GIS課件（2015）第十二講 空間分析（3學(xué)時(shí)）

第八章空間分析

第九章DTM與地形分析《地理信息系統(tǒng)》第十二講荷蘭運(yùn)動(dòng)型潛艇：可下潛90米，號(hào)稱海底法拉利巨大的小行星被稱作2014YB35，前兩天和地球靠得最近。它和地球最近距離長(zhǎng)達(dá)450萬公里，約是地月距離11倍

加利福尼亞州約塞米蒂國(guó)家公園（約3081km2）的山脈被白雪覆蓋。小湖名為“莫諾湖”，帕哈島處在該湖中央夏威夷火山：地球上最活躍的火山熔巖，1992到2002年間已有40人于此死亡

這只動(dòng)物的棲息地是一個(gè)完全漆黑的世界，距最近海洋也有1000km，冰下液態(tài)水只有9m，溫度只有零下2℃這張地圖顯示的是北極海岸的侵蝕速率，紅色為速率最高的地區(qū)

1884年地圖：圖中北極海島現(xiàn)已消失

除了圖中所示的海岸侵蝕之外，氣候變化也被認(rèn)為是俄羅斯一系列未解巨洞產(chǎn)生的原因

思考題1、下列柵格數(shù)據(jù)編碼方法中，接近矢量結(jié)構(gòu)，不具有區(qū)域性質(zhì)的編碼方法是：（）A．四叉樹編碼B．塊碼C．游程長(zhǎng)度編碼D．鏈碼2、請(qǐng)寫出下列柵格數(shù)據(jù)的塊碼。0447777744444777？本講提要第八章空間分析

第一節(jié)空間查詢與量算第二節(jié)空間變換第三節(jié)再分類第四節(jié)緩沖區(qū)分析第五節(jié)疊加分析第六節(jié)網(wǎng)絡(luò)分析第七節(jié)空間插值第九章DTM與地形分析第一節(jié)概述

GIS集成了多學(xué)科的最新技術(shù)，如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理，高效圖形算法，插值，區(qū)劃和網(wǎng)絡(luò)分析，為空間分析提供了強(qiáng)大工具，使得過去復(fù)雜困難的高級(jí)空間分析任務(wù)變得簡(jiǎn)便易行?？臻g分析早已成為GIS核心功能之一，它特有的對(duì)地理信息（特別是隱含信息）的提取、表現(xiàn)和傳輸功能，是GIS區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要功能特征。ArcMap是一個(gè)可用于數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、分析等功能的應(yīng)用程序，具有基于地圖的所有功能，如地圖制圖、編輯、分析等。

第一節(jié)空間查詢與量算GIS第八章空間分析

一、空間查詢

一是按屬性信息查詢定位空間位置，稱“屬性查圖形”。

二是根據(jù)對(duì)象空間位置查詢屬性信息，稱為“圖形查屬性”。F7獲取信息

1、基于空間關(guān)系查詢

（1）面面查詢：如省區(qū)包含的湖泊查詢。

（2）面線查詢：如省區(qū)境內(nèi)的河流查詢。

（3）面點(diǎn)查詢：如鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)的取樣點(diǎn)查詢。

（4）線面查詢：如長(zhǎng)江經(jīng)過的省區(qū)查詢。

（5）線線查詢：如與黃河相連的支流查詢。

（6）線點(diǎn)查詢：如路渠上有哪些灌溉口。

（7）點(diǎn)面查詢：如取樣點(diǎn)落在哪個(gè)鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)。

（8）點(diǎn)線查詢：如某結(jié)點(diǎn)由哪些線相交而成。點(diǎn)與線的鄰近關(guān)系分析

2、基于空間關(guān)系和屬性特征查詢

SQL允許用戶定義自己的操作，并嵌入到SQL命令中。MapInfo查詢SQL查詢圖形查屬性屬性查圖形

二、空間量算

（一）幾何量算

點(diǎn)狀地物（0維）：坐標(biāo)；

線狀地物（1維）：長(zhǎng)度，方向；

面狀地物（2維）：面積，周長(zhǎng)等；

體狀地物（3維）：體積，表面積等。面積量算

（二）形狀量算

最常用指標(biāo)是歐拉函數(shù)，用來計(jì)算多邊形破碎程度和孔的數(shù)目。

歐拉函數(shù)的計(jì)算公式為：

歐拉數(shù)=（孔數(shù)）-（碎片數(shù)-1）

圖歐拉數(shù)請(qǐng)計(jì)算下列多邊形的歐拉數(shù)。

（a）（b）

（三）質(zhì)心量算

質(zhì)心是描述地理對(duì)象空間分布的一個(gè)重要指標(biāo)。

常用于宏觀經(jīng)濟(jì)分析和市場(chǎng)區(qū)位選擇，還可跟蹤某些地理分布的變化，如人口變遷、土地類型變化等。幾何中心平均中心

（四）距離量算

最常用的距離概念是歐氏距離。

第二節(jié)空間變換GIS第八章空間分析

為滿足特定空間分析需要，需對(duì)原始圖層及其屬性進(jìn)行一系列邏輯或代數(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，這個(gè)過程稱為空間變換。根據(jù)美國(guó)宇航局專家分析,自1880年以來全球平均氣溫已上升了0.8℃。其中，1975年至今約上升了0.5℃。左圖和右圖分別是1880-1889年間和2000-2009年間全球溫度上升示意圖溫度圖溫差圖圖

