空間分析課件

1、空間分析PPT課件 空間分析是GIS系統(tǒng)的重要功能之一,是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。是GIS系統(tǒng)區(qū)別于計算機輔助繪圖系統(tǒng)的重要方面，空間分析的對象是一系列跟空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括空間坐標和專業(yè)屬性兩部分。 GIS提供一系列空間分析工具，用戶可以將它們組合成一個操作系列，從已有模型來求得一個新模型，這個新模型就有可能展現(xiàn)出數(shù)據(jù)集內(nèi)部或數(shù)據(jù)集之間新的或未曾明確的關(guān)系，從而深化我們對現(xiàn)實世界的理解。第四節(jié)第四節(jié) GISGIS空間分析PPT課件一、一、空間分析的主要內(nèi)容空間分析的主要內(nèi)容空間位置借助于空間坐標系傳遞空間對象的定位信息，是空間

2、對象表述的研究基礎(chǔ)，即投影與轉(zhuǎn)換理論?？臻g分布同類空間對象的群體定位信息，包括分布、趨勢、對比等內(nèi)容?？臻g形態(tài)空間對象的幾何形態(tài)?？臻g距離空間物體的接近程度?？臻g關(guān)系空間對象的相關(guān)關(guān)系，包括拓撲、方位、相似、相關(guān)等?？臻g分析PPT課件空間分析PPT課件二、二、 空間分析的步驟空間分析的步驟1. 確定分析目的和評價標準 分析目的是定義打算利用地理數(shù)據(jù)庫解決什么問題。評價標準是規(guī)定將如何利用GIS回答用戶所提出的問題。2. 收集、輸入空間和屬性數(shù)據(jù) 包括地理底圖數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等。3. 作空間位置的處理和分析 作空間位置的處理和分析（包括檢索、提取，緩沖區(qū)分析、疊加分析等）； 作屬性數(shù)據(jù)的處理和分析

3、（加所需的屬性項）。4. 獲得簡要分析結(jié)果（包括地圖和表格）5. 解釋和評價結(jié)果 解釋和評價結(jié)果，若不滿意，返回1、2、3任一處重做。6. 以專題地圖，文字報表形式作為正式結(jié)果，供決策用?？臻g分析PPT課件三、三、 數(shù)據(jù)的檢索數(shù)據(jù)的檢索 數(shù)據(jù)的檢索可能只是單純地針對屬性數(shù)據(jù)；也可能是單純依據(jù)空間拓樸關(guān)系；但更多、更有意義的情況是將空間數(shù)據(jù)與屬性聯(lián)合起來實施檢索。 1 1、屬性數(shù)據(jù)的條件檢索、屬性數(shù)據(jù)的條件檢索 用邏輯運算組合條件。空間分析PPT課件2 2、空間定位檢索、空間定位檢索 用光標選擇一個圖元或多個圖元，則系統(tǒng)檢索出這些圖元的屬性數(shù)據(jù)?？臻g分析PPT課件3 3、圖元間關(guān)系檢索、圖元間關(guān)

4、系檢索面一面檢索 例如，與某個多邊形相鄰的多邊形是哪些？面一線檢索 例如，某個多邊形的邊界是哪些線（弧段）？線一面檢索 例如，某弧段的左右區(qū)域分別是什么？線一線檢索 例如，與某條河流相連的支流有哪些？線一點檢索 例如，某條道路上有哪些橋梁？點一線檢索 例如，某個結(jié)點由哪些線（弧段）相交而成？空間分析PPT課件三、三、 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析1. 單個圖元：線長度、兩點間距離、區(qū)域面積、區(qū)域重心等。2. 圖元的某屬性項：總和、最大值、最小值、平均值、字段在某范圍內(nèi)的記錄數(shù)、四則運算、函數(shù)運算等。 3. 空間量算：填、挖土方體積等。空間分析PPT課件 地圖的疊置：就是將兩幅或多幅地圖重疊在一

