GIS空間分析復習提綱及答案

1、空間分析復習提綱一、基本概念(要求：基本掌握其原理及含義，能做名詞解釋)1、空間分析：是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。 2、空間數(shù)據(jù)模型：以計算機能夠接受和處理的數(shù)據(jù)形式，為了反映空間實體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為功能，按一定的方案建立起來的數(shù)據(jù)邏輯組織方式，是對現(xiàn)實世界的抽象表達。分為概念模型、邏輯模型、物理模型。3、疊置分析：是指在同一地區(qū)、同一比例尺、同一數(shù)學基礎(chǔ)、不同信息表達的兩組或多組專題要素的圖形或數(shù)據(jù)文件進行疊加，根據(jù)各類要素與多邊形邊界的交點或多邊形屬性建立多重屬性組合的新圖層，并對那些結(jié)構(gòu)和屬性上既互相重疊，又互相聯(lián)系的多種現(xiàn)象要素進行

2、綜合分析和評價；或者對反映不同時期同一地理現(xiàn)象的多邊形圖形進行多時相系列分析，從而深入揭示各種現(xiàn)象要素的內(nèi)在聯(lián)系及其發(fā)展規(guī)律的一種空間分析方法。4、網(wǎng)絡分析：網(wǎng)絡分析是通過研究網(wǎng)絡的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡上的流動和分配情況，對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題進行研究的一種空間分析方法。5、緩沖區(qū)分析：即根據(jù)分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據(jù)。其中包括點緩沖區(qū)、線緩沖區(qū)、面緩沖區(qū)等。6、最佳路徑分析：也稱最優(yōu)路徑分析，以最短路徑分析為主，一直是計算機科學、運籌學、交通工程學、地理信息科學等

3、學科的研究熱點。這里“最佳”包含很多含義，不僅指一般地理意義上的距離最短，還可以是成本最少、耗費時間最短、資源流量（容量）最大、線路利用率最高等標準。7、空間插值：空間插值是指在為采樣點估計一個變量值的過程，常用于將離散點的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，它包括內(nèi)插和外推兩種算法。，前者是通過已知點的數(shù)據(jù)計算同一區(qū)域內(nèi)其他未知點的數(shù)據(jù)，后者則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，求未知區(qū)域的數(shù)據(jù)。8、空間量算：即空間量測與計算，是指對GIS數(shù)據(jù)庫中各種空間目標的基本參數(shù)進行量算與分析，如空間目標的位置、距離、周長、面積、體積、曲率、空間形態(tài)以及空間分布等，空間量算是GIS獲取地理空間信息的基本手段，所獲得的基本

4、空間參數(shù)是進行復雜空間分析、模擬與決策制定的基礎(chǔ)。9、克里金插值法：克里金插值法是空間統(tǒng)計分析方法的重要內(nèi)容之一，它是建立在半變異函數(shù)理論分析基礎(chǔ)上，對有限區(qū)域內(nèi)的區(qū)域變化量取值進行無偏最優(yōu)估計的一種方法，不僅考慮了待估點與參估點之間的空間相關(guān)性，還考慮了各參估點間的空間相關(guān)性，根據(jù)樣本空間位置不同、樣本間相關(guān)程度的不同，對每個參估點賦予不同的權(quán)，進行滑動加權(quán)平均，以估計待估點的屬性值。二、分析類(要求：重點掌握其原理及含義，能結(jié)合本專業(yè)研究方向做比較詳細的闡述)1、空間數(shù)據(jù)模型的分類？答：分為三類： 場模型：用于表述二維或三維空間中被看作是連續(xù)變化的現(xiàn)象； 要素模型：有時也稱對象模型，用于描

5、述各種空間地物； 網(wǎng)絡模型：一種某一數(shù)據(jù)記錄可與任意其他多個數(shù)據(jù)記錄建立聯(lián)系的有向圖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，可以模擬現(xiàn)實世界中的各種網(wǎng)絡。2、 矢量與柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點對比？答：矢量數(shù)據(jù)的優(yōu)點： 矢量數(shù)據(jù)的缺點：a.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低； a.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜；b.有利于網(wǎng)絡和檢索分析； b.多邊形疊加分析比較困難。c.圖形顯示質(zhì)量好、精 度高。柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)點： 柵格數(shù)據(jù)的缺點：a.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單； a.數(shù)據(jù)量大；b.便于空間分析和地表模擬； b.投影轉(zhuǎn)換比較復雜。c.現(xiàn)勢性較強。3、空間分析的內(nèi)容及其在GIS中的地位和作用？答：(1)空間分析的主要內(nèi)容：a.空間位置： 借助于空間坐標系傳遞空間對象的定位信

