GIS空間分析課件

1、第五章 GIS空間分析1數(shù)字地面模型分析2空間數(shù)據(jù)的查詢3空間疊合分析4空間緩沖區(qū)分析5空間網(wǎng)絡(luò)分析6空間統(tǒng)計(jì)分析第1頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第2頁，共112頁。1空間數(shù)據(jù)的查詢定義與分類1 1定義1 2分類2空間數(shù)據(jù)查詢方法2 1基于SQL擴(kuò)充的空間查詢方法2 2可視化空間查詢方法2 3基于自然語言的查詢方法2 4超文本查詢方法3空間數(shù)據(jù)的集合分析第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的查詢第3頁，共112頁。1空間疊加分析的概念1 . 1 空間疊加分析1 . 2 空間合成疊加1 . 3 空間統(tǒng)計(jì)疊加2 空

2、間疊加分析的分類2 . 1 點(diǎn)與多邊形的疊加2 . 2 線與多邊形的疊加2 . 3 多邊形與多邊形的疊加3多邊形與多邊形的疊加分析功能第三節(jié) 空間疊加(疊合)分析第4頁，共112頁。1空間緩沖區(qū)分析的概念1 . 1定義1 . 2組成要素2三種分析模型2 . 1 線性模型2 . 2 二次模型2 . 3 指數(shù)模型3空間緩沖區(qū)的建立3 . 1 建立3 . 2 注意的問題第四節(jié) 空間緩沖區(qū)分析第5頁，共112頁。1網(wǎng)絡(luò)圖論的基本概念1 . 1定義1 . 2組成要素2空間網(wǎng)絡(luò)的類型和構(gòu)成2 . 1 類型2 . 2 構(gòu)成3空間網(wǎng)絡(luò)分析的方法3 . 1 路徑分析3 . 2 定位配置分析第五節(jié) 空間網(wǎng)絡(luò)分析第

3、6頁，共112頁。1統(tǒng)計(jì)圖表分析2分布密度與均值3主成分分析4層次分析5系統(tǒng)聚類分析6判別分析第六節(jié) 空間統(tǒng)計(jì)分析第7頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第8頁，共112頁。1 . 1 DTM與DEM的概念DEMDTM1 . 2 DEM數(shù)據(jù)的分布特征格網(wǎng)狀數(shù)據(jù)離散數(shù)據(jù)1DEM概述第9頁，共112頁。DTM（Digital Terrain Mode）數(shù)字地形模型；地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。地表單元上地形參數(shù)的集合，通常DTM可由DEM生成。11 DTM

4、與DEM的概念第10頁，共112頁。數(shù)字地面模型DTM數(shù)字地面模型由數(shù)字高程模型（地形等高線插值產(chǎn)生）產(chǎn)生，主要包括：第11頁，共112頁。（1） 高程分級(jí)等間距或不等間距劃分為若干高程等級(jí)，如用來區(qū)分丘陵、低山、中山、高山等 第12頁，共112頁。（2） 平均高程式中n的計(jì)算單元內(nèi)柵格個(gè)數(shù)；h（Pk）為第k點(diǎn)的高程。第13頁，共112頁。（3）相對高程設(shè)參考高程為hm，則各柵格點(diǎn)上相對高程為： k=1，N第14頁，共112頁。（4） 極值高程和高差 第15頁，共112頁。（5）坡度切面方程：坡度為該平面法線與水平面法線之間的夾角：將計(jì)算結(jié)果劃分為91級(jí)（0-90），為代表水平面的情況。第16

