第六章 GIS空间分析原理与方法

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GIS空间分析原理与方法个人总结复习资料

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第一章地理空间数据分析与GIS1.地理空间数据处理与建模地理空间数据分析是:(地理学和地理信息科学领域),它通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术,探索、证明地理要素之间的关系,揭示地理特征和过程的内在规律和机理,实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。

2.1地理空间数据挖掘概述按照不同的挖掘任务,地理空间数据挖掘可以分为预测模型发现、聚类、关联规则发现、序列模式发现、依赖关系发现、异常值分析和趋势发现等。

地理空间数据挖掘系统包括三大支柱模块:地理空间数据立方体、联机分析处理(OLAP)模块和空间数据挖掘模块.2.2地理空间数据挖掘典型方法:⑴地理空间统计方法:分析地理空间数据的统计方法,主要是基于空间中邻近的要素通常比相离较远的要素具有较高的相似性这一原理。

ⅰ.与传统分析有两大差异:①空间数据间并非独立,而是在多维空间中具有某种空间相关性,且在不同的空间分辨率下呈现不同的相关程度;②大多数空间问题仅有一组(不规则分布空间中)观测值,而无重复观测的资料。

ⅱ.地理空间统计模型大致可分为三类:①地统计;是以区域化变量理论为基础,以变差函数为主要工具,研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。

根据离散数据生成连续表面,通过空间自相关进行空间预测。

②格网空间模型:用以描述分布于有限(或无穷离散)空间点(或区域)上数据的空间关系。

③空间点分布形态:在自然科学研究中,许多资料是由点(或小区域)所构成的集合。

由于形成机制不同,空间点分布形态具有随机、丛聚或规则等不同类型。

⑵地理空间聚类方法:地理空间数据聚类是按照某种距离度量准则,在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域,从而发现数据集的整体空间分布模式。

该方法把空间数据库中的对象分为有意义的子类,使同一子类内部的成员有尽可能多的相同属性,而不同的子类之间差异较大。

⑶地理空间关联分析:地理空间关联分析利用空间关联规则提取算法发现空间数据库中空间目标间的关联程度.GIS数据库是典型的空间数据库,从GIS数据库中挖掘空间关联规则是理解GIS模型和将GIS数据转化成知识的一种有效方法。

GIS空间分析原理与方法.

GIS空间分析原理与方法.




圆型窗口
环型窗口
扇型窗口
栅格数据的窗口分析(2)
按窗口统计分析分类
Mean Maximum Minimum Median Sum Range Majority Minority Variety
SuperMap Deskpro的栅格统计
常用功能 邻域分析 分带统计
关键点分 析
关键边分 析
连通性分析(3)
两点间是否连通
最佳路径、旅行商分析(1)
功能选取
最佳路径分析 旅行商问题
根据斯诺博士的分析和请示,当局于9月8日摘下了这个 水井的泵,禁止使用该水泵吸水,从这天以后,新的霍 乱病患者就再也没有出现了。
在这个例子中,患者的居住地与饮用水井之间的空间位 置关系提示了霍乱病的发病根源。
中国科学院遥感应用研究所、中国人民解
放军军事医学科学院微生物流行病研究所 联合北京师范大学遥感与GIS研究中心及协 和医科大学,共同组建成立了公共卫生领 域空间信息技术应用研究中心 。
例:求青海省的湖泊分布情况
根据全国湖泊分布图、青海省行政区域图 计算出青海省境内的湖泊分布图,可以采 用哪些方法实现?
使用裁剪分析 使用求交分析 使用同一分析
3.3 网络分析
构建网络数据集 网络分析的基本设置 网络分析的具体操作
构建网络数据集
通过“线数据集拓 扑处理”自动完成 构建网络数据集
空间形态:空间对象的几何形态。 空间距离:空间物体的接近程度。 空间关系:空间对象的相关关系,包括拓
扑、方位、相似、相关等。
§2 栅格数据分析的基本模式
聚类、聚合分析(重分级) 信息复合分析(代数运算) 追踪分析 窗口分析(栅格统计)