6、息，是空間對象表述的研究基礎(chǔ)，即投影與轉(zhuǎn)換理論; b.空間分布：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;c.空間形態(tài)：空間對象的幾何形態(tài);d.空間距離：空間物體的接近程度; e.空間關(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。(2)在GIS中的地位和作用空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征。空間分析能力（特別是對空間隱含信息的提取和傳輸能力）是地理信息系統(tǒng)區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的主要方面，也是評價一個地理信息系統(tǒng)成功與否的一個主要指標?？臻g分析是GIS的核心和靈魂，是GIS區(qū)別于一般的信息

7、系統(tǒng)、CAD或者電子地圖系統(tǒng)的主要標志之一?？臻g分析，配合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，能提供強大、豐富的空間數(shù)據(jù)查詢功能。因此，空間分析在GIS中的地位不言而喻。4、空間分析的研究目標？答：空間分析研究的主要目標有： 認知有效獲取空間數(shù)據(jù)，并對其進行科學的組織描述，利用數(shù)據(jù)再現(xiàn)事物本身，例如繪制風險圖。； 解釋理解和解釋地理空間數(shù)據(jù)的背景過程，認識事件的本質(zhì)規(guī)律，例如住房價格中的地理鄰居效應； 預報在了解、掌握事件發(fā)生現(xiàn)狀與規(guī)律的前提下，運用有關(guān)預測模型對未來的狀況做出預測，例如傳染病的爆發(fā)； 調(diào)控對地理空間發(fā)生的事件進行調(diào)控，例如合理分配資源。5、鄰近度分析、疊加分析和網(wǎng)絡分析的用途？答：（1）鄰近

8、度分析的主要用途：鄰近度是定性描述空間目標距離關(guān)系的重要物理量之一，表示地理空間中兩個目標地物距離相近的程度，以距離關(guān)系為分析基礎(chǔ)的鄰近度分析是GIS空間幾何關(guān)系分析的一個重要手段。（2）疊加分析的主要用途：建立具有多重屬性組合的新圖層，并對那些在結(jié)構(gòu)和屬性上既相互重疊，又相互聯(lián)系的多種現(xiàn)象要素進行綜合分析和評價，或者對反映不同時期同一地理現(xiàn)象的多邊形圖形進行多時相系列分析，從而深入揭示各種現(xiàn)象要素的內(nèi)在聯(lián)系及其發(fā)展規(guī)律。（3）網(wǎng)絡分析的主要用途：主要用來解決兩大類問題，一類是研究由線狀實體以及連接線狀實體的點狀實體組成的地理網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，其中涉及優(yōu)化路徑求解、連通分量求解等問題；一類是研究資源在

9、網(wǎng)絡系統(tǒng)中的分配與流動，主要包括資源分配范圍或服務范圍的確定、最大流與最小費用流等問題。6、網(wǎng)絡分析的六個功能及其用途？答：（1）、路徑分析：也稱最優(yōu)路徑分析，以最短路徑分析為主。這里“最佳”包含很多含義，不僅指一般地理意義上的距離最短，還可以是成本最少、耗費時間最短、資源流量（容量）最大、線路利用率最高等標準。很多網(wǎng)絡相關(guān)問題，如最可靠路徑問題、最大容量路徑問題、易達性評價問題和各種路徑分配問題均可納入最佳路徑問題的范疇之中。（2）、連通分析：在地理網(wǎng)絡中從某一點出發(fā)能夠到達的全部結(jié)點或邊有哪些，如何選擇對于用戶來說成本最小的線路，即連通分析所要解決的問題。連通分析的求解過程實質(zhì)上是對應的圖

10、的生成樹的求解過程，其中研究最多的是最小生成樹問題。（3）、資源分配：在多數(shù)的應用中，需要解決在網(wǎng)絡中選定幾個供應中心，并將網(wǎng)絡的各邊和點分配給某一中心，使各中心所覆蓋范圍內(nèi)每一點到中心的總的加權(quán)距離最小，實際上包括定位與分配兩個問題。（4）、流分析 ：就是根據(jù)網(wǎng)絡元素的性質(zhì)選擇將目標經(jīng)輸送系統(tǒng)由一個地點運送至另一個地點的優(yōu)化方案，網(wǎng)絡元素的性質(zhì)決定了優(yōu)化的規(guī)則。網(wǎng)絡流的最優(yōu)化問題主要涉及兩方面內(nèi)容：網(wǎng)絡最大流問題和最小費用流問題。最大流問題指的是在一個網(wǎng)絡中怎樣安排網(wǎng)上的流，使從發(fā)點到收點的流量達到最大；在實際應用中，不僅要使網(wǎng)絡上的流量達到最大，或達到要求的預定值，而且要使運送流的費用或代

