第五章空間的原理與方法

第五章空間分析的原理及方法空間分析是地理信息系統(tǒng)科學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是評價一個地理信息系統(tǒng)功能的主要指標之一?？臻g分析的根本目的在于通過對空間數(shù)據(jù)的深加工或分析，獲取新的信息?？臻g分析的概念：

是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地學(xué)原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成、空間演變等信息。空間分析方法分類：產(chǎn)生式分析：數(shù)字地面模型分析，空間疊合分析，緩沖區(qū)分析，空間網(wǎng)絡(luò)分析，空間統(tǒng)計分析咨詢式分析：空間集合分析，空間數(shù)據(jù)查詢第一節(jié)數(shù)字地面模型數(shù)字地形模型與數(shù)字高程模型DTM（DigitalTerrainModel）與DEM（DigitalElevationModel）數(shù)字地形模型(DTM)是定義在二維區(qū)域上的一個有限項的向量序列，它以離散分布的平面點來模擬連續(xù)分布的地形。按平面等間距規(guī)則采樣，或內(nèi)插所建立的數(shù)字地面模型，稱為基于柵格的數(shù)字地面模型。寫成DTM={Zi,j}DTM中的地形屬性為高程時成為數(shù)字高程模型DEM1.1DEM數(shù)據(jù)采集航空或航天遙感圖像為其數(shù)據(jù)源地形圖為數(shù)據(jù)源地面實測記錄其他數(shù)據(jù)源1.2DEM的表示方法格網(wǎng)DEM不規(guī)則的三角網(wǎng)DEM（TIN）等值線數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)內(nèi)插數(shù)據(jù)記錄1.3DEM的建立1.4DEM的分析1.地形因子的自動提取2.地表形態(tài)的自動分類3.地學(xué)剖面的繪制和分析1.5DEM的應(yīng)用在軍用和軍用的工程項目中計算挖填土石方量為武器精確制導(dǎo)進行地形匹配為軍事目的顯示地形景觀進行越野通視情況分析道路設(shè)計的路線選擇、地址選擇不同地形的比較和統(tǒng)計分析計算坡度和坡向，繪制坡度圖、暈渲圖等用于地貌分析，計算侵蝕和徑流等與專題數(shù)據(jù)（如土壤等）進行組合分析第二節(jié)空間疊合分析空間疊合分析（spatialoverlayanalysis）是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個地理對象的土層進行疊合，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。

空間合成疊合空間統(tǒng)計疊合空間合成疊合：用于搜索同時具有幾種地理屬性的分布區(qū)域，或?qū)ΟB合后產(chǎn)生的多重屬性進行新的分類?？臻g統(tǒng)計疊合：用于提取某個區(qū)域范圍內(nèi)某些專題內(nèi)容的數(shù)量特征。

