空间分析原理及应用1
空间分析的原理和方法
DEM的表示方法 某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学 定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。 数学分块法 数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续 的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部 拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积 大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散 点的高程，可得到拟合的DEM。 图形法 线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描 述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是 数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些 图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。 • 另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插 值公式计算各点的高程，得到DEM。
V5
e5
e6
e1 V2 V1 V2 V3 V4 V5
v1 0 v2 1 D (G ) v3 1 v4 1 v5 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
e3
e4 V3
e2
v1 v2 D (G ) v3 v4 v5
• 坡度图与坡向图：坡度定义为水平面与局部地表之 间的正切值。它包含两个成分：斜度——高度变化 的最大比率(常称为坡度)；坡向——变化比率最大 值的方向。这两个因素基本上能满足环境科学分析 的要求。 • 地貌晕渲图：制图工作者用一种“阴影立体法”表 示地表形状即地貌晕渲法。有了DEM，地貌晕渲图能 自动精确地实现。
距离
O
A
B
C
P
视线平面投影
通视剖面图
第二节
空间叠合分析
一、什么是空间叠合分析？是指在统一空间参照系统条件 下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生 空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应 关系。
空间分析的原理与方法
B
21
……
C
32
……
C
43
……
C
…… …… …… ……
线与多边形叠加分析
2019年8月21日2时34分
34
《地理信息系统》
多边形与多边形的叠合分析 多边形与多边形的叠合分析是指将两个不同 图层的多边形要素相叠合，产生一个新的多 边形图层的操作，其结果将原来多边形要素 分割成新要素，新要素综合了原来所有叠加 图层的属性。
2019年8月21日2时34分
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《地理信息系统》
计算多边形对点的包含关系，即判断点落在哪 个多边形内。
进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形 属性信息叠加到其中的点上（或将点的属性叠 加到多边形上，用于标识该多边形）。
通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少 个点，以及这些点的属性信息。
他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用 水机井等内容的1：6500比例尺地图上，标出 了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病 死者居住分布图。
2019年8月21日2时34分
3
《地理信息系统》
斯诺博士分析了这 张分布图，马上明 白了霍乱病源之所 在－－死者住家都 集中于饮用“布洛 多斯托”井水的地 方及周围。
25
《地理信息系统》
根据采用的数据结构的不同分
基于矢量数据的叠合分析
根据叠合对象图形特征的不同，分为
点与多边形的叠合 线与多边形的叠合 多边形与多边形的叠合
算法复杂，但数据 量小、精度较高。
基于栅格数据的叠合分析
算法简单， 但数据量大。
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《地理信息系统》
