算法
• 缓冲区的种类 ☆点：圆形、三角形、矩形、环形。 ☆线：单侧、双侧对称、双侧不对称 ☆面：内侧、外侧 • 缓冲区的建立——中心线扩张法 主要包括：角平分线法 凸角圆弧法
定向网络（据ESRI）
连通性管理 网络属性（权重） 存在位置
非定向网络（据ESRI）
网络模式
Network Analyst扩展模块
几何网络分析工具 28
• 讨论
☆是否有所的空间网络都有分析的必
要性？
判断标准：网络中是否能够进行物质、
能量、信息的传输。
29
• 网络的基本组成
☆基本组成要素
链（Link）：网络中的管线，资源传输的通道，构成网络的骨 架。如街道、河流、水管等。 结点（Node）：链的端点或两（多）条链的交点。如道路叉 口、河流的交汇点等。 障碍（Barrier）：禁止网络中资源流动的点 。如道路网中 施工的路段、供水网络中的水阀等。 拐角点（Turn）：指网络中状态属性有阻力的结点 。如对拐 弯方向或时间有限制的路口。 中心（Center）：网络中接受或分配资源的结点。如水库、 商业中心、电站等。 站点（Stop）：在网络中资源增减的站点。如库房、汽车站 等。
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。
地理信息系统下的空间分析——第四章_栅格数据的空间分析方法
被赋予空值的单元有两种处理方式：
（1）如果在一个操作符或局域函数、邻域函数中的邻域 或分区函数的分类区中的输入栅格的任何位置上存在空值， 则为输出单元位置分配空值。
（2）忽略空值单元并用所有的有效值完成计算。
6、关联表
栅格计算器由四部分组成左上部layers选择框为当前arcmap视图中已加载的所有栅格数据层列表双击一个数据层名该数据层便可自动添加到左下部的公式编辑中间部分是常用的算术运算符110小数点关系和逻辑运算符面板单击所需按纽按纽内容便可自动添加到公式编辑器中
第四章 栅格数据的空间分析算法
4.1 栅格数据 栅格数据是GIS的重要数据模型之一，基于栅格 数据的空间分析方法是空间分析算法的重要内容之 一。 栅格数据由于其自身数据结构的特点，在数据处 理与分析中通常使用线性代数的二维数字矩阵分析 法作为数据分析的数学基础。 栅格数据的空间分析方法具有自动分析处理较为 简单，而且分析处理模式化很强的特征。
地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制 约关系外，还表现在空间上存在着一定的制约关联性。
对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的某个栅 格往往会影响其周围栅格属性特征。准确而有效的反映这 种事物空间上联系的特点，是计算机地学分析的重要任务。 窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格 点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并 在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与 其他层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据 有效的水平方向扩展分析。
带面积的点的精度为加减半个单元大小。这是用基于单 元的系统来工作必须付出的代价。
图4.9：点特征的栅格数据表示
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。
地理信息系统应用：第四讲 GIS应用方法-空间分析
3）从侧重发展方向（决策支持）的角度看，空间分析对象 是以与决策支持有关的地理目标的空间信息及其形成机理， 主要强调相关数学建模及模型的管理与应用。空间分析可 理解为在对地理目标进行形态结构定义与分类的基础上， 对目标的空间关系和空间行为进行描述，为目标的空间查 询和空间相关分析提供参考，进一步为空间决策提供服务 的功能体系。该体系主要包括：空间数据挖掘、空间回归 分析、空间统计-机理模型、空间运筹模型等。