地理信息系统原理第6章 空间分析

地理信息系统原理第6章 空间分析

i
其中,Wi为第i个离散目标物权重,Xi,Yi为第i个离散目标物的坐
标。
质心量测经常用于宏观经济分析和市场区位选择,还可以跟踪某些
地理分布的变化,如人口变迁,土地类型变化等。
距离量算
“距离”是人们日常生活中经常涉及到的概念,它描述了两个事物或 实体之间的远近程度。最常用的距离概念是欧氏距离,无论是矢量结构, 还是栅格结构都很容易实现。
是针对矢量数据结构,或者是针对栅格数据结构的空间数据。
线的长度计算
线状地物对象最基本的形态参数之一是长度。
在矢量数据结构下,线表示为点对坐标(X,Y)或(X,Y,Z)的序
列,在不考虑比例尺情况下,线长度的计算公式为:
n1
L
X i1 X i
2
Yi1 Yi
2
Zi1 Zi
2
1 2
ArcGis地理处理工具
1)局部工具集 局部工具可以将输出栅格中 各个像元位置上的值作为所有输入 项在同一位置上的值的函数进行计 算。 通过局部工具,您可以合并 输入栅格,计算输入栅格上的统计 数据,还可以根据多个输入栅格上 各个像元的值,为输出栅格上的每 个像元设定一个评估标准。
像元统计
合并 等于频数 大于频数 最高位置 小于频数 最低位置 频数取值
、右多边形是哪些。 ⑤ 线线查询,如与某条河流相连的支流有哪些,某条道路跨过哪些
河流。 ⑥ 线点查询,如某条道路上有哪些桥梁,某条输电线上有哪些变电
站。 ⑦ 点面查询,如某个点落在哪个多边形内。
⑧ 点线查询,如某个结点由哪些线相交而成。
2) 空间量算
空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功 能,也是进行空间分析的定量化基础。其中的主要量算有:

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。

论文资料-第六章 GIS空间分析原理与方法幻灯片PPT

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2021/5/6
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2
空间分析的主要内容
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。
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。 空间距离:空间物体的空间位置接近程度。 空间关系:空间对象的相关关系,包括拓扑、
缓冲区分析是指以点、线、面等实体为基础,自 动建立其周围一定宽度范围内的多边形实体,从 而实现空间数据在水平方向得以扩展的分析方法。
2021/5/6
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5Hale Waihona Puke 3.2 叠加分析叠加分析是指在两个数据集之间进行的一系列集合运算,是 GIS中的一项非常重要的空间分析功能。
叠加分析涉及到两个数据集,其中一个数据集为操作数据集, 必须为面数据集,另一个数据集为被操作数据集,除合并运 算和对称差运算必须是面数据集外,其他运算可以是点、线、 面或者复合数据集。
方位、相似、相关等。
2021/5/6
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3
§3 矢量数据分析的基本方法
缓冲区分析 叠加分析 网络分析
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3.1 缓冲区分析
地理学中的第一定律,任何事物都与其他事物相 关,距离近的事物比距离远的关系更大(Waldo Tobler)。
邻近度(Proximity)描述了地理空间中两个地物 距离相近的程度,其确定是空间分析的一个重要 手段。(李小文:地理学第一定律与时空邻近度 的提出)缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分 析工具之一。
可以进行点与面的叠加、线与面的叠加、面与面的叠加。参 与运算的两个数据集中的相交对象都要进行分解,形成新的 子对象。

