第7章矢量數(shù)據(jù)分析

1、第第7 7章章 矢量數(shù)據(jù)分析矢量數(shù)據(jù)分析1 1、地理查詢、地理查詢2 2、緩沖帶分析、緩沖帶分析3 3、疊置分析、疊置分析4 4、網(wǎng)絡(luò)分析、網(wǎng)絡(luò)分析5 5、地形分析、地形分析6 6、空間插值、空間插值第第1 1節(jié)節(jié) 地理查詢地理查詢1.數(shù)據(jù)庫查詢：地圖視圖和屬性表 根據(jù)屬性查詢有關(guān)地理實(shí)體； 根據(jù)地理位置查詢地理實(shí)體； 根據(jù)空間位置的相對關(guān)系查詢地理實(shí)體 包含（containment）、相交（intersect）、接近（proximity）；2.幾何量測3.重新分類屬性查詢1.1.數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)庫查詢地理位置查詢相對位置在超市200米范圍內(nèi)的所有景點(diǎn)相對位置穿越河流的城市地鐵查詢相對位置包含查

2、詢 長度（周長）量算 面積量算 形狀量算 線長度可由兩點(diǎn)間直線距離相加得到，以米或公里為單位，投影基礎(chǔ)上的平面直角坐標(biāo)。2.2.幾何量測幾何量測面積量算的梯形法：面積量算的梯形法： 面狀地物以其輪廓邊界弧段構(gòu)成的多邊形表示的。 對于沒有空洞的簡單多邊形，用上式計(jì)算； 對于有孔或內(nèi)島的多邊形，可分別計(jì)算外多邊形與內(nèi)島面積，其差值為原多邊形面積。 形狀量算形狀量算 第一種量算方法：第一種量算方法： 首先統(tǒng)計(jì)線段的總長度得到多邊形的周長，然后與同該多邊形面積相同的圓的周長進(jìn)行比較。 將多邊形周長與圓周長相除得到一個(gè)參數(shù)，可以很快比較出多邊形的不同來。 第二種量算方法：第二種量算方法： 從多邊形中心畫

3、出一組規(guī)則半徑，設(shè)其半徑長為 ，圓的半徑長為 ，然后計(jì)算參量從而比較出多邊形的差別來。rolrclrcrorolllc100 第三種量算方法：第三種量算方法： 如果認(rèn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓目標(biāo)既非緊湊型也非膨脹型，則可定義其形狀系數(shù)為： 其中，p為目標(biāo)物周長，a為目標(biāo)物面積。 如果 r1，目標(biāo)物為緊湊型； r1，目標(biāo)物為一標(biāo)準(zhǔn)圓； r1，目標(biāo)物為膨脹型。apr54. 3形狀系數(shù)圓r=1apr2r1膨脹型r1緊縮型形狀特征描述參數(shù) 緩沖區(qū)是根據(jù)點(diǎn)、線、面地理實(shí)體，建立起周圍一定寬度范圍內(nèi)的擴(kuò)展距離圖，緩沖區(qū)的作用是用來限定所需處理的專題數(shù)據(jù)的空間范圍。第2節(jié) 緩沖帶分析 公共設(shè)施（商場，郵局，銀行，醫(yī)院

4、，車站，學(xué)校等）的服務(wù)半徑 大型水庫建設(shè)引起的搬遷 鐵路、公路以及航運(yùn)河道對其所穿過區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性分 類 點(diǎn)、線、多邊形的緩沖區(qū) 特殊形態(tài)的緩沖區(qū)： 點(diǎn)對象有三角形、矩形和圓形buffer 線對象有雙側(cè)對稱、雙側(cè)不對稱或單側(cè)緩沖區(qū) 面對象有內(nèi)側(cè)和外側(cè)緩沖區(qū) 緩沖區(qū)變異原原 理理點(diǎn)、線、面及多重點(diǎn)、線、面及多重buffer的算法原理的算法原理 point：以點(diǎn)為圓心，以r為半徑畫圓； polyline：分別對每一頂點(diǎn)和每條邊生成buffer，然后疊加； polygon：先生成邊界的buffer，再與多邊形本身疊加； multi-buffer：先以不同半徑生成不同寬度的buffer再疊加；生