5）趋势面分析：运用适当的数学方法计算出一个空间曲面，并以 此空间曲面去拟合地理要素分布的空间形态，展示其空间分布规 律，常用回归分析方法等；
6）空间相互作用分析：主要是定量分析各种“地理流”在不同区 域之间“流动”的方向和强度。譬如，运用线性规划方法研究区 域内的人口流动问题、产业布局及其优化问题等；
GIS应用从早期的空间数据结构和计算机制图，逐步发展空间分 析功能。从基本的分析(“Where”,”What”,”How to”)，发展到高级的 分析（所处位置与周围环境关系及其动态模拟，如设施区位选址、 自然灾害预测等）。
空间分析正成为GIS应用关注的焦点，起到越来越重要的作用， 应用日益广泛。如环境污染监测模拟、城市规划与管理、洪水灾 害分析、智能交通指挥系统等。
第四讲 GIS应用方法-析的概念，从不同的角度理解有不同的定义方式。 1）从侧重于空间实体的图形与属性交互查询角度看，空间分析是 以地理目标的空间关系为分析对象，从中获取派生的信息和新的 知识。包括以下内容：拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、 空间集合分析和地学分析。 2）从侧重于空间信息的提取及其传输角度看，空间分析是以地理 目标的位置和形态特征为分析对象，目的在于提取和传输空间信 息的空间数据分析技术。空间信息包括位置、分布、统计、关系、 关联、趋势和运动，对应的空间分析内容包括空间位置分析、分 布分析、形态分析、关系分析和相关分析等。
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。
GIS空间分析4
第四章空间分布空间聚类分析第一节概述聚类分析是一种数字分类方法。
对分类对象间的关系用某些相似性度量进行刻划，根据相似性度量进行分类。
也有称群分析、簇群分析、簇分析、点群分析、丝分析等，在1975年(苏州)概率统计会上，决定使用聚类分析这一名称。
从数学角度来看，聚类分析是在一个大的对称矩阵中探索诸元素间相关关系的一种数学分类方法。
一．两种不同的模式识别(有无训练集)有训练集:如判别分析，在已知样本分类的情况下设计判别函数。
这些已知分类的样本称为训练集，也称为有人管理或有教师的分类法。
无训练集:如聚类分析，在设计分类器时，所选用的样本预先不知所属的类别，需要根据样本间的距离或其它相似性的程度来自动地进行分类，也称为无人管理的分类。
二．聚类分析的两种类型根据分类对象不同，分为Q型(Q-mode)和R型(R-mode)。
Q型−对样品进行分类。
即把不同的物体(如岩石标本、样品等物种或人种)进行比较，目的是要确定不同物体之间的关系，从而将物体进行归类分群。
R型−对变量进行分类。
即属于同一物种的各种属性，即各类变量(如岩石厚度、岩石成分及各种化验观测数据)进行比较，目的是要不同变量之间的关系，从而对变量进行分类。
三．两种不同的聚类方法(步骤)根据聚类的方法，分为系统聚类法和分解法两种。
系统聚类法(Hierachical Clustering Methods)是从少到多的聚类法，开始各个样本都各自为一类，以后逐步归并，直至全部样本变成一类。
分解法则相反，开始时全部样本为一类，以后分解，直至各个样本自成一类。
系统聚类法又包括几种不同的方法。
这里主要介绍系统聚类法。
聚类分析的结果一般通过聚类图(谱系图、枝状图)反映。
例，在煤田地质勘探过程中，有时煤系含有多个煤层，如果标志层不明显，只用宏观的标志进行煤层对比较为困难，这时就可用聚类分析进行煤层的数字分类，从而达到对比煤层的目的。
做法是在一个煤田或勘探区内，选择若干个煤钻孔，对所有煤层进行工业分析、光谱分析等取得一批实验观测数据(如下表)。
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软件工程-第4章 GIS软件工程的分析方法
GIS软件工程-第4章 GIS软件工程的分析方法GIS 软件工程第 4 章 GIS 软件工程的分析方法在 GIS 软件工程中，分析方法是至关重要的环节。
它就像是为整个项目绘制蓝图，决定了后续的设计、开发和实施能否顺利进行。
