GIS05第五章 空間查詢與空間分析

§5-1空間查詢§5-2統(tǒng)計(jì)分析§5-3DEM分析§5-4

疊置分析§5-5

緩沖區(qū)分析§5-7

網(wǎng)絡(luò)分析§5-9

空間分析模型§5-6

泰森多邊形分析§5-8

空間距離的量算§5-1空間查詢二、空間查詢的種類一、空間查詢的方式返回三、查詢結(jié)果的顯示方式§5-1空間查詢圖1全球地震GIS查詢系統(tǒng)§5-1空間查詢圖2三維可視查詢空間數(shù)據(jù)庫(kù)查詢條件屬性限制空間拓?fù)湎拗贫呓Y(jié)合GIS軟件查詢結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果：圖、表、文字新圖層新的屬性域添加到屬性數(shù)據(jù)庫(kù)查詢方式圖形--屬性空間查詢語言閃爍、顏色等明顯表示返回§5-1空間查詢一、空間查詢的方式1、給出圖形信息：如鼠標(biāo)點(diǎn)取，拉框等方式。

1）檢索其相應(yīng)屬性；

2）檢索其空間拓?fù)潢P(guān)系

2、給出屬性特征條件

1）檢索對(duì)應(yīng)的空間實(shí)體

2）查詢屬性單純查詢：?jiǎn)渭兊夭樵儗傩裕蛑徊樵兛臻g拓?fù)潢P(guān)系聯(lián)合查詢：將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)合查詢。返回二、空間數(shù)據(jù)查詢種類1、幾何參數(shù)查詢：包括點(diǎn)的位置坐標(biāo)，兩點(diǎn)間的距離，一個(gè)或一段線目標(biāo)的長(zhǎng)度，一個(gè)面目標(biāo)的周長(zhǎng)或面積等。

實(shí)現(xiàn)：查詢屬性庫(kù)或空間計(jì)算2、空間定位查詢：給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對(duì)象及其屬性。

1）按點(diǎn)查詢：

給定一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)，查詢離它最近的對(duì)象及屬性---點(diǎn)的捕捉。

2）開窗查詢----按矩形、圓、多邊形查詢

分為該窗口包含和穿過的區(qū)別。實(shí)現(xiàn)：根據(jù)空間索引，檢索哪些對(duì)象可能位于該窗口，然后根據(jù)點(diǎn)、線、面在查詢開窗內(nèi)的判別計(jì)算，檢索到目標(biāo)。--空間運(yùn)算方法

3、空間關(guān)系查詢1）相鄰分析檢索---通過檢索拓?fù)潢P(guān)系面—面：如查詢與面狀地物相鄰的多邊形的實(shí)現(xiàn)方法：

A、

從多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；

B、

從弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。線—線（與某干流A相連的所有支流）

A、

從線狀地物表中，查找組成A的所有弧段及關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)；

B、

從結(jié)點(diǎn)表中，查詢與這些結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段；點(diǎn)—點(diǎn)（A與B是否相通）等。2）相關(guān)分析檢索（不同要素類型之間的關(guān)系）--通過檢索拓?fù)潢P(guān)系線—面（我國(guó)邊境線總長(zhǎng)度）、點(diǎn)—線（自來水GIS中，與某閥門相關(guān)的水管）、點(diǎn)—面A12BC二、空間數(shù)據(jù)查詢種類3）包含關(guān)系查詢查詢某個(gè)面狀地物所包含的空間對(duì)象。同層包含，如，某省的下屬地區(qū)，若建立有空間拓?fù)潢P(guān)系，可直接查詢拓?fù)潢P(guān)系表來實(shí)現(xiàn)。不同層包含，如某省的湖泊分布，沒有建立拓?fù)?，?shí)質(zhì)是疊置分析檢索，通過多邊形疊置分析技術(shù)，只檢索出在窗口界限范圍內(nèi)的地理實(shí)體，窗口外的實(shí)體作裁剪處理。4）穿越查詢某公路穿越了某些縣，采用空間運(yùn)算的方法執(zhí)行，根據(jù)一個(gè)線目標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算哪些面或線與之相交。3、空間關(guān)系查詢二、空間數(shù)據(jù)查詢種類5）落入查詢一個(gè)空間對(duì)象落入哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)。--空間運(yùn)算

6）緩沖區(qū)查詢根據(jù)用戶給定的一個(gè)點(diǎn)、線、面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索原理，檢索該緩沖區(qū)內(nèi)的空間實(shí)體。7）邊沿匹配檢索空間查詢?cè)诙喾貓D的數(shù)據(jù)文件之間進(jìn)行，這時(shí)需應(yīng)用邊沿匹配處理技術(shù)。3、空間關(guān)系查詢二、空間數(shù)據(jù)查詢種類4、屬性查詢

1）

查找僅選擇一個(gè)屬性表，給定一個(gè)屬性值，找出對(duì)應(yīng)的屬性記錄或圖形。在屏幕上已有一個(gè)屬性表，用戶任意點(diǎn)取記錄，對(duì)應(yīng)的圖形以高亮顯示。

實(shí)現(xiàn)：執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語言，找到滿足要求的記錄，得到它的目標(biāo)標(biāo)識(shí)，再通過目標(biāo)標(biāo)識(shí)在圖形數(shù)據(jù)文件中找到對(duì)應(yīng)的空間對(duì)象，并顯示出來。

二、空間數(shù)據(jù)查詢種類4、屬性查詢實(shí)現(xiàn)：交互式選擇各項(xiàng)，輸入后，系統(tǒng)再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的SQL，由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)執(zhí)行或ODBCC語言執(zhí)行，得到結(jié)果，提取目標(biāo)標(biāo)識(shí)，在圖形文件中找到空間對(duì)象，并顯示。Select屬性項(xiàng)

From屬性表

Where條件

or條件

and條件2）SQL查詢二、空間數(shù)據(jù)查詢種類3）擴(kuò)展SQL空間數(shù)據(jù)查詢語言是通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SQL的擴(kuò)展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線、面等）和空間操作算子（如求長(zhǎng)度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時(shí)也需含有空間概念，如距離、鄰近、疊加等。例如，“查詢長(zhǎng)江流域人口大于50萬的縣或市”，可表示為：

SELECT*

FROM縣或市

WHERE

縣或市.人口

>50萬

AND

CROSS（河流.名稱=“長(zhǎng)江”）主要優(yōu)點(diǎn)是：保留了SQL的風(fēng)格，便于熟悉SQL的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)連接。執(zhí)行擴(kuò)展SQL，如果要將屬性和空間關(guān)系整體統(tǒng)一起來，從底層進(jìn)行查詢優(yōu)化，有一定困難。目前一般將兩層分開進(jìn)行查詢。4、屬性查詢二、空間數(shù)據(jù)查詢種類5、其它查詢方法