5、成算法生成算法 凸角圓弧法凸角圓弧法 在軸線首尾點(diǎn)處，作軸線的垂線并按雙線和緩沖區(qū)半徑截出左右邊線起止點(diǎn)； 在軸線其它轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，首先判斷該點(diǎn)的凸凹性，在凸側(cè)用圓弧彌合，在凹側(cè)則用前后兩鄰邊平行線的交點(diǎn)生成對應(yīng)頂點(diǎn)。這樣外角以圓弧連接，內(nèi)角直接連接，線段端點(diǎn)以半圓封閉。 最大限度的保證了平行曲線的等寬性，避免了角分線法的眾多異常情況。 重要的一環(huán)是折點(diǎn)凸凹性的自動判斷buffer 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) 商場的市場區(qū)位（服務(wù)范圍中心地理論） 城市研究：改變某個(gè)轄區(qū)的行政界線時(shí)，要通知周圍一定距離（如150m）的住戶 林業(yè)規(guī)劃：距河流一定縱深的范圍來確定森林的砍代區(qū) 地震帶：按斷裂線的危險(xiǎn)等級繪出每一斷裂線的不

6、同寬度的緩沖帶作為警戒線 土地評價(jià)：根據(jù)距離交通線的遠(yuǎn)近進(jìn)行成本估算地價(jià)評估實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)際中的應(yīng)用第第3 3節(jié)節(jié) 疊置分析疊置分析 將兩幅矢量圖層通過幾何圖形相交合并成一幅新的矢量圖層，其結(jié)果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。 分類: 點(diǎn)包含分析 線包含分析 多邊形疊置分析 疊加的結(jié)果： 幾何形狀改變 屬性改變1. 點(diǎn)包含分析 point-in-polygon overlay：是確定一圖層上的點(diǎn)落在另一圖層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層的每個(gè)點(diǎn)建立新的屬性，實(shí)質(zhì)是計(jì)算多邊形對點(diǎn)的包含關(guān)系ab121a2b+= 判斷方法判斷方法：從判斷點(diǎn)引出某一方向上的射線，通過判斷點(diǎn)與多邊形交點(diǎn)數(shù)來確定點(diǎn)與多

7、邊形的包含關(guān)系，奇數(shù)次在區(qū)域內(nèi)，偶數(shù)次則位于區(qū)域外。 一個(gè)中國政區(qū)圖（多邊形）和一個(gè)全國礦產(chǎn)分布圖（點(diǎn)），二者經(jīng)疊加分析后，并且將政區(qū)圖多邊形有關(guān)的屬性信息加到礦產(chǎn)的屬性數(shù)據(jù)表中，則可以查詢指定省有多少種礦產(chǎn)，產(chǎn)量有多少；還可查詢指定類型的礦產(chǎn)在哪些省里有分布等信息。 點(diǎn)與多邊形疊加的兩個(gè)實(shí)例 一個(gè)野生動植物學(xué)家研究褐頭燕八哥的位置與森林植被的特定類型或分布間是否有功能上的必然聯(lián)系？ 在完成了森林植被（多邊形）分類的航片上標(biāo)注鳥類（點(diǎn)）的位置 統(tǒng)計(jì)每個(gè)林區(qū)的燕八哥的數(shù)目（建立屬性表） 一個(gè)偵探研究在城市的特定區(qū)域和偷錢包的多發(fā)事件是否存在某種空間關(guān)系？ 從警察局的犯罪記錄中將偷錢包事件標(biāo)注在街