接下来，让我们深入探讨一下 GIS 软件工程中的分析方法。
首先，需求分析是 GIS 软件工程分析的起点。
需求分析的目的是明确用户对 GIS 系统的期望和要求。
这可不是一件简单的事情，需要与各种利益相关者进行充分的沟通和交流。
这些利益相关者可能包括政府部门的管理人员、企业的决策者、科研人员以及普通的用户等等。
在与他们交流的过程中，要收集各种信息，比如他们希望系统能够实现哪些功能，对数据的精度和准确性有什么样的要求，对系统的操作界面和交互方式有什么样的期望等等。
这就需要分析人员具备良好的沟通技巧和敏锐的洞察力，能够从纷繁复杂的信息中提取出关键的需求。
比如说，一个城市规划部门可能希望 GIS 系统能够帮助他们分析不同区域的土地利用情况，评估城市发展的潜力，预测交通流量的变化。
而一个环保部门可能更关注系统对环境污染的监测和分析能力，以及对生态系统的评估功能。
数据流程分析也是 GIS 软件工程分析中的重要一环。
GIS 系统处理的数据量通常非常庞大，而且数据的来源和类型多种多样，包括卫星图像、地理坐标数据、地形数据、人口数据等等。
通过数据流程分析，可以清晰地了解数据是如何在系统中流动、处理和存储的。
以一个基于 GIS 的物流配送系统为例，货物的起始地点、目的地、运输路线等信息会被输入系统，系统会根据这些数据进行路径规划和优化，然后输出最佳的配送方案。
在这个过程中，数据的采集、传输、处理和输出都有其特定的流程和规则，需要进行详细的分析和设计。
功能分析则是确定 GIS 系统需要具备哪些具体的功能。
这些功能既要满足用户的需求，又要符合系统的整体架构和技术可行性。
比如，地图的浏览和缩放功能、空间查询和分析功能、数据编辑和更新功能等等。
测绘技术GIS空间分析方法介绍
测绘技术GIS空间分析方法介绍近年来，随着技术的发展和需求的增加，地理信息系统（GIS）在测绘领域中的应用越来越广泛。
GIS空间分析是其中一个重要的应用领域，它通过对空间数据的处理和分析，为测绘工作提供了更多的可能性和深度。
本文将介绍一些常用的GIS空间分析方法。
第一部分：空间数据模型在进行GIS空间分析之前，首先需要对空间数据进行建模和组织。
常用的空间数据模型有点、线和面。
点模型适用于表示离散的地理对象，如建筑物、道路交叉口等。
线模型适用于表示地理对象之间的线性关系，如道路、河流等。
而面模型适用于表示具有连续性的地理对象，如土地利用类型、地貌等。
对于不同类型的地理对象，可以选择不同的空间数据模型进行建模和处理。
第二部分：空间查询和空间关系分析一旦空间数据建模完成，就可以进行空间查询和空间关系分析。
空间查询是指根据某个特定条件对空间数据集进行查询，以获得符合条件的地理对象。
例如，可以根据地理坐标范围对地图上的建筑物进行查询，来获取特定区域内的建筑物信息。
空间关系分析则是研究地理对象之间的拓扑和邻近关系，以了解它们的相互作用和关联性。
例如，可以通过空间关系分析，判断某个建筑物是否与某个道路相交。
第三部分：空间插值和空间描绘除了查询和关系分析，GIS空间分析还可以进行空间插值和空间描绘。
空间插值是指根据已有的离散空间数据，通过数学模型来推算未知位置的空间值。
例如，可以根据现有的气象站数据，插值出某个地区的气温分布图。
空间描绘则是将空间数据以图形的形式进行可视化展示。
例如，可以将测量出的地形表面数据转化为等高线图或地形图，来更直观地展示地形特征。
第四部分：空间统计和空间决策支持除了前面提到的基本分析方法，GIS空间分析还可以进行空间统计和空间决策支持。
空间统计是指对空间数据进行统计分析，以获得地理现象的特征和规律。
例如，可以对某个区域的城市人口密度进行空间统计，以了解城市发展的状况。
空间决策支持则是将GIS空间分析应用于决策过程中，以提供决策者更准确的信息和可视化的支持。
GIS研究中的空间分析方法探究
GIS研究中的空间分析方法探究GIS，即地理信息系统，是一种将地理空间数据与非空间数据进行分析、存储、查询和展示的工具。
在现今社会中，GIS在政府、军事、环境、交通、农业、卫生等领域中扮演着日益重要的角色。