2019年8月21日2时34分
第九章_空间分析的应用
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。
22
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。
8
（2）在空间分析研究的深度方面: 空间分析方法实现了空间数据和非空间数据的一体化 处理，能够透过城市空间现象的表面，对深层次的空 间关系进行研究分析。 在把握城市空间演变机制的基础上，预测模拟城市的 未来发展趋势，优化调整城市空间格局。 空间分析技术方法的应用，可以提高城市规划处理各 类规划基础数据的能力，提高未来城市发展的预测、 模拟和优化能力，使规划能够在理性的综合分析基础 上作出科学判断与决策。
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。
11
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。
5-3 4、空间分析的原理与方法
如图5-29
（二）空间缓冲区分析模型
缓冲区分析的三要素 在进行空间缓冲区分析时，通常要将研究的问题抽象 为以下三类要素（如要作道路对周围村子的噪音影响范围和 强度） ①主体 （道路，不同等级影响强度不同）
表示分析的主要目标，一般分为点源、线源和面源三种类。
②邻近对象（周围的村子） 表示受主体影响的客体，例如行政界线变更时所涉及的居民 区、森林遭砍伐时所影响的水土流失范围等。 ③对象的作用条件(影响强度，随距离减弱) 表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。
企业；
（3）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑物。
实例4
已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河 流周围 1km 内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。
解题过程
首先要以区域的道路分布
概念：研究网络中资源和信息的流向就是网络跟 踪的过程。
如：在点污染研究中，可以跟踪污染物从污染源开始，
沿河流向下游扩散的过程。 在电网应用中，可以根据不同开关的开、关状态， 确定电力的流向。
习题：
1、解释缓冲区分析和叠合分析的概念，并举例 说明这两种空间分析方法的用途？ 2、讨论从数字高程模型（DEM）中可派生出哪 些数字地形数据？
应用：空间插值、气象实测
网络分析功能
1、路径分析
2、确定最近设施
3、创建服务区域 4、网络跟踪
1、路径分析 (PathFinding)
为邮递员设计最佳投递路线，该路线应是投递
时的最短路线，并选择最有效率的投递顺序？
条件：城市街道的网络线层面S-fran
空间分析及其应用简介
怎样的分析技术来挖掘数据中的规律、提取地理知识促进管理创新和科学决策， 是空间分析应当解决和回答的问题。
¾ 发展空间数据分析方法无论是对于地理学的发展还是GIs技术的深人应用都具
有重要的意义。
空间分析概念
空间分析是目的在于提取和传输空间信息。 其本质特征包括： ①探测空间数据中的模式； ②研究空间数据间的关系并建立相应的空间数据模 型； ③提高适合于所有观察模式处理过程的理解； ④改进发生地理空间事件的预测能力和控制能力。
图6.2 聚合分析
（2） 栅格数据的复合分析
能够极为便利地进行同地区多 层面空间信息的复合叠置分析。
该分析方法在地学综合分析中 应用十分广泛。只要得到对于某项 事物关系及发展变化的函数关系 式，便可运用以上方法完成复杂的 统计分析和运算。
图6.3 复合分析示意图
（3） 栅格数据的追踪分析
所谓栅格数据的追踪 分析是指，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。
方法，是所有空间分析过程中的一个重要步骤，特
别是对于规模庞大的数据集，通过将数据图形化或
地图化的探索性分析技术，研究数据中潜在的模式、
异常等，为后续的分析做准备。
¾ 3)空间统计分析 ¾ 空间统计分析的目的是分析空间数据采样的合理
性，找出某种属性分布的整体特征和趋势，了解其 中的规律，以便科学的对其进行分析和预测。
¾ 空间分析可以直接用软件来实现，如ArcGIS的空间分析模块，
Geoda软件、R语言等。用户可以利用这些软件提供的二次开发功 能、提供的组件进行二次开发，根据用户的需求定制开发满足用
第四部分 空间分析基本原理和方法(一)
第二节 GIS的空间分析模型 的空间分析模型
