GIS空間分析的功能和廣泛應(yīng)用

1、亠、GIS空間分析的功能前面已經(jīng)介紹過(guò)GIS大家已經(jīng)知道空間分析就是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。所以我們根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以經(jīng)空間分析分為：1、空間圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)溥\(yùn)算；2、非空間屬性數(shù)據(jù)運(yùn)算；3、空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運(yùn)算?？臻g分析賴(lài)以進(jìn)行的基礎(chǔ)是仰仗于地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其運(yùn)用的手段包括各 種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，最終的目的是解決 人們所涉及到地理空間的實(shí)際問(wèn)題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信 息，以輔助決策。GIS中可以實(shí)現(xiàn)空間分析的基本功能，包括空間查詢(xún)與量算，疊加分析、緩 沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，并描述了相關(guān)的算法，以及其中的計(jì)算公式。1、疊加分析

2、疊加分析至少要使用到同一區(qū)域，具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的兩個(gè)圖層。所謂疊加分析，就是將包含感興趣的空間要素對(duì)象的多個(gè)數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，產(chǎn)生一個(gè)新要素圖層。該圖層綜合了原來(lái)多層實(shí)體要素所具有的屬性特征。疊加分析的 目標(biāo)是分析在空間位置上有一定關(guān)聯(lián)的空間對(duì)象的空間特征和專(zhuān)題屬性之間的 相互關(guān)系。多層數(shù)據(jù)的疊加分析，不僅僅產(chǎn)生了新的空間對(duì)象的空間特征和專(zhuān) 題屬性之間的相互關(guān)系，能夠發(fā)現(xiàn)多層數(shù)據(jù)間的相互差異、聯(lián)系和變換等特 征。根據(jù)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，將GIS疊加分析分為基于矢量數(shù)據(jù)的疊加分析和 基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析。在GIS的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地理孔吉對(duì)象由點(diǎn)、線(xiàn)、面等要素來(lái)表示，所 以基于矢量數(shù)據(jù)的疊加分

3、析又可以分為點(diǎn)與多邊形的疊加分析、線(xiàn)與多邊形的 疊加分析和多邊形間的疊加分析三大類(lèi)。點(diǎn)與多邊形的疊加，就是研究某一矢量數(shù)據(jù)層中的點(diǎn)要素位于另外一個(gè)矢 量數(shù)據(jù)層中的哪個(gè)多邊形內(nèi)，這呀就可以根據(jù)點(diǎn)與多邊形的空間關(guān)系，確定給 點(diǎn)要素添加哪些屬性特征。線(xiàn)與多邊形疊加，就是研究矢量數(shù)據(jù)層中的線(xiàn)要素與其他數(shù)據(jù)層中的多邊 形要素之間的關(guān)系，進(jìn)而判定線(xiàn)要素與多邊形的相離、相交、包含等空間關(guān) 心。多邊形的疊加，就是要研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)多邊形矢量數(shù)據(jù)層的疊加操作，生 成一個(gè)新的多邊形數(shù)據(jù)層。柵格數(shù)據(jù)的疊加分析可以表達(dá)為地圖代數(shù)的元算的過(guò)程。所謂地圖代數(shù)，就是指在GIS中將數(shù)據(jù)層作為方程變量的函數(shù)運(yùn)算，通常情況下都是指

4、柵格數(shù)據(jù)層運(yùn)算。柵格數(shù)據(jù)中，地理實(shí)體都是通過(guò)規(guī)則網(wǎng)格單元來(lái)表示的，層與層之 間的疊加操作是通過(guò)逐個(gè)網(wǎng)格單元之間的運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在柵格數(shù)據(jù)疊加分析 中，地圖代數(shù)運(yùn)算又分為代數(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算。柵格疊加分析與多邊形疊加分析一樣，是求兩組或兩組以上空間圖形的交 集，但是多邊形疊加分析得到的是合成多邊形，而柵格疊加分析得到的是合成 數(shù)據(jù)串，這些合成的數(shù)據(jù)文件是進(jìn)一步進(jìn)行空間聚類(lèi)或聚合的依據(jù)。類(lèi)型疊加：將兩組或兩組以上的地理編碼數(shù)據(jù)，求它們的交集，以建立新 的數(shù)據(jù)文件，根據(jù)分析任務(wù)，設(shè)置命令，得到最后的類(lèi)型疊加結(jié)果。統(tǒng)計(jì)疊加：將區(qū)域界線(xiàn) （政區(qū)、自然區(qū)域或經(jīng)濟(jì)區(qū)域等 ），與專(zhuān)題數(shù)字地圖疊 加，建立的合成數(shù)