gis与空间分析原理与方法

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空间分析原理与方法

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。

第六章_GIS空间分析原理与方法

第六章_GIS空间分析原理与方法
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 2 9 13 3 9 16 8 12 20 12 18 25 17 23 28 18 23 26 17 20 20
3
7 12 15
12
14 21 22
21
25 27 34
一、矢量数据的包含分析
圆形窗口
环形窗口
扇形窗口
第三节 矢量数据分析的基本方法
一、包含分析 二、矢量数据的缓冲区分析 三、多边形叠置分析 四、矢量数据的网络分析
与栅格数据分析处理方法相比, 矢量数据 一般不存在模式化的分析处理方法, 而表 现为处理方法的多样性与复杂性。 本节选择几种最为常见的几何分析法, 并 以其为例, 说明矢量数据分析处理的基本 原理与方法。
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。 3. 空间形态:空间对象的几何形态 4. 空间距离:空间物体的接近程度 5. 空间关系:空间对象的相关关系,包括拓 扑、方位、相似、相关等。
空间分析的根本目的,在于通过对空间数据的深加工,
获取新的地理信息。
空间分析的定义,是基于空间数据的分析技术,它是 以地球科学原理为依托,通过分析算法,从空间数据 中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形 态、空间构成、空间演变等信息。
空间分析的分类:
按照空间数据的形态可分为, 矢量数据空间分析、栅格数据空间分析 按照Goodchild提出的空间分析框架可分为, 产生式分析、查询式分析

GIS原理第六章空间分析的基本方法

GIS原理第六章空间分析的基本方法

3. 质心量测
质心是描述地理现象空间分布的一个重要指标。质心可简
单地描述为地理目标保持均匀分布的平衡点。质心通常定义为 单地描述为地理目标保持均匀分布的平衡点。
一个多边形或面的几何中心,当多边形比较简单时,计算很容 易。当多边形形状复杂时,计算也更加复杂。 质心量测可用于对地理分布变化的跟踪;计算目标物对周 围地区的经济辐射范围。如应用质心量测分析人口变迁、土地 类型变化等。
C A C B A B C B A
(a)
(b)
(c)
逻辑设定条件可以按照需要的属性设定,也可按照空间 要素的集合条件设定。如左下图所示,是一幅某镇土地利用现状 栅格图(1.耕地,2.园地,3.林地,4.居民点,5.独立工矿,6. 水域,7未利用地),设定条件可以是: E=(属性=“水域”) ∩ (面积≥1公顷) ∩ (水域邻接居 民地) 其输出的结果图如右下图所示。这类聚类条件的设定常用 于位址规划。
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。 当从大比例尺图形向小比例尺图形转换时,常使用这种方法。
一、地学模型概述 所谓模型,就是将系统的各个要素,通过适当的筛选,用 就是将系统的各个要素,通过适当的筛选,
一定的表现规则所描写出来的简明映象,是对现实世界的简化 一定的表现规则所描写出来的简明映象, 表达。 表达。
地学模型,也称专题分析模型,是用来描述地理系统各要 素之间的相互关系和客观规律信息的简明映象,其形式有语言 的、数学的或其它的表达模式。 对于GIS来说,专题分析模型是根据目标的知识将系统数 据重新组织,得出与目标有关的新的规则和公式。不同的理论 观点,不同的体系可以产生不同的结果。 在GIS中,模型能有效地帮助人们从各种因素之间找出其因 果关系或者联系,有利于问题的解决。

地理信息系统原理:空间分析

地理信息系统原理:空间分析
地 理 信 息 系 统 原 理
Select From Where or and
需显示的属性项 属性表 条件 条件 条件
MapInfo软件中SQL输入标准对话框
地 理 信 息 系 统 原 理
地 理 信 息 系 统 原 理
通过SQL语言查询的结果
(3)扩展的SQL查询
地 理 信 息 系 统 原 理
类和统计分析等
· 拓扑属性的联合分析 包括与拓扑相关的数据检索、
叠置处理、区域分析、邻域分析、网络分析、形状探 测、瘦化处理和空间插值等
(2)空间分析的步骤
地 理 信 息 系 统 原 理
①建立分析的目的和标准 ②准备空间操作的数据 ③进行空间分析操作 ④进行表格分析 ⑤结果评价和验证修改 ⑥产生结果图和表格报告
地 理 信 息 系 统 原 理
距黄河150公里范围内的主要城市
(6) 地址匹配查询
地 理 信 息 系 统 原 理
根据街道地址来查询事物的空间位置和 属性信息是地理信息系统特有的一种查询功 能,这种查询利用地理编码,输入街道门牌 号码,就可知道大致的位置和所在的街区。
根据地类 号查询斑 块分布
§6.1.4 SQL查询
举例:点面查询
地 理 信 息 系 统 原 理
查询城 镇是否 位于平 原区内
城镇
(1)邻接查询
地 理 信 息 系 统 原 理
从多边形与弧段关系的表中,检索出该多 边形关系的所有弧段 从弧段关系的左右多边形的表中,检索出 这些弧段所关联的多边形
线与线邻接查询的原理
地 理 信 息 系 统 原 理
· 线面查询 如某条线经过(穿过)的多边形有哪 些,某条链的左、右多边形是哪些
地 理 信 息 系 统 原 理