5、頁，共112頁。（6）坡向坡向?yàn)樯鲜鰯M合平面的法線在水平面上投影的方位角：按22.5度的方位角間隔由正北順時(shí)針劃分為16個(gè)方位，每級(jí)取值范圍為11.25度。第17頁，共112頁。（7）地表粗糙度反映某一面積單元內(nèi)地勢伏變化的復(fù)雜程度，是地表面積與投影面積之比：第18頁，共112頁。（8）坡面形態(tài)根據(jù)相鄰網(wǎng)格點(diǎn)上的坡度和坡向之間的邏輯關(guān)系，可以判斷坡形的凹凸變化情況，確定溝谷線、山脊和鞍部的位置，劃分流域范圍。第19頁，共112頁。（9）溝谷密度溝谷密度由單位面積上溝谷線總長度決定： 第20頁，共112頁。（10）地表輻照度計(jì)算輻照度需考慮日照條件（太陽赤緯、高度角、時(shí)角及大氣狀況）與坡面幾何條

6、件的相互關(guān)系由下式?jīng)Q定：式中，大氣透過率，與太陽高度和大氣狀況有關(guān)；Sc為太陽常數(shù)；Sa為太陽高度角可由球面三角公式求出；t是時(shí)角；a、b為坡面方程系數(shù)；為坡度。第21頁，共112頁。數(shù)字高程模型DEM（Digital Elevation Model）；數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時(shí)，稱為數(shù)字高程模型。地表單元上高程的集合,通常用矩陣表示；廣義的DEM可包括等高線，三角網(wǎng)等。狹義的DEM則特指由地表矩陣單元構(gòu)成的高程矩陣。1DTM與DEM的概念第22頁，共112頁。1 . 1 DTM與DEM的概念DEMDTM1 . 2 DEM數(shù)據(jù)的分布特征格網(wǎng)狀數(shù)據(jù)離散數(shù)據(jù)1DEM概述第23頁，共112頁。格

7、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)：把DEM覆蓋區(qū)劃分為規(guī)則格網(wǎng)，每個(gè)格網(wǎng)大小和形狀都相同，用相應(yīng)矩陣元素的行列號(hào)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格點(diǎn)的二維空間定位，第三維為特征值，可以是高程和屬性。網(wǎng)格大小代表數(shù)據(jù)精度。12DEM數(shù)據(jù)的分布特征第24頁，共112頁。離散數(shù)據(jù)：DEM平面二維地理空間定位由不規(guī)則分布的離散樣點(diǎn)平面坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)，第三維仍為高程和屬性特征值。1 . 2 DEM數(shù)據(jù)的分布特征第25頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第26頁，共112頁。21網(wǎng)格化插值計(jì)算22網(wǎng)格尺寸的確定23 空間插值的方法2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化第27頁，共1

8、12頁。建立高精度DEM的共識(shí)：1）其精度主要取決于原始數(shù)據(jù)的獲?。芏扰c分布）2）一般情況下，DEM精度與原始數(shù)據(jù)密度呈線性關(guān)系3）由于地形變化大，各種算法都有一定的適應(yīng)性4）由于地形在地性線（山脊、山谷、斷崖）上發(fā)生轉(zhuǎn)折，在分塊擬合曲面時(shí)，跨越地性線的數(shù)據(jù)點(diǎn)不宜于參加曲面方程的擬合。格網(wǎng)化過程：地形等高線的數(shù)字化離散等高線的格網(wǎng)化格網(wǎng)離散點(diǎn)的生成（圖示）P170wu21網(wǎng)格化插值計(jì)算第28頁，共112頁。1)在一般情況下，樣點(diǎn)的密度基本上決定了網(wǎng)格點(diǎn)的密度。此外，網(wǎng)格尺寸的選定還應(yīng)分析地形形態(tài)特征。2）網(wǎng)格尺寸主要決定于制圖目標(biāo)、DEM數(shù)據(jù)使用方法和精度要求等因素。22網(wǎng)格尺寸的確定第29

9、頁，共112頁。1）移動(dòng)平均法2）距離平方倒數(shù)加權(quán)法3）趨勢面擬合技術(shù)4）樣條函數(shù)5）克立金法23 空間插值的方法第30頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第31頁，共112頁。3表示DEM的方法（1）數(shù)學(xué)分片表示法（2）圖像表示法 線模型 點(diǎn)模型第32頁，共112頁。3表示DEM的方法第33頁，共112頁。3表示DEM的方法第34頁，共112頁。 線模型表示地形的最普通線模型是一系列描述高程測量曲線的等高線。第35頁，共112頁。 點(diǎn)模型a高程矩陣：將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對應(yīng)