11、價最小，即最小費用流問題。（5）、動態(tài)分段：是對現(xiàn)實世界中的線性要素及其相關(guān)屬性進行抽象描述的數(shù)據(jù)模型和技術(shù)手段，可以根據(jù)不同的屬性按照某種度量標準（如距離、時間等）對線性要素進行相對位置的劃分。 （6）、地址匹配：是一種基于空間定位的技術(shù)，是地理編碼（Geocoding）的核心技術(shù)，它提供了一種把描述成地址的地理位置信息轉(zhuǎn)換成可以被用于GIS系統(tǒng)的地理坐標的方式，它將只有屬性數(shù)據(jù)的源表中記錄的某個字段的值與地址數(shù)據(jù)庫中的地理實體的對應字段的屬性值進行匹配嘗試，如果匹配成功，就將地理實體的地理坐標賦給源表中的記錄，從而實現(xiàn)源表記錄的地理編碼。7、常見的空間插值模型有哪些(三種以上)？答：空間插

12、值模型包括整體插值模型和部分插值模型兩大類： （1）整體插值：用研究區(qū)域所有采樣點的數(shù)據(jù)進行全區(qū)域特征擬合，如邊界內(nèi)插模型、趨勢面分析模型等。（2）部分插值：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點來估計未知點的值，如最鄰近點模型(泰森多邊形模型)、移動平均插值 (距離倒數(shù)插值模型)、樣條函數(shù)插值模型、空間自協(xié)方差最佳插值模型(克里金插值)等。常見的空間插值方法：最鄰近法、算術(shù)平均值法、距離反比法、高次曲面、多項式插值、最優(yōu)插值、克里金插值（包括簡單克里金、普通克里金、泛克里金、協(xié)同克里金、貝葉斯克里金、指示克里金等）、樣條插值、經(jīng)驗正交函數(shù)插值、徑向基函數(shù)插值、張量有限差分等。8、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的壓縮編碼方法(三種

13、以上)？答：（1）直接編碼方法，這是最簡單直觀而又非常重要的一種柵格結(jié)構(gòu)編碼方法，通常稱為這種編碼的圖像文件為網(wǎng)格文件或柵格文件。直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個記錄代碼，可以每行都從左到右逐個象元記錄，也可以奇數(shù)行地從左到右而偶數(shù)行地從右到左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。（2）壓縮編碼方法，其目的就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分，（3）游程長度編碼，這是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法。它的基本思路是：對于一幅柵格圖象，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而采取某種方法壓縮那些重復的記錄內(nèi)

14、容。（b）塊碼，它是游程長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置（行、列）和半徑，再加上記錄單元的代碼組成。（4）四叉樹，是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一。四叉樹將整個圖像區(qū)逐步分散為一系列被單一類型區(qū)域內(nèi)含的方形區(qū)域，最小的方形區(qū)域為一個柵格單元，分割的原則是將圖像區(qū)域劃分為四個大小相同的象限，而每個象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個象限。三、計算類(要求：重點掌握DP算法、dijkstra算法、角平分線法，能闡述其原理、繪制其工作流程圖)1、簡述DP算法原理及繪制其工作流程圖答：（1）DP算法的原理DP算法是矢

15、量數(shù)據(jù)壓縮的一種常用方法，其核心思想如下：對每一條曲線的首末端點連一條線，求所有點到該直線的距離，并找出最大距離值dmax，用dmax與限差D相比：a.若dmaxD，這條曲線上的中間點全部舍去；b.若dmaxD，保留dmax對應的坐標點，并以該點為界，把曲線分為兩部分，對這兩部分重復使用該方法。（2）工作流程圖否是否否獲取閾值e曲線兩端點為基線，儲存為保留點?；€數(shù)k=1k>0?讀取曲線數(shù)據(jù)輸出壓縮后的保留點是處理本次循環(huán)所有基線。存在點到基線距離大于e?是找出距離最大點，儲存為保留點。更新基線信息。k+刪除該基線。K-所有基線判斷完成?2、簡述dijkstra算法原理以及繪制其工作流程

16、圖答：（1）dijkstra算法的原理一種按路徑長度遞增的次序產(chǎn)生最短路徑的算法，被認為是解決單源點間最短路徑問題比較經(jīng)典而且有效的算法，其核心思想如下：假設(shè)網(wǎng)絡中的每個點都有一對標號(dj,pj)，其中dj是從起源點s到點j的最短路徑的長度； pj則是從s到j的最短路徑中j點的前一點a.初始化：起源點設(shè)置為,為空，并標記起源點s，記k=s，其它所有點設(shè)為未標記點。b.檢驗從所有已標記的點k到其直接連接的未標記的點j的距離，并設(shè)置 其中，為從點k到j的直接連接距離。c.選取下一個點：從所有未標記的節(jié)點中，選取中最小的一個i 點i就是被選為最短路徑中的一點，并設(shè)為已標記的點。d.檢查是否所有點都已標記，如果都標記，則算法退出，否則重復步驟b,c。（2）工作流程圖拓撲檢查獲取起點、終點，標記起點標記點是否為終點讀取網(wǎng)絡數(shù)據(jù)輸出最短路徑是否搜索標記點至所有未標記點的路徑