1、第六章第六章 空間分析的基本方法空間分析的基本方法 學習目標理解GIS中模型的概念、特點和作用掌握GIS空間分析的一般步驟了解空間查詢與量算的各種方法及其應用了解視覺信息復合分析的類型和用途理解疊置分析的概念和類型，掌握多邊形疊置分析的步驟和方法理解緩沖區的概念和作用，并能說明其應用方法了解泰森多邊形、網絡分析在地學中的主要用途了解空間插值的類型和方法了解空間信息分類和統計分析方法 重點：矢量數據分析方法，柵格數據分析方法、空間插值。重點：矢量數據分析方法，柵格數據分析方法、空間插值。 難點：空間插值技術難點：空間插值技術 第1頁/共30頁 空間分析空間分析是綜合分析空間數據的技術的通稱。空間

2、分析有著十分豐富的內涵，它是構成地理信息系統的核心部分之一，在整個地理數據的應用中發揮著舉足輕重的作用，也是GIS區別與其它信息系統的一個顯著標志。分析技術分析技術: 空間圖形數據的拓撲運算； 非空間屬性數據運算； 空間和非空間數據的聯合運算。第2頁/共30頁數字地形模型分析數字地形模型分析空間變換分析空間變換分析空間決策支持空間決策支持基本圖形分析基本圖形分析網絡和仿真模型分析網絡和仿真模型分析第3頁/共30頁圖形量算圖形量算包含分析包含分析直線段求交直線段求交圖形裁剪圖形裁剪基本圖形分析：其它分析運算的基礎基本圖形分析：其它分析運算的基礎第4頁/共30頁DTMDTM（Digital Ter

3、rain ModelDigital Terrain Model）是通過地表點集的空間直角坐標（x，y，z）并使需要進一步伴隨若干專題特征來表示地形表面的,它是構成地形、地理分析的基礎。DEMDEM（ Digital Elevation ModelDigital Elevation Model）是地表單元上高程的集合，是地貌形態的離散表示。DEM是構成DTM的基礎，DTM的其他元素均有DEM導出，顯然，DEM的質量好壞直接決定著DTM的精確性。第一節第一節 數字地形模型分析數字地形模型分析第5頁/共30頁一、數字高程模型的生成方法一、數字高程模型的生成方法等高線數字化法等高線數字化法地性線數字化

4、法地性線數字化法三角網法三角網法攝影測量法攝影測量法人工網格法人工網格法第6頁/共30頁地貌類型的自動化分；極值高程和最大高差 相對高程和平均高程；坡度和坡向；求地表面積； 地表粗糙度；谷脊特征分析；形剖面分析；淹沒損失估算；地形的立體顯示。二二 數數 字字 地地 形形 模模 型型 分分 析析第7頁/共30頁 第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據的空間 變換分析 珊格數據的空間 變換分析多邊形疊置分析包含分析緩沖分析疊置分析空聚類間空間聚合第8頁/共30頁是解決點、線、面之間是否存在直接聯系的一種方法。例如確定某一礦區屬于那個行政區，這是點與面之間的包含分析。通過著名的鉛垂

5、線算法來解決。算法原理一、包含分析鉛垂線算法第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據第9頁/共30頁第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據二、多邊形疊置分析定義步驟分類同一地區、同一比例尺的兩種或兩種以上專題要素進行疊置，形成具有二重或多重屬性的相交多邊形集合。第10頁/共30頁第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據二、多邊形疊置分析定義步驟分類對原始多邊形數據形成拓撲關系多層多邊形數據的空間疊置，形成新的層對新層中的多邊形重新進行拓撲組建剔除多余的多邊形，提取出感興趣的部分第11頁/共30頁第二節第二節 空空 間間

6、變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據二、多邊形疊置分析定義步驟分類合成疊置：通過區域多重屬性的模擬，尋找和確定同時具有幾種地理屬性的分布區域，或者按照確定的地理指標，對疊置后產生的具有不同屬性級的多邊形進行重新分類或分級。因此，合成疊置的結果為新的多邊形數據文件。統計疊置：精確的計算一種要素在另一種要素的某個區域多邊形范圍內的分布狀況和數量特征，或提取某個區域范圍內某種專題內容的數據，因此，疊置的結果為統計報表或列表輸出第12頁/共30頁疊 置 分 析 統 計 示 意 圖疊置圖某縣土地報表第13頁/共30頁緩沖區是根據點、線、面地理實體，建立起周圍一定寬度范圍內的擴展距離圖，緩沖區的作用是用