10、一個(gè)高程值，如圖所示。 第36頁，共112頁。b不規(guī)則三角形（TIN）：根據(jù)區(qū)域有限個(gè)點(diǎn)集將區(qū)域劃分為相連的三角面格網(wǎng)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。三角網(wǎng)的一種存儲(chǔ)方式如圖所示。 點(diǎn)模型第37頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第38頁，共112頁。41DEM的數(shù)據(jù)源42DEM的采樣方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法第39頁，共112頁。地面測量的傳統(tǒng)方法 :現(xiàn)在通常是利用測距經(jīng)緯儀在野外實(shí)測，測量一些點(diǎn)的距離和角度，自動(dòng)記錄與顯示所測量得到的數(shù)據(jù)，并輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，獲得這些

11、點(diǎn)的三維坐標(biāo) 。4 1 DEM的數(shù)據(jù)源第40頁，共112頁。數(shù)字?jǐn)z影測量 ：在模擬立體測圖儀及解析測圖儀上進(jìn)行攝影測量時(shí)，都需要在人眼立體觀測情況下使左右測標(biāo)對準(zhǔn)同名點(diǎn)，通過人眼與腦的觀測實(shí)現(xiàn)影像定位、匹配與識(shí)別。數(shù)字?jǐn)z影測量是利用計(jì)算機(jī)立體視覺代替人眼的立體觀測，從遙感立體影像中提取地面高程，其基本原理是識(shí)別并測量兩個(gè)或多個(gè)影像上同名影像的像對坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)z影的自動(dòng)匹配。4 1 DEM的數(shù)據(jù)源利用立體影像測定DEM 第41頁，共112頁。等高線法 ：根據(jù)數(shù)字化的等高線和地形線等，利用內(nèi)插算法根據(jù)鄰近點(diǎn)高程求出待求點(diǎn)的高程。所采用的內(nèi)插算法有移動(dòng)曲面擬合法、多面函數(shù)法、最小二乘法 。4 1

12、DEM的數(shù)據(jù)源第42頁，共112頁。激光測高儀、雷達(dá)、GPS等方法 ：目前，德國已經(jīng)利用激光遙感技術(shù)獲取了1：5000的DEM。由于用這種技術(shù)獲取的是地表地物的高度信息，故只有在處理掉植被、房屋高度后，才可得到真實(shí)的地面地形信息。但是，由于水體吸收激光（無反射），故無法獲得水面信息，亦即基本無水面數(shù)據(jù)。根據(jù)激光高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用SCOP內(nèi)插程序可獲得等高線數(shù)據(jù)。實(shí)踐表明，將激光高程數(shù)據(jù)跟攝影測量三維影像圖套合，符合較好。例如，加拿大一家公司用安裝在Lasar Jet上的航空干涉?zhèn)纫暅y量雷達(dá)STAR-3I獲取中、高精度的數(shù)字高程模型DEM，其抽樣間距為2.5米，高程精度為1.5米。4 1 DEM的

13、數(shù)據(jù)源第43頁，共112頁。人工網(wǎng)格法立體像對法三角網(wǎng)法曲面擬合等值線插值法 4.2DEM的采樣方法第44頁，共112頁。1）人工網(wǎng)格法將地形圖蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心或角點(diǎn)的高程值、構(gòu)成數(shù)字高程模型。第45頁，共112頁。（2）立體像對分析通過遙感立體像對，根據(jù)視差模型、自動(dòng)選配左右影像的同名點(diǎn)，可建立數(shù)字高程模型。第46頁，共112頁。（3）三角網(wǎng)方法（TIN）對有限個(gè)離散點(diǎn)，每三個(gè)鄰近點(diǎn)聯(lián)接成三角形，每個(gè)三角形代表一個(gè)局部平面，再根據(jù)每個(gè)平面方程，可計(jì)算各格網(wǎng)點(diǎn)高程，生成DEM。第47頁，共112頁。（4）曲面擬合根據(jù)有限個(gè)離散點(diǎn)的高程、采用多項(xiàng)式或樣務(wù)函數(shù)求得擬合公式，再逐一計(jì)算各點(diǎn)的高