地理空间分析是GIS的核心功能之一，也是GIS研究不可或缺的组成部分。
空间分析是对地理现象及其关系的量化描述、分析和预测的一种方法，它可以提供对某一地理区域、对象或事件进行更深入的理解，从而支持空间决策的制定。
在GIS研究中，空间分析方法有很多种，本文将着重探究其中的几种方法。
1. 空间统计分析空间统计分析是研究空间分布规律和空间格局的统计学方法。
它通过对空间统计过程和空间相关性的研究，来揭示和分析各种地理现象的时空分布规律、地理现象之间的关系以及地理现象的演化趋势。
常用的空间统计分析方法有：空间自相关分析、空间集聚分析、空间差异分析等。
比如，通过空间自相关分析可以发现地图上不同区域的相似程度，从而帮助我们更好地组织地理信息，制定更有效的政策；通过空间差异分析可以揭示在特定时段内不同地区之间的差异，更好地把握各种地理问题的分布特征。
2. 空间交互分析空间交互分析是一种量化研究地理单元之间交互关系的技术。
它通过分析空间关系，找出不同地理单元之间的关系，并研究它们之间的相互作用效应，以获取有价值的洞见。
常用的空间交互分析方法有：重心、网格交互、连通性、可达性等。
比如，通过网格交互分析可以研究不同地理单元之间物流成本、人力、能源等资源的流动情况，帮助企业更好地优化资源配置、制定更合理的产业布局。
3. 空间可视化分析地理信息可视化是GIS研究领域的一项重要任务，它是将空间分析结果以图形的形式展示出来，使人更好地理解和认识地理现象的过程。
常用的空间可视化分析方法有：热力图、等高线图、流程图等。
比如，通过热力图可以大致了解人口分布的密度情况，通过等高线图可以分析某个地区当前的地形地貌，从而帮助政府或企业做出更好的决策。
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行整合、管理、分析和展示的工具。
在GIS中，空间数据分析是一项重要的功能，它可以帮助用户在研究和决策过程中更好地理解和利用地理空间数据。
本文将介绍地理信息系统中常用的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询和空间关联分析：空间查询是GIS中最基础的分析方法之一，可以根据用户设定的条件查询地理空间数据，例如查询某个区域范围内的地块、建筑物或其他地理要素。
空间关联分析则是通过比较两个或多个地理要素之间的空间关系来进行分析，例如判断某个地块是否位于某个行政区域内。
2. 空间插值和空间推测：空间插值技术可以根据已知点的属性值，推断未知点的属性值，从而实现空间数据的补全和预测。
例如，在气象领域中，可以通过插值方法预测某个地区的气温和降雨量。
空间推测则是通过已知要素的空间分布模式来推断其他地理要素的分布模式。
3. 空间统计和空间模型分析：空间统计方法用于分析地理要素之间的空间关系，并进行统计计算。
例如，利用空间统计分析可以研究疾病的空间聚集现象，了解其在不同地理区域的分布特点。
空间模型分析则是利用数学模型来描述和解释地理要素之间的空间关系，例如地理回归模型可以用于分析地理要素之间的因果关系。
4. 空间多目标决策分析：在GIS中，空间多目标决策分析是一种辅助决策的方法，可以根据用户设定的目标和约束条件，通过空间分析方法来评估和比较不同方案的优劣。
例如，在城市规划中，可以利用空间多目标决策分析来评估不同用地方案对城市环境和社会经济的影响。
二、空间数据分析的使用教程1. 数据准备：在进行空间数据分析之前，首先需要准备好所需的地理空间数据，包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据包括点、线、面等要素的坐标和属性信息，栅格数据则是由像素组成的网格数据。
GIS空间分析方法
GIS空间分析方法GIS（地理信息系统）空间分析是指利用GIS技术和方法对地理空间数据进行处理和分析的过程。
它包括了对地理空间数据进行统计、计算、模型建立和模拟等操作，旨在揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据。
1.点线面分析点线面是地理空间对象的常见形式，点线面分析是GIS空间分析的基础。