合成疊合統(tǒng)計疊合2.1空間疊合分析的類型1.根據(jù)疊合隊形圖形特征的不同，分為三種：A.點與多邊形的疊合點與多邊形的疊合是確定一圖層上的點落在另一個圖層的哪個多邊形內(nèi)，以便為圖層的每個點建立新的屬性。B.線與石多邊慚形的棉疊合線與綠多邊帶形的啞疊合膜是確皆定一災(zāi)圖層意上的冷弧段彈落在名另一附圖層懼的哪薦個多味邊形爪內(nèi)，承以便衣為圖雖層的供每條霜弧段籌建立裝新的碎屬性鍵。C.多變半形與頑多邊膠形的呢疊合多邊僚形與為多邊籍形的勒疊合碎是指蕩將兩性個不誤同圖循層的葛多邊爐形要尤素相舌疊合直，產(chǎn)淹生輸效出層破的新刮多邊歪形要貼素，弄用以蔽解決點地理岸變量宅的多脆準則尼分析壞、區(qū)桃域多崗重屬朽性的死模擬尊分析條、地完理特繩征的愿動態(tài)廉變化束分析孕，以均及圖筑幅要乏素更齒新、特相鄰淺圖幅前拼接詞、區(qū)色域信旨息提孝取等乏。它或是空役間疊遼合分亡析的格主要脊類型泉。2.按采該用的注數(shù)據(jù)熱結(jié)構(gòu)柄不同綁，分窗為基囑于矢饒量的殺疊合鑄分析栽和基括于柵百格的患疊合凈分析A.基于書矢量凍數(shù)據(jù)留的疊用合分手析B.基于容柵格酸數(shù)據(jù)濃的疊亦合分猶析柵格翠數(shù)據(jù)遲的信謊息復(fù)賽合分塵析信息允復(fù)合鄙可以差通過洽算術(shù)捕運算披和函哪數(shù)運照算兩址種方優(yōu)式實囑現(xiàn)。睜算術(shù)數(shù)運算張指通胃過簡押單的甲加、障減、膨乘、府除運云算得委到。函數(shù)萍運算旦指兩黃個以抓上層威面的奇柵格搖數(shù)據(jù)夜系統(tǒng)戒以某還種函特數(shù)關(guān)補系作印為復(fù)買合分律析的凍依據(jù)丈進行煤逐網(wǎng)武格運您算，嶺從而商得到漁新的域柵格撕數(shù)據(jù)使系統(tǒng)企的過慮程。土壤決侵蝕震多因委子函京數(shù)運字算復(fù)慢合分情析柵格增數(shù)據(jù)摸的信燃息復(fù)坡合分擦析柵格毅數(shù)據(jù)怖的信皺息復(fù)誰合分愛析函數(shù)綠運算柵格班數(shù)據(jù)俗的信剪息復(fù)快合分恩析柵格黑數(shù)據(jù)籌的聚址類分早析根據(jù)穴設(shè)定國的聚填類條營件對音原有獄數(shù)據(jù)芬系統(tǒng)帝進行彈有選假擇的詠信息襯提取鄉(xiāng)豐而建淹立新午的柵腎格數(shù)暢據(jù)系倆統(tǒng)的信方法冶。在四悉種類低型要書素中妨提取合其中映要素2的聚咸類現(xiàn)有肢兩層賀柵格香數(shù)據(jù)疾層，劫一為諷植被贈分布插圖，驕另一采為區(qū)師域開驗發(fā)圖尾。植被蓮分布擱圖分泄為4種植弟被，側(cè)其圖齊元值懂分別別為：0—筍—無林麻地1—堅—硬木科林地2—約—軟木詢林地3—口—混合姑林地區(qū)域供開發(fā)馳圖分買為6種區(qū)抄域0—師—空閑萬地1—宏—主要瞎道路脫區(qū)2—馬—次要野道路哲區(qū)3—頃—居住拜區(qū)4—熔—公區(qū)似建筑正區(qū)5—桶—墳區(qū)基于夫點像鍋元的扮兩圖秋層的磚空間殺變換混原則右是：植被師分布約圖中姓圖元堆重分毛類為灑：0—認—無林獎地1—直—有林別地與區(qū)噴域開駕發(fā)圖尼疊加痰后圖稿元0—晉—無林唯空閑鹽區(qū)1—擇—主要宜道路2—紹—次要鄉(xiāng)豐道路3—焦—居住暈區(qū)4—騾—公共狡建筑等區(qū)5—飾—墳區(qū)6—種—有林遠區(qū)第三枝節(jié)稻空間葵緩沖棉區(qū)分差析3.鹽1空間旅緩沖軌區(qū)分憤析的鋪模型1.定義糖：空間善緩沖獲區(qū)分皮析（sp柴at扇ia薦l絮bu開ff結(jié)er養(yǎng)a伍na數(shù)ly該si飲s）:是根蹤蝶據(jù)分辮析對舞象的誘點、袖線、箏面實塔體，模自動飛建立擴它們雕周圍曾一定叢距離敘的帶掀狀區(qū)摘，用堡于識脖別這夏些實寇體或頑主體拍對鄰左近對彼象的葵輻射忽范圍辦或影墳響度己，以主便為擾某項舊分析合或決誕策提肢供依輪據(jù)。2.涉及朽緩沖利區(qū)分氏析的婆三類組因素主體恭：表近示分隙析的孔主要頓目標寸，一構(gòu)般分侄為點辰源、弟線源櫻和面欣源三里種類認型。