14、程，可得到擬合的DEM。第48頁，共112頁。（5）等值線插值根據(jù)各局部等值線上的高程點(diǎn)，通過插值公式計(jì)算各點(diǎn)的高程，得到DEM。等值線插值法是比較常用的方法，輸入等值線后，可在矢量格式的等值線數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行，插值效果較好。第49頁，共112頁。等高線輸入方法與插值算法 第50頁，共112頁。等高線的輸入原則：計(jì)曲線作為控制地形的同骨架，必須全部無誤地輸入。有選擇地輸入首曲線，選取原則是：1） 山頂最高處首曲線必須輸入。2） 溝底和山脊變化大時(shí)，所選的首曲線應(yīng)該“搭肩”輸入。3） 鞍部首曲線一般要求全部輸入，但對于首曲線擁擠的鞍部，可以只輸入高程改變處那一對首曲線，鞍部首曲線必須對稱；4） 地

15、形變化較大部位，如計(jì)曲線之間距離較大，相鄰計(jì)曲線不套合以及山脊、溝底的分又處等等都屬于地形變化大的部位。這些地方的首曲線要求合部輸入式者至少要求隔一根輸入一根。第51頁，共112頁。等高線DEM插值算法采用移動(dòng)擬合加權(quán)平均插值方法。設(shè)P點(diǎn)為待內(nèi)插的點(diǎn)，從P點(diǎn)按45的方位間隔引出八務(wù)搜索射線，八條射互與P點(diǎn)相鄰的等高線的交點(diǎn)為C1，C2Ci，其高程分別為Z1，Z2Zi，它們到P點(diǎn)的距離設(shè)為d1，d2di則P點(diǎn)的插值高程Zp為第52頁，共112頁。1DEM概述2DEM數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化3 DEM的主要表示方法4 DEM的數(shù)據(jù)源和采樣方法5 DEM應(yīng)用1數(shù)字地面模型分析第53頁，共112頁。51主要用途5

16、2應(yīng)用5 DEM的應(yīng)用第54頁，共112頁。5.1 DEM的用途（1） 在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)庫中存貯高程數(shù)據(jù)（2） 解決道路設(shè)計(jì)和軍事工程中的與高程有關(guān)的問題（3） 軍事目的三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計(jì)和規(guī)劃（4） 剖面視覺分析（5） 道路規(guī)劃、大壩選址等（6） 不同地形之間的靜態(tài)分析和比較（7） 產(chǎn)生坡度圖、坡向圖和生成著色地形圖的坡度剖面圖，輔助地貌分析或建立侵蝕圖（8） 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)進(jìn)行疊合（9） 為景觀的圖像模擬模型和景觀處理提供數(shù)據(jù)（10） 通過將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性。第55頁，共112頁。51主要用途52應(yīng)用5 DEM的應(yīng)用第56頁，共112頁。1)基

17、于DEM的信息提取2)利用DEM繪制地面暈渲圖3)透視立體圖的繪制4)利用DEM繪制等高線圖5)基于DEM的可視化分析5.2DEM應(yīng)用第57頁，共112頁。坡度計(jì)算坡向計(jì)算曲面面積計(jì)算地表粗糙度計(jì)算高程及變異分析谷脊特征分析日照強(qiáng)度的分析淹沒邊界的計(jì)算1)基于DEM的信息提取第58頁，共112頁。從高程矩陣中得到等高線圖:方法為把高程矩陣中各像元的高程分成適當(dāng)?shù)母叱填悇e,然后用不同的顏色或灰度輸出每一類別.連接等高線時(shí)如果原高程數(shù)據(jù)點(diǎn)不規(guī)則或間隔過大,必須同時(shí)使用內(nèi)插技術(shù)內(nèi)插到需要的密度.從TIN數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的等高線,是用水平面與TIN相交的辦法實(shí)現(xiàn)的.TIN中的山脊山谷線等數(shù)據(jù)主要用來引導(dǎo)等高