5、起，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)層和新數(shù)據(jù)層上的屬性（即提取感興趣的數(shù)據(jù)）。1 1、 柵格系統(tǒng)的置加分析柵格系統(tǒng)的置加分析 在柵格系統(tǒng)中，層間疊加可通過像元之間的各種運算來實現(xiàn)。（1）各層屬性數(shù)據(jù)的平均值（算術(shù)平均或加權(quán)平均）（2）各層屬性數(shù)據(jù)的最大值或最小值（3）算術(shù)運算 （4）邏輯條件組合 優(yōu)點：容易實現(xiàn)。 缺點：圖元間拓撲關(guān)系信息丟失。四、四、 疊加分析疊加分析空間分析PPT課件2 2、矢量系統(tǒng)的疊加分析、矢量系統(tǒng)的疊加分析 矢量系統(tǒng)疊加分析的步驟 對原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓撲關(guān)系。 多層多邊形數(shù)據(jù)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。空間分析

6、PPT課件疊加分析的主要內(nèi)容疊加分析實體疊加類型特點結(jié)果文件形式多邊形與多邊形合并、相交、相減、判別疊加結(jié)果產(chǎn)生許多新多邊形，每個多邊形都具有兩實體屬性。區(qū)文件線對多邊形相交、相減、判別結(jié)果是一些弧段，這些弧段也具有它們所在的多邊形的屬性。線文件點對多邊形相交、判別計算包含關(guān)系，疊加結(jié)果是一串帶有附加屬性的點要素，點所在的多邊形的屬性被連接到點的屬性中。點文件多邊形對點相減、相交結(jié)果是只保留有點落在上面的多邊形，且其屬性不變（即不作屬性連接）區(qū)文件點對線點與線的距離保留所有點，找到離點最近的線，并將線號和點到離它最近的線的距離記錄到該點的屬性中。點文件空間分析PPT課件點與多邊形疊加：實際上是

7、計算多邊形對點的包含關(guān)系。線與多邊形的疊加：比較線上坐標與多邊形坐標的關(guān)系，判斷線是否落在多邊形內(nèi)?？臻g分析PPT課件多邊形疊加：將兩個或多個多邊形圖層進行疊加產(chǎn)生一個新多邊形圖層的操作?？臻g分析PPT課件 緩沖區(qū)分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。緩沖區(qū)是指地理空間目標的一種影響范圍或服務(wù)范圍。 緩沖分析是在點、線、面實體（或稱緩沖目標）周圍建立一定寬度范圍的多邊形。緩沖區(qū)的產(chǎn)生有三種情況:一是基于點要素的緩沖區(qū)，通常以點為圓心、以一定距離為半徑的圓；二是基于線要素的緩沖區(qū)，通常是以線為中心軸線，距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形;三是基于面要素多邊形邊界的緩沖區(qū)，向外或向內(nèi)擴展一定距離

8、以生成新的多邊形。 任何目標所產(chǎn)生的緩沖區(qū)總是一些多邊形，這些多邊形將構(gòu)成新的數(shù)據(jù)層。五、緩沖區(qū)分析五、緩沖區(qū)分析空間分析PPT課件 網(wǎng)絡(luò)是地理信息系統(tǒng)中一類獨特的數(shù)據(jù)實體，它由若干個線性實體通過結(jié)點連結(jié)而成。 網(wǎng)絡(luò)分析是空間分析的一個重要方面，是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系（線性實體之間，線性實體與結(jié)點之間、結(jié)點與結(jié)點之間的連結(jié)、連通關(guān)系），并通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間，屬性數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進行多方面的分析計算。目的是研究、籌劃一項工程的安排，使其運行效果最好。1 1、 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型及基本概念網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型及基本概念 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型：真實世界中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如交通網(wǎng)、通迅網(wǎng)、自來水管網(wǎng)、煤氣管網(wǎng)等）的抽象表示