GIS支持的空间分析模型是多样的。它们支 持多种类型的空间分析需求。
第二节 GIS的空间分析模型 的空间分析模型
一、GIS空间分析模型的概念 空间分析模型的概念 GIS空间分析模型是在GIS空间数据基础上 建立起来的模型，它是对现实世界科学体系 问题域抽象的空间概念模型，和广义的模型 概念既有区别，又相互联系。GIS空间分析 模型主要是数学模型。特点表现在：
第二节 GIS的空间分析模型 的空间分析模型
1、空间定位是空间分析模型特有的特性， 构成空间分析模型的空间目标(点、弧段、 网络、面域、复杂地物等)的多样性决定了 空间分析模型建立的复杂性。 2、空间关系也是空间分析模型的一个重要 特征，空间层次关系、相邻关系以及空间目 标的拓扑关系也决定了空间分析模型建立的 特殊性。
第一节 关于模型的一般知识
四、模型的分类 模型可以分为两类，即形象模型和抽象模型。 前者包括直观模型、物理模型等，后者包括 思维模型、符号模型、数学模型和仿真模型 等。但这些模型之间是互相联系的，一个系 统中往往需要多种类型的模型。
研究生11.11.16
第一节 关于模型的一般知识
(1)直观模型，只供展览用的实物模型以及玩具、 照片等。通常是把原型的尺寸放大或缩小。 (2)物理模型，主要是直观模型的进一步改进，它 不仅可以显示原形的外形和特征，而且可以用来进 行模拟实验，间接地研究原形的外形的某些规律。 (3)思维模型，指通过人们对原型的反复认识，将 获取的知识以经验形式直接存储于大脑中，从而可 以根据思维或直觉作出相应的决策。专家系统中的 专家知识就是一种思维模型。 (4)符号模型，是在一些约定或假设下借助于专门 的符号、线条等，按一定形式组合起来描述原型。 地图就是一种典型的符号模型。
空间分析原理及应用1
空间分析原理及应用1…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………一、名词解释（14×2=28）1. 空间位置分析: 指通过空间坐标系中坐标值来确定空间物体的地理位置。
2. 空间分布分析: 空间分布反映了同类空间物体的群体定位信息。
3. 空间距离分析：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。
5. ArcToolbox ：空间处理工具的集合，它包含了Arcgis 地理处理的大部分的分析工具和数据管理工具。
6. 成本加权分配：通过成本距离加权函数，计算出每个栅格到距离最近、成本最低源的最少累加成本。
7. 网格：将栅格图像按一定的数学函数进行划分得到的最小像素单元。
8. 克里格插值：又称空间局部插值法，是以变异函数理论和结构分析为基础，在有限区域内对区域化变量进行无偏最优估计的一种方法，克里格插值是一种基于统计学的插值方法。
9. 地图代数：地图代数是以一尺度空间内栅格点集的变换和运算来解决地理信息的图形符号可视化及空间分析的新型理论和方法，是作用于不同数据层面上的基于数学运算的叠加运算。
10. 重分类：即基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。
11. 空间数据：空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。
12. 空间分析：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。
13. 表面分析：主要通过生成新数据集，诸如等值线，坡度，坡向，山体阴影等派生数据，获得更多的反映原始数据集中所暗含的空间特征，空间格局等信息。
…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………14. 等值线：将表面上相邻的具有相同的值的点连接起来的线，如地图上的等高线、气温图上的等压线。
空间分析的原理与方法
5.1 数字地形模型分析
数字地形模型：
Digital Terrain Model（DTM）是对连续变化的地 形起伏进行数字表达，是带有空间位置特征和地形 属性特征的数字表达。包括高程、坡度、坡向及其 他地貌特征等。
简单的说指用数字化的形式表达的地形信息。
DTM
规则格网（Grid）
（ 不规则三角网（Triangulated Irregular Network，TIN）
cos
zn
xn2 yn2 zn2
arccos
zn
xn2 yn2 zn2
0 90
坡向：θ
方位角：指从某点的指北方向线 起依顺时针方向至目标方向线间 的水平夹角。
arctan
xn yn
x
z
φ O
θ
n
y 正北
（2）拟合曲面法 采用二次曲面来拟合局部的地形表面，常采用3*3的格网 来计算中心格网点的坡度和坡向。