18、線的起始點(diǎn).2)利用DEM繪制等高線圖第59頁，共112頁。制圖者為了增加丘陵和山地地區(qū)描述高差起伏的視覺效果而發(fā)展了“陰影立體法”(地貌暈渲法).方法1(DEM):首先根據(jù)DEM數(shù)據(jù)計(jì)算坡度和坡向,然后將坡向數(shù)據(jù)與光源方向比較,而向光源的斜坡得到淺色調(diào)灰度值,反方向的斜坡得到深色調(diào)灰度值,介于中間坡度的斜坡得到中間灰度值.灰度值的大小則按坡度進(jìn)一步確定.方法2(TIN):與高程矩陣類似,只是灰度級(jí)的確定不按像元計(jì)算而按小三角面計(jì)算.3)利用DEM繪制地面暈渲圖第60頁，共112頁。從一個(gè)空間三維的立體的數(shù)字高程模型到一個(gè)平面的二維透視圖，其本質(zhì)就是一個(gè)透視變換。將“視點(diǎn)”看作為“攝影中心”，

19、可以直接應(yīng)用共線方程從物點(diǎn)（X，Y，Z）計(jì)算“像點(diǎn)”坐標(biāo)（X,Y）。透視圖中的另一個(gè)問題是“消隱”的問題，即處理前景擋后景的問題。 4)透視立體圖的繪制第61頁，共112頁。剖面分析通視分析5)基于DEM的可視化分析通視分析，圖上灰色區(qū)域?yàn)椴豢梢妳^(qū)域 第62頁，共112頁。第五章 GIS空間分析1數(shù)字地面模型分析2空間數(shù)據(jù)的查詢3空間疊合分析4空間緩沖區(qū)分析5空間網(wǎng)絡(luò)分析6空間統(tǒng)計(jì)分析第63頁，共112頁。1空間數(shù)據(jù)的查詢定義與分類2空間數(shù)據(jù)查詢方法(4種方法）3空間數(shù)據(jù)的集合分析4. 空間量算第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的查詢第64頁，共112頁。1 1定義空間數(shù)據(jù)的查詢是從數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束

20、條件和空間約束條件的地理對象。屬性約束條件：一般用帶比較運(yùn)算符的邏輯表達(dá)式描述。（如,500米，種植玉米且面積大于50平方公里的土地利用單元。 1空間數(shù)據(jù)的查詢定義與分類第66頁，共112頁。2 1基于SQL擴(kuò)充的空間查詢方法2 2可視化空間查詢方法2 3基于自然語言的查詢方法2 4超文本查詢方法 2空間數(shù)據(jù)查詢方法第67頁，共112頁。GIS軟件通常支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢語言。標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢語言是：Select 需顯示的屬性項(xiàng)From 屬性表Where 條件2 1基于SQL擴(kuò)充的空間查詢方法第68頁，共112頁。將SQL的屬性條件和空間關(guān)系的圖形條件組合在一起形成擴(kuò)展的SQL查詢語言。擴(kuò)展的

21、SQL查詢語言目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，空間關(guān)系的謂詞也沒有規(guī)范化，通常有相鄰“Ajacent”，包含“Contain”，穿過“Cross”，和在之內(nèi)“Inside”和緩沖區(qū)“Buffer”等。有了這些空間關(guān)系謂詞與屬性條件組合在一起，進(jìn)行復(fù)雜的空間查詢，可能給GIS用戶帶來很大方便。例如查詢?nèi)龒{地區(qū)長江流域人口大于50萬的縣或市，擴(kuò)展的SQL空間查詢語句為：Select *From 縣或市Where 縣或市人口50萬 And Cross （河流名稱=“長江”）2 1基于SQL擴(kuò)充的空間查詢方法第69頁，共112頁。2 2可視化空間查詢方法第70頁，共112頁。為了在空間查詢中使用自然語言，必須將