点线面分析涉及到对点、线、面要素进行拓扑关系的判定和属性数据分析，以及对点线面的距离测量、方位计算和空间关系的判断等操作。
这些操作可以用于地理空间对象的查找、选择、连接和组织等任务。
2.缓冲区分析缓冲区分析是指在地理空间对象周围建立一个等距离或者等属性值的区域，用于分析地理现象的时空关系。
通过缓冲区分析，可以确定一定距离范围内的地理对象数量、密度和分布情况，从而对资源分配、环境保护和区域规划等问题进行优化和决策。
3.可视化分析可视化分析是将地理空间数据以图形、图像或者动画的形式呈现出来，方便人们对数据进行直观理解和分析的过程。
可视化分析能够将地理空间数据转化为易于理解和记忆的图像，帮助人们发现地理空间模式、趋势和异常现象等信息，从而辅助决策和规划过程。
4.空间插值分析空间插值分析是利用已有的有限样本数据来推测或者估计未知位置上的属性值的方法。
通过空间插值分析，可以对地理现象的分布进行估计和预测，从而为资源管理、环境评价和风险分析等提供重要的参考。
5.空间网络分析空间网络分析是指在地理空间数据之上进行网络建模，进行路径分析和网络优化的方法。
空间网络分析常用于交通规划、物流分配和资源调度等问题的求解，可以帮助人们找到最优路径、确定最佳服务区域和优化交通运输等任务。
综上所述，GIS空间分析方法包括点线面分析、缓冲区分析、可视化分析、空间插值分析和空间网络分析等。
这些方法可以揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据，广泛应用于城市规划、环境保护和自然资源管理等领域。
地理信息系统中的空间分析方法介绍
地理信息系统中的空间分析方法介绍地理信息系统（GIS）是一种集地理空间数据获取、存储、管理、分析和可视化于一体的技术系统。
它利用计算机和相关软件来进行地理数据的处理和空间分析。
在GIS中，空间分析是一项重要的功能，它可以帮助我们更好地理解地理现象和问题，并为决策提供科学依据。
本文将介绍地理信息系统中常用的空间分析方法。
1. 缓冲区分析缓冲区分析是指在地理空间中，通过设定一个距离值，以周围的要素为中心，在该距离内生成一个区域。
缓冲区可以用来表示某一地物的影响范围，如河流的保护带、工业区的限制区等。
它可以帮助我们评估空间上相邻要素之间的关系，并且在城市规划、环境保护等领域有着广泛的应用。
2. 可视域分析可视域分析是指通过考虑地形、地貌和遮挡物等因素，确定某一点在地理空间中的可视范围。
它可以分析观察点能够看到的地物和景观，并进一步评估观察点的适宜性。
可视域分析在城市规划、风景区开发等方面具有重要意义，可以帮助决策者选择最佳的观测点和布局方案。
3. 空间插值分析空间插值分析是指在已有一些地理数据点的基础上，通过数学插值方法，推算处于其他点上的数值。
它可以帮助我们估计未知地点上的数值情况，如降雨量、气温等。
空间插值分析在农业、环境保护等领域具有广泛的应用，可以帮助我们了解地理现象的分布规律，并进行预测和决策支持。
4. 点线面分析点线面分析是指在地理空间中，通过对点要素、线要素和面要素进行特定的操作和分析，来获得想要的结果。
点线面分析可以帮助我们了解各种要素之间的关系，并为城市规划、交通规划等提供科学依据。
例如，通过点线面分析可以确定最佳的交通线路和服务范围，以提高交通效率和服务质量。
5. 空间插图分析空间插图分析是指通过将地理数据与地理空间进行直观地可视化，来传达地理信息。
它可以帮助我们更好地理解地理现象和问题，并进行有效的沟通和决策。
空间插图分析通常采用地图、图表、图形等方式来展示地理数据，可以用于教育、研究和决策支持等方面。
GIS空间分析理论与方法复习资料
GIS空间分析理论与方法第一章绪论1.空间分析概念GIS空间分析是从一个或多个空间数据图层获取信息的过程。
空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题（刘湘南等, 2008)。
2.空间分析与GIS的关系空间分析是地理信息系统的核心和灵魂。
空间分析是地理信息系统的主要特征,是评价一个地理信息系统的主要指标之一。