坡度 坡向
arctan(
2 x
2 y
)
x y
另一种坡度表示法：坡度百分比
tan
高差 长度 100
（二）曲面面积的计算
地表单元的曲面面积用DEM计算，根据 空间矢量的几何性质，单元曲面面积可 以用该单元边的中点所建立的矢量确定 的法矢量的模定义。
z
nij
y
Pi1, j
数字地形模型高程数据的采集一般有两种途径
1）直接采集。在立体测图仪器上由图像（目前主要 是航空相片）建立立体模型，进行量测，并按指定 格网单元大小直接获得高程数据矩阵；
2）间接采集。在地形图上通过对等高线数字化，并 进行插值计算或按网格单元直接量算而获得。
空间统计分析方法的原理与应用
空间统计分析方法的原理与应用空间统计分析是一种广泛应用于地理信息系统（GIS）领域的方法，可用于探究地理现象的空间分布规律、评估模式和预测趋势。
空间统计分析方法基于地理数据的空间变异性，通过数学和统计技术，分析和解释地理现象在空间上的特征和相互关系。
本文将介绍空间统计分析的原理及其在不同领域的应用。
一、空间统计分析的原理空间统计分析的核心原理是考察地理现象的空间相关性和模式。
其基本步骤包括数据准备、空间自相关分析、空间插值和空间聚类分析。
下面将分别介绍这些步骤的原理。
1. 数据准备首先，需要收集相关的地理数据，这些数据可以是点、线或面要素，如人口分布、土地利用、交通网络等。
数据准备包括数据清理、转换和整理，以保证数据的质量和适用性。
2. 空间自相关分析空间自相关分析旨在测量地理现象在空间上的相关性。
常用的指标包括莫兰指数和Geary's C。
莫兰指数可以衡量地理现象在空间上的聚集程度，而Geary's C可以测量地理现象在空间上的离散程度。
3. 空间插值空间插值是一种用于填补空间数据缺失值或生成连续表面的方法。
常用的插值方法包括反距离加权插值、克里金插值和样条插值。
这些方法可以基于已有的空间数据，推断未知位置上的值。
4. 空间聚类分析空间聚类分析用于寻找地理现象的空间集聚模式。
常用的空间聚类算法包括DBSCAN和K-means。
这些算法可以将空间数据划分为具有相似属性的区域。
二、空间统计分析的应用空间统计分析方法广泛应用于各个领域，包括城市规划、环境管理、自然资源管理等。
以下将介绍一些常见的应用案例。
1. 城市规划空间统计分析可以帮助城市规划者了解城市功能区的分布和连接性。
通过分析人口密度、交通网络和服务设施的空间分布，可以指导城市规划决策，优化城市布局和交通规划。
2. 环境管理空间统计分析在环境管理中的应用包括水资源管理、土壤污染评估和生态系统保护等。
通过分析水体和土壤的空间变异性，可以评估水资源的可持续利用和土壤污染的程度，并提供决策支持。
第六章 空间分析原理与方法
空间聚类 分析
空间聚合
空间聚合
根据空间分辨力和分类表，进行数据类
别的合并或转换，以实现空间地域的兼并。空间 聚合的结果是将较复杂的类别转换为较简单的类
别，大多数以小比例尺图形输出。
空间聚合 分析
基于栅格数据结构的叠置分析
B
标号 A B 地貌 阳坡 阴坡
A
1 2
3
标号 1 2 3 标号 A1 A2 A3 B1 B2
植被 林地 农地 牧地 综合属性 阳坡 林地 阳坡 农地 阳坡 牧地 阴坡 林地 阴坡 农地
A1 A2
B1 A3
B2
1、叠置条件的确定 根据求解问题确定关系表达式，如根据水稻种植条件，求某区域适 合种植水稻的地区。 积温> 3200度; 降雨量> 800mm; 坡度<3度； 无霜期>200 天； 关系表达式： （积温> 3200） （降雨量> 800） （坡度<3） （ 无霜期 >200） 2、叠置算法的确定（二值非权重模型） 单个栅格为单元的叠置； 游程编码叠置。
查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市 Select * From 县或市 Where 县或市· 人口>50万 And cross (河流· 名称=长江）
3）基于空间查询语言（Spatial Query Language)的查询
•用标准查询语言SQL，无法表达空间关系及空间运算操作，为此对 原有的SQL查询进行扩充或改造，从而提出了空间查询语言称扩充 SQL和空间SQL。扩充SQL或空间查询语言均未标准化。
设求解：某地区降雨量=1000mm,土厚=50cm的区域
0
400
800
0 30cm
400
空间分析引文的原理与应用
空间分析引文的原理与应用引言空间分析引文是一种基于引文网络的方法，用于分析科学研究领域的空间结构和知识传播的模式。
通过分析文献的引用关系，可以揭示科学研究在空间上的分布和演化规律，为科学研究的合作与合作网络的构建提供参考。
空间分析引文的原理空间分析引文的原理是基于文献的引用关系构建引用网络，并通过网络分析方法揭示其中的空间结构。