22、自然語言中的模糊概念量化為確定的數(shù)據(jù)值或數(shù)據(jù)范圍。例如查詢高氣溫的城市時(shí)，引入自然語言時(shí)可以表示為：Select nameFrom citiesWhere temperature is high (Where temperature33. 75)2 3基于自然語言的查詢方法第71頁，共112頁。超文本(Hypertext)是由文本信息結(jié)點(diǎn)和表示文本信息結(jié)點(diǎn)間相關(guān)聯(lián)的鏈所組成的一個(gè)具有一定邏輯結(jié)構(gòu)和語義查詢功能信息集成化網(wǎng)絡(luò)。它的主要特征之一就是用戶可以主動(dòng)地決定閱讀文本結(jié)點(diǎn)的順序，不像傳統(tǒng)文本只能按照固定的線性順序進(jìn)行。2 4超文本查詢方法第72頁，共112頁。3 1概念3 2舉例說明3 3圖

23、形顯示3空間數(shù)據(jù)的集合分析第73頁，共112頁?？臻g集合分析是按照兩個(gè)邏輯子集給定的條件進(jìn)行邏輯運(yùn)算，其基本原理是布爾代數(shù)，它的運(yùn)算符號(hào)或算子包括：AND（與）、OR（或）、XOR（異或）、NOT（非）等及其組合等，邏輯運(yùn)算的結(jié)果為“真”或“假”。3 1概念第74頁，共112頁。3 2舉例說明第75頁，共112頁。3 3圖形顯示第76頁，共112頁。4.1幾何量算1）線的長度計(jì)算 2）面狀地物的面積 4.2形狀量算4.3質(zhì)心量算4.4距離量算 4.空間量算第77頁，共112頁。幾何量算對不同的點(diǎn)、線、面地物有不同的含義：l點(diǎn)狀地物（0維）：坐標(biāo)；l線狀地物（1維）：長度，曲率，方向；面狀地物（

24、2維）：面積，周長，形狀，曲率等；l體狀地物（3維）：體積，表面積等。4.1幾何量算第78頁，共112頁。線狀地物對象最基本的形態(tài)參數(shù)之一是長度。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下，線表示為點(diǎn)對坐標(biāo)（X，Y）或（X，Y，Z）的序列，在不考慮比例尺情況下，線長度的計(jì)算公式為：對于復(fù)合線狀地物對象，則需要在對諸分支曲線求長度后，再求其長度總和。 1）線的長度計(jì)算 第79頁，共112頁。面積是面狀地物最基本的參數(shù)。在矢量結(jié)構(gòu)下，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，假設(shè)有N個(gè)頂點(diǎn)，其面積計(jì)算公式為：所采用的是幾何交叉處理方法，即沿多邊形的每個(gè)頂點(diǎn)作垂直與X軸的垂線，然后計(jì)算每條邊、它的

25、兩條垂線及這兩條垂線所截得X軸部分所包圍的面積，所求出的面積的代數(shù)和，即為多邊形面積。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。此方法亦適合于體積的計(jì)算。對于柵格結(jié)構(gòu)，多邊形面積計(jì)算就是統(tǒng)計(jì)具有相同屬性值的格網(wǎng)數(shù)目。 2）面狀地物的面積 第80頁，共112頁。其中絕大多數(shù)指標(biāo)是基于面積和周長的。通常認(rèn)為圓形地物既非緊湊型也非膨脹型，則可定義其形狀系數(shù)r為：其中P為地物周長，A為面積。如果r1為膨脹型。4.2形狀量算第81頁，共112頁。質(zhì)心是描述地理對象空間分布的一個(gè)重要指標(biāo)。例如要得到一個(gè)全國的人口分布等值線圖，而人口數(shù)據(jù)只能到縣級(jí)，所以必須在每個(gè)縣域里定義

