第五章 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。
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
28
《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。
2019年8月21日2时34分
26
《地理信息系统》
2019年8月21日2时34分
第5章_空间分析原理
第三节 邻域分析
概念: 根据指定的目标信息检查邻近区域内的 目标信息,或从邻近区域的目标信息中进一步 分析特定的目标信息。
一、 泰森多边形分析
定义: 设平面上有n 个互不重叠的离散数据点, 则其中的任意一个离散数据点Pi都有一个邻近 范围Bi,在Bi中的任一个点同Pi点之间的距离 小于它同其它离散数据点之间距离。Bi是一个 不规则多边形,称为泰森多边形。
三、叠加分析 (spatial overlay analysis)
叠加分析: 叠加形成一新的目标,对空间区域 重新划分,属性数据中包含了参加叠加的多种 数据项。
分栅格叠加和矢量叠加。栅格叠加得到新的栅 格属性,而矢量叠加得到包括新的空间特性和 属性关系。
拓扑叠加产生伪多边形,可指定容差值消除。 栅格叠加组合数量很大,需进行条件叠加。 分条件叠加和无条件叠加。无条件叠加也称全叠
(8)自动采集
自动采集方法按照像片上的规则格网利用数 字影像匹配进行数据采集。全数字化摄影测 量系统在市场上已有比较成熟的产品。优点 是自动化,不需太多的干预。但是在生成 DEM 时 需 要 采 集 地 貌 特 征 点 线 , 才 能 保 证 DEM的高保真度。
返回
2 地形图数据采集方法
对地形图要素进行数字化处理,再内插DEM。 半自动扫描数字化技术已成为地图数字化的主 流。
[1]在地表突变邻近区域内的采样数据有较高的 冗余度;
[2]跟踪路径长,效率低。
(5)选择性采样
根据地形特征进行选择性的采样,例如沿山脊 (谷)线、特征点(如山顶点)等进行采集。优点: 只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足 够的可信度。缺点:它需要进行大量内插,采 样效率不高,不便于自动采样和快速采样。
1.点、线和面状图之间复合 通过点、线和面状图之间相互复合。寻求特征
地理信息系统复习要点
地理信息系统复习要点详解所著考过为11级环科期中考试考过(张福平教的)第一章:导论1、解释数据与信息的概念,并说明两者之间的关系。
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号,用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等内容、数量或特征,以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识,作为生产、管理和决策的依据。
数据与信息的关系:数据是信息的表达形式,是信息的载体;信息则是数据中蕴含的事物的涵义,是数据的内容。
数据只有通过解释才有意义,才成为信息。
总之,数据是信息的载体,信息是数据的涵义。
2、地理信息的特点空间特征属性特征时序特征3、地理信息系统的定义(考过)地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、存储、管理、分析、模拟和显示以提供对规划、管理、决策和研究所需的信息空间系统。
4、地理信息系统由哪几个主要部分组成?(考过)系统硬件:(一)数据处理设备:a图形工作站b个人计算机c客户机/服务器系统(Client/Server ,简称C/S);(二)数据输入设备:a图形手扶跟踪数字化仪b大幅面图形扫描仪c数字测量设备;(三)数据输出设备:a绘图仪b计算机显示器系统软件:(一)GIS功能软件1.GIS功能软件的分类GIS 基础软件平台和GIS应用软件2.GIS基础软件平台功能①空间数据输入和编辑②空间数据管理③空间数据处理和分析④空间数据输出⑤图形用户界面⑥系统二次开发功能(二)基础支撑软件:主要包括系统库软件和数据库软件。
(三)操作系统软件5、地理信息系统的功能有哪些?(基本功能与应用功能具体有哪些)(考过)基本功能与应用功能基本功能:数据的采集与编辑、数据的存储与管理、数据的处理与变换、空间分析和统计、产品的制作与演示、二次开方和编程应用功能:资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策第二章:地理信息系统的数据结构1、地理空间的实体包括哪些?地理空间的实体包括点(point )、线(line )、面(polygon )、曲面(surface )、体(volume)等类型。