其基本步骤包括以下几个方面：1.数据收集：收集相关领域的文献数据，包括文献的题目、作者、摘要和引文等信息。
可以通过学术搜索引擎、数据库和在线文献资源等方式获取。
2.引用网络构建：根据文献的引用关系构建引用网络。
通过将文献间的引用关系表示为网络中的边，文献本身表示为网络中的节点，可以构建出一个由节点和边组成的引用网络。
3.空间特征提取：在引用网络中提取出空间特征。
可以通过基本的网络分析指标，如节点度中心性、介数中心性等，来描述文献在空间上的重要性和影响力。
4.空间分析引文的应用：利用空间分析引文的方法来研究科学研究领域的空间结构和知识传播的模式。
可以通过网络可视化的方式展示研究领域的空间结构，并进行进一步的分析和探索。
空间分析引文的应用案例空间分析引文方法在科学研究领域有着广泛的应用，以下列举几个应用案例：1.领域结构分析：通过分析文献的引用关系，可以揭示某个领域研究的结构和发展趋势。
例如，研究人员可以通过构建领域内的引用网络，分析不同子领域之间的联系和交叉，以及关键研究主题的变化。
2.专家识别和合作网络构建：通过分析文献的引用关系，可以识别出领域内的重要研究者和合作网络。
例如，可以通过分析研究者的合作网络，了解他们之间的合作模式，并识别出领域内的核心研究者。
3.地域分布分析：通过分析文献的引用关系和地理位置信息，可以了解科学研究在空间上的分布情况。
例如，可以通过地理信息系统（GIS）技术，将文献的地理位置信息与引用关系进行可视化，揭示不同地区的研究热点和知识传播的模式。
总结空间分析引文是一种基于引文网络的方法，用于分析科学研究领域的空间结构和知识传播的模式。
空间分析原理在实际生活中的应用
空间分析原理在实际生活中的应用1. 简介空间分析原理是地理信息系统（GIS）中的核心概念之一，它通过处理和分析空间数据，揭示地理现象和模式之间的关联性、趋势和规律。
在实际生活中，空间分析原理被广泛应用于城市规划、环境保护、交通管理、农业生产、物流运输等领域，为决策者提供科学依据，帮助解决实际问题。
2. 城市规划空间分析原理在城市规划中的应用，主要体现在以下几个方面：•识别发展潜力区域：通过空间分析原理，可以识别城市中具有潜在发展价值的区域，为城市规划者提供决策依据。
例如，基于地理数据分析，可以找到适合发展商业中心、工业园区或住宅区的地段。
•交通规划：基于空间分析原理，在城市规划中可以确定交通网络的最佳布局和道路扩建方案，以提高交通效率和减少拥堵。
例如，通过分析研究人口密度、出行需求和交通流量等数据，可以确定新建道路的位置和需求。
•土地利用：空间分析原理可以帮助城市规划者优化土地利用，平衡人口分布和自然资源利用。
通过分析人口分布、土地类型和土地质量等数据，可以确保合理的城市发展，最大限度地减少对农田和生态环境的破坏。
3. 环境保护空间分析原理在环境保护领域的应用主要包括：•生态环境评估：通过空间分析原理，可以对生态环境进行评估和监测，分析生态系统的脆弱性和可持续性。
例如，通过分析植被覆盖率、土地利用类型和水体质量等数据，可以评估某个地区的生态环境状况，为环境保护决策提供依据。
•自然灾害风险评估：利用空间分析原理，可以分析地质、气象和地形等数据，评估自然灾害的潜在风险和影响范围。
例如，利用地形数据和降雨量预测模型，可以预测洪水的潜在风险区域，为防灾减灾提供科学依据。
•环境监测：通过空间分析原理，可以对空气质量、水质、噪音污染等进行实时监测和分析，帮助环境保护部门及时采取措施。
例如，通过分析空气质量监测站点的数据，可以确定空气污染物的来源和传播路径，为减少污染提供科学依据。
4. 交通管理空间分析原理在交通管理中的应用主要表现在以下几个方面：•路线规划：通过空间分析原理，可以制定交通线路和道路网络规划方案，以优化交通流畅性和效率。
GIS地理信息系统空间分析
视觉信息叠加 矢量图层叠加
点与多边形叠加 线与多边形叠加 多边形叠加
栅格图层叠加
空间叠加地学原理
地理学原理 在进行地学综合分析时，有时需 要提取同一地区不同专题的属性。 例如，某地在进行农作物估产时， 需要提取该地区的土地利用、气 温、降水、日照时间等基本信息 (这些信息常常是分布于不同的 专题地图中)，然后再应用估产 模型进行分析。 实现方法 传统的透明材料叠加方法 GIS中实现方法
生成缓冲区的 主要目的是为 了进一步进行 空间叠加分析 或图形运算。
网络分析
地学原理 数据结构 基本功能
网络分析地学原理