26、一個(gè)點(diǎn)作為質(zhì)心，代表該縣的數(shù)值，然后進(jìn)行插值計(jì)算全國人口等值線。質(zhì)心通常定義為一個(gè)多邊形或面的幾何中心 。4.3質(zhì)心量算 第82頁，共112頁。4.4距離量算 第83頁，共112頁。第三節(jié) 空間疊加(疊合)分析1空間疊加分析的概念1 . 1 空間疊加分析1 . 2 空間合成疊加1 . 3 空間統(tǒng)計(jì)疊加2 空間疊加分析的分類2 . 1 點(diǎn)與多邊形的疊加2 . 2 線與多邊形的疊加2 . 3 多邊形與多邊形的疊加3多邊形與多邊形的疊加分析功能第84頁，共112頁。1 . 1 空間疊加分析：1 . 2 空間合成疊加：1 . 3 空間統(tǒng)計(jì)疊加：1空間疊加分析的概念第85頁，共112頁。指在統(tǒng)一空間參照

27、系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對象的圖層進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系。1 . 1 空間疊加分析：第86頁，共112頁。 1空間疊加分析的概念1 . 2 空間合成疊加一般用于搜索同時(shí)具有幾種地理屬性的分布區(qū)域，或?qū)ΟB加后產(chǎn)生的多重屬性進(jìn)行新的分類，稱為空間合成疊加。示意圖第87頁，共112頁。1 . 3 空間統(tǒng)計(jì)疊加一般用于提取某個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)某些專題內(nèi)容的數(shù)量特征，稱為空間統(tǒng)計(jì)疊加。示意圖 1空間疊加分析的概念第88頁，共112頁。2 空間疊加分析的分類2 . 1 點(diǎn)與多邊形的疊加2 . 2 線與多邊形的疊加2 . 3 多邊形與多邊形的疊加第89頁

28、，共112頁。 3多邊形與多邊形的疊加分析功能第90頁，共112頁。3 . 1 Union:輸出層為保留原來兩個(gè)輸入圖層的所有多邊形。3 . 2 Intersect:輸出層為保留原來兩個(gè)輸入圖層的公共多邊形。3 . 3 Identity:輸出層為保留以其中一輸入圖層為控制邊界之內(nèi)的所有多邊形。 3 . 4 Erase:輸出層為保留以其中一輸入圖層為控制邊界之外的所有多邊形。3 . 5 Update:輸出層為一個(gè)經(jīng)過刪除處理后的圖層與一個(gè)新特征圖層進(jìn)行合并后的結(jié)果。3 . 6 Clip:輸出層按一個(gè)圖層的邊界，對另一個(gè)圖層的內(nèi)容要素進(jìn)行截取后的結(jié)果。3多邊形與多邊形的疊加分析功能第91頁，共11

29、2頁。4 . 1 基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析：參與分析的兩個(gè)圖層的要素均為矢量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，但運(yùn)算過程比較復(fù)雜。4 . 2 基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析：參與分析的兩個(gè)圖層的要素均為柵格數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，但運(yùn)算過程比較簡單。4矢量數(shù)據(jù)及柵格數(shù)據(jù)疊加分析第92頁，共112頁。第四節(jié) 空間緩沖區(qū)分析1空間緩沖區(qū)分析的概念1 . 1定義1 . 2組成要素2三種分析模型2 . 1 線性模型2 . 2 二次模型2 . 3 指數(shù)模型3空間緩沖區(qū)的建立3 . 1 建立3 . 2 注意的問題第93頁，共112頁。 1空間緩沖區(qū)分析的概念1 . 1 定義指根據(jù)分析對象的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立它們周圍一定距離的帶