5、據(jù)串，作出各區(qū)專(zhuān)門(mén)內(nèi)容的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。動(dòng)態(tài)分析：將同一種 要素在不同時(shí)期的兩組屬性數(shù)據(jù)疊加，建立合成數(shù)據(jù)串，它們之差就是該要素 在該時(shí)段內(nèi)的變化，在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，常要使用這種分析方法。2、緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)是根據(jù)點(diǎn)、線(xiàn)、面地理實(shí)體，建立起周?chē)欢▽挾确秶鷥?nèi)的擴(kuò)展距 離圖，緩沖區(qū)的作用是用來(lái)限定所需處理的專(zhuān)題數(shù)據(jù)的空間范圍。一般認(rèn)為緩 沖區(qū)以?xún)?nèi)的信息均是與構(gòu)成緩沖區(qū)的核心實(shí)體相關(guān)的，及鄰接或關(guān)聯(lián)關(guān)系，而 緩沖區(qū)以外的數(shù)據(jù)與分析無(wú)關(guān)。緩沖區(qū)生成步驟：1、明確目的和標(biāo)準(zhǔn)2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備3、空間操作4、統(tǒng)計(jì)分析5、結(jié)果輸出緩沖區(qū)分析是在已有的實(shí)體對(duì)象周?chē)纬梢欢ǚ秶亩噙呅?，即任何?shí)體 對(duì)象的緩沖區(qū)都是多

6、邊形，且這些多邊形構(gòu)成了一個(gè)新的數(shù)據(jù)圖層。矢量數(shù)據(jù) 的緩沖區(qū)分析又根據(jù)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)描述分為點(diǎn)緩沖、現(xiàn)緩沖和面緩沖 3 種緩沖方式。其分別是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)或線(xiàn)或面要素，根據(jù)給定的緩沖區(qū) 半徑，生成相應(yīng)的點(diǎn)或線(xiàn)或面數(shù)據(jù)層。在柵格數(shù)據(jù)中可以將緩沖區(qū)卡諾是對(duì)網(wǎng) 格單元向其周?chē)?8 個(gè)方向進(jìn)行一定距離的擴(kuò)展，種子擴(kuò)展算法是一種典型的建 立柵格數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的方法。3、網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析是根據(jù)結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)與線(xiàn)、線(xiàn)與線(xiàn)這 3 種實(shí)體對(duì)象的拓?fù)潢P(guān) 系來(lái)研究構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)模型的空間實(shí)體對(duì)象的空間特征和屬性特征，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)模 型進(jìn)行全方位的研究和分析的一種空間分析方法。網(wǎng)絡(luò)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)圖論和運(yùn)籌學(xué)，

7、它通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及 模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問(wèn) 題進(jìn)行研究。網(wǎng)絡(luò)模型是對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中圖的模型的擴(kuò)充，因此構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)模型的各 個(gè)基本組成部分與圖模型的組成部分也基本相同。二、GIS空間分析的廣泛應(yīng)用早期GIS發(fā)展集中于空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及計(jì)算機(jī)制圖方面；隨著GIS基礎(chǔ)理論研究逐步走向成熟，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步也為GIS提供了更好的支撐，GIS技術(shù)正處于飛速發(fā)展的進(jìn)程中，其中融合的數(shù)據(jù)急劇增長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上人們不僅需要知道基本的 GIS空間分析問(wèn)題，更關(guān)心所處的具 體位置與周?chē)h(huán)境之關(guān)系，普通市民會(huì)關(guān)心住宅區(qū)房屋的采光效果、噪聲影 響、交通和生活便利情況等；農(nóng)業(yè)規(guī)劃管理和生產(chǎn)者考慮具體的地理環(huán)境下山 地退耕還林、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、農(nóng)作物分區(qū)種植等方案確定；城市規(guī)劃和決策者 需要考慮城市的總體的合理規(guī)劃，如垃圾處理廠對(duì)周?chē)h(huán)境的影響程度，考慮 商場(chǎng)、學(xué)校、交通站點(diǎn)的地點(diǎn)選擇；水利、鐵路、環(huán)境等部門(mén)則關(guān)心所轄區(qū)域 在面臨大量降雨條件下哪些區(qū)域可能發(fā)生諸如泥石流、山體滑坡、洪水淹沒(méi)、 交通破壞等災(zāi)害事件等等。這些人們關(guān)心和亟待解決的問(wèn)題大都可以劃歸為空間分