1）可視化空間查詢可視化查詢是指將查詢語言的元素，特別是空間關(guān)系，用直觀的圖形或符號(hào)表示。查詢主要使用圖形、圖像、圖標(biāo)、符號(hào)來表達(dá)概念。優(yōu)點(diǎn)：具有簡(jiǎn)單、直觀、易于使用的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：當(dāng)空間約束條件復(fù)雜時(shí)，很難用圖符描述；用二維圖符表示圖形之間的關(guān)系時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)歧義；難以表示“非”關(guān)系；不易進(jìn)行范圍（圓、矩形、多邊形等）約束；無法進(jìn)行屏幕定位查詢等。二、空間數(shù)據(jù)查詢種類2）超文本查詢圖形、圖像、字符等皆當(dāng)作文本，并設(shè)置一些“熱點(diǎn)”（HotSpot），“熱點(diǎn)”可以是文本、鍵等。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“熱點(diǎn)”后，可以彈出說明信息、播放聲音、完成某項(xiàng)工作等。但超文本查詢只能預(yù)先設(shè)置好，用戶不能實(shí)時(shí)構(gòu)建自己要求的各種查詢。5、其它查詢方法二、空間數(shù)據(jù)查詢種類

3）自然語言空間查詢?cè)赟QL查詢中引入一些自然語言，如溫度高的城市

SELECTname FROMCities WHEREtemperatureishighSELECTname FROMCities WHEREtemperature>=33.75這種查詢方式只能適用于某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的地理信息系統(tǒng)，而不能作為地理信息系統(tǒng)中的通用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語言。5、其它查詢方法返回二、空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢不僅能給出查詢到的數(shù)據(jù)，還應(yīng)以最有效的方式將空間數(shù)據(jù)顯示給用戶。

例如對(duì)于查詢到的地理現(xiàn)象的屬性數(shù)據(jù)，能以表格、統(tǒng)計(jì)圖表的形式顯示，或根據(jù)用戶的要求來確定。空間數(shù)據(jù)的最佳表示方式是地圖，因而，空間數(shù)據(jù)查詢的結(jié)果最好以專題地圖的形式表示出來。三、查詢結(jié)果的顯示方式返回三、查詢結(jié)果的顯示方式查詢結(jié)果的顯示環(huán)境參數(shù)

1、顯示方式（thedisplaymode）：有5種顯示方式用語多次查詢結(jié)果的運(yùn)算：刷新、覆蓋、清除、相交和強(qiáng)調(diào)。

2、圖形表示（thegraphicalpresentation）：用于選定符號(hào)、圖案、色彩等。

3、繪圖比例尺（thescaleofthedrawing）：確定地圖顯示的比例尺（內(nèi)容和符號(hào)不隨比例尺變化）。

4、顯示窗口（thewindowtobeshown）：確定屏幕上顯示窗口的尺寸。

5、相關(guān)的空間要素（thespatialcontext）：顯示相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，使查詢結(jié)果更容易理解。

6、查詢內(nèi)容的檢查（theexaminationofthecontent）：檢查多次查詢后的結(jié)果。通過選擇這些環(huán)境參數(shù)可以把查詢結(jié)果以用戶選擇的不同的形式顯示出來，但離把查詢結(jié)果以豐富多彩的專題地圖顯示出來的目標(biāo)還相差很遠(yuǎn)?！?-2統(tǒng)計(jì)分析一、統(tǒng)計(jì)圖表分析二、屬性數(shù)據(jù)的集中特征數(shù)三、屬性數(shù)據(jù)的離散特征數(shù)四、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)返回§5-2統(tǒng)計(jì)分析返回一、統(tǒng)計(jì)圖表分析能被用戶直觀地觀察和理解數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)表格是詳盡地表示非空間數(shù)據(jù)的方法，不直觀，但可提供詳細(xì)數(shù)據(jù)，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理?！?-2統(tǒng)計(jì)分析

散點(diǎn)圖折線圖扇形圖柱狀圖直方圖返回二、屬性數(shù)據(jù)的集中特征數(shù)

----找出數(shù)據(jù)分布的集中位置3、數(shù)學(xué)期望：反映數(shù)據(jù)分布的集中趨勢(shì)。4、中數(shù)：有序數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)頻率占半數(shù)的數(shù)據(jù)值。5、眾數(shù)：眾數(shù)是具有最大可能出現(xiàn)的數(shù)值。1、頻數(shù)和頻率將變量xi（i＝1,2,…，n）按大小順序排列，并按一定的間距分組。頻數(shù)：變量在各組出現(xiàn)或發(fā)生的次數(shù)；頻率：各組頻數(shù)與總頻數(shù)之比；用以表示事件出現(xiàn)的次數(shù)和頻率，事件的分布狀況。2、平均數(shù)：反映了數(shù)據(jù)取值的集中位置，通常有簡(jiǎn)單算術(shù)平均數(shù)和加權(quán)算術(shù)平均數(shù)。§5-2統(tǒng)計(jì)分析返回三、屬性數(shù)據(jù)的離散特征數(shù)描述數(shù)據(jù)集的離散程度，相對(duì)于中心位置的程度1、

極差：是一組數(shù)據(jù)中最大值與最小值之差；2、

離差，平均離差與離差平方：1）離差：一組數(shù)據(jù)中的各數(shù)據(jù)值與平均數(shù)之差；2）平均離差：將離差取絕對(duì)值，然后求和，再取平均數(shù)；3）離差平方：離差求平方和；平均離差和離差平方和是表示各數(shù)值相對(duì)于平均數(shù)的離散程度的重要統(tǒng)計(jì)量?！?-2統(tǒng)計(jì)分析三、屬性數(shù)據(jù)的離散特征數(shù)3、

方差與標(biāo)準(zhǔn)差

1）

方差：是均方差的簡(jiǎn)稱，是以離差平方和除以變量個(gè)數(shù)求得的，記為σ2；

2）

標(biāo)準(zhǔn)差：標(biāo)準(zhǔn)差是方差的平方根；

描述數(shù)據(jù)集的離散程度，相對(duì)于中心位置的程度4、變差系數(shù)：用來衡量數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的相對(duì)變化的程度，它是無量綱的量。為標(biāo)準(zhǔn)差除以平均數(shù)取百分?！?-2統(tǒng)計(jì)分析返回四、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)1、系統(tǒng)聚類法：根據(jù)距離，將相似的樣本歸為一類，把差異大的樣本區(qū)分開來。距離：表示相似程度，可以歐氏距離，絕對(duì)值距離、相似系數(shù)距離等。1：東北區(qū)