8、區(qū)圖上 以每個(gè)月為單位根據(jù)街區(qū)繪制犯罪統(tǒng)計(jì)表2.2.線包含分析線包含分析ab11a1b+= line-in-polygon overlay: 是確定一個(gè)圖層上的弧段(arc)落在另一圖層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層的每條弧段建立新的屬性。 線與多邊形的疊加，是比較線上坐標(biāo)與多邊形坐標(biāo)的關(guān)系，判斷線是否落在多邊形內(nèi)。計(jì)算過程通常是計(jì)算線與多邊形的交點(diǎn)，只要相交，就產(chǎn)生一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將原線打斷成一條條弧段，并將原線和多邊形的屬性信息一起賦給新弧段。 如果線狀圖層為河流，疊加的結(jié)果是多邊形將穿過它的所有河流打斷成弧段，可以查詢?nèi)我舛噙呅蝺?nèi)的河流長度，進(jìn)而計(jì)算它的河網(wǎng)密度等； 如果線狀圖層為道路網(wǎng)，疊加的結(jié)

9、果可以得到每個(gè)多邊形內(nèi)的道路網(wǎng)密度，內(nèi)部的交通流量，進(jìn)入、離開各個(gè)多邊形的交通量，相鄰多邊形之間的相互交通量。 確定某一行政區(qū)內(nèi)各種等級道路的里程數(shù)3.3.多邊形疊加多邊形疊加 polygon-on-polygon overlay: 將兩個(gè)或多個(gè)多邊形圖層進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新多邊形圖層的操作，其結(jié)果將原來多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來兩層或多層的屬性。 應(yīng)用范圍： 地理變量的多準(zhǔn)則分析 區(qū)域多重屬性的模擬分析 地理特征的動態(tài)變化分析 圖幅要素更新、相鄰圖幅拼接 區(qū)域信息提取ab+=121a1b2a2b屬性分配過程屬性分配過程：將輸入圖層對象的屬性拷貝到新對象的屬性表中，或把輸入圖層對象

10、的標(biāo)識碼作為外鍵，直接關(guān)聯(lián)到輸入圖層的屬性表（理論假設(shè)是多邊形對象內(nèi)屬性是均質(zhì)的，將它們分割后，屬性不變，最小公共地理單元（least common geographic unit, lcgu） ）。地圖疊加操作：arcgis為例 輸入地圖與疊加地圖具有相同的范圍，則輸出地圖也具有相同的范圍。 輸入地圖與疊加地圖范圍不同，則依賴于地圖疊加操作方法。 方法 聯(lián)合 相交 層疊加地圖疊加操作：聯(lián)合（union）or=地圖疊加操作：相交（intersect）and=地圖疊加操作：層疊加（identity）+=(輸入地圖) and (疊加地圖) or (輸入地圖)地圖疊加操作：相減（ease ）地圖疊加

11、：破碎多邊形處理 在地圖疊加過程中，沿著兩個(gè)輸入地圖的共同邊界出現(xiàn)的極小多邊形。 原因 數(shù)字化 原地圖誤差 遙感解譯 野外調(diào)查 消除方法 設(shè)置模糊容差 最小制圖單元地圖操作 邊界融合 (dissolve) 裁剪 (clip) 合并 (merge)地圖操作：融合（disslove） 消除具有相同屬性的多邊形邊界（數(shù)據(jù)分類）112413312413地圖操作：裁剪(clip) 落入裁減區(qū)域范圍內(nèi)的輸入地圖要素地圖操作：合并(merge) 兩幅或兩幅以上的地圖拼接成新圖合并多邊形疊加應(yīng)用實(shí)例 一個(gè)地方規(guī)劃師希望確定他所在的農(nóng)業(yè)縣今后20年大規(guī)模的城市化發(fā)展的區(qū)域，決定哪些土地用于房地產(chǎn)開發(fā)？ （約束條