鄰近陽對象榮：表漸示周叢圍受跌主體乓影響級的客敬體。作用侵條件社：表鄉(xiāng)豐示主棄體對遭鄰近淘對象擱施加壞作用便的影走響條各件或拿強度稅。緩蒙沖米區(qū)儉分計類點的緩沖區(qū)線的緩沖區(qū)面的緩沖區(qū)三類盼主體緩梳沖損區(qū)組分飛類點的緩沖區(qū)線的緩沖區(qū)面的緩沖區(qū)三類悄主體緩苦沖朽區(qū)廈分狡類點的緩沖區(qū)線的緩沖區(qū)面的緩沖區(qū)三類琴主體3.空間榨緩沖隆區(qū)分躺析的掀三類饞模型A.線性產(chǎn)模型繪：用犯于當宏主體陡對鄰始近對杰象的脫影響寬度隨纖距離見的增冤大而渣呈線督性減雞小的捷情況驢。Fi=f0(1盲-ri)ri=di/d0B.二次塘模型銅：用忽于當睛主體亭對鄰滾近對單象的蒙影響艙度隨早距離閃的增滑大而汽呈二滲次形沫式減蘿小的壞情況末。Fi=f0(1青-ri)2C.指數(shù)竟模型困：用身于當圣主體極對鄰雨近對悼象的查影響爺度隨險距離中的增雞大而婦呈指粱數(shù)形民式減凝小的榜情況Fi=f0Fi：為主犧體對剝鄰近腐對象峽的實淹際影術(shù)響度f0：為主麥體自蹲身的種綜合貴規(guī)模葬指數(shù)di：為鄰懼近對摩象離酷開主跟體的敲實際睡距離d0：為主勾體對蘿鄰近躲對象聯(lián)的最脈大影遞響距嘗離(1含-r猜i)3.雄2空間都緩沖岸區(qū)分鈔析方俱法：例：席某研辭究區(qū)10涌km2區(qū)域謙內(nèi)有株三條妻道路得，它犬們相漏關(guān)的駱幾何屈屬性洞和屬繁性數(shù)爺據(jù)如壇表。糞現(xiàn)以盡這些襖道路窮為主絞體，共道路傳附近競居民乳出行企為鄰態(tài)近對妙象，補進行飲這些礙道路秩通達削度的結(jié)緩沖片區(qū)分梨析。A路總迅長度闊：10級00逐0米B路總鏡長度耗：42宋68米C路總成長度保：35鬧71血4米1.計算勵道路咳的綜丟合規(guī)授模標四準化幕指數(shù)f0對上呀表所叛列的撕各項規(guī)統(tǒng)計但數(shù)據(jù)捏采用節(jié)最大朽值標陵準化壓方法認，得遮到下榜表的禽標準進化指染數(shù)。2.計算冷道路迅的最到大影隱響距而離道路俗的最杯大影頌響距邀離d0與該先道路爆的級桐別標刃準和軌總長世度有州關(guān)，臥級別懷越高裳，則正影響直距離蓮越大澇。d0＝S/掃2lS:為研罪究區(qū)決面積l:為各依級道梨路的呈長度A:悶d0＝S/沒2l吉=5豆00鳴M,點B:葛d0＝S/磨2(予la+lb)=補35靜0mC:魔d0＝S/矮2(渣la+lb+lc)=息10民0m3.實施薪緩沖剝區(qū)操習(xí)作道路萄通達殘度的育緩沖既區(qū)操也作適尤宜選砌擇指輕數(shù)形要式的蔽分析挨模型浴。（1）由研設(shè)定di求取Fi值彈輸出攤緩沖筒區(qū)圖頂形技櫻術(shù)。首先芒，根建據(jù)應(yīng)音用需鑄求和濃道路抵的最姐大影卵響距尚離，細分別岡設(shè)定射他們獅的di值。辰例如六，A分別銀為10費0，20妨0…其次挎，根械據(jù)計雜算式字分別買計算瀉所有嫩道路掠在不溉同di時的ri和Fi最后束，依筐據(jù)di值在竿道路慕的兩載邊繪面制平喉行線零，于饞線的息端點磨處繪鼓半圓泊，生抵成緩延沖區(qū)寄多邊第形，歇并賦梅予相猜應(yīng)的龜屬性糟。（2）由礙設(shè)定Fi值亭求慢取di輸出貪緩沖葵區(qū)圖信形技寇術(shù)di＝d0（1－In狡Fi/相In仔f0）根據(jù)疏應(yīng)用同需求腳設(shè)定Fi值，鏟例如路：20、40、80等，匠并利鄰用上型式計撇算對請應(yīng)的di值。稿最后畫，依篩據(jù)di值生他成道鼻路兩訴邊的型緩沖裂區(qū)多倘邊形作，該朋緩沖污區(qū)多怖邊形垮內(nèi)部險的屬肚性值索便與丑事先發(fā)設(shè)定形的需盛求值糊一致晴。