2：內(nèi)蒙古及長(zhǎng)城沿線區(qū)3：黃淮海區(qū)

4：黃土高原區(qū)

5：長(zhǎng)江中下游區(qū)

6：西南區(qū)

7：華南區(qū)

8：甘新區(qū)

9：青藏區(qū)九大農(nóng)業(yè)區(qū)聚類分析349281576基本思想：首先是n個(gè)樣本各自成一類，然后計(jì)算類與類之間的距離，選擇距離最小的兩類合并成一個(gè)新類，計(jì)算新類與其它類的距離，再將距離最小的兩類進(jìn)行合并，這樣每次減少一類，直到達(dá)到所需的分類數(shù)或所有的樣本都?xì)w為一類為止?！?-2統(tǒng)計(jì)分析2、最優(yōu)分割分級(jí)法—針對(duì)有序樣本或可變?yōu)橛行?排序)的樣本

n個(gè)數(shù)據(jù)按大小順序排列后，有(n-1)個(gè)“空隙”，如分成k個(gè)等級(jí)，則需(k-1)個(gè)分級(jí)界線。因此，n個(gè)數(shù)據(jù)分成k級(jí)的可能分法有種。對(duì)于每種分級(jí)，可按定義為各級(jí)內(nèi)數(shù)據(jù)的離差平方和之和的誤差函數(shù)公式來計(jì)算分級(jí)誤差的大小，選擇級(jí)內(nèi)離差平方和為最小而級(jí)間離差平方和為極大的一種分級(jí)方法為最優(yōu)。離差：一組數(shù)據(jù)中的各數(shù)據(jù)值與平均數(shù)之差稱為離差。

§5-2統(tǒng)計(jì)分析返回四、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)§5-3DEM分析一、概述二、DEM建立三、DEM應(yīng)用返回一、DEM概述1、含義：

DEM，（DigitalElevationModels），是國(guó)家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f（x，y）。DTM：當(dāng)z為其他二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征，此時(shí)的DEM成為DTM（DigitalTerrainModels）。§5-3DEM分析2、表示法：一、DEM概述2、表示法：1）

等高線法等高線通常被存儲(chǔ)成一個(gè)有序的坐標(biāo)點(diǎn)序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡(jiǎn)單多邊形或多邊形弧段。由于等高線模型只是表達(dá)了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來計(jì)算落在等高線以外的其他點(diǎn)的高程，又因?yàn)檫@些點(diǎn)是落在兩條等高線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只要使用外包的兩條等高線的高程進(jìn)行插值。

一、DEM概述2）TIN法

TIN（TriangulatedIrregularNetwork)表示法利用所有采樣點(diǎn)取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(diǎn)（各三角形的頂點(diǎn)）連接成相互連續(xù)的三角面（在連接時(shí)，盡可能地確保每個(gè)三角形都是銳角三角形或是三邊的長(zhǎng)度近似相等--Delaunay）。因?yàn)門IN可根據(jù)地形的復(fù)雜程度來確定采樣點(diǎn)的密度和位置，能充分表示地形特征點(diǎn)和線，從而減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。

2、表示法：一、DEM概述3）規(guī)則格網(wǎng)法(Grid)規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣，此時(shí)，DEM來源于直接規(guī)則矩形格網(wǎng)采樣點(diǎn)或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點(diǎn)內(nèi)插產(chǎn)生。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)對(duì)矩陣的處理比較方便，高程矩陣已成為DEM最通用的形式。高程矩陣特別有利于各種應(yīng)用。2、表示法：一、DEM概述但Grid系統(tǒng)也有下列缺點(diǎn)：

a)地形簡(jiǎn)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(duì)于某些特殊計(jì)算如視線計(jì)算時(shí)，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,如山峰、洼坑、山脊等；

3）規(guī)則格網(wǎng)法(Grid)2、表示法：一、DEM概述3、DEM特點(diǎn)

1）容易以多種形式顯示地形信息。地形數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理過后，產(chǎn)生多種比例尺的地形圖、縱橫斷面圖和立體圖。而常規(guī)地形圖一經(jīng)制作完成后，比例尺不容易改變或需要人工處理。

2）精度不會(huì)損失。常規(guī)地圖隨著時(shí)間的推移，圖紙將會(huì)變形，失掉原有的精度。而DEM采用數(shù)字媒介，因而能保持精度不變。另外，由常規(guī)的地圖用人工的方法制作其他種類的地圖，精度會(huì)受到損失，而由DEM直接輸出，精度可得到控制。

3）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化。常規(guī)地圖要增加和修改都必須重復(fù)相同的工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大而且周期長(zhǎng)，而DEM由于是數(shù)字形式的，所以增加和修改地形信息只需將修改信息直接輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件處理后即可得各種地形圖。與傳統(tǒng)地形圖比較，DEM作為地形表面的一種數(shù)字表達(dá)形式有如下特點(diǎn)：

一、DEM概述4、DEM應(yīng)用

1）作為國(guó)家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

2）土木工程、景觀建筑與礦山工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)；

3）為軍事目的而進(jìn)行的三維顯示；

4）景觀設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃；

5）流水線分析、可視性分析；

6）交通路線的規(guī)劃與大壩選址；

7）不同地表的統(tǒng)計(jì)分析與比較；

8）生成坡度圖、坡向圖、剖面圖、輔助地貌分析、估計(jì)侵蝕和徑流等；

9）作為背景疊加各種專題信息如土壤、土地利用及植被覆蓋數(shù)據(jù)等，以進(jìn)行顯示與分析；

10）與GIS聯(lián)合進(jìn)行空間分析；

11）虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)；此外，從DEM還能派生以下主要產(chǎn)品：平面等高線圖、立體等高線圖、等坡度圖、暈渲圖、通視圖、縱橫斷面圖、三維立體透視圖、三維立體彩色圖等。

返回一、DEM概述二、DEM建立1、數(shù)據(jù)獲取與處理沿?cái)嗝娌杉x點(diǎn)采集1）數(shù)據(jù)采集2)數(shù)據(jù)處理二、DEM建立2、DEM生成

1）人工網(wǎng)格法

在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點(diǎn)或交點(diǎn)的高程值。二、DEM建立2、DEM生成對(duì)有限個(gè)離散點(diǎn)，每三個(gè)鄰近點(diǎn)聯(lián)結(jié)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。2）三角網(wǎng)法二、DEM建立3）立體像對(duì)法二、DEM建立4）曲面擬合法

