GIS空间分析复习总结

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。

空间分析在GIS 中的地位与作用：空间分析是GIS 的核心，也是核心功能，是GIS 领域的理

论性和技术性都很强的分支，是提升GIS 的理论性十分重要的突破口，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。

空间分析的基本理论：空间关系理论，空间认知理论，空间推理理论，空间数据模型理论，

地理信息机理理论，地理信息不确定性理论

空间关系分类：顺序关系：主要指目标间的方向关系，

度量关系：主要是指目标间的距离关系，

拓扑关系：指拓扑变换下的拓扑不变量（）

度量关系对空间数据的约束最强烈； 顺序关系次之； 拓扑关系最弱。

空间度量关系：分为定量度量（空间指标量算，距离度量）和定性度量

定量度量空间关系分析包括空间指标量算（距离、面积、坡度、人口密度等）和距离度量（距离）两大类

拓扑空间关系：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

方向空间关系：源目标相对于参考目标的顺序关系（方位）

度量空间关系描述：

欧氏距离：直线距离

切比雪夫距离：最大距离

马氏距离（曼哈顿距离）：垂直距离

大地测量距离：即球面上两点间的大圆距离

曼哈顿距离：纬度差加上经度差

拓扑空间关系描述：

4元组模型：该模型将简单空间实体看作是边界点和内部点。构成的集合，4元组模型为由

两个简单空间实体点集的边界与边界的交集、边界与内部的交集、内部与边

界的交集、内部与内部的交集构成的2×2矩阵。

9元组模型：9元组在4元组的基础上，在空间描述框架中引入空间实体的“补”的概念，

将空间目标A 表示为边界、内部和外部三个部分的集合。通过比较目标A 与

B 的边界、内部、外部之交集(空或非空) ，分析确定A 、B 间的空间拓扑关系。

2

21221)y y (x x )B A (d -+-= |)y ||x x (|m ax )B A (d 2121y --=

V9I模型：针对9元组模型中“补”的概念存在的重叠太大、空间实体定义方面的不足、不能描述空间邻近关系等缺陷。

陈军等用Voronoi多边形取代9元组中的“补”重新定义9元组模型，并将其定义为V9I模型。

还有RCC模型和空间代数模型

方向空间关系描述：

定量描述：a,方位角；b,象限角

定性描述：1、锥形模型：仅适用于两个空间目标间的距离与空间目标的尺寸相比差别

较大的情况

2、最小约束矩形模型（MBR）：利用两个目标间的MBR间的关系定义方向

关系。

3、二维字符串模型（2-D String）,,,,,,,,,,见书32页

4、方向关系矩阵模型

5、基于Voronoi图的方向关系模型

见书32页

基于点集拓扑学定义的九类常用方向关系：正东关系，正南关系，正西关系，正北关系，西

北关系，东北关系，西南关系，东南关系，同一

位置关系

空间数据的概念及表示方法

概念：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，可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间、空间关系等特征。空间数据表达的概念模型（场模型、要素模型）

场模型：将地理空间定义为由无数个点组成的连续平面。模拟具有一定空间内

场模型表达：场模型的表达使用近似方法。根据实际的精度需要，将需要存储的空间点数量，减少到计算机可以存储的范围内的过程。且每一种场模型必须定义

一种离散化规则，使那些未知区域所有点的空间变量数值，可以由已知点

的数值进行估计。

方法：栅格模型（例如遥感影像）、DEM（数字高程模型）、TIN（不规则三角网）模型、空间插值模型和等高线模型。

特征：1、空间结构特征和属性域，2、连续的，可微的，离散的，3、各向同行和各向异性，4、空间自相关

P68~P69

要素模型：地理要素模型只对地理实体的属性(包括空间属性和地理属性)及关系感兴趣。

欧氏空间中的三类地物要素对象：

点对象：有特定位置，维数为零的物体

线对象：维度为1的空间组分，有一系列坐标表示

多边形对象/面状实体：由一封闭曲线加内点来表示，是对湖泊、岛屿、地块等一

类对象的描述。

P70~P73

空间数据模型表达的两种方式及相关概念（栅格数据模型、矢量数据模型）栅格数据模型：属性明显，定位隐含

获取方法：(1) 手工网格法；

(2) 扫描数字化法；

(3) 影像；

(4) 数据结构转换法

矢量数据模型：定位明显，属性隐含

获取方法：(1) 数字化法；

(2) 数据结构转换法；

(3) 野外测量；

网络信息模型的概念：把地物抽象为链和节点，同时关注其间的连通关系，要考虑多个要

素之间的影响和交互。现象的精确形状并不重要，重要的是具体现

象之间的距离或者阻力的度量。

静态GIS和时空GIS的区别：

静态GIS（Static GIS）：传统的地理信息系统应用只涉及地理信息的两个方面：空间维度和

属性维度。

时态GIS （Temporal GIS）:

●能够同时处理时间维度。

●解决历史数据的丢失问题。

●实现数据的历史状态重建、时空变化跟踪、发展势态的预测等功能。