网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本 目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运 行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一 地的运输费用最低等。其基本思想则在于人类活动总 是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。这 类问题在社会经济活动中不胜枚举。 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。
缓冲区分析应用举例
在进行缓冲区分析时，通常将研究问题抽象为 以下三类因素进行分析
确定主体，表示分析的主要目标 确定客体，表示受到主体影响的地理实体 确定作用条件，表示主体对客体施加影响的方式。 （线性模型，指数模型，对数模型等）
线缓冲分析 多重缓冲分析
线缓冲分析
多重缓冲分析
分析讨论
DTM模型的应用
地形因子的自动提取
空间矢量分析 坡度提取 坡向提取 其他因子的提取
空间分析原理与方法
1、空间分析：基于地理对像的位置和形态特征的空间数据分析技术，目的在于提取和传输空间信息。
2、尺度：广义尺度是实体、模式化过程在空间化时间上的基准尺寸，从研究和被研究对象的角度来看，尺度是指研究某一现象或事件时所采用的空间或时间单位，或某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率3、缓冲区分析：缓冲区分析是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需结果的一种空间分析方法4、网络数据模型：是现实世界网络系统的抽象表示5、地理空间数据立方体：是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组唯度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程6、地理网格：地理网格系统是一种以平面子集的规则分级刨分为基础的空间数据结构，具有较高的标准化程度，有利于开发面向空间数据库和几何操作的更有效算法7、尺度变换：信息在不同尺度范围之间的转换称尺度变换，是将某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，实现跨越不同尺度的辨识、推断、预测或推绎，包括尺度上推和尺度下推8、泰森多边形：将所有气象站连成三角形，作三角形各边的垂直平分线，每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形，用这个多边形内所包含的一个气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，该多边形就称为泰森多边形9、空间统计分析：是以具有地理空间信息特性的事物或现象的空间相互作用及变化规划为研究对象，以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础的一门新学科。
10、网格gis：网格gis是gis与网格技术的有机结合，是gis在网格环境下的一种应用，它将具有地理分布和系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等资源，通过高速互联网连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境11、地理空间分类：是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。
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河北工程大学 2011 - 2012 学年第一学期期末考查试卷题号一二三四五六七八九十总分评分评卷教师一、名词解释（14×2=28）1.空间位置分析: 指通过空间坐标系中坐标值来确定空间物体的地理位置。
2.空间分布分析: 空间分布反映了同类空间物体的群体定位信息。
3.空间距离分析：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。
5.ArcToolbox：空间处理工具的集合，它包含了Arcgis地理处理的大部分的分析工具和数据管理工具。
6.成本加权分配：通过成本距离加权函数，计算出每个栅格到距离最近、成本最低源的最少累加成本。
7.网格：将栅格图像按一定的数学函数进行划分得到的最小像素单元。
8. 克里格插值：又称空间局部插值法，是以变异函数理论和结构分析为基础，在有限区域内对区域化变量进行无偏最优估计的一种方法，克里格插值是一种基于统计学的插值方法。
9. 地图代数：地图代数是以一尺度空间内栅格点集的变换和运算来解决地理信息的图形符号可视化及空间分析的新型理论和方法，是作用于不同数据层面上的基于数学运算的叠加运算。