【GIS】地理信息系统复习资料
第一章绪论1、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性2、数据处理:即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算,以及分析、模拟和预测等操作。
3、地理信息的特点:1)空间分布性2)具有多维结构的特征3)时序特征十分明显4、地理数据:是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
5、地理信息系统:它是在计算机硬、软件系统支持下,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。
6、简述GIS的构成。
它的的基本功能有哪些?硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功:数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。
第二章地理信息系统的数据结构1、矢量表示法:采用一个没有大小的点(坐标)来表达基本点元素。
2、栅格表示法:采用一个有固定大小的点(面元)来表达基本点元素。
3、空间数据的基本特征。
1)属性特征:描述空间对象的特性,即是什么。
如对象的类别、等级、名称、数量等。
2)空间特征:描述空间对象的地理位置以及相互关系,又称几何特征和拓扑特征,前者用经纬度、坐标表示,后者用拓扑关系表示,如交通学院与电力学院相邻等。
3)时间特征:描述空间对象随时间的变化。
4、拓扑关系的类型1)拓扑邻接:相同拓扑元素之间的关系。
2)拓扑关联:不同拓扑元素之间的关系。
3)拓扑包含:同类但不同级元素之间的关系。
5、空间数据拓扑关系意义1)根据拓扑关系,不需要利用坐标或距离,可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。
2)有利于空间要素的查询。
3)可以利用拓扑关系数据作为工具,重建地理实体。
6、建立如下图所示的拓扑关系的全显式表达。
(方向自己给定)弧段与结点关系表多边形与弧段关系表结点与弧段关系表弧段与多边形7、栅格数据单元值的确定方法有哪些?①中心点法:②面积占优法:③重要性法:④百分比法:8、如何确定合理的网格尺寸?为了逼近原始数据精度,除了采用这几种取值方法外,还可以采用缩小单个栅格单元的面积,增加栅格单元总数的方法。
空间分析原理与应用:第五章 空间回归分析
来自表2-1总体的两个随机样本
两个独立样本的回归线
总体回归线与样本回归线
Y
.Y1
需 求 量
. e1
u1
Yˆi b1 b2 Xi
.Yˆ1
EY | X B1 B2 Xi
A
..un Yn . en
Yˆn
0
X1 价格
Xn
X
5.2.6 “线性”回归的特殊含义
解释变量线性与参数线性
1. 解释变量线性 非线性举例:
y
y
000.5yy 0.5y 0 y
1 2 3 4 5
000...555yyy334
2 y
1
0.5y 5
0.5y 5
0.5y 4
(3 1)
式(3 1)表示变量y *用其他区域的y进行解释的线性关系,可写成:
y Cy
(3 2)
其中,是需要估计的回归参数,反映了样本数据内在的空间
模式的有效描述,因此需要引入能够描述空间自相关和空 间非平稳性的项,克服回归模型的缺陷。 • 空间关系的描述需要借助空间权重(邻接)矩阵。
空间邻接矩阵为:
0 1 0 0 0
1 0 0 0 0
W 0 0 0 1 1
(8)
0 0 1 0 1
0 0 1 1 0
行标准化为:
0 1 0 0 0
1 0 0 0 0
5.2.2 总体回归函数
例子:不同家庭收入水平下的学生数学SAT成绩
家庭年收入与数学S.A.T分数
总体回归函数PRF
E(Y | X i ) B1 B2 X i
(2-1)
Y的条件期望,可简写为E(Y)
B1和B2是参数(parameters),也称回归系数 (regression coefficients)。
第五章 GIS空间分析原理与方法
距名牌高中在750米之内图层school
距名胜古迹500米之内,环境优雅图层famous
离主要交通要道200米之内图层street
空间操作
属性赋值 (1)分别打开market 、school、famous图层, 分别添加market、school、famous字段,并全部 赋值为1 (2)打开street图层,添加st字段,赋值为-1
点与多边形的叠合(