7、來限定所需處理的專題數據的空間范圍，一般認為緩沖區以內的信息均是與構成緩沖區的核心實體相關的，及鄰接或關聯關系，而緩沖區以外的數據與分析無關。明確目的和標準緩沖區生成步驟數據準備空間操作統計分析結果輸出二、緩沖區分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據第14頁/共30頁緩 沖 區 分 類點的緩沖區線的緩沖區面的緩沖區二、緩沖區分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據第15頁/共30頁緩 沖 區 分 類點的緩沖區線的緩沖區面的緩沖區二、緩沖區分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據第16頁/共30頁緩 沖 區 分

8、 類點的緩沖區線的緩沖區面的緩沖區二、緩沖區分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析矢量數據矢量數據第17頁/共30頁柵格疊置分析柵格疊置分析與多邊形疊置分析一樣，是求兩組或兩組以上空間圖形的交集，但是多邊形疊置分析得到的是合成多邊形，而柵格疊置分析得到的是合成數據串，這些合成的數據文件是進一步進行空間聚類或聚合的依據。 類型疊置 將兩組或兩組以上的地理編碼數據，求它們的交集，以建立新的數據文件，根據分析任務，設置命令，得到最后的類型疊置結果。統計疊置 將區域界線(政區、自然區域或經濟區域等)，與專題數字地圖疊置，建立的合成數據串，作出各區專門內容的數量統計。動態分析 將同一種要素

9、在不同時期的兩組屬性數據疊置，建立合成數據串，它們之差就是該要素在該時段內的變化，在土地利用動態監測中，常要使用這種分析方法。一、疊置分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析柵格數據柵格數據第18頁/共30頁柵 格 疊 置 示 意 圖一、疊置分析第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析柵格數據柵格數據第19頁/共30頁空間聚類空間聚類 根據預先設定的聚類條件，從柵格數據中將所有符合標準的區域輸出在圖上，不符合條件的區域為空白。在空間聚類中常用的是邏輯運算。其邏輯設定條件可以按照需要的屬性條件設定，也可按照空間要素的幾何條件設定。二、空間聚類 第二節第二節 空空 間間 變變

10、換換 分分 析析柵格數據柵格數據第20頁/共30頁空間聚類 分析一幅某鄉土地利用現狀圖，空間聚類條件： E=（屬性=“水域” 面積1公頃水域鄰接居民地）二、空間聚類 第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析柵格數據柵格數據第21頁/共30頁空間聚合空間聚合 根據空間分辨力和分類表，進行數據類別的合并或轉換，以實現空間地域的兼并。空間聚合的結果是將較復雜的類別轉換為較簡單的類別，大多數以小比例尺圖形輸出。當從地點 地區 大區域的轉換時，常要使用這種方法。三、空間聚合第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析柵格數據柵格數據第22頁/共30頁空間聚合 分析三、空間聚合第二節第二節 空

11、空 間間 變變 換換 分分 析析柵格數據柵格數據第23頁/共30頁決策決策 是為達到某一目的而在若干可行方案中經過科學的分析、比較、判斷，從中選取最優方案并賦予實施的過程。結構化決策：一般指決策方法和決策過程有固定的規律可循，目標比較明確，過程結構比較清楚，可用形式化的方法描述和求解的一類決策問題。非結構化決策：一般指決策方法和決策過程沒有什么規律可循，并難以用常規定量數學方法進行問題描述和求解，而必須借助于人工智能等技術的決策。半結構化決策：是指介于前兩者間的一種情況，即決策方法和決策過程有一定的規律可循，但又不完全確定的情況。通常社會經濟和管理活動中所遇到的決策大部分屬于這種情況。第二節第

12、二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析一、 決策的概念第24頁/共30頁、 決策支持系統（DSS）是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎，以計算機技術、仿真技術和信息技術為手段，利用各種數據、信息、知識、人工智能和模型技術，面對半結構化的決策問題，支持決策活動的人機交互信息系統。決策支持系統的特點:主要解決半結構化的決策問題；面向決策者；強調支持的概念；模型和用戶共同驅動；強調交互式的處理方式。二 決策支持系統的概念和特點第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析第25頁/共30頁第二節第二節 空空 間間 變變 換換 分分 析析三、決 策 支 持 系 統 的 構 成四、空間決策支

13、持的一般過程 1 確定目標 2 收集數據 3 建立模型 4 尋求手段 5 結果評價第26頁/共30頁DTMDTM（Digital Terrain ModelDigital Terrain Model）是通過地表點集的空間直角坐標（x，y，z）并使需要進一步伴隨若干專題特征來表示地形表面的,它是構成地形、地理分析的基礎。DEMDEM（ Digital Elevation ModelDigital Elevation Model）是地表單元上高程的集合，是地貌形態的離散表示。DEM是構成DTM的基礎，DTM的其他元素均有DEM導出，顯然，DEM的質量好壞直接決定著DTM的精確性。數字地形模型分析數字地形模型分析第27頁/共30頁一、數字高程模型的生成方法