3.空间分析在GIS中的地位和作用空间分析是GIS的核心;空间分析是GIS的核心功能；空间分析的理论性和技术性第二章GIS空间分析的基本理论1.空间分析有哪些理论?空间关系理论；地理空间认知理论；地理空间推论理论;空间数据的不确定性分析理论2.简述空间关系的类型及各类型的特点？GIS空间关系主要分为顺序关系、度量关系和拓扑关系三大类型。
顺序关系描述目标在空间中的某种排序,主要是目标间的方向关系，如前后左右、东西南北等。
度量关系是用某种度量空间中的度量来描述的目标间的关系，主要是指目标间的距离关系。
拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量,如空间目标的相邻和连通关系，以及表示线段流向的关系。
3.简述拓扑空间关系的特点？拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系,以及表示线段流向的关系.拓扑变换：拓扑所研究的是几何图形的一些性质,它们在图形被弯曲、拉大、缩小或任意的变形下保持不变,只要在变形过程中不使原来不同的点重合为同一个点，又不产生新点。
拓扑变换的条件：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系,并且邻近的点还是邻近的点。
拓扑关系表达的代表性模型：4元组模型、9元组模型、基于V oronoi图的V91模型、RCC 模型、空间代数模型4.简述方向空间关系的类型和特点？方向关系是顺序关系中的最主要的关系。
方向关系的描述方式包括定量描述和定性描述两种。
一般方向关系的形式化描述：使用的是绝对方向关系参考。
九种方向关系：正东：restricted—east（pi，qi）≡X（pi)>X(qi）∧Y(pi）=Y（qi）5.简述距离关系的类型和计算方法？欧氏距离、切比雪夫距离、马氏距离、明氏距离P216.简述空间关系描述模型的评价准则?一般从完备性、严密性、唯一性、通用性1.空间关系表达是否是形式化的、无歧义的2.表达的完备性3.表达的可靠性4.表达的唯一性5.表达的课推理性7.简述时空空间关系的特点？地理实体之间的空间关系往往随着时间而变化,时间关系交织在一起就形成了多种时空关系。
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模型：所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛 选，用一定的表现规则描写出来的简明的映象。通常表 达了某个系统的发展过程或发展结果。 地学模型：是用来描述地理系统各个要素之间相互关系和 客观规律的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达 形式，通常反映地学过程及其发展趋势或结果。是在对 系统所描述的具体对象与过程，进行大量专业研究的基 础上，总结出来的客观规律的抽象或模拟。地学模型也 称为专题分析模型。
� 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，则可定义其形状系数据r 为
r =
P
2
π ⋅
A
其中，P为目标物周长，A为目标物面积。 如果 r〈1，目标物凑型； r =1目标物为一标准圆； r 〉1，目标物为膨胀型。
三、GIS空间分析模型
地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数 据的任务，更为重要的是要完成地理分析、评 价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的 适用于地理信息系统的地理分析模型，这是地 理信息系统走向实用的关键。
�
局部内插法
移动拟合法： A、移动平均法： 在局部邻域(或称窗口)中 计算各数据点的平均 值来在未知点X处内插 变量Z值 。 B、二次多项式(曲面)：
�
y
O
x
R
栅格数据的窗口分析
按窗口统计分析分类：
� � � �
3×3窗口
5×5窗口
7×7窗口
� � �
按窗口形状分类： � 矩形窗口 � 圆型窗口 � 环型窗口