根據(jù)有限個(gè)離散點(diǎn)的高程，采用多項(xiàng)式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個(gè)計(jì)算各點(diǎn)的高程，得到擬合的DEM。可反映總的地勢(shì)，但局部誤差較大?？煞譃椋赫w擬合：根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)的觀測(cè)值建立趨勢(shì)面模型。特點(diǎn)是不能反映內(nèi)插區(qū)域內(nèi)的局部特征。局部擬合：利用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)估計(jì)未知點(diǎn)的值，能反映局部特征。二、DEM建立5）等值線插值法返回二、DEM建立三、DEM的應(yīng)用（一）

基于DEM的信息提取

1、坡度定義為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。在計(jì)算出各地表單元的坡度后，可對(duì)不同的坡度設(shè)定不同的灰度級(jí)，可得到坡度圖。

2、坡向坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與X軸之間的夾角，

在計(jì)算出每個(gè)地表單元的坡向后，可制作坡向圖，通常把坡向分為東、南、西、北、東北、西北、東南、西南8類，再加上平地，共9類，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖。

3、地表粗造度（破碎度）是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標(biāo)，一般定義為地表單元的曲面面積與其水平面上的投影面積之比。GridDEM上制作坡度、坡向圖通常用3*3的格網(wǎng)窗口在DEM數(shù)據(jù)矩陣中連續(xù)移動(dòng)計(jì)算完成。三、DEM的應(yīng)用4、高程變異分析包括平均高程、相對(duì)高程、高程標(biāo)準(zhǔn)差，高程變異。高程變異：為格網(wǎng)頂點(diǎn)的高程標(biāo)準(zhǔn)差與平均高程的比值。三、DEM的應(yīng)用平地崗丘丘陵低山高山絕對(duì)h……<400<600……相對(duì)h…<100100-200……坡向<3…………DEM計(jì)算地表形態(tài)要素H,H’,坡度、坡向等地形分類標(biāo)準(zhǔn)表地形自動(dòng)分類5、地貌形態(tài)的自動(dòng)分類三、DEM的應(yīng)用（二）等高線的繪制在格網(wǎng)DEM上自動(dòng)繪制等高線主要包括兩個(gè)步驟：

1、等高線追蹤，利用DEM矩形格網(wǎng)點(diǎn)的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上的等高線點(diǎn)，并將這些等高線點(diǎn)排序；

2、等高線光滑，進(jìn)一步加密等高線點(diǎn)并繪制光滑曲線。三、DEM的應(yīng)用（三）基于DEM的可視化分析1、剖面分析

1）意義：常?？梢砸跃€代面，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢(shì)變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強(qiáng)度等。如果在地形剖面上疊加其它地理變量，例如坡度、土壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等，可以提供土地利用規(guī)劃、工程選線和選址等的決策依據(jù)。

2）繪制

可在格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上進(jìn)行。已知兩點(diǎn)的坐標(biāo)A(x1，y1)，B(x2，y2)，則可求出兩點(diǎn)連線與格網(wǎng)或三角網(wǎng)的交點(diǎn)，并內(nèi)插交點(diǎn)上的高程，以及各交點(diǎn)之間的距離。然后按選定的垂直比例尺和水平比例尺，按距離和高程繪出剖面圖。剖面圖不一定必須沿直線繪制，也可沿一條曲線繪制。三、DEM的應(yīng)用（三）基于DEM的可視化分析三、DEM的應(yīng)用2、通視分析通視分析是指以某一點(diǎn)為觀察點(diǎn)，研究某一區(qū)域通視情況的地形分析。

1）方法：

a、以O(shè)為觀察點(diǎn)，對(duì)格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上的每個(gè)點(diǎn)判斷通視與否，通視賦值為1，不通視賦值為0。由此可形成屬性值為0和1的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。對(duì)此以0.5為值追蹤等值線，即得到以O(shè)為觀察點(diǎn)的通視圖。

b、以觀察點(diǎn)O為軸，以一定的方位角間隔算出0°～360°的所有方位線上的通視情況。對(duì)于每條方位線，通視的地方繪線，不通視的地方斷開，或相反。這樣可得出射線狀的通視圖。2）關(guān)鍵算法

均是判斷格網(wǎng)或三角網(wǎng)上的某一點(diǎn)是否通視（即兩點(diǎn)是否可見）。三、DEM的應(yīng)用兩點(diǎn)是否可見的算法：

a）傾角法格網(wǎng)DEM為例，O(xo，yo，zo)為觀察點(diǎn)，P(xp,yp,zp)為某一格網(wǎng)點(diǎn)，OP與格網(wǎng)的交點(diǎn)為A、B、C。

OP的傾角為α觀察點(diǎn)與各交點(diǎn)的傾角為βi(i＝A,B,C)若tgα＞max(tgβi,i＝A、B、C)，則OP通視否則，不通視。

b)剖面圖兩點(diǎn)連線是否與剖面相交。ABA三、DEM的應(yīng)用2、通視分析3）通視分析示例觀察點(diǎn)不通視通視三、DEM的應(yīng)用2、通視分析雷達(dá)盲區(qū)飛行可視域的三維顯示三、DEM的應(yīng)用3）通視分析示例2、通視分析3、地形三維圖繪制DEM高程點(diǎn)建立幾何模型透視變換隱藏線、面的消除光照模型計(jì)算貼紋理圖形輸出開放式圖形標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)（OpenGL）。三、DEM的應(yīng)用4、地貌暈渲圖繪制三、DEM的應(yīng)用5、模擬飛行地形三、DEM的應(yīng)用（四）流域水文特征及土木工程用于工程項(xiàng)目中的開挖填方、線路勘測(cè)設(shè)計(jì)、水利建設(shè)工程等。三、DEM的應(yīng)用水淹示例（四）流域水文特征及土木工程三維規(guī)劃設(shè)計(jì)返回三、DEM的應(yīng)用§5-4

疊置分析一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析返回一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析疊置分析是將同一地區(qū)的兩組或兩組以上的要素（地圖）進(jìn)行疊置，產(chǎn)生新的特征（新的空間圖形或空間位置上的新屬性的過程）的分析方法?！?-4

疊置分析1、內(nèi)容

1）點(diǎn)與多邊形的疊置點(diǎn)層與面層的疊置核心算法為判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)。