10. 重分类：即基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。
11. 空间数据：空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。
12. 空间分析：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。
13. 表面分析：主要通过生成新数据集，诸如等值线，坡度，坡向，山体阴影等派生数据，获得更多的反映原始数据集中所暗含的空间特征，空间格局等信息。
14. 等值线：将表面上相邻的具有相同的值的点连接起来的线，如地图上的等高线、气温图上的等压线。
二、简答题（8×4=32）1、简述GIS空间关系答：空间关系是指各空间实体之间的空间关系，包括拓扑空间关系，方位和相似等关系。
2、简述空间关系描述及主要方法答：空间关系是指各空间实体之间的空间关系，包括拓扑空间关系，方位和相似等关系。
(1)拓扑关系的描述和方法：采用单纯形数据模型，用九交矩阵工具详细地研究了三维空间中点(0-单纯形)、线(1-单纯形)、面(2-单纯形)和体(3-单纯形)间的拓扑关系，获得了九交矩阵所对应的几何图形。
用集合论研究了拓扑关系的定性推理，得到了组合推理表。
(2)方向关系的描述和方法：建立了三维空间方向关系的描述模型，并对单方向关系的推理进行了详细研究，导出了组合推理表，给出了单方向关系的推理规律。
(3)距离关系的描述和方法：建立了三维空间距离关系的定性描述系统，引入了区间数工具，根据区间数的运算以及定性距离满足的三个约束条件，导出了在不同情况下定性距离推理结果的通项公式。
3、简述栅格数据的聚类分析答：栅格数据的聚类是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。
栅格数据的聚合分析是根据空间分辨率和分类表，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。
栅格数据的聚类聚合分析处理法在数字地形模型及遥感图像处理中应用中应用十分普遍。
例如，由数字高程模型转换为数字高程分级模型便是空间数据的聚合，而从遥感数字图像信息中提取其一地物的方法则是栅格数据的聚类。
4、简述栅格数据的追踪分析答：所谓栅格数据的追踪分析指对于特定的栅格数据系统，由某一点或多个起点，按照一定的追踪线索追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。
栅格所记录的是地点的海拔高程值，根据地面流水必然向最大坡降方向流动的基本追踪线索，可以得出在以上两个点位地面水流的基本轨迹。
此外，追踪分析方法在扫描图件的矢量化、利用数字高程模型自动提取等高线、污染源的追踪分析等方面都发挥着十分重要的作用。
5、简述分区统计答：以一个数据集的分类为基础，对另一个数据集进行数值统计分析，包括计算数值的取值范围、最大值、最小值、标准差等等。
6、简述重分类答：重分类即基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。
根据用户不同的需要，重分类一般包括四种基本分类形式：新值替代（用一组新值取代原来值），旧值合并（将原值重新组合分类），重新分类（以一种分类体系对原始值进行分类），以及空值设置（把指定值设置空值）。
7、西安80坐标系答：该坐标系是参心坐标系，椭球短轴Z轴平行于地球质心指向地极原点JYD1968.0的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向，Y轴与Z、X轴成右手坐标系。
8、WGS－84坐标系答：WGS-84(World Geodetic System，1984年)是美国国防部研制确定的大地坐标系，其坐标系的几何定义是：原点在地球质心，Z轴指向BIH 1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X 轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手系。
三、论述题(4×10=40)1、请论述arcgis基于栅格数据的空间分析功能答：基于栅格数据的空间分析是gis空间分析的基础，也是A人才gis空间分析模块的核心内容。
ArcGis的空间分析和建模工具集，允许用户从gis的数据中快速获取所需信息，应以多种方式进行分析操作，包括距离制图、密度制图、表面生成、表面分析、统计分析、重分类、栅格计算等等。
2、请论述最短路径分析方法及其应用答：应用：路径分析：也称最优路径分析，以最短路径分析为主。