point-in-polygon overlay )
包含点的图层与包含多边形的图层 判断点包含在哪一个多边形里面,从而为点设置新的多 边性属性
点与多边形叠合 示例
1
2 3 4
ID 1 2 3 4
ID
city_name 南京 苏州 上海 杭州
空间操作
区域叠加 对market、school、famous和street图层进行 union叠加步骤为如下
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
线与多边形叠合 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
400 380 330
province_name 江苏
1 3
函数运算 算术运算(arithmetic)、三角函数 (trigonometric)、对数函数(logarithms)、 幂函数(powers) 统计运算
栅格叠合分析实例
空间操作
叠合方式的选择? market图层、school图层进行intersect操作得到 insctms图层,再将insctms图层与Famous图层进 行inersect叠合操作,得到insctmsf图层 最后将insectmsf图层与street图层进行erase叠 合操作,得到所需结果
第五章 2空间分析的原理与方法 空间叠合分析
Clip裁剪:输出层按一个图层的边界,对另一个图层的内容要 素进行截取后的结果
Update更新:输出层为一个经过删除处理后的图层与一个 新特征图层进行合并后的结果
空间联合
Union合并 Intersect相交 Identity识别 Erase擦除
属性表发生变化
要素提取 图层更新
Clip裁剪 Update更新
基于矢量数据的叠合分析
2 4 3 5 A B 2B 1B
1A 3A 2A 4A 4B
1
3B
5B
降雨量
土壤类型
适宜农作物
基于栅格数据的叠合分析
基于栅格数据的叠合分析
矢量
栅格化
二值化
逻辑运算
结果
实例
坡度图
河流图
Cost=River+Slope
成本图
修建公路的成本图
Legend
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
复习题
空间叠合分析的概念?及其用途?
B C C A C
A
2 3
B
C A
4
1
3 5
B
2
4 5
消防服务区和地铁线的叠加分析
2.1.3 多边形与多边形的叠加分析
多边形与多边形的叠加是指将两个不同图层的多边形 要素叠合,产生新的多边形要素,以解决地理变量的多准 则分析、区域多重属性的模拟分析、地理特征的动态变化
分析、区域信息提取等。
叠合后产生输出新图层的属性信息与原多边形的继承 关系,要根据叠加的不同方式而定。
数据分层组织是叠合分析的基础 分层可以用矢量数据结构点线面表示,也 可以用栅格数据结构表示
地理信息系统原理第五章 空间分析与建模5.2
(2)所有区域单元LISA的总和与全局的空间联系指 标成比例。
星蓝海学习网
LISA包括局部Moran指数(local Moran index) 和局部Geary指数(local Geary index),下面重 点介绍和讨论局部Moran指数。
i
j
星蓝海学习网
✓对统计量的检验与局部Moran指数相似,其检验值为
Z
Gi ) VAR(Gi )
✓显著的正值表示在该区域单元周围,高观测值的区域单元趋 于空间集聚,而显著的负值表示低观测值的区域单元趋于空 间集聚,与Moran指数只能发现相似值(正关联)或非相似性 观测值(负关联)的空间集聚模式相比,具有能够探测出区域 单元属于高值集聚还是低值集聚的空间分布模式。
为什么要用空间统计分析?
✓空间统计分析,其核心就是认识与地理位置相关的数据间的空间 依赖、空间关联或空间自相关,通过空间位置建立数据间的统计 关系。
✓空间统计分析的任务,就是运用有关统计方法,建立空间统计模 型,从凌乱的数据中挖掘空间自相关与空间变异规律。
星蓝海学习网
为什么要用空间统计分析?
空间数据分析与传统统计分析主要有两大差异:
Tobler, W. R. (1970). "A computer movie simulating urban growth in the Detroit region". Economic Geography, 46(2): 234-240.
Waldo Tobler(born in 1930) receiving a plaque for his contributions to geography. On the event of his November 2000 birthday.