2）線與多邊形的疊置3）多邊形與多邊形的疊置

線與多邊形的疊置是把一幅圖(或一個(gè)數(shù)據(jù)層)中的多邊形的特征加到另一幅圖(或另一個(gè)數(shù)據(jù)層)的線上。線與多邊形疊置的算法就是線的多邊形裁剪。2、多邊形與多邊形的疊置

1）定義：是指不同圖幅或不同圖層多邊形要素之間的疊置，根據(jù)兩組多邊形邊界的交點(diǎn)來建立具有多重屬性的多邊形（合成疊置）或進(jìn)行多邊形范圍內(nèi)的屬性特性的統(tǒng)計(jì)分析（統(tǒng)計(jì)疊置）。合成疊置需要進(jìn)行屬性合并。方法可用加、減、乘、除，也可取平均值、最大最小值，或取邏輯運(yùn)算的結(jié)果等。統(tǒng)計(jì)疊置是確定一個(gè)多邊形中含有其它多邊形的屬性類型的面積等，即把其它圖上的多邊形的屬性信息提取到本多邊形中來。

2）應(yīng)用：尋求和確定同時(shí)具有幾種屬性的分布區(qū)域。例如，土壤類型圖（1，2）與城市功能分區(qū)圖（a,b）疊置，可得出土壤與分區(qū)合成圖，也可得出新屬性統(tǒng)計(jì)表（屬性面積）。一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析3）實(shí)施步驟

a）對(duì)原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓?fù)潢P(guān)系。

b)多層多邊形數(shù)據(jù)的空間疊置，形成新層。

c）對(duì)新層中的多邊形重建拓?fù)洹?/p>

d）刪除多余多邊形（或處理意義多邊形）提取感興趣的部分?！?-4

疊置分析一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析4)難點(diǎn)

a）疊置后會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)用戶無關(guān)的多邊形，在用戶做提取前仍需建拓?fù)?，工作量大。且新層的多邊形?shù)目不僅與原多邊形數(shù)目有關(guān)，還與其復(fù)雜程度有關(guān)，越復(fù)雜，多邊形數(shù)目越多。

b）由于疊置的多邊形往往是不同類型或不同比例尺的地圖，在疊置時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一系列無意義的多邊形，即產(chǎn)生多邊形疊置的位置誤差，需要進(jìn)行處理。

c）建新多邊形拓?fù)浜投噙呅闻c新屬性的連接，工作量大。§5-4

疊置分析一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析返回二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（一）單層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析----空間變換之一空間變換：對(duì)原始圖層及其屬性進(jìn)行一系列的邏輯或代數(shù)運(yùn)算，以產(chǎn)生新的具有特殊意義的地理圖層及其屬性的過程。

1、布爾邏輯運(yùn)算用布爾邏輯運(yùn)算組合更多的屬性作為檢索條件，以進(jìn)行更復(fù)雜的邏輯選擇運(yùn)算。

2、重分類重分類是將屬性數(shù)據(jù)的類別合并或轉(zhuǎn)換成新類。即對(duì)原來數(shù)據(jù)中的多種屬性類型，按照一定的原則進(jìn)行重新分類，以利于分析。在多數(shù)情況下，重分類都是將復(fù)雜的類型合并成簡(jiǎn)單的類型。例如，可以將各種土壤類型重分類為水面和陸地兩種類型。在重分類策略下，屬性代換，并去掉公共邊。3、濾波運(yùn)算濾波運(yùn)算可將破碎的地物合并和光滑化，以顯示總的狀態(tài)和趨勢(shì)，也可以通過邊緣增強(qiáng)和提取，獲取區(qū)域的邊界。二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（一）單層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析----空間變換之一二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（一）單層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析----空間變換之一4、特征參數(shù)計(jì)算即對(duì)柵格數(shù)據(jù)計(jì)算區(qū)域的周長(zhǎng)、面積、重心等，以及線的長(zhǎng)度、點(diǎn)的坐標(biāo)等。在柵數(shù)數(shù)據(jù)上量算面積有其獨(dú)特的方便之處，只要對(duì)柵格進(jìn)行計(jì)數(shù)，再乘以柵格的單位面積即可。在柵格數(shù)據(jù)中計(jì)算距離時(shí)，距離有不同意義：

四方向距離是通過水平或垂直的相鄰像元來定義路徑的；

八方向距離是根據(jù)每個(gè)像元的八個(gè)相鄰像元來定義的；在計(jì)算歐幾里德距離時(shí)，需將連續(xù)的柵格線離散化，再用歐幾里德距離公式計(jì)算。例：四方向距離計(jì)算的距離為6，用八方向計(jì)算的距離為5、相似運(yùn)算-----匹配識(shí)別相似運(yùn)算是指按某種相似性度量來搜索與給定物體相似的其它物體的運(yùn)算。二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（一）單層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析----空間變換之一（二）多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的疊置分析A，B，C等表示各層上的屬性值，f函數(shù)取決于疊置的要求。+。。。U＝f(A,B,C,……)二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（二）多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的疊置分析1、單點(diǎn)變換：1）概念：只將對(duì)應(yīng)柵格單元的屬性作某種運(yùn)算（加、減、乘、除、三角函數(shù)、邏輯運(yùn)算等）得到新圖層屬性，而不受其鄰近點(diǎn)的屬性值的影響。2）算法原理二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析（二）多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的疊置分析3）實(shí)際應(yīng)用二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析2、區(qū)域變換新屬性的值不僅與對(duì)應(yīng)的原屬性值相關(guān)，而且與原屬性值所在的區(qū)域的長(zhǎng)度、面積、形狀等特性相關(guān)。如輸出面積大于x的圖班（二）多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的疊置分析二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析3、鄰域變換計(jì)算新圖層屬性時(shí)，不僅考慮原始圖上對(duì)應(yīng)柵格本身的值，還需考慮該圖元鄰域關(guān)聯(lián)的其他圖元值的影響。如面元分布圖，生成面元邊界圖時(shí)，判斷是否為邊界點(diǎn)，需判斷本身為面屬性，且其鄰域包含背景屬性（四、八鄰域。柵格疊置的作用：1）類型疊置，獲取新的類型。2）數(shù)量統(tǒng)計(jì):即計(jì)算某一區(qū)域內(nèi)的類型和面積。3）動(dòng)態(tài)分析:4）益本分析:

5）幾何提取:返回（二）多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的疊置分析二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析§5-5

緩沖區(qū)分析一、緩沖區(qū)及其作用二、基于矢量緩沖區(qū)建立三、基于柵格緩沖區(qū)建立返回一、緩沖區(qū)及其作用

緩沖區(qū)是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍，具體指在點(diǎn)、線、面實(shí)體的周圍，自動(dòng)建立的一定寬度的多邊形。數(shù)學(xué)表達(dá)為：