30、狀區(qū)，用以識(shí)別這些實(shí)體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度（如圖所示點(diǎn)的緩沖區(qū)、線的緩沖區(qū)和面的緩沖區(qū)），以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)。第94頁，共112頁。1 . 2 組成要素在進(jìn)行空間緩沖區(qū)分析時(shí)，通常要將研究的問題抽象為以下三類因素來進(jìn)行分析：（1）主體：表示分析的主要目標(biāo)，一般分為點(diǎn)源、線源和面源三種類型。（2）鄰近對象：表示受主體影響的客體，例如行政界限變更時(shí)所涉及的居民、森林遭砍伐時(shí)所影響的水土流失范圍等等。（3）作用條件：表示主體對鄰近對象施加作用的影響條件或強(qiáng)度。 1空間緩沖區(qū)分析的概念第95頁，共112頁。根據(jù)主體對鄰近對象作用性質(zhì)的不同，一般可采用以下三種不同的分析模型：2.

31、1線形模型：用于當(dāng)主體對鄰近對象的影響度（F）隨距離( r)的增大而呈線形形式衰減時(shí)。2.2二次模型：用于當(dāng)主體對鄰近對象的影響度隨距離的增大而呈現(xiàn)二次形式衰減時(shí)。2.3指數(shù)模型：用于當(dāng)主體對鄰近對象的影響度隨距離的增大而呈指數(shù)形式衰減時(shí)。 2三種分析模型第96頁，共112頁。 3空間緩沖區(qū)的建立3 . 1 建立:從原理上講，緩沖區(qū)的建立相當(dāng)簡單，建立緩沖區(qū)僅是以點(diǎn)狀地物為圓心，以緩沖區(qū)距離為半徑繪圓即可，線狀地物和面狀地物的緩沖區(qū)的建立也是以線狀地物或面狀地物的邊線為參考線，作它們的平行線，再考慮端點(diǎn)圓弧，即可建立緩沖區(qū)。對于簡單情形，緩沖區(qū)是一個(gè)簡單多邊形，但當(dāng)計(jì)算形狀比較復(fù)雜的對象或多個(gè)

32、對象集合的緩沖區(qū)時(shí)，就復(fù)雜得多。第97頁，共112頁。 3空間緩沖區(qū)的建立3 . 2 應(yīng)注意的方面:1)當(dāng)緩沖區(qū)發(fā)生重疊時(shí)的處理多個(gè)特征緩沖區(qū)圖形的處理第98頁，共112頁。同一特征緩沖區(qū)圖形的處理3空間緩沖區(qū)的建立第99頁，共112頁。可變距離緩沖區(qū)示意圖3空間緩沖區(qū)的建立3 . 2 應(yīng)注意的方面:2)當(dāng)對特征規(guī)定不同緩沖區(qū)寬度時(shí)的處理第100頁，共112頁。3 . 2 應(yīng)注意的方面:3)復(fù)雜圖形情況下的緩沖區(qū)與非緩沖區(qū)的標(biāo)識(shí)處理3空間緩沖區(qū)的建立第101頁，共112頁。第五節(jié) 空間網(wǎng)絡(luò)分析1網(wǎng)絡(luò)圖論的基本概念1 . 1定義1 . 2組成要素2空間網(wǎng)絡(luò)的類型和構(gòu)成2 . 1 類型2 . 2 構(gòu)成3空間網(wǎng)絡(luò)分析的方法3 . 1 路徑分析3 . 2 定位配置分析第102頁，共112頁。1網(wǎng)絡(luò)分析的基本概念1 . 1定義網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由點(diǎn)、線的二元關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，通常用來描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運(yùn)動(dòng)。在GIS中，網(wǎng)絡(luò)分析則是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系（線性實(shí)體之間、線性實(shí)體與結(jié)點(diǎn)之間、結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)之間的連接、連通關(guān)系），通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面的一種分析計(jì)算。它包括路徑分析、資源匹配、地址編碼等內(nèi)容。目前，網(wǎng)絡(luò)分析在電子導(dǎo)航、交通旅游、城市規(guī)劃管理以及電力、通訊等各種管網(wǎng)管線的布局設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要的作用。路徑