12、件：現(xiàn)有耕地、肥力很大的土地、政府土地、歷史文化遺跡、瀕臨滅絕物種的棲息地不能開發(fā)） 為上述五個(gè)圖層創(chuàng)建詳細(xì)的地圖（多邊形圖層） 五個(gè)圖層疊加一起，得出沒有限制的土地范圍布爾邏輯運(yùn)算(and) 完成疊加操作：五個(gè)不相容變量 &不能用作將來的農(nóng)業(yè)用地 &不是現(xiàn)有耕地 &不在歷史文化遺跡周圍 &不危及瀕臨滅絕物種 &不屬于政府所有的土地實(shí)例分析1 市區(qū)擇房分析滿足條件： 1，離主要交通要道200米以外，減少噪音污染 2，商業(yè)中心的服務(wù)范圍內(nèi) 3，距名牌高中750米內(nèi) 4，距名勝古跡500米內(nèi)，環(huán)境幽雅同時(shí)滿足上面4個(gè)條件的為最佳選擇。實(shí)現(xiàn)步驟： 1，對每一個(gè)

13、條件進(jìn)行緩沖區(qū)范圍生成； 2，將4個(gè)要素生成公共最佳擇房區(qū)（intersect , erase） 3，給每一個(gè)緩沖條件添加一個(gè)條件判斷字段（add field）； 4，將4個(gè)要素union生成合成圖； 5，對union后圖添加class字段，作為住房分類依據(jù)； 6，對結(jié)果圖進(jìn)行分類分級顯示。主要網(wǎng)絡(luò)分析功能 路徑分析(path analysis) 實(shí)質(zhì)是最短路徑問題，對于交通、消防、救災(zāi)搶險(xiǎn)、信息傳輸?shù)扔兄匾饬x： 運(yùn)輸網(wǎng)中找出運(yùn)費(fèi)最小的路徑 通訊網(wǎng)中找出兩點(diǎn)間信息傳遞最可靠的路由 定位-配置分析（服務(wù)范圍分析） 又叫資源分配（選址問題），在城市和區(qū)域規(guī)劃中應(yīng)用廣泛，其目標(biāo)是合理地選定資源集散

14、地，以及這些集散地的影響范圍。 選擇最佳布局中心，或從一批候選位置中選定若干地點(diǎn)來建公共設(shè)施，為區(qū)域需求點(diǎn)提供服務(wù)第第4 4節(jié)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析1、路徑分析 靜態(tài)最佳路徑靜態(tài)最佳路徑：在給定每條鏈上的屬性后，求最佳路徑。 nn條最佳路徑分析：條最佳路徑分析：確定起點(diǎn)或終點(diǎn)，求代價(jià)最小的n條路徑，因?yàn)樵趯?shí)踐中最佳路徑的選擇只是理想情況，由于種種因素而要選擇近似最優(yōu)路徑。 最短路徑或最低耗費(fèi)路徑最短路徑或最低耗費(fèi)路徑：確定起點(diǎn)、終點(diǎn)和要經(jīng)過的中間點(diǎn)、中間連線，求最短路徑或最小耗費(fèi)路徑。 動態(tài)最佳路徑分析：動態(tài)最佳路徑分析：實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中權(quán)值是隨權(quán)值關(guān)系式變化的，可能還會臨時(shí)出現(xiàn)一些障礙點(diǎn)，需要動態(tài)的

15、計(jì)算最佳路徑。 無論是計(jì)算最短路徑還是最佳路徑，其算法都是一致的，不同之處在于網(wǎng)絡(luò)中每條弧的權(quán)值設(shè)置。如果要計(jì)算最短路徑，則權(quán)重設(shè)置為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際距離；而要計(jì)算最佳路徑，則可以將權(quán)值設(shè)置為從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間或費(fèi)用。計(jì)算最短路徑的dijkstra算法dijkstra算法是典型最短路算法，用于計(jì)算一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。u 主要特點(diǎn)：以起始點(diǎn)為中心向外層層擴(kuò)展，直到擴(kuò)展到終點(diǎn)為止。 偉大的荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家迪杰斯迪杰斯特拉特拉，1930年出生于荷蘭阿姆斯特丹,2002年逝世于荷蘭紐南。早年鉆研物理及數(shù)學(xué)，而后轉(zhuǎn)為計(jì)算學(xué)。曾在1972年獲得過素有計(jì)算機(jī)科學(xué)界的諾貝爾獎之稱的圖靈獎。算法過程