其中,R為

緩沖寬度，或緩沖半徑。作用：緩沖區(qū)分析是GIS的基本空間操作功能之一，一般應(yīng)用于求地理實(shí)體的影響范圍，即鄰近度問題。如道路噪聲影響范圍就是沿道路建一定寬度的緩沖區(qū)，車流量決定緩沖區(qū)半徑。如某地區(qū)有危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)，要分析一旦倉(cāng)庫(kù)爆炸所涉及的范圍，這就需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分析等等。

§5-5

緩沖區(qū)分析返回二、基于矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的建立點(diǎn)的緩沖區(qū)面的緩沖線的緩沖區(qū)多個(gè)實(shí)體的緩沖區(qū)，各實(shí)體緩沖區(qū)的并，半徑可以不同

二、基于矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的建立

1、線的重采樣，對(duì)線進(jìn)行化簡(jiǎn)，以加快緩沖區(qū)建立的速度。----線的矢量數(shù)據(jù)壓縮算法。

2、建立線緩沖區(qū)，在線的兩邊按一定的距離（緩沖距）繪平行線，并在線的端點(diǎn)處繪半圓，連成緩沖區(qū)多邊形。

3、重疊處理：對(duì)緩沖區(qū)邊界求交，并判斷每個(gè)交點(diǎn)是出點(diǎn)還是入點(diǎn)，以決定交點(diǎn)之間的線段保留或刪除。這樣就可得到島狀的緩沖區(qū)。以線狀地物為例：返回三、基于柵格的緩沖區(qū)建立算法比較簡(jiǎn)單，核心問題是距離變換。

柵格數(shù)據(jù)距離變換提取一定寬度的多邊形緩沖區(qū)返回§5-6

泰森多邊形分析一、泰森多邊形二、Delaunay三角網(wǎng)三、泰森多邊形的建立返回一、泰森多邊形及其特征荷蘭氣候?qū)W家A.H.Thiessen提出的一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計(jì)算平均降雨量的方法。將所有氣象站，連接成三角形，作各個(gè)三角形的中垂線，圍成一個(gè)多邊形，用這個(gè)多邊形內(nèi)的唯一氣象站來表示這個(gè)區(qū)域的降雨量，稱該多邊形為泰森多邊形。特征：泰森多邊形內(nèi)的點(diǎn)到相應(yīng)的離散點(diǎn)的距離最近；每個(gè)泰森多邊形內(nèi)僅有一個(gè)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；泰森多邊形邊上的點(diǎn)到其他兩邊的離散點(diǎn)的距離相等。構(gòu)造泰森多邊形，首先要構(gòu)造Delaunay三角網(wǎng)。§5-5

泰森多邊形分析返回二、Delaunay三角網(wǎng)的構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)的準(zhǔn)則：任何一個(gè)Delaunay三角網(wǎng)的外接圓不能包含任何其他離散點(diǎn)；相鄰兩個(gè)Delaunay三角形構(gòu)成凸四邊形，在交換凸四邊形的對(duì)角線之后，六個(gè)內(nèi)角的最小角不再增大，該性質(zhì)即為最小角最大準(zhǔn)則。

Delaunay三角網(wǎng)的構(gòu)建也稱為不規(guī)則三角網(wǎng)的構(gòu)建，就是由離散數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)建三角網(wǎng)，如下圖，即確定哪三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形，也稱為自動(dòng)聯(lián)接三角網(wǎng)。即對(duì)于平面上n個(gè)離散點(diǎn)，其平面坐標(biāo)為(xi，yi)，i＝1，2，…，n，將其中相近的三點(diǎn)構(gòu)成最佳三角形，使每個(gè)離散點(diǎn)都成為三角形的頂點(diǎn)。

返回三、泰森多邊形的生成基本步驟：離散點(diǎn)構(gòu)造三角網(wǎng)，即構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)；找出每個(gè)離散點(diǎn)相鄰的所有三角形的編號(hào)；對(duì)與離散點(diǎn)相鄰的三角形按順時(shí)針或逆時(shí)針排列，以便連接成泰森多邊形；計(jì)算每個(gè)三角形的外接圓圓心，并記錄下來；根據(jù)三角形的順序，連接所有外接圓圓心。原始點(diǎn)位Delaunay三角網(wǎng)生成泰森多邊形返回§5-7

網(wǎng)絡(luò)分析一、概念二、網(wǎng)絡(luò)的組成三、網(wǎng)絡(luò)分析返回一、概念§5-7

網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)是圖論和運(yùn)籌學(xué)。

返回二、網(wǎng)絡(luò)的組成

1、網(wǎng)絡(luò)：是一系列聯(lián)結(jié)的弧段，形式物質(zhì)，信息流通的通道。

2、網(wǎng)絡(luò)基本要素：

1）結(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點(diǎn)。

2）鏈，連通路線，連結(jié)兩點(diǎn)的段要素，是資源運(yùn)移的通道。

3）轉(zhuǎn)彎：在連通路線相連的結(jié)點(diǎn)處，資源運(yùn)移方向可能轉(zhuǎn)變，從一條鏈上經(jīng)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向另一條鏈。

4）?？奎c(diǎn)（站點(diǎn)）：網(wǎng)絡(luò)中資源的上、下結(jié)點(diǎn)。

5）中心：收發(fā)資源的結(jié)點(diǎn)處的設(shè)施，如河流網(wǎng)絡(luò)中的水庫(kù)，公共汽車停車場(chǎng)。

6）障礙：資源不能通過的結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)站點(diǎn)二、網(wǎng)絡(luò)的組成3、屬性

1）阻礙：資源在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的阻力。

2）資源需求量：網(wǎng)絡(luò)中與弧段和?？奎c(diǎn)相聯(lián)系資源的數(shù)量，如某條街所住的學(xué)生數(shù)。

3）資源容量：網(wǎng)絡(luò)中心為弧段的需求能容納或提供的資源總數(shù)量，如接收的學(xué)生總數(shù)。4、網(wǎng)絡(luò)要素的表示1）鏈弧425535鏈弧號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度(km)正方向阻強(qiáng)(km/h)反方向阻強(qiáng)(km/h)資源需求量2024145.33555（-1:表示不通，單行道）…2)轉(zhuǎn)彎：M條弧相連共有轉(zhuǎn)彎個(gè)數(shù)N：結(jié)點(diǎn)號(hào)從弧段至弧段角度時(shí)間阻強(qiáng)(s)34L2L1906034L1L11803034L2L3-90-1(不允許拐彎）34L1L300(無阻強(qiáng))34L1L2L3?？奎c(diǎn)二、網(wǎng)絡(luò)的組成3）?？奎c(diǎn)、中心的屬性?？奎c(diǎn)：直接在相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)上附上需求量屬性，負(fù)為下卸，正值為裝載，中心：資源最大容量、服務(wù)范圍和服務(wù)延遲數(shù)（在其它中心達(dá)到某個(gè)數(shù)量時(shí)才提供服務(wù)）。結(jié)點(diǎn)號(hào)需求量453546-20結(jié)點(diǎn)號(hào)資源最大容量服務(wù)范圍服務(wù)延遲數(shù)2410002000…………學(xué)校返回二、網(wǎng)絡(luò)的組成三、網(wǎng)絡(luò)分析（一）路徑分析