地理信息系统 GIS空间分析的原理和方法

地理信息系统     GIS空间分析的原理和方法

缓冲区分析
定义——根据数据库的点、线、面实体基础,自动建立其
周围一定宽度的缓冲区多边形实体,从而实现空间数据在
水平方向得以扩展的信息分析方法
点、线、面缓冲区示意图
多边形叠置分析
定义——指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多
边形要素的数据文件进行叠置。
合成叠置
统计叠置
网络分析
用途——选择最佳路径,选择最佳布局中心的位置
空间信息分类
主成分分析法——通过数理统计分析,将众多要素的 信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量,从而克 服变量选择时的冗余和相关,然后选择信息最丰富的 少数因子进行各种聚类分析
层次分析法——把相关的要素按隶属关系划分为若干 层次,请有经验的专家们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,综合众人意见给出 各层次、各要素的相对重要性权值,作为综合分析的 基础
连续空间(渐变)
空间数据内插
离散空间数据内插——邻近元法:以最邻近图元的特征值
作为未知图元的特征值
连续空间数据内插
整体拟合技术 局部拟合技术
整体拟合技术
趋势面拟合技术
采用多项式回归分析,使得 一维:Z=a0十a1X 二维/三维:
局部拟合技术
一、双线性多项式插值 最近四个数据点,确定双线性多项式
空间自相关分析——认识空间分布特征、选择适宜的 空间尺度来完成空间分析的最常用的方法 回归分析——用于分析两组或多组变量之间的相关关 系,有线性回归、指数回归、对数回归、多元回归等
空间统计分析
趋势分析——通过数学模型模拟地理特征的空间分布 与时间过程,把地理要素时空分布的实测数据点之间 的不足部分内插或者预测出来
逻辑判断复合法

第六章 空间分析原理与方法

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

第六章_GIS空间分析原理与方法(学生版)详解

第六章_GIS空间分析原理与方法(学生版)详解
两个或多个相同地区栅格图层 相同的栅格单元大小 不同图层间对应栅格进行运算 运算结果生成新的栅格图层 目的是产生新的空间信息 Input A 又称为“地图代数”
Input B
点变换方法 区域变换方法 邻域变换方法
Output
6、为什么要使用网络分析
从甲地到乙地的最短路径是什么? 如何设定一个服务中心? 特定位置的服务中心的服务范围? 从一个位置到另一个位置的通行程度如何? 从出发地到目的地,有多少条可行路线? 如何在街道图上定位一个发生的事件?
网络分析的基本概念
邻接矩阵:在无向图中,描述顶点间邻接关系的 矩阵。 关联矩阵:描述顶点与边之间关联关系的矩阵。
v5
e7
v1
e1
e5
e6
邻接矩阵
v4
e4 相关矩阵
V1 0 V2 1 D(G ) V3 1 V4 1 V5 1
空间数据查询种类
几何参数查询 空间定位查询 空间关系查询 属性查询
空间查询的方法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 基于关系查询语言扩充的空间查询方法 可视化空间查询方法 基于自然语言的查询方法 超文本查询方法
4、缓冲区分析
问题:
• • • • 地震破坏程度从震源扩散影响的范围; 噪声污染影响的范围; 湖泊生态保护区的范围; ……
2、数字高程模型
数字高程模型 (Digital Elevation Model, DEM): 表示地表区域上地形的三维向量的有限序列,即地 表单元上高程的集合,数学表达为:z = f ( x, y ) 。 数字地面模型 (Digital Terrain Model, DTM): 当z为其他二维表面上连续变化的地理特征,如地 面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤 类型等其他地面诸特征,此时的DEM成为DTM。