16、：算法過程： 創(chuàng)建兩個(gè)表，open, close。d(i)表示結(jié)點(diǎn)距離,p(i)表示結(jié)點(diǎn)i的前一結(jié)點(diǎn)。 open表保存所有已生成而未考察的節(jié)點(diǎn)，closed表中記錄已訪問過的節(jié)點(diǎn)。 1 訪問路網(wǎng)中里起始點(diǎn)最近且沒有被檢查過的點(diǎn)，把這個(gè)點(diǎn)放入open組中等待檢查。 2 從open表中找出距起始點(diǎn)最近的點(diǎn)，找出這個(gè)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，把這個(gè)點(diǎn)放到close表中。 3 遍歷考察這個(gè)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。求出這些子節(jié)點(diǎn)距起始點(diǎn)的距離值，放子節(jié)點(diǎn)到open表中。 4 重復(fù)2，3，步。直到open表為空，或找到目標(biāo)點(diǎn)。算法過程： （1）n1為起始結(jié)點(diǎn)； d(1)=0；q = n1 s =n1 （2）與n1連接的點(diǎn)n2,

17、n3,n4，分別計(jì)算各點(diǎn)到n1的最短距離 ； d（2）=d（1）+n1到n2的距離=1； 因?yàn)閐（2）初始值為無窮大，因此 d（2）=1，p（2）= n1。 同理得到：d(3) = 4, p(3) = n1; d(4) = 5, p（4）= n1. （3）在以上q包含的3個(gè)點(diǎn)中，n2到n1的距離d（2）=1最短，因此將n2加入s，并從q中刪除。 （4）判斷q中與n2相連的結(jié)點(diǎn)為n1，n3，n4，但n1已經(jīng)在s中，不予考慮。 計(jì)算n3，n4到n1的最短距離。 d（3）=d（2）+n3到n2的距離=1+2=3 4,因此， d（3）=3，p（3）=n2；同理d（4）=4，p（4）= n2. （5）在

18、上式中，n3到n1的距離 d（3） d（4）=4， 因此d（4）和p(4)值均不變。 從q中刪除n4，計(jì)算結(jié)束。 d=（0，1，3，4），p=（n1，n2，n2） dijkstra算法能得出最短路徑的最優(yōu)解，但由于它遍歷計(jì)算的節(jié)點(diǎn)很多，所以效率低。 1，求出不同距離、不同時(shí)間限制下的從家到商業(yè)區(qū)的最佳路徑 2，給定訪問順序，求從家出發(fā)，逐個(gè)經(jīng)過訪問點(diǎn)，最終到達(dá)目的地的最佳路徑 3，研究阻強(qiáng)的設(shè)置對最佳路徑的選擇（交通路口交通事故，道路修建）實(shí)例分析2 最短路徑分析應(yīng)用第5節(jié) 空間插值概念：概念：從存在的觀測數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使從存在的觀測數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好地逼近這

19、些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)該關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值，這種根據(jù)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或的值，這種根據(jù)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值的方法稱為空間數(shù)據(jù)內(nèi)插。任意分區(qū)的值的方法稱為空間數(shù)據(jù)內(nèi)插?？臻g插值分析是空間插值分析是gisgis中數(shù)據(jù)處理常用方法之一，廣泛中數(shù)據(jù)處理常用方法之一，廣泛應(yīng)用于等值線自動制圖、應(yīng)用于等值線自動制圖、demdem模型建立、不同區(qū)域界模型建立、不同區(qū)域界限現(xiàn)象的相關(guān)分析。限現(xiàn)象的相關(guān)分析。這一過程實(shí)際上是把樣本點(diǎn)置于三維空間中，點(diǎn)屬