9、。 網(wǎng)線：構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的線性實體，是資源傳輸或通訊聯(lián)絡(luò)的通道，可以代表公路、鐵路、航線、水管、煤氣管、河流等。 結(jié)點：網(wǎng)線的端點，又是網(wǎng)線匯合點，可以表示交叉路口、中轉(zhuǎn)站、河流匯合點等。 網(wǎng)線的阻礙強度：為了實施路徑分析和資源分配，網(wǎng)線數(shù)據(jù)應(yīng)包含正反兩個方向上的阻礙強度（如流動時間、耗費等）。 結(jié)點轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)：可以更加細致地模擬資源流動時的轉(zhuǎn)向特性，即每個結(jié)點可以擁有一個轉(zhuǎn)向表，其中的每一項說明了資源從某一網(wǎng)線經(jīng)該結(jié)點到另一網(wǎng)線時所受的阻礙強度。 六六 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析空間分析PPT課件2 2、常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)分析功能、常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)分析功能 路徑分析 求解最佳路徑和最短路徑。 最佳路徑：在指定網(wǎng)絡(luò)中兩結(jié)點間

10、找一條阻礙強度最小的路徑。 最短路徑：當(dāng)網(wǎng)線在順逆兩個方向上的阻礙強度都是該網(wǎng)線的長度，而結(jié)點無轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)（阻礙強度）或轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)為零，最佳路徑就成為最短路徑。 資源分配 就是為網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)線和結(jié)點尋找最近（遠近按阻礙強度的大小來確定）的中心（資源發(fā)散或匯集地）。 例如：資源分配能為城市中的每一條街道上的學(xué)生確定最近的學(xué)校。 空間分析PPT課件 連通分析 從某一結(jié)點或網(wǎng)線出發(fā)能夠到達的全部結(jié)點或網(wǎng)線，稱為連通分量求解。 例如：當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，救災(zāi)指揮部需要知道，把所有被破壞的公路和橋梁考慮在內(nèi)，救災(zāi)物質(zhì)能否從集散地出發(fā)送到每個居民點，如果有若干居民點與物質(zhì)集散地不在一個連通分量之內(nèi)，指揮部就不得不采用

11、特殊的救援方式（如派遺直升機）。 流分析 所謂流，就是將資源由一個地點運送到另一個地點。流分析的問題主要是按照某種最優(yōu)化標準（如時間最少、費用最低、路程最短或運送量最大等）設(shè)計運送方案。 選址 該功能涉及在某一指定區(qū)域內(nèi)選擇服務(wù)性設(shè)施的位置。 例如：市郊商業(yè)區(qū)、消防站、工廠、飛機場、倉庫等的最佳位置的確定。 空間分析PPT課件七、數(shù)字高程模型七、數(shù)字高程模型 數(shù)據(jù)高程模型（Digital Elevation Model），簡稱DEMDEM，是以數(shù)字的形式按一定結(jié)構(gòu)組織在一起，表示實際地形特征空間分布的數(shù)字模型，也是地形形狀大小和起伏的數(shù)字描述。 DEM的核心是地形表面特征點的三維坐標數(shù)據(jù)和一套

12、對地表提供連續(xù)描述的算法，最基本的DEM是由一系列地面點x，y位置及其相聯(lián)系的高程Z所組成，用數(shù)學(xué)函數(shù)式的表達是：Z=f(x，y)，(x，y)DEM所在的區(qū)域。 盡管DEM是為了模擬地面起伏而發(fā)展起來的，但也可以用來模擬其他二維表面上連續(xù)變化的特征，比如說還可以表示地面景觀的屬性，地面溫度、降水、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其它地面特性信息，此時的DEM也稱為數(shù)字地形模型(Digital Terrain Models)，簡稱DTMDTM。關(guān)于DTM和DEM的含義，無論在國外或國內(nèi)文獻中都存在著不同的理解，DTM包含著地面起伏和屬性兩個含義，所以DEM和DTM是有區(qū)別的?？臻g分析PPT課