GIS空间分析原理与方法

GIS空间分析原理与方法

第一节 地理信息系统的空间分析模型
GIS分析建模可采用如下步骤: (1)系统描述与数据分析; (2)理论推导 ; (3)简化表达; (4)参数确定; (5)分析模型建立。
第一节 地理信息系统的空间分析模型
四、空间分析的步骤 1. 建立分析的目的和标准 2. 准备空间操作的数据 3. 进行空间分析操作 4. 结合分析的目的和任务,对获得的新空间
数据进行分析 5. 结果评价和解释 6. 产生最终的结果图和报表
第二节 栅格数据分析的基本模式
一栅格数据的聚类、聚合分析 1)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 2)聚合分析:是指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。
要求: 理解GIS中模型的概念、特点和作用 掌握GIS空间分析的一般步骤 了解视觉信息复合分析的类型和用途 理解叠置分析的概念和类型,掌握多边形叠置分 析的步骤和方法 理解缓冲区的概念和作用,并能说明其应用方法
第一节 地理信息系统的空间分析模型
一、地学模型概述 模型概念:就是将系统的各个要素,通过适当的筛选,用一
Ⅰ 农用地 Ⅱ 建设用地 Ⅲ 未利用土地







第二节 栅格数据分析的基本模式
二栅格数据的信息复合分析
信息复合模型包括两类:简单的视觉信息复 合和较为复杂的叠加分类模型
1视觉信息复合:将不同专题的内容叠加显示 在结果图件上,以便系统系统使用者判断 不同专题地理实体的相互空间关系,获得 更为丰富的信息。
定的表现规则所描写出来的简明映像,是对现实世界的简 化表达。 地学模型:用来描述地理系统各地理要素之间的项目关系和 客观规律信息的语言的、数学的或其他的表达形式,通常 反映了地学过程及其发展趋势或结果。 地学模型主要包含以下几种形式: (1)逻辑模型(2)物理模型(3)数学模型(4)图像模 型
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注意:此处的遥感影像可以是分类结果,也可以是原始的遥感影 像。在一般应用中,多使用原始的遥感影像,可提高变化探测速度。

地图代数实例

空间邻近(Proximity)问题

Symmetrical Difference
Computes a geometric intersection of the input and difference features. Features or portions of features common to only one of the inputs will be written to the output.
地理科学专业地理信息系统概论
地理信息系统概论
第六章 GIS空间分析原理与方法
城环院 贺巧宁
GIS基本功能
数据编辑 与更新 数据存储 与管理 空间查 询
数据采集 与输入
GIS能作 什么?
空间查询 与分析
数据显示 与输出
… …
地形分 析
叠合分 析 缓冲区分 析 网络分 析


Union
Computes a geometric intersection of the Input Features. All features will be written to the Output Feature Class with the attributes from the Input Features, which it overlaps.

Identity
Computes a geometric intersection of the Input Features and Identity Features. The Input Features or portions thereof that overlap Identity Features will get the attributes of those Identity Features.