20、性這一過程實(shí)際上是把樣本點(diǎn)置于三維空間中，點(diǎn)屬性為為z z坐標(biāo)，擬合構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的光滑曲面函數(shù)，任意坐標(biāo)，擬合構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的光滑曲面函數(shù)，任意一點(diǎn)的屬性值通過函數(shù)求解，因此也稱為一點(diǎn)的屬性值通過函數(shù)求解，因此也稱為曲面插值分曲面插值分析。析?？臻g插值分析空間插值分析原因：原因：空間數(shù)據(jù)往往是根據(jù)自己的要求獲取采空間數(shù)據(jù)往往是根據(jù)自己的要求獲取采樣的觀測值，諸如土地類型、地面高程等。這樣的觀測值，諸如土地類型、地面高程等。這些點(diǎn)的分布往往是不規(guī)則的，在用戶感興趣或些點(diǎn)的分布往往是不規(guī)則的，在用戶感興趣或模型復(fù)雜區(qū)域可能采樣點(diǎn)多，在其它地區(qū)則采模型復(fù)雜區(qū)域可能采樣點(diǎn)多，在其它地區(qū)則采樣點(diǎn)少，由此而

21、導(dǎo)致所形成的多邊形的內(nèi)部變樣點(diǎn)少，由此而導(dǎo)致所形成的多邊形的內(nèi)部變化不可能表達(dá)得更精確、更具體，而只能達(dá)到化不可能表達(dá)得更精確、更具體，而只能達(dá)到一般的平均水平。但用戶在某些時(shí)候卻欲獲知一般的平均水平。但用戶在某些時(shí)候卻欲獲知未觀測點(diǎn)的某種感興趣特征的更精確值，這就未觀測點(diǎn)的某種感興趣特征的更精確值，這就導(dǎo)致了空間內(nèi)插技術(shù)的誕生。導(dǎo)致了空間內(nèi)插技術(shù)的誕生。 通常，在以下幾種情況下要做空間插值：通常，在以下幾種情況下要做空間插值：q 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分辨率不夠，如遙感圖象從一種現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分辨率不夠，如遙感圖象從一種分辨率轉(zhuǎn)換到另一種分辨率。分辨率轉(zhuǎn)換到另一種分辨率。q 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與所需結(jié)構(gòu)不同，如

22、將柵格現(xiàn)有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與所需結(jié)構(gòu)不同，如將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到tin數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。q 現(xiàn)有數(shù)據(jù)沒有完全覆蓋整個(gè)區(qū)域，如只有一現(xiàn)有數(shù)據(jù)沒有完全覆蓋整個(gè)區(qū)域，如只有一些離散點(diǎn)數(shù)據(jù)。些離散點(diǎn)數(shù)據(jù)。 需要進(jìn)行空間插值處理的原始數(shù)據(jù)包括：航片需要進(jìn)行空間插值處理的原始數(shù)據(jù)包括：航片/衛(wèi)衛(wèi)片、野外測量采樣數(shù)據(jù)、等值線圖等。片、野外測量采樣數(shù)據(jù)、等值線圖等?？臻g插值分析空間插值分析連續(xù)空間與離散空間連續(xù)空間與離散空間 現(xiàn)實(shí)空間可以分為具有漸變特征的連續(xù)空間和具有跳躍現(xiàn)實(shí)空間可以分為具有漸變特征的連續(xù)空間和具有跳躍特征的離散空間。舉例來講，土地類型分布屬離散空間，而特征的離散空間。舉例來講，土地類型分布屬離散

23、空間，而地形表面分布則是連續(xù)空間地形表面分布則是連續(xù)空間 空間插值分析空間插值分析 空間插值的理論假設(shè)是空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可空間插值的理論假設(shè)是空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具有相似的特征值，而距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其特征值相似能具有相似的特征值，而距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其特征值相似的可能性越小。的可能性越小。 離散空間數(shù)據(jù)內(nèi)插離散空間數(shù)據(jù)內(nèi)插鄰近元法鄰近元法連續(xù)表面內(nèi)插技術(shù)連續(xù)表面內(nèi)插技術(shù)連續(xù)的空間漸變模型連續(xù)的空間漸變模型 分為整體插值方法和部分（局部）插值方法兩類。分為整體插值方法和部分（局部）插值方法兩類。 空間插值分析空間插值分析p 整體插值：整體插值：用研究區(qū)域所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)域特用研