空间分析原理与应用:第五章 空间回归分析
5.2.2 总体回归函数
例子:不同家庭收入水平下的学生数学SAT成绩
家庭年收入与数学S.A.T分数
总体回归函数PRF
E(Y | X i ) B1 B2 X i
(2-1)
Y的条件期望,可简写为E(Y)
B1和B2是参数(parameters),也称回归系数 (regression coefficients)。
ui
.....................
ui
ui
uj
.............................
uj
.
. . ..
........................
uj
a)
b)
c)
无自相关假定表明随机扰动项ui是纯随机的。
• 自相关的性质:
自相关:在时间(如在时间序列数据中)或者空间 (如在横截面数据中)按顺序所列观察值序列
假定3.3 给定Xi,随机扰动项的期望为零。即
Eu | X i 0
假定3.4 同方差假定,即
Varui 2
假定3.5 无自相关假定,即
cov
u i
,u
j
0
i j
假定3.6 回归模型是正确设定的。即实证分析的
模型不存在设定误差或设定错误。
扰动项的条件分布
同方差和异方差的对比
自相关
例如:中国的国内生产总值与印度的人口之间具 有较强的相关性(相关系数较高),因为二者都以较 快的速度增长,但显然二者之间不具有因果关系。
回归分析的应用
(1)通过已知变量的值来估计应变量的均值 (2)根据经济理论建立适当的假设并对其进行检 验 (3)根据自变量的值对应变量的均值进行预测 (4)上述多个目标的综合
gis自考习题-整理单选+多选学生用
第一章绪论1、地理信息系统形成于20 世纪____ ?A.50 年代B.60 年代C.70 年代D.80 年代2、地理信息区别与其他信息的显著标志是 ___ ?A.属于属性信息B.属于共享信息C.属于社会经济信息D.属于空间信息3、“3S”技术指的是?A.GIS 、RS、GPSB.GIS 、DSS、GPSC.GIS 、GPS、OSD.GIS 、DSS、RS4、下列属于GIS 输入设备的是___ ?A.主机B.绘图机C.扫描仪D.显示器5、把GIS分为专题地理信息系统、区域地理信息系统与地理信息系统工具是按___ ?A.数据容量B.用户类型C.内容D.用途6、从历史发展看,GIS脱胎于?A.地图学B.地理学C.计算机科学D.测量学7、世界上第一个地理信息系统是___ ?A.美国地理信息系统B.加拿大地理信息系统C.日本地理信息系统D.奥地利地理信息系统8、有关地理系统的论述错误的是 __ ?A.地理系统是一个多层次的巨系统B.地理系统是地理信息系统的科学依据C.地理系统就是统一地图学D.地理系统是以哲学思维和高度现代化的技术为支撑的科学体系9、GIS 进入推广应用阶段是20 世纪?A.60 年代B.70 年代C.80 年代D.90 年代10、GIS 的主要工作方式是?A.批处理方式B.人机对话的交互方式C.模拟方式D.增量方式11、GIS 与机助制图的差异在于?A.是地理信息的载体B.具有存储地理信息的功能C.具有显示地理信息的功能D.具有强大的空间分析功能12、有关信息的论述错误的是 ___ ?A.信息具有传输性B.信息具有共享性C.信息具有适用性D.信息具有主观性13、下列哪些属于GIS产品的输出设备?A.键盘B.硬盘C.主机D.显示器14、下列GIS软件中哪一个不是ESRI公司的产品?A.ArcViewB.ArcSEDC.MapXtremeD.MapObject15、地理信息区别与其他信息的显著标志是 ___ ?A.属于属性信息B.属于共享信息C.属于社会经济信息D.属于空间信息16、以下不属于GIS输出设备的是?A.绘图仪B.打印机C.图形显示终端D.图形数字化仪第二章地理信息系统的数据结构1、对一幅地图而言,要保持同样的精度,栅格数据量要比矢量数据量A.大B.小C.相当D.无法比较2、有一点实体其矢量坐标为P(,),若网格的宽与高都是2,则P__ ?A.P (5,8)B.P (8,5)C.P (4,7)D.P (7,4)3、获取栅格数据的方法有___ ?A.手扶跟踪数字化法B.屏幕鼠标跟踪数字化法C.扫描数字化法D.人工读取坐标法4、矢量结构的特点是___ ?A.定位明显、属性隐含B.