空间合成叠合
用于搜索同时具有几种地理属性的分布区域,或 对叠合后产生的多重属性进行新的分类。

空间统计叠合
用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特 征。

(一)基于矢量数据的叠合分析
Point-in-polygon overlay Line-in-polygon overlay Polygon-in-polygon overlay
ID
city_name 南京 苏州 上海 杭州
province_name 江苏 上海 浙江

1 3 2
1 2 3
Point-in-polygon overlay 结果
1
1
1 3
4
2 3
2
3
2
4
ID 1 2 3 4
city_name province_name 南京 江苏 苏州 江苏 上海 上海 杭州 浙江

Intersect
Computes a geometric intersection of the input features. Features or portion of features common to all layers and/or feature classes will be written to the output.
Outp变换方式只对各图上相应的点的属性值进行运 算。实际上,点变换方式假定独立图元的变换不 受其邻近点上的属性值的影响,也不受区域内一 般特征的影响。
The core of raster data analysis Cell-by-cell operations Can create new raster from either a single input raster or multiple input rasters

一、空间叠合分析
空间叠合分析(Spatial Overlay analysis): 又称叠加分析、叠置分析,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。 空间合成叠合 空间统计叠合
length 350 50 320
4
5
沪杭高速
宁杭高速
浙江
浙江

60
100
3、Polygon-in-polygon overlay
两个多边形图层的比较分析(图形和属性)
ArcGIS中将其分为: 合并(Union) 相交( Intersect) 一致( Identity) 相减( Erase) 更新( Update) 差异(Symmetrical Difference)
The cell value in (d) is the mean calculated from three input rasters (a, b, and c) in a local operation. The shaded cells have no data.
60
30 30
60
60 60
10
20 30
0
0
0 0
50
10 0
0
0 0
-
10 30
=
0 0
Legend
点变换后影像分析
10 20 30 40 50 60 耕地 居民点 水域 草地 未利用地 林地
通过80和90年两期影像的相减运算 后得到变换影像,如果: 变换影像值 = 0;说明该区未发生变化 变换影像值 ≠ 0;说明该区已发生变化

Local Operations with a Single Raster
Input and output raster Computes values in output raster as a mathematical function of the cell value in the input raster Change the format, convert units of measurement, etc.
400 380 330
province_name 江苏
1 3
1
2
上海 浙江

2
3
Line-in-polygon overlay 结果
1
6
1 2 6
1
2
3
5 4
3
2
province_nam e 江苏 上海 上海
5 4
3
ID 1 2 3
road_name 沪宁高速 沪宁高速 沪杭高速
2、区域变换方法
Works with groups of cells of same values
区域变换是指计算新图层相应栅 格的属性值时,不仅与原图层对 应栅格的属性值有关,而且要顾 及原图层栅格所在区域的几何特 征(区域长度、面积、周长、形 状等)或原图层同名栅格的个数。


叠合分析实例
有某地区的行政界线图层和通过遥感技术提取的该区土地利 用类型分布图层,求该地区各村土地利用类型统计数据。
图层1 图层2
某地区行政界线图
某地区土地利用类型图

叠合分析实例
图层1:图形,属性表
行政区界图属性表
地区行政区界线图


Erase
Creates a feature class by overlaying the Input Features with the polygons of the Erase Features. Only those portions of the Input Features falling outside the Erase Features outside boundaries are copied to the Output Feature Class.
3、邻域变换方法
邻域变换是在计算新层图元值时,不仅考虑原始图层上相 应图元本身的值,而且还要考虑与该图元有领域关联的其 他图元值影响。

点变换实例 —土地利用变化区域探测
80年遥感影像
10
10 30
90年遥感影像
10 10
10 30
点变换后影像
60
60 60
10
10 30
空间查询与分析
空间分析的概念 空间分析是基于空间数据的分析技术,它以 地学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中 获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间 形态、空间形成和空间演变等信息。 空间分析的一般分类 产生式分析(product mode) DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、网络分析 咨询式分析(query mode) 查询分析
2、Line-in-polygon overlay
包含线的图层与包含多边形的图层 判断线包含在哪一个多边形里面,从而为线设置新的多 边性属性

Line-in-polygon overlay 示例
1 3 2 ID road_name length
1 2 3
ID
沪宁高速 沪杭高速 宁杭高速

栅格重分类
Create new raster by classification Also called recoding or transforming One-to-one change Cell value in input raster assigned new value in output raster Assigns new value to range of cell values Cells with population densities between 0 and 25 persons per square mile given value of 1
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