24、究區(qū)域所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)域特征擬合。征擬合。 如如邊界內(nèi)插法、趨勢面分析邊界內(nèi)插法、趨勢面分析等。這種內(nèi)插技術(shù)的特點(diǎn)是不等。這種內(nèi)插技術(shù)的特點(diǎn)是不能提供內(nèi)插區(qū)域的局部特性，因此，該模型一般用于模擬大范能提供內(nèi)插區(qū)域的局部特性，因此，該模型一般用于模擬大范圍內(nèi)的變化圍內(nèi)的變化。p 部分（局部）插值：部分（局部）插值：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的值，如的值，如最鄰近點(diǎn)法（泰森多邊形方法）、樣條函數(shù)、空間自最鄰近點(diǎn)法（泰森多邊形方法）、樣條函數(shù)、空間自協(xié)方差最佳插值方法（克里格插值）協(xié)方差最佳插值方法（克里格插值）等。局部擬合技術(shù)則是僅等。局部擬合技術(shù)則是僅僅

25、用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的，因此可以提供局部區(qū)域的僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的，因此可以提供局部區(qū)域的內(nèi)插值，而不致受局部范圍外其它點(diǎn)的影響。內(nèi)插值，而不致受局部范圍外其它點(diǎn)的影響。 空間插值分析空間插值分析數(shù)字地面分析與數(shù)字地面分析與demdem模型模型概念：概念：數(shù)字地面（地形）模型（數(shù)字地面（地形）模型（dtm dtm ，digital digital terrain modelterrain model ）是通過地表點(diǎn)集的空間坐標(biāo)及）是通過地表點(diǎn)集的空間坐標(biāo)及其屬性數(shù)據(jù)表示表面特征的地學(xué)模型。是帶有空間其屬性數(shù)據(jù)表示表面特征的地學(xué)模型。是帶有空間位置特征和地面屬性特征的數(shù)字描述。位

26、置特征和地面屬性特征的數(shù)字描述。dtmdtm中屬性為高程的要素叫中屬性為高程的要素叫數(shù)字高程模型（數(shù)字高程模型（dem dem digital elevation modeldigital elevation model ）。）。許多大型許多大型gisgis系統(tǒng)都有專門的系統(tǒng)都有專門的demdem模塊，如模塊，如arcinfoarcinfo中的中的tintin、gridgrid模塊模塊demdem的應(yīng)用的應(yīng)用 在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)庫中存貯高程數(shù)據(jù)在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)庫中存貯高程數(shù)據(jù) ； 解決道路設(shè)計(jì)和其他民用及軍用工程中的一些與高程有關(guān)解決道路設(shè)計(jì)和其他民用及軍用工程中的一些與高程有關(guān)的問題的問題 ；

27、 三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計(jì)和規(guī)劃；三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計(jì)和規(guī)劃； 剖面視覺分析剖面視覺分析 ； 道路規(guī)劃、大壩選址等道路規(guī)劃、大壩選址等 ； 不同地形之間的靜態(tài)分析和比較；不同地形之間的靜態(tài)分析和比較； 產(chǎn)生坡度圖、坡向、及坡度剖面圖，輔助地貌分析（淹沒產(chǎn)生坡度圖、坡向、及坡度剖面圖，輔助地貌分析（淹沒分析、土方計(jì)算等）或建立侵蝕圖；分析、土方計(jì)算等）或建立侵蝕圖； 作為專題信息的顯示背景或?qū)⒌匦螖?shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)如土壤、作為專題信息的顯示背景或?qū)⒌匦螖?shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)如土壤、土地利用或植被等進(jìn)行疊加土地利用或植被等進(jìn)行疊加 ； 為景觀的圖像模擬和景觀處理提供數(shù)據(jù)為景觀的圖像模擬和景觀處理提供數(shù)據(jù) ；

