GIS的空间技术教案分析.ppt

第七讲 GIS的空间分析技术 程承旗 北京大学遥感与GIS研究所 空间分析 空间分析是分析空间数据的技术的通称。 这些技术从宏观上区分，可以归纳为： 1）空间图形数据的拓扑运算； 2）非空间属性的数据运算； 3）空间和非空间属性的联合运算等。 空间分析中所涉及的概念 空间分析是一组其分析结果依赖于所分析对象的位置信息的技术。 空间量测 一、质心量测 应用范围极其广泛，如： 1） 商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。 2） 经济的增长极可能发生在高势能地区。 二、几何量测 ·点状目标（0维）：坐标 ·线状目标（1维）：长度，曲率，方向。 ·面状目标（2维）：面积，周长等。 ·体状目标（3维）：表面积，体积等。 三、形状量测 如果认为一个标准的圆目标既非紧凑型也非膨胀型的，则可定义其形状系数据r 为 其中，P为目标物周长，A为目标物面积。 如果 r〈1，目标物凑型； r =1目标物为一标准圆； r 〉1，目标物为膨胀型。 空间变换 为了满足空间分析的需要，需对原始地理图层及属性进行一系列逻辑或代数运算，以 产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性，这一过层称为空间变换。 矢量结构数据的空间变换 必须完成的步骤有： 1） 对原始数据（多边形）形成拓扑关系； 2） 多层多边形数据的空间叠置，形成新的层； 3） 对新层中的多边形重新进行拓扑组建； 4） 剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分。 栅格结构的空间变换 可分为以下几种方式： 1） 点变换方式； 2） 区域变换方式； 3） 邻域变换方式。 点变换方式 点变换方式只对各图 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 邻域变换方式 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。 1）直接几何关联 2）间接几何关联 2） 区域变换方式； 1、同一层的自身变换操作 数学运算变换（三角函数、乘方等） 直方图统计 重分类 聚类 空间内插 缓冲 2、多层数据的空间变换操作 数学运算（加、减、乘、除等） 逻辑组合 拓扑叠加 缓冲 信息复合模型 （1）???? 视觉信息复合 ·面状图、线状图和点状图之间的复合； ·面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域边界之间的复合； ·遥感影像与专题地图的复合； ·专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图； ·遥感影像与DTM复合生成三维地物景观。 （2）???? 叠加分类模型 叠加分类模型则根据参加复合的数据平面各类别的空间关系新划分空间区域，使每个空间区域内各空间点的属性组合一致，叠加结果生成新的数据平面，该平面图形数据记录了重新划分的区域，而属性数据库结构中则包含了原来的各个复合的数据平面的属性数据库的所有的数据项，叠加分类模型用于多要素综合分类以划分最小地理景观单元，进一步可进行综合评价以确定各景观单元的等级序列。 a、 点与点的叠合 点与点的叠合通常是在栅格模型中进行，把许多层上有关点的属性进行组合后被入新的一层，是栅格模型在空间分析上的一大优势。 b、面与面的叠合 面与面的叠合是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多边形层。 C、线与面的叠合 线与面的叠合是将一个线状要素层或网络状要素层和多边形层叠合。如网络层为道路网，可以得到每个多边形内的道路网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量。如果网络层为河流，可得到每个多边形内的地表水径流量。线与面的叠合一般以拓扑结构的矢量模型比较方便。 　　ｄ、点与面的叠合 点与面的叠合可以分析每个多边形内某类点状要素一共有多少，或哪些点落在哪些多边形内。这一功能常用于城市中各种服务设施分布情况的分析。 （3）缓冲区（buffer）模型 缓冲区模型就是将面、线、点状地物如经济区交能线，城镇等分布图变换为这些地物的扩展距离图，结果图上每一点的值代表该点距最近的某种地物（如交通线、城镇或商业网点）的距离。 （4）离散点的插值模型 在只了解有限个空间点的属性值，即样点为离散有限的情况下，可以根据这些样点对区域内其他空间点插值，从而得到该属性的空间分布图，该样点对目标点P的影响是随距离的K次方衰减的，则目标点插值结果 插值模型是根据距离衰减原理，结果的稳定性较好，样点上的值可以保证正确。 （5）离散点多项式拟合模型 离散点多项式拟合模型是由有限个离散的已知点求整个区域的空间分布的模型，拟合模型利用最小二乘原则，找到一个与离散已知点最接近的由多项式表示的S阶抽象趋势面，再根据这个拟合多项式计算全区各空间