二、空间量测
�
质心量测
应用范围极其广泛，如： 1） 商场选址应该位于具有最佳势能的定位点 处。 2） 经济的增长极可能发生在高势能地区。
�
1) 2) 3) 4)
几何量测
·点状目标（0维）：坐标 ·线状目标（1维）：长度，曲率，方向。 ·面状目标（2维）：面积，周长等。 ·体状目标（3维）：表面积，体积等。
�
1 1 1 1 1 1 1 A 1 B C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 2 1 3 2 1 1 D=A+B&#
1
1 1
1 3 1
1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 E=|A-B|
1
F=D-E
栅格数据的信息复合分析
栅格数据的信息复合分析
空间分析、GIS和空间模型
� 空间分析和空间模型是不同层次上的概念 � 空间分析是基本的，解决一般问题的理论和方法，空
间模型是复杂的，解决专门问题的理论和方法。 例：工厂选址与水库选址，水土流失 � 应用模型无可枚举，而空间分析技术是有限的。 � 应用模型建立过程比较复杂，有些还不能用数学方法 描述，空间分析技术为解决复杂的应用模型提供基本 的分析工具。 � GIS是空间数据处理理论和方法的集成化实现。包含了 大部分的空间分析技术，是GIS的技术特色。 � 空间分析和空间模型是零件和机器的关系
B、二次或更高次的多项 2 3 y = a + bx + cx + dx +⋯ 式： C、二次趋势面的数学模 型（二维）：
z = a + bx + cy + dxy + ex 2 + fy 2
D、三次趋势面的数学模 型： 3 3 2 3
z = f ( x, y) = a1 x y + a2 x y + a3 xy3 + a4 y 3 + a5 x3 y 2 + a6 x 2 y 2 + a7 xy2
� �
数据空间分析
� � �
非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，特征提取和参数计算 回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回答为什么。
定义：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析 技术，其目的在于提取和传输空间信息
空间分析是分析空间数据的技术的通称。这些技 术从宏观上区分，可以归纳为：
栅格数据的追踪分析
对于特定的栅格数据系 统，由某一个或多个 起点，按照一定的追 踪线索进行追踪目标 或者追踪轨迹信息提 取的空间分析方法。
3 4 4 3 7 12 15 16 2 9 13 12 14 21 22 19 3 9 16 21 25 27 34 20 8 12 20 23 32 30 25 25 12 18 25 33 39 32 21 10 17 23 28 32 31 24 15 7 18 23 26 29 25 17 12 4 17 20 20 20 14 11 8 6
空间分析技术发展及存在问题
� 空间分析技术发展
� 各种地图应用（医学应用） � 定量分析空间对象的分布模式 � 地理空间本身特征、空间决策过程、时空演化过程等
� 空间分析发展存在问题
� 地图的直观性，忽视地图信息的解析性和复杂性，缺
少对地图应用的研究 � 数字地图改变了地图的应用方式，展示了更为广阔的 应用领域和更为灵活的应用方式 � 空间分析是GIS区别与其他信息系统的标志，是GIS技 术的一个主要发展方向：管理型向分析决策型转变
�
� �
Mean Maximum Minimum Median Sum Range Majority Minority Variety
扇型窗口
圆形窗口
环形窗口
扇形窗口
栅格数据的窗口分析
栅格数据的聚类分析
根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择 的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。