3.忘3在建抖立或糕分析鄙緩沖方區(qū)時詢，應(yīng)糧注意禮的問追題1.當緩診沖區(qū)窄發(fā)生吼重疊辣時的羞處理。對于蝴多個附特征挽的緩耳沖區(qū)套之間寶的重蘆疊，訊通過備拓撲復(fù)分析瘡方法把，自器動識該別出誤落在仗某個團緩沖煩區(qū)內(nèi)虛部的澆線段常或弧念段，訴然后紛刪除奧，得泳到處偽理后行的連裝通緩況沖區(qū)婚。對于預(yù)同一助特征迅的緩恐沖區(qū)牲重疊懲，如肌果有痕交點對且在林兩條粒線段撫上，漁記錄翅該交適點。斃至于透第二衫個端炊點是茄不是充要保自留，把則看每是進腹入重疑疊區(qū)甚還是狗從中涉出來填，對檔進入凝的刪惜除，垮否則及記錄廳。2.當對漫特征歇規(guī)定籃不同順緩沖千區(qū)寬碎度時倆的處己理。建立畜屬性諷表，瓶通過仿不同革的屬貍性確屠定不旁同的里緩沖艇區(qū)寬格度，茂產(chǎn)生田所需柱要的嗽緩沖熔區(qū)。3.復(fù)雜樓情況拐下的稱緩沖槐區(qū)與沫非緩掃沖區(qū)熊的標乘示處便理。對每乞個多勉邊形隱加以該特征可屬性慌的標肝識4.當需率要對卻緩沖知區(qū)圖期形與線原輸廈入圖旗形作蘭比較盜分析鞋時的揚處理份。第四洋節(jié)偵空猾間網(wǎng)鎖絡(luò)分莊析空間幅網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)分析圾（sp幫at詢ia野l(fā)化ne字tw霞or膚k贏an副al潤ys扯is）是GI旗S空間甘分析宅的重翻要組范成部貞分。遠網(wǎng)絡(luò)蕩是一做個由理點、斥線的立二元期關(guān)系據(jù)構(gòu)成排的系朝統(tǒng)，雙通常煉用來牲描述爐某種夫資源澇或物細質(zhì)在頸空間塑上的毛運動悟。網(wǎng)絡(luò)逆分析簽用途舊廣泛去，主襯要用坡于選美擇最氏佳路騎徑和話最佳湊布局縫中心斥的位槍置。4.怎1網(wǎng)絡(luò)暗圖論軍的基嬸本概圓念4.裕2空間次網(wǎng)絡(luò)郊的類借型與圈構(gòu)成4.喂3空間斬網(wǎng)絡(luò)祝分析藝方法1.路徑艷分析2.定位貴－配飯置分紛析第五真節(jié)襯空皆間統(tǒng)適計分房誠析5.垮1變量站篩選頸分析常用筆的變痛量篩蓬選分賊析方晨法有建主成判分分肚析法籍、主雅因子拍分析析法、辭關(guān)鍵很變量談法等主成侄分分論析是通鍬過數(shù)膛理統(tǒng)繪計分鼠析，察求得勝各要嫁素間澡線性紀關(guān)系葵的實昏質(zhì)上夾有意忌義的唱表達善式，趨將眾夏多要以素的欺信息府壓縮攻表達改為若猾干具鐵有代只表性榜的合秤成變廳量，充這就電克服況了變紐奉量選苦擇時折的冗掀余和舉相關(guān)架，然支后選課擇信需息最斧豐富坐的少企數(shù)因瀉子進金行各食種聚被類分屯析，富構(gòu)造裁應(yīng)用冠模型向。設(shè)有n個樣膛本，p個變冤量。挽將原留始數(shù)強據(jù)轉(zhuǎn)綁換成棗一組桐新的丙特征倉值——主成鉗分，爹主成爐分是擾原變蜓量的肯線性穴組合旋且具巧有正誘交特尤征。丹即將x1，x2，…，xp綜合染成m(旁m＜p)個指紋標zl，z2，…，zm，即z1=l11*x1+l12*x2+.朽..幼+l1p*xpz2=l21*x1+l22*x2+.針..苗+l2p*xp..竿..援..親..榨..惰..去..極..燙..zm=lm1*x1+lm2*x2+.揉..免+lmp*xp這樣諒決定催的綜襪合指郵標z1，z2，…，zm分別霜稱做百原指強標的鼻第一董，第嚴二，…，第m主成磁分，宏且z1，z2，…，zm在總漲方差夜中占卡的比圍例依右次遞萬減。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