这里“最佳”包含很多含义,不仅指一般地理意义上的距离最短，还可以是成本最少、耗费时间最短、资源流量（容量）最大、线路利用率最高等标准。
很多网络相关问题，如最可靠路径问题、最大容量路径问题、易达性评价问题和各种路径分配问题均可纳入最佳路径问题的范畴之中。
方法：ARCGIS中实现最佳路径分析，首先利用其空间分析工具将高程数据进行坡度分析生成坡度数据以及对高程数据进行起伏度分析生成起伏度数据，然后对流域数据、坡度、起伏度数据进行重分类得到相同的等级范围，再按照这些影响最佳路径因子的重要程度设置权重，最后按照权重合并这些数据得到成本数据集。
然后基于成本数据集计算栅格数据中各单元到起始点的成本距离和方向成本数据集。
最后利用终点数据及成本距离和方向成本数据集得到最佳短路径图。
3、请论述网络分析功能及用途答：网路分析是基于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件进行分析得到结果并且应用在实际中，包括路径分析，地址匹配，资源分配。
网路分析是对地理网（如交通网路）、城市基础设施网络（如各种网线、电缆线、电力线、电话线、供水线、排水管道等）进行地理分析和模型化过程，通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，实现对网络结构及其资源等的优化问题。
网络分析的理论是图论和运筹学，它从运筹学的角度去研究、统筹、决策，安排各要素的运行，使其能充分的发挥作用或达到所预想的目标。
，4、请论述三维景观分析功能及应用答：在应用GIS进行三维景观规划以前，国内的景观规划主要采用CAD技术。
这种软件具有制图精确、成图效果好等特点，但不具备空间查询与分析等功能，因此规划成果难以用于辅助分析。
而GIS的三维景观分析功能能够解决空间分析的功能。
三维分析功能包括三维模块加载；显示和创建3D Shapefile；TIN创建与二维显示；三维透视观察；三维分析的表面分析。
GIS的空间分析功能建立在数据库的基础上，包括：景观基础地理数据库、规划成果数据库、规划项目数据库等。
对于景观建模存在的问题，通过对三维景观建立、查询、空间分析、三维漫游等地理信息系统功能的软件，满足城市景观的查询、分析等功能。
应用方面：（1）工程填挖方分析与计算是预算工程建设的工作量与投资的重要依据，准确快速地计算填挖方量具有重要的实用价值。
传统的填挖方计算效率较低，工作量大，不能有效利用现有数据资源，在计算机上实现较困难，而且计算结果精度低，相互间差别大。
如果通过三维分析模块，就能将地面的三维模型和建筑主体的三维模型叠加运算完成，结果快速准确。
（2）规划中通常要用到天际线分析，这是保护城市景观必不可少的步骤。
天际线，又称城市轮廓或全景，通俗说，天际线就是你站在城市中一个地方，向四周环顾，天地相交的那一条轮廓线就是天际线。
天际线亦被作为城市整体结构的色彩、规模和标志性建筑。
传统天际线分析的方法，规划师需要让工作人员在实际规划位置，按照要求放起一个制定高度的热气球，然后从各观测点拍摄系列照片，然后把照片带回办公室逐一分析。
如果需要对规划建筑的位置和高度进行调整，则需重复上述步骤，显然费时费力。
我们现在已经在ArcGIS 三维中很好的实现了这一功能，系统按照要求构筑的天际线轮廓一目了然，用户能够准确的判断出，规划方案是否符合要求，应该做什么样的调整。
（3）日照分析在城市规划中也非常有用，比如规划中的建筑是否严重影响周边建筑的光照，影响的区域有多大，如何调整建筑的高度，才不会影响周边建筑的采光。
ArcGIS 提供的日照分析功能可以很好的完成此项工作，同时分析出阴影影响的程度，生成统计图表。
（4）我们需要在事故现场设置一处指挥部，最好能观察到事故的进展情况。
这时候如果我们使用可视域分析，则可迅速确定出最佳的位置。
（5）如果我们需要了解现场的情况，或者模拟某个灾害蔓延的过程，则可以将视频与三维场景进行叠加。
（6）除此之外，环境专家、林业部门和土木工程师可使用三维分析去了解和塑造地形，以便考虑雨水径流和洪水等事件。
矿业公司、地理学家及研究人员可使用三维分析的各项功能去深入了解地表以下的地质实体，例如斜井和地下岩层的三维交汇。
当地政府、军事组织可利用三维分析询问有关人造结构的复杂三维问题，特别是有关市区内的当前和规划通视线问题。
三维分析使我们可以充分利用Z空间中独有的信息和元素，给用户带来独特的价值。
ArcGIS三维为更多行业用户的扩展应用提供了功能丰富、可扩展的平台。
在可扩展性方面，通过扩展ArcGIS 三维可以使某些自定义的功能更加完善和强大、使用户的工作可以更加模块化并和ArcGIS 三维很好地结合在一起。
三维系统不再仅仅作为汇报的工具，将全面融入用户的业务流程，发挥其独特的价值。