在四种类型要素中提取其中要素2的聚类
栅格数据的信息复合分析
�
逻辑判断复合法
A A A
B
C
B
C
B
C
A.AND.B.AND.C
A.NOT.(B.AND.C)
A.AND.B.OR.C
A
A
A
B
C
B
C
B
C
A.XOR.B.XOR.C
A.OR.B.OR.C
A.AND.(B.OR.C)
栅格数据的信息复合分析
数学运算复合法 ：算术运算、函数运算 算术运算指两层以上的对应网格值经加、减运算， 而得到新的栅格数据系统的方法。
栅格数据的信息复合分析
信息复合模型(overlay)包括两类：即简单的视觉信 息复合和较为复杂的叠加分类模型。常被用来进 行区域适应性评价、资源开发利用、规划等多因 素分析研究工作。在数字遥感图象处理工作中， 利用该方法可以实现不同波段遥感信息的自动合 成处理 。 视觉信息复合是将不同专题的内容叠加显示在结果 图件上，参加复合的平面之间没发生任何逻辑关 系，仍保留原来的数据结构；叠加分类模型则根 据参加复合的数据平面各类别的空间关系重新划 分空间区域，使每个空间区域内各空间点的属性 组合一致。
模型的分类
非 空 间 模 型
空 间 模 型
数据统计模型
从人类认识的角度来看有精确的和模糊的两种类 型，因为绝大多数地理现象难以用精确的定量关 系划分和表示，因此模糊的模型更为实用，结果 也往往更接近实际，模糊评价一般经过四个过程： � 评价因子的选择与简化； � 多因子重要性指标(权重)的确定； � 因子内各类别对评价目标的隶属度确定； � 选用某种方法进行多因子综合。
空间数据的内插
通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据 的方法称为空间数据的内插。其方法是从存在的 观测数据中找到一个函数关系式，使该关系式最 好地逼近这些已知的空间数据，并能根据函数关 系式推求出区域范围内其它任意点或任意分区的 值。 一般来讲，在已存在观测点的区域范围之内估计未 观测点的特征值的过程称内插；在已存在观测点 的区域范围之外估计未观测点的特征值的过程称 推估。 空间数据的内插有离散空间内插和连续空间 内插
空间数据的内插
空间数据的内插是地理信息系统数据处理常用的方 法之一，广泛应用于等值线自动制图、数字高程 模型的建立、不同区域界线现象的相关分析和比 较研究等。 连续空间内插技术包括样条函数、最小二乘趋势面、 傅里叶级数、克里金(Kriging)的移动平均法等。 也可以分为整体拟合和局部拟合技术两大类。
栅格数据的信息复合分析
函数运算指两个以上 层面的栅格数据系 统以某种函数关系 作为复合分析的依 据进行逐网格运 算，从而得到新的 栅格数据系统的过 程。 应用面：地学综合分 析、环境质量评价、 遥感数字图像处理 等领域
土壤侵蚀多因子函数运算复合分析
栅格数据的信息复合分析
函数运算
栅格数据的信息复合分析
层次分析法(AHP)
AHP方法把相互关联的要素按隶属关系分为若干 层次，请有经验的专家对各层次各因素的相 对重要性给出定量指标，利用数学方法综合 专家意见给出各层次各要素的相对重要性权 值，作为综合分析的基础。例如要比较n个因 素y＝{yl，y2，…，yn }对目标Z的影响，确 定它们在z中的比重，每次取两个因素yi和 yJ，用aij表示yi与yJ对Z的影响之比，全部比较 结果可用矩阵A＝(aij)n*n表示，A叫成对比矩 阵，它应满足： aij>0,aji=1/aij (i,j=1,2,...n) 使上式成立的矩阵称互反阵，必有aii＝l。
+ a8 y 2 + a9 x3 y + a10 x 2 y + a11xy + a12 y + a13 x3 + a14 x 2 + a15 x + a16
整体拟合
傅里叶级数：用正弦和余弦的线性组合来模拟观 测值的变化，亦即描述一维或二维变化情况。 一般情况下，除溪流、沙丘等明显的周期性特征 外，地球表面的其它特征都很复杂，且难以用周 期函数来严格地表示它们的变化。 一维傅里叶级数已广泛用于时间级数分析和气象变 化的应用研究。 二维傅里叶级数在研究沉积岩的地质构造中用得较 多。