定位明显、属性明显C.定位隐含、属性明显D.定位隐含、属性隐含点栅格化的行列坐标为 __ ?5、下列栅格结构编码方法中,具有可变分辨率和区域性质的是___A. 直接栅格编码B. 链码C. 游程编码D. 四叉树编码6、用数字化仪数字化一条折线,合适的操作方式为___ ?A.点方式B.开关流方式C.连续流方式D.增量方式7、描述地理实体本身位置、形状和大小等的数据为___ ?A.属性数据B.几何数据C.关系数据D.统计数据8、在GIS数据中,把非空间数据称为?A.几何数据B.关系数据C.属性数据D.统计数据9、地理数据一般具有三个基本特征是___ ?A.空间特征、属性特征和时间特征B.空间特征、地理特征和时间特征C.地理特征、属性特征和时间特征D.空间特征、属性特征和拓扑特征10、存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系是___ ?A.拓扑邻接B.拓扑关联C.拓扑包含D.以上三者11、通过记录坐标的方式表示点、线、面地理实体的数据结构是?A.矢量结构B.栅格结构C.拓扑结构D.多边形结构12、在栅格数据获取过程中,为减少信息损失提高精度可采取的方法是A.增大栅格单元面积B.缩小栅格单元面积C.改变栅格形状D.减少栅格总数13、对同一幅地图而言,矢量结构与栅格结构相比___ ?A.图形精度高B.图形精度低C.图形精度相当D.无法比14、下列能进行地图数字化的设备是 ___ ?A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机D.硬盘15、GIS 所包含的数据均与___ ?A.地理空间位置相联系B.非空间属性相联系C.地理事物的质量特征相联系D.地理事物的类别相联系16、存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系属于____ ?A.拓扑邻接B.拓扑包含C.拓扑关联D.以上都不是17、栅格结构的特点是___ ?A.定位明显,属性隐含B.定位明显,属性明显C.定位隐含,属性明显D.定位隐含,属性隐含18、下列既是获取矢量数据的方法,又是获取栅格数据的方法是 ___ ?A.手扶跟踪数字化法B.扫描仪法C.数据结构转换法D.分类影象输入法19、矢量数据量与表示地物精度之间的关系是___ ?A.数据量越大,精度越高B.数据量越小,精度越高C.数据量越大,精度越低D.以上三者都有可能20、栅格结构与矢量结构相比____ ?A.数据结构复杂,冗余度小B.数据结构复杂,冗余度大C.数据结构简单,冗余度小D.数据结构简单,冗余度大21、下列栅格数据编码方法中,接近矢量结构,不具有区域性质的编码方法是____ ?A.四插树编码B.块码C.游程编码D.链码22、矢量结构与栅格结构相比____ ?A.结构紧凑,冗余度小B.结构紧凑,冗余度大C.结构松散,冗余度小D.结构松散,冗余度大23、在GIS中,明确定义空间结构关系的数学方法称为?A.邻接关系B.关联关系C.包含关系D.拓扑关系24、下列给出的方法中,哪种可获取矢量数据___ ?A.手扶跟踪数字化法B.扫描法C.遥感信息提取D.手工网格法25、在多边形矢量编码方法中,由点索引与边界线号相联系,以线索引与各多边形相联系的编码方法是__ ?A.多边形环路法B.树状索引编码法C.拓扑结构编码法D.四叉树编码法26、决定了栅格数据的精度A.网格边长B.网格数C.顶点数D.像元27、以下哪种不属于数据采集的方式___ ?A.手工方式B.扫描方式C.投影方式D.数据通讯方式28、在GIS数据中,把非空间数据称为?A.几何数据B.关系数据C.属性数据D.统计数据29、在地理数据采集中,手工方式主要是用于录入___ ?A.属性数据B.地图数据C.影象数据D.DTM 数据30、栅格数据表示地物的精度取决于___ ?A.栅格尺寸的大小B.编码方法C.地物的大小D.数字化方法31、为了唯一标示每个记录,必须有记录的标识符,这个标识符是___ ?A.代码B.主关键字C.辅关键字D.记号32、对于游程长度编码而言,图形程是度与压缩比的关系式 __ ?A.图形越简单,压缩比越高B.图形越简单,压缩比越低C.图形越复杂,压缩比越高D.二者间无关系33、__ 是数据组织的基本对象。
地理信息系统概论名词解释总结