28、通過將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性，通過將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性，demdem能表示傳播能表示傳播時(shí)間、費(fèi)用、人口、污染程度、地下水深等信息時(shí)間、費(fèi)用、人口、污染程度、地下水深等信息 dem dem數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)的表示線模式線模式u 描述高程曲線的等高線；描述高程曲線的等高線；u 數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的dem比直接利用航空攝影比直接利用航空攝影測量方法產(chǎn)生的測量方法產(chǎn)生的dem質(zhì)量要差；質(zhì)量要差；u 數(shù)字化的等高線對于計(jì)算坡度或生成著色地形圖不十分?jǐn)?shù)字化的等高線對于計(jì)算坡度或生成著色地形圖不十分適用。適用。點(diǎn)模式點(diǎn)模式u高程矩陣（規(guī)則矩形格網(wǎng)）高程矩陣（規(guī)則

29、矩形格網(wǎng)）u不規(guī)則三角網(wǎng)不規(guī)則三角網(wǎng)(tin)點(diǎn)模式點(diǎn)模式 高程矩陣（規(guī)則矩形格網(wǎng)）高程矩陣（規(guī)則矩形格網(wǎng)）u 表示方法：將區(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個(gè)網(wǎng)格的高程；表示方法：將區(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個(gè)網(wǎng)格的高程； u 線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換；線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換；u 優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程矩陣成為最常見的矩陣成為最常見的dem；u 缺點(diǎn)：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大缺點(diǎn)：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計(jì)算中過分依賴格小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計(jì)算中過分

30、依賴格網(wǎng)軸線。網(wǎng)軸線。 dem dem數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)的表示點(diǎn)模式點(diǎn)模式 不規(guī)則三角網(wǎng)不規(guī)則三角網(wǎng)(tin)n 表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面頂點(diǎn)、線或三角形內(nèi)，落在頂點(diǎn)其高程與意點(diǎn)落在三角面頂點(diǎn)、線或三角形內(nèi)，落在頂點(diǎn)其高程與頂點(diǎn)相同，落在線上則由兩個(gè)頂點(diǎn)線性插值得到，落在三頂點(diǎn)相同，落在線上則由兩個(gè)頂點(diǎn)線性插值得到，落在三角形內(nèi)則由三個(gè)頂點(diǎn)插值得到角形內(nèi)則由三個(gè)頂點(diǎn)插值得到n 生成方法：由不規(guī)則點(diǎn)、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到生成方法：由不規(guī)則點(diǎn)、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到n tin允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息

31、，而在簡單的允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余n 對于某些類型的運(yùn)算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)對于某些類型的運(yùn)算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等更有效，如坡度、坡向等 dem dem數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)的表示規(guī)則網(wǎng)格模型規(guī)則網(wǎng)格模型將區(qū)域空間分為規(guī)則將區(qū)域空間分為規(guī)則的網(wǎng)格單元（可以是的網(wǎng)格單元（可以是正方形或三角形），正方形或三角形），每個(gè)單元對應(yīng)一個(gè)數(shù)每個(gè)單元對應(yīng)一個(gè)數(shù)值。值。917863505363449481645157625099846655646654958466567271589682666380786091796663808062xytin模型 采用不規(guī)則三角網(wǎng)減少網(wǎng)格方法的數(shù)據(jù)冗余。采用不規(guī)則三角網(wǎng)減少網(wǎng)格方法的數(shù)據(jù)冗余。 采用不規(guī)則三角網(wǎng)可根據(jù)情況減少野外作業(yè)量。相對平采用不規(guī)則三角網(wǎng)可根據(jù)情況減少野外作業(yè)量。相對平坦的地方采集點(diǎn)少坦的地方采集點(diǎn)少, ,地形變化劇烈的地方采集點(diǎn)多地形變化劇烈的地方采集點(diǎn)多. .tin的光照顯示dem模型在gis中的應(yīng)用1、由tin獲取任意點(diǎn)p的高程 已知q1、q2、q3三個(gè)頂點(diǎn)，高程線性內(nèi)插 求