1、最短路徑分析含義：在網(wǎng)絡(luò)中從起點(diǎn)經(jīng)一系列特定的結(jié)點(diǎn)至終點(diǎn)的資源運(yùn)移的最佳路線，即阻力最小的路徑。三、網(wǎng)絡(luò)分析（一）路徑分析

2、路徑分析包括：

1）靜態(tài)求最佳路徑：在給定每條鏈上的屬性后，求最佳路徑。一般分析從p1到p2共有n條路徑，計(jì)算各路徑上的權(quán)數(shù)之和，取最小者為最佳路徑。

2）N條最佳路徑給定起點(diǎn)、終點(diǎn)，求代價(jià)最小的N條路徑，事實(shí)上，理論上只有一條，實(shí)際上需選擇N條近似最佳路徑。

3）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)、鏈，求最短或耗費(fèi)最小路徑。

4）動(dòng)態(tài)最佳路徑分析實(shí)際中權(quán)數(shù)可能是變化的，可能會(huì)臨時(shí)產(chǎn)生一些障礙點(diǎn)，要?jiǎng)討B(tài)計(jì)算最佳路徑。

3、核心算法求兩點(diǎn)間的權(quán)數(shù)最小路徑，常用的算法是Dijkstra。（二）連通分析---最小生成樹1、含義：連通圖：如果一個(gè)圖中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都存在一條路。樹：若一個(gè)連通圖中不存在任何回路，則稱為樹。最小生成樹：生成樹是圖的極小連通子圖。生成樹T的權(quán)數(shù)：設(shè)T為圖G的一個(gè)生成樹，若把T中各邊的權(quán)數(shù)相加，則這個(gè)和數(shù)稱為生成樹T的權(quán)數(shù)。在G的所有生成樹中，權(quán)數(shù)最小的生成樹稱為G的最小生成樹。三、網(wǎng)絡(luò)分析（二）連通分析---最小生成樹2、應(yīng)用：類似在n個(gè)城市間建立通信線路這樣的連通分析問題。圖的頂點(diǎn)表示城市，邊表示兩城市間的線路，邊上所賦的權(quán)值表示代價(jià)。對(duì)n個(gè)頂點(diǎn)的圖可以建立許多生成樹，每一棵樹可以是一個(gè)通信網(wǎng)。若要使通信網(wǎng)的造價(jià)最低，就需要構(gòu)造圖的最小生成樹。126543161118656三、網(wǎng)絡(luò)分析3、構(gòu)造最小生成樹的依據(jù)有兩條

4、算法（Kruskal，克羅斯克爾算法，也叫“避圈”法）設(shè)圖G是由m個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的連通賦權(quán)圖，則構(gòu)造最小生成樹的步驟如下：

1）先把圖G中的各邊按權(quán)數(shù)從小到大重新排列，并取權(quán)數(shù)最小的一條邊為T中的邊。

2）在剩下的邊中，按順序取下一條邊。若該邊與T中已有的邊構(gòu)成回路，則舍去該邊，否則選進(jìn)T中。

3）重復(fù)2），直到有m-1條邊被選進(jìn)T中，這m-1條邊就是G的。1）在網(wǎng)中選擇n－1條邊連接網(wǎng)的n個(gè)頂點(diǎn)；2）盡可能選取權(quán)值為最小的邊。1265431619332111141865612654316111865612654316111856賦權(quán)圖最小生成樹之一最小生成樹之二（二）連通分析---最小生成樹三、網(wǎng)絡(luò)分析（三）資源分配—定位與分配問題1、含義：

定位與分配模型是根據(jù)需求點(diǎn)的空間分布，在一些候選點(diǎn)中選擇給定數(shù)量的供應(yīng)點(diǎn)以使預(yù)定的目標(biāo)方程達(dá)到最佳結(jié)果。---最佳分配中心，最優(yōu)配置。包括：定位問題是指已知需求源的分布，確定在哪里布設(shè)供應(yīng)點(diǎn)最合適的問題；分配問題是確定這些需求源分別受哪個(gè)供應(yīng)點(diǎn)服務(wù)的問題。三、網(wǎng)絡(luò)分析（三）資源分配—定位與分配問題2、算法在運(yùn)籌學(xué)的理論中，定位與分配模型?？捎镁€性規(guī)劃求得全局性的最佳結(jié)果。由于其計(jì)算量以及內(nèi)存需求巨大，所以在實(shí)際應(yīng)用中常用一些啟發(fā)式算法來逼近或求得最佳結(jié)果。如P—中心的定位分配問題：在m個(gè)候選點(diǎn)中選擇P個(gè)供應(yīng)點(diǎn)為n個(gè)需求點(diǎn)服務(wù)，使得為這幾個(gè)需求點(diǎn)服務(wù)的總距離(或時(shí)間或費(fèi)用)為最少。3、應(yīng)用：實(shí)際應(yīng)用中，選擇供應(yīng)點(diǎn)時(shí)，并不只是要使總的加權(quán)距離為最小，有時(shí)需要使總的服務(wù)范圍為最大，有時(shí)又限定服務(wù)的最大距離不能超過一定的值，因此僅僅是P中心模型不足以解決更多的實(shí)際問題，需要進(jìn)行修改、擴(kuò)充。三、網(wǎng)絡(luò)分析（四）流分析

1、概念：

1）流：資源在結(jié)點(diǎn)間的傳輸。

2）流分析：按照某種優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（時(shí)間最少、費(fèi)用最低、路程最短或運(yùn)送量最大等）設(shè)計(jì)資源的運(yùn)送方案。