l 数字地面模型(DTM):是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列,它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。
l 数字高程模型(DEM):当数字地面模型的地面属性为海拔高程时,则该模型即为数字高程模型。
l 数字地形分析(DTA):是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。DTA技术是各种与地形因素相关空间模拟技术的基础。
l 地理信息:是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称;它属于空间信息,具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
l 地理信息科学:与地理信息系统相比,它更加侧重于将地理信息视作为一门科学,而不仅仅是一个技术实现,主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时,还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
l 边界代数算法:边界代数多边形填充法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法,它适用于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。它不是逐点判断与边界的关系完成转换,而是根据边界的拓扑信息,通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点,实现了矢量格式到栅格格式的高速转换,而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系,因此算法简单、可靠性好,各边界弧段只被搜索一次,避免了重复计算。
l DIME文件:美国人口普查局在1980年的人口普查中提出了双重独立地图编码文件。它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值,提供了关于城市街道,住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码大纲要图。在1990年的人口普查中,TIGER取代了DIME文件。
第五章空间分析技术
第3节 空间叠置分析
四、多边形与多边形叠加 叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。 几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点,再根 据这些交点重新进行多边形拓扑运算,对新生成的拓扑 多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码,同时生 成一个与新多边形对象一一对应的属性表。由于矢量结 构的有限精度原因,几何对象不可能完全匹配,叠加结
它们指的都是相同的操作。
角分线法 凸角圆弧法
第2节 缓冲区分析
角平分线法 : 角分线法的缺点是难 以最大限度保证双线 的等宽性,尤其是在 凸侧角点在进一步变 锐时,将远离轴线顶 点。根据上图,远离 情况可由下式表示:
d R sinB 2
第2节
缓冲区分析
凸角圆弧法:在轴线首尾 点处,作轴线的垂线并按双线 和缓冲区半径截出左右边线起 止点;在轴线其它转折点处, 首先判断该点的凸凹性,在凸 侧用圆弧弥合,在凹侧则用前 后两邻边平行线的交点生成对 应顶点。这样外角以圆弧连接, 内角直接连接,线段端点以半 圆封闭。如图所示。
松耦合,即在两个相对独立的GIS软件和空间分析软件之间增加数据交
换接口,使空间分析数据及相关的影响因素和空间分析结果能够在GIS中以 各种简单的或复杂的图形方式显示出来。
这种方式适用于短期且费用较小的情况。
一、空间分析的概念
5.GIS环境下空间分析框架
一般性空间分析框架(右图) (Anselin L,1998) 空间分析类型: A. Goodchild将空间分析分为两大类:
第1 节
三、空间查询的种类
属性查询
1) 查找
空间查询
仅选择一个属性表,给定一个属性值,找出对 应的属性记录或图形。在屏幕上已有一个属性 表,用户任意点取记录,对应的图形以高亮显示。 实现:执行数据库查询语言,找到满足 要求的记录,得到它的目标标识, 再通过目标标识在图形数据文件 中找到对应的空间对象,并显示出来。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 运用空间叠合分析解决以下两个问题 (1)找出满足以上4个条件的最适宜的购房 地段。 (2)对整个城市区域从以上4个条件的住房 条件进行评价,划定不同等级,以供购房 者进行参考
• 第一个问题 找出满足以上4个条件的最适宜的购房地段。 步 骤: (1)明确目的和标准:在商业中心的服务范围之内;距名 牌高中在750米之内,以便小孩上学便捷;距名胜古迹 500米之内,环境优雅;离主要交通要道200米之外,以 减少噪音污染 (2)空间数据准备:商业中心服务数据、名牌高中750米之 内数据、名胜古迹500米之内、主要交通要道200米之外 (3)空间操作:进行叠合分析 (4)输出结果并进行分析
离主要交通要道200米之内图层 street
空间操作
• 属性赋值 (1)分别打开market 、school、famous图 层,分别添加market、school、famous字 段,并全部赋值为1 (2)打开street图层,添加st字段,赋值为-1
空间操作
• 区域叠加 对market、school、famous和street图层进行 union叠加步骤为如下
– 参与分析的两个图层均为栅格数据 – 优点:运算过程比较简单 – 缺点:数据量大
第二节 空间叠合分析
• • • • • • • 栅格叠合分析: 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
建立空间缓冲区的分析模型
用于缓冲半径的确定 • 根据空间实体对邻近对象作用性质的不同,可采用不同的 分析模型,主要有: – 线性模型:用于当实体对邻近对象的影响度随距离的增大
呈线性衰减的情况。 – 二次模型:用于当实体对邻近对象的影响度随距离的增大 呈二次形式衰减时。 – 指数模型:用于当实体对邻近对象的影响度随距离的增大 呈指数形式衰减时。
步 骤: (1)明确目的和标准: (2)空间数据准备:商业中心服务数据、名 牌高中750米之内数据、名胜古迹500米之 内、主要交通要道200米之外 (3)空间操作:进行叠合分析 (4)对结果进行分析和评价
在商业中心的服务范围图层 martket
距名牌高中在750米之内图层 scOutput
基于矢量数据的叠合分析
• 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
点与多边形的叠合( point-in-polygon overlay )
• 包含点的图层与包含多边形的图层 • 判断点包含在哪一个多边形里面,从而为点设置新的多边 性属性
点与多边形叠合 示例
1
空间分析概述
根据空间数据的形式将空间分析分为: 矢量数据空间分析 栅格数据空间分析
第一节 数字地形模型分析
• 数字地形模型:地形的数字化表达,Miller 于1956年为了自动设计高速公路提出。 • 定义:对二维地理空间上具有连续变化特 征地理现象的模型化表达和过程模拟。简 单地说,空间起伏连续变化现象的数字化 表达和分析工具的集合。
第一节 数字地形模型分析
• 二、地形剖面线的计算 • 地形剖面线:从一个点出发到另一个点的 地形变化情况。 • 方法:通过DEM得到,运用插值算法在剖 面的两点间插值出相应的高程数据。
第一节 数字地形模型分析
• 三、DEM的通视分析 • 实现方法:在任意两点间生成剖面线,在 需要分析的两点间画直线,若直线与剖面 线有交点则不能通视,无交点则判断这两 点是否高于剖面线的高程。
分级缓冲区域动态缓冲区
• Buffering with different buffer distances. • Buffering with rings.
缓冲区的重叠处理
• Buffer zones not dissolved or dissolved.