縣域尺度不施氮空白區(qū)水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量專題地圖（圖例單位：kg/667m2）

圖

縣域目標(biāo)產(chǎn)量700kg/667m2水稻精確施氮處方圖（圖例單位：kg/667m2）

第三節(jié)再分類GIS第八章空間分析重新賦值：砂土、粘土姜堰區(qū)土類圖

通過分類找出隱藏信息是GIS的重要功能之一。GIS存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)具原始數(shù)據(jù)性質(zhì)，故可根據(jù)不同需要對(duì)數(shù)據(jù)再進(jìn)行分類和提取。

因這種分類是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行的再次分類組織，故稱為再分類(Reclassification)。

第四節(jié)緩沖區(qū)分析GIS第八章空間分析

鄰近度（Proximity）描述了地理空間中兩個(gè)地物距離相近的程度。

交通沿線或河流沿線的地物有其獨(dú)特的重要性，公共設(shè)施（郵局、車站、派出所、醫(yī)院、超市、機(jī)場(chǎng)等）的服務(wù)半徑，N小時(shí)都市圈，均是鄰近度問題。鐵路部門須了解新鐵路要占多少耕地、房屋等，以便進(jìn)行工程預(yù)算和損失賠償；軍隊(duì)新建軍事基地，須劃定軍事隔離帶；城市要新引進(jìn)一個(gè)化工廠，需要評(píng)估工廠對(duì)周圍20km范圍的影響情況；機(jī)場(chǎng)附近1km范圍不能有高層建筑，以免影響飛機(jī)起降等。農(nóng)業(yè)？

所謂緩沖區(qū)就是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍。

圖角平分線法R

第五節(jié)疊加分析GIS第八章空間分析

疊加分析是將兩個(gè)或多個(gè)主題（Theme）層組成的數(shù)據(jù)層，進(jìn)行疊加產(chǎn)生新數(shù)據(jù)層的操作。

可分為：視覺信息疊加、點(diǎn)與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。城市熱場(chǎng)城市噪聲場(chǎng)

一、視覺信息疊加

視覺信息疊加是將不同側(cè)面信息內(nèi)容疊加顯示在結(jié)果圖件或屏幕上，不產(chǎn)生新數(shù)據(jù)層，只是將多層信息復(fù)合顯示。包括：

1、點(diǎn)狀圖、線狀圖和面狀圖之間的疊加顯示。

2、面狀圖區(qū)域邊界間或一個(gè)面狀圖與其他專題區(qū)域邊界間的疊加。

3、遙感影象與專題地圖的疊加。

4、專題地圖與DEM疊加顯示立體專題圖。瓊?cè)A島永安寺白塔鳥瞰（1900）

二、點(diǎn)與多邊形疊加哪一州城市化水平最高？中心區(qū)土地利用情況及采樣點(diǎn)分布采樣點(diǎn)位分布圖張甸加密點(diǎn)沈高加密點(diǎn)

三、線與多邊形疊加

四、多邊形疊加

將兩個(gè)或多個(gè)多邊形圖層進(jìn)行疊加產(chǎn)生新多邊形圖層。

五、柵格圖層疊加1948年農(nóng)林部《中國(guó)22省糧食產(chǎn)量分布圖》

（標(biāo)價(jià)：2萬元）文革帶語(yǔ)錄的上海地圖（標(biāo)價(jià)：80元）

第六節(jié)網(wǎng)絡(luò)分析GIS第八章空間分析

對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)（如交通網(wǎng)絡(luò)、水系）、農(nóng)村或城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如地下水、道路、網(wǎng)線、電話、電纜、煤氣、水渠等）進(jìn)行地理分析和模型化，是GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能主要目的。

一、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

其基本組成部分和屬性如下：

（一）鏈（Link）

網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的管線，如街道、河流、水管、油管等，其狀態(tài)屬性包括阻力和需求。

（二）結(jié)點(diǎn)（Node，?。?/p>

網(wǎng)絡(luò)中鏈的結(jié)點(diǎn)，如港口、車站、電站、涵洞、機(jī)場(chǎng)等，其狀態(tài)屬性包括阻力和需求等。包括障礙點(diǎn)、拐點(diǎn)、中心點(diǎn)、站點(diǎn)等。

二、主要網(wǎng)絡(luò)分析功能

（一）路徑分析

1、靜態(tài)求最佳路徑。

2、N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。如貨郎擔(dān)問題。

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)與連線，求最短路徑。

4、動(dòng)態(tài)最佳路徑分析（二）資源分配

資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點(diǎn)（分配中心或收集中心）及其屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。

一種是由分配中心向四周分配；

一種是由四周向收集中心分配：垃圾中轉(zhuǎn)站——戶集中、村（組）收集、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運(yùn)、市處理物流中心收集中心鄉(xiāng)村模式VS城鎮(zhèn)模式舊縣村生態(tài)型戶廁率統(tǒng)計(jì)表（2011