13、件1 1、DEMDEM的數(shù)據(jù)源采集方法：的數(shù)據(jù)源采集方法：（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源。（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源。 （3）以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源。（4）其它數(shù)據(jù)源?？臻g分析PPT課件2 2、數(shù)字地面模型的表示方法數(shù)字地面模型的表示方法 主要有規(guī)則格網(wǎng)（GRID）表示法和不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法，此外還有離散點表示法和數(shù)學(xué)分塊曲面表示法。 規(guī)則格網(wǎng)（GRID）表示法結(jié)構(gòu)簡單、計算方便，但：a.地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；b.如不改變格網(wǎng)大小，則無法適用于起伏程度不同的地區(qū)；c.對于某些特殊計算如視線計算時，格網(wǎng)的軸線方向被夸大；d.由于柵格過于粗略，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征。 不規(guī)則

14、三角網(wǎng)(TIN)表示法，能根據(jù)區(qū)域的有限個點集將區(qū)域劃分為三角面網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字高程由連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的測點的密度和位置，能夠避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余，同時還能按地形特征點如山脊、山谷及其它重要地形特征獲得DEM數(shù)據(jù)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？臻g分析PPT課件DEMDEM數(shù)據(jù)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)網(wǎng)格化插值計算插值計算空間分析PPT課件 3 3、TINTIN模型建立模型建立 人工方法： 地形測量員注意選取地面上的轉(zhuǎn)折點并且在測量中攜帶一幅野外草圖，用以表示由哪些測點構(gòu)成地性線。在這些資料的基礎(chǔ)上，人工構(gòu)成三角形時，以可能的最短的邊來構(gòu)成三角形，并保證每條邊位于地面上而不是懸空通過或貫穿

15、地球表面。 TIN自動建立： 首先在所有可能的線段中尋找最短的一條，用它作為第一個三角形的基線。選出到這條基線兩端的距離之和為最小的那一點作為三角形的頂點。接著，搜索次最短線段作為下一個三角形的基線。這樣可使作為先前生成的三角形的一部分而被存貯起來的諸邊不再被選取為基線。再尋找一個頂點，把新發(fā)現(xiàn)的各邊存貯起來，這個過程反復(fù)進行，直到所有的數(shù)據(jù)點被三角形的各邊都連接起來為止。在決定新三角形任何一條邊（包括基線）以前，要檢查它是否不與已存貯的任何一條邊或任何一條地性線相交，如果發(fā)生這種情況，正在予以考慮的那條邊就被放棄而去搜索另一條。 空間分析PPT課件TINTIN自動自動建立建立空間分析PPT課

16、件129758103641763245981110TIN存儲方式： NoP1P2P3112321343451:：11678坐標與高程值表三角形表NoXYZP190.010.043.51250.710.067.35367.223.962.68:1010.090.081.036空間分析PPT課件4 4、DEMDEM主要用途主要用途o在國家數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)字地形圖的高程數(shù)據(jù)；o計算道路設(shè)計、其他民用和軍事工程中挖填土石方量；o為軍事目的（武器導(dǎo)向系統(tǒng)、駕駛訓(xùn)練）的地表景觀設(shè)計與規(guī)劃（土地景觀構(gòu)筑）等顯示地形的三維圖形；o越野通視情況分析（也是為了軍事和土地景觀規(guī)劃等目的）；o規(guī)劃道路線路、壩址選擇等；o不同地面的比較和統(tǒng)計分析；o計算坡度、坡向圖，用于地貌暈渲的坡度剖面圖。幫助地貌分析，估計浸蝕和徑流等；o顯示專題信息或?qū)⒌匦纹鸱鼣?shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)如土壤、土地利用、植被等進行組合分析的基礎(chǔ)；o提供土地景觀和景觀處理模型的影象模擬