泰森多边形分析(Voronoi多边形)
• 问题二:
– 气象站控制的范围; – 超市服务的范围; – “泰森多边形分析”
空间缓冲区分析
• 空间缓冲区分析(Spatial buffer analysis):指根据分析 对象的点、线、面实体,自动建立它们周围一定距离的 带状区,用以识别这些实体或主体邻近对象的辐射范围 或影响程度,以便为某项分析或决策提供依据。
230
多边形与多边形叠合( polygon-on-polygon overlay )
• 两个多边形图层的比较分析(图形和属性),将两个不同 的多边形空间特征数据相重叠,产生新的多边形特征数据, 用以解决地理变量的多准则分析、区域多重属性的分析, 地理特征的动态变化分析,以及图幅要素更新、区域信息 提取等 • 多边形叠合分析通常有以下五种叠合方式: – 合并(Union) – 相交( Intersect) – 一致( Identity) – 相减( Erase) – 更新( Update)
第二节 空间叠合分析
• 问题的提出: • 地学多因子分析的需要 在实际问题中,往往需要将地学现象分解 为许多单个的因子分别研究。例如,将自 然地理要素分解为地质、地貌、水文、气 象、生物,土壤等,但在研究实际问题又 需要选取其中的几项进行研究。
第二节 空间叠合分析
• 叠置分析的基本条件: 1:参加叠置分析的不同数据层的地理范围 必须是一致的 2:参与叠置分析的多层面数据必须有效 匹配(投影、坐标系、元数据参数) 3:参与叠置分析分析模型和数据必须有 效匹配
在商业中心的服务范围图层martket
距名牌高中在750米之内图层school
距名胜古迹500米之内,环境优雅图层famous
离主要交通要道200米之内图层street
空间操作
• 叠合方式的选择? • market图层、school图层进行intersect操作 得到insectms图层,再将insectms图层与 Famous图层进行intersect叠合操作,得到 intersectmsf图层 • 最后将insectmsf图层与street图层进行 erase叠合操作,得到所需结果
第二节 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
空间合成叠合
• 第二个问题 对整个城市区域从以上4个条件的住房条件进 行评价,划定不同等级,以供购房者进行 参考找出满足以上4个条件的最适宜的购房 地段。 分级标准为:
A满足其中四个条件为第一等级 B满足其中三个条件为第二等级 C满足其中两个条件为第三等级 D满足其中一个条件为第四等级 E完全不满足条件得为第五等级
第一节 数字地形模型分析
• • • • • 一、地形因子计算 (一)坡度和坡向的计算 坡度:局部地表面与水平面之间的夹角。 坡向:最大高程变化率所在的方向。 计算坡度、坡向方法包括:空间矢量分析 法、拟合曲面法
第一节 数字地形模型分析
• • • • • • • (二)曲面面积的计算 两种方法:矢量法和三角形求和法 (三)地表粗糙度的计算 粗糙度:地表单元曲面面积与投影面积之比。 (四)高程及变异分析 平均高程:地表单元网格四个顶点的高程平均值。 高程变异:以网格单元顶点的标准差与平均高程的比值表 示,来反映地表单元网格各顶点高程变化的指标。 • (五)谷脊特征分析 • 沟谷密度:沟谷总长度与地表单元面积之比。 • 沟谷深度值:地表单元内几个谷点切割深度的均值
Union
• 输出层保留输入图层的所有多边形要素。
Intersect
• 输出层保留输入图层共同的多边形要素。
Identity
• 保留以一多边形为控制边界内的所有多边 形要素
Erase
• 保留以一多边形为控制边界外的所有多 边形要素
Update
• 输出数据为一个经删除处理后的多边形与 一个新特征多边形,即删除重叠的部分。
空间分析的步骤
步 骤: (1)明确目的和标准 (2)空间数据准备 (3)空间操作 (4)输出结果并进行分析
实例:市区择房分析
• 如何找到环境好、购物方便、小孩上学方 便的居住区地段是购房者对关心的问题, 因此购房者就需要从总体上对商品房的信 息进行研究分析,选择最适宜的购房地段。 • 条件为:
a在商业中心的服务范围之内,服务范围以商业中 心规模的大小来确定 b距名牌高中在750米之内,以便小孩上学便捷 c距名胜古迹500米之内,环境优雅 d离主要交通要道200米之外,以减少噪音污染
线与多边形的叠合( 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
线与多边形叠合 示例
ID road_name length
1 3
2
1 2 3
ID
沪宁高速 沪杭高速 宁杭高速
400 380 330
• Dirichlet,(1805-1859),首先公开发表这种几何镶嵌模型,称 它们为Dirichlet区域。 • 1908年,俄国数学家G. Voronoi首先详细地研究了这些多边形。 • 1911年,Von Thiessen,将其运用到气象学中。称Thiessen多 边形。
province_name 江苏
1 3 2
1
2 3
上海 浙江
线与多边形叠合 结果
1
6
1 2 6
1
2
3
ID 1
5
3
2
province_name 江苏
5 4
3
4
road_name 沪宁高速
length 350