3）最小費(fèi)用最大流量：不僅要考慮使網(wǎng)絡(luò)上的流量最大，而且要使運(yùn)送流的費(fèi)用或代價(jià)最小。

2、為了實(shí)施流分析，就要根據(jù)最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的不同擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)模型例如：把結(jié)點(diǎn)分為發(fā)貨中心和收貨中心，分別代表資源運(yùn)送的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)。這時(shí)發(fā)貨中心的容量代表待運(yùn)送資源量，收貨中心的容量代表它所需要的資源量?；《蔚南嚓P(guān)數(shù)據(jù)也要擴(kuò)充，如果最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)送量最大，需要設(shè)定邊的傳輸能力；若是費(fèi)用最低，則要設(shè)定邊的傳輸費(fèi)用等。返回三、網(wǎng)絡(luò)分析（四）流分析

3、計(jì)算：網(wǎng)絡(luò)流理論是它的計(jì)算基礎(chǔ)。

返回三、網(wǎng)絡(luò)分析§5-8

空間距離的量算二、五種空間距離計(jì)算一、空間距離返回空間距離：描述兩個(gè)實(shí)體或事物之間的遠(yuǎn)近或親疏程度。歐氏距離：均質(zhì)的度量空間中兩點(diǎn)的直線距離球面距離：經(jīng)過兩點(diǎn)的大圓在這兩點(diǎn)間的弧線長(zhǎng)度最短路徑：網(wǎng)絡(luò)上兩點(diǎn)的距離歐氏距離球面距離最短路徑P2P2P1P2P1空間距離的量算返回一、點(diǎn)－點(diǎn)距離量算平面距離與角度|p1p2|=Sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2))空間物體的距離距離：兩個(gè)實(shí)體或事物之間的遠(yuǎn)近或親疏程度。距離的定義由應(yīng)用決定?？臻g直線距離空間兩點(diǎn)P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2)距離為：|P1P2|=Sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2)+(z1- z2)*(z1-z2))球面距離在航海與航空中，其作業(yè)范圍較大，因此常常用到球面上的最短距離。給定球面上兩點(diǎn)，A(1,1),B(2,2),距離為：Cos(S)=sin1sin2+cos1cos2cos(2-1)S=arccos[sin12+cos1cos2cos(2-1)]L=RS/180點(diǎn)/線段最短距離獲取點(diǎn)所在地位置區(qū)域，然后計(jì)算點(diǎn)與直線距離。點(diǎn)/線段垂直距離給定直線方程L：ax+by+c=0,則點(diǎn)p(x,y)與直線距離為:D＝|ax+by+c|/sqrt(a*a+b*b)點(diǎn)/線段的平均距離點(diǎn)到線段兩個(gè)端點(diǎn)距離的平均值。點(diǎn)/線段最大距離點(diǎn)到線段兩個(gè)端點(diǎn)中距離最大者。二、點(diǎn)－線距離量算

三點(diǎn)—面距離量算點(diǎn)/面最短距離指點(diǎn)與所有構(gòu)成面中的邊的最短距離。點(diǎn)/面最大距離指點(diǎn)與所有構(gòu)成面中的邊的最大距離。點(diǎn)/面的中心距離定義A中一特定點(diǎn)P0（例如形心或重心），以P,P0間的距離表示P與A間的距離。PPP中心距離最小距離最大距離如森林防火中，任何火源（點(diǎn)）距森林（面）的距離必須大于一個(gè)安全臨界值（最小距離）。在無線電覆蓋范圍分析中，為了保證信號(hào)被給定區(qū)域內(nèi)的任意點(diǎn)所接受，則必須使用最大距離。四、線與線的距離兩個(gè)線狀物體L1，L2間的距離可以定義為L(zhǎng)1中點(diǎn)P1與L2中點(diǎn)P2之間的距離的極小值。L1，L2之間距離的計(jì)算如圖所示。線/線最短、最大距離相交線段之間距離為0，否則計(jì)算兩條線段中所有節(jié)點(diǎn)到對(duì)應(yīng)邊上的最短（最大）距離，即為兩線段之間最短（最大）距離。計(jì)算兩條曲線之間的距離所需的計(jì)算量大，需通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)組織減少數(shù)據(jù)量。如:

1）避免重復(fù)點(diǎn)對(duì)連線間距離的計(jì)算。

2）采用計(jì)算簡(jiǎn)單的預(yù)探測(cè)。四、線與線的距離五、線與面的距離

仿照線狀物體間距離的定義和計(jì)算方法，因?yàn)槊鏍钗矬w也是以折線序列表示的。類似于點(diǎn)面間距離，可以定義中心距離、極小距離和極大距離。中心距離極小距離極大距離面狀物體間的極大距離歸結(jié)為折線段對(duì)間距離的計(jì)算，但：d12=max(ac,ad,bc,bd)L1L2acbd返回二、空間決策支持一、空間分析建?！?-9

空間分析模型返回一、空間分析建模—專業(yè)應(yīng)用模型1、定義：空間分析模型是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型，是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立起來的模型，是通過作用于原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對(duì)一個(gè)空間決策過程進(jìn)行的模擬。§5-9

空間分析模型一、空間分析建?！獙I(yè)應(yīng)用模型如國(guó)家森林公園選址需要建立相應(yīng)選址模型。數(shù)據(jù)源已知，包括公路鐵路分布圖（線狀地物），森林類型分布圖（面狀），城鎮(zhèn)區(qū)劃圖（面狀），需要得到國(guó)家森林公園候選地址信息提取的模型。步驟空間操作命令找出所有森林地區(qū)（1為林地，0為非林地）合并森林分類圖屬性相同的相鄰多邊形的邊界屬性再分類（聚類）歸組找出距公路或鐵路0.5公里的地區(qū)（保持安靜）緩沖區(qū)分析找出距公路或鐵路1公路1公里的地區(qū)（交通方便）緩沖區(qū)分析找出非城市區(qū)用地再分類找出森林地區(qū)、非市區(qū)、且距公路或鐵路0.5至1公里范圍內(nèi)的地區(qū)疊置分析2、空間分析與應(yīng)用模型的關(guān)系

空間分析應(yīng)用模型空間分析是基本的，解決一般問題的理論和方法，而一般應(yīng)用模型是不可枚舉的，是復(fù)合、復(fù)雜的，解決專門問題的理論和方法，它的解決應(yīng)以空間分析的基本方法和算法模型為基礎(chǔ)。（局部與整體的關(guān)系）

一、空間分析建模—專業(yè)應(yīng)用模型（1）空間分析模型是聯(lián)系GIS應(yīng)用系統(tǒng)與專業(yè)領(lǐng)域的紐帶，必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎(chǔ)；（2）空間分析模型是綜合利用GIS中大量數(shù)據(jù)的工具，數(shù)據(jù)的綜合分析