空間分析復(fù)習(xí)題

一、填空題1、地理分析模型按建立的措施重要有三種概念模型、數(shù)學(xué)模型、記錄模型。2、在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個，即基于對象（要素）（Feature）的模型、網(wǎng)絡(luò)（Network）模型、場（Field）模型。3、柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析是指對于特定的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有一種或多種起點(diǎn)，按照一定的追蹤線索進(jìn)行目的追蹤或者軌跡追蹤，以便進(jìn)行信息提取的空間分析的措施。4、柵格數(shù)據(jù)的窗口分析按照分析窗口的形狀，可以將分析窗口類型化分為矩形窗口、圓形窗口、環(huán)形窗口、扇形窗口。5、點(diǎn)與面之間的包括分析，重要在于分析點(diǎn)在面域范圍之內(nèi)還是之外，當(dāng)面狀物體表達(dá)為多邊形時，點(diǎn)在多邊形中的計(jì)算措施重要有兩種：一種是計(jì)算通過點(diǎn)的垂直線與多邊形相交的交點(diǎn)分布狀況，另一種是計(jì)算點(diǎn)與多邊形頂點(diǎn)連線的方向角之和。6、面狀地物形狀量算的兩個方面：一是空間一致性問題，即有孔多邊形和破碎多邊形的處理：二是多邊形邊界特性描述問題，度量空間一至性最常用的指標(biāo)是歐拉函數(shù)，它用來計(jì)算多變形的破碎程度和孔的數(shù)目。它只用一種單一的數(shù)描述這些函數(shù)，稱為歐拉數(shù)，數(shù)量上，歐拉數(shù)=（空洞數(shù)）-（碎片數(shù)-1）。7、空間數(shù)據(jù)有：柵格模型和矢量模型兩種基本的表達(dá)模型，在柵格模型中，地理空間被劃分為規(guī)則的小單元（象元），空間位置由象元的行、列號表達(dá)。8、GIS空間關(guān)系重要分為拓?fù)潢P(guān)系、方向關(guān)系、度量關(guān)系三種基本類型。9、空間分析的模型和措施應(yīng)當(dāng)從五個方面去組織和論述，即：空間位置分析、空間分布分析、空間形態(tài)分析、空間關(guān)系分析、空間有關(guān)分析。10、持續(xù)表面的內(nèi)插技術(shù)必須采用持續(xù)的空間漸變模型來實(shí)現(xiàn)這些持續(xù)變化，可用一種平滑的數(shù)學(xué)表面加以描述，此類技術(shù)可以分為整體擬合和局部擬合兩大類。二、名詞解釋1、拓?fù)鋵傩裕好枋隽藘蓚€對象之間的關(guān)系，因此又稱為拓?fù)潢P(guān)系。2、空間分析：是基于地理對象的位置和形態(tài)特性的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳播空間信息。3、柵格數(shù)據(jù)的聚類分析與聚合分析：聚類分析是根據(jù)設(shè)定的聚類條件對原有數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行有選擇的信息提取而建立新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的措施。聚合分析是根據(jù)空間辨別力和分類表，進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的合并或轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)空間地區(qū)的吞并。4、DEM與DTM：DTM是描述地表單元空間位置和地形屬性分布的有序集合，是定義與二維區(qū)域上的一種有限的向量系列。DEM是地理空間定位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集合，建立數(shù)字高程模型是對地面特性進(jìn)行空間描述的一種數(shù)字措施途徑。5、拓?fù)渥儞Q：在本來圖形的點(diǎn)與變換了圖形的點(diǎn)之間存在著一一對應(yīng)的關(guān)系，并且鄰近的點(diǎn)還是鄰近點(diǎn)的點(diǎn)。6、空間插值：空間插值常用于將離散點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為持續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其他空間現(xiàn)象的分布模式進(jìn)行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法。空間內(nèi)插算法：通過已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域未知點(diǎn)數(shù)據(jù)?？臻g外推算法：通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其他區(qū)域數(shù)據(jù)。7、疊加分析與疊置分析：疊加分析是GIS中的一項(xiàng)非常重要的空間分析功能是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)下，通過對兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行的一系列集合運(yùn)算，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的過程。這里提到的數(shù)據(jù)可以是圖層對應(yīng)的數(shù)據(jù)集，也可以是地物對象。疊加分析的疊置分析的目的是分析在空間位置上有一定關(guān)聯(lián)的空間對象的空間特性和專屬屬性之間的互相關(guān)系。疊置分析是地理信息系統(tǒng)中用來提取空間隱含信息的措施之一。疊置分析是將代表不一樣主題的各個數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一種新的數(shù)據(jù)層面，疊置成果綜合了本來兩個或多種層面要素所具有的屬性。8、緩沖辨別析：是指根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點(diǎn)、線、面實(shí)體基礎(chǔ)，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在其領(lǐng)域得以擴(kuò)展的信息分析措施。9、空間數(shù)據(jù)：指用來表達(dá)空間實(shí)體的位置、形狀、大小及其分布特性諸多方面信息的數(shù)據(jù)，它可以用來描述來自現(xiàn)實(shí)世界的目的，它具有定位、定性、時間和空間關(guān)系等特性。空間數(shù)據(jù)是一種用點(diǎn)、線、面以及實(shí)體等基本空間數(shù)據(jù)構(gòu)造來表達(dá)人們賴以生存的自然世界的數(shù)據(jù)。10、網(wǎng)絡(luò)分析：是對網(wǎng)絡(luò)中所有傳播的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測、分析、診斷，協(xié)助顧客排除網(wǎng)絡(luò)事故，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)性能，增大網(wǎng)絡(luò)可用性價(jià)值。網(wǎng)絡(luò)分析是網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵部分，也是最重要的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)分析一般包括如下分析狀況：迅速查找和排除網(wǎng)絡(luò)故障；找到網(wǎng)絡(luò)瓶頸提高網(wǎng)絡(luò)性能；發(fā)現(xiàn)和處理多種網(wǎng)絡(luò)異常危機(jī)，提高安全性；管理資源，記錄和記錄每個節(jié)點(diǎn)的流量與帶寬；規(guī)范網(wǎng)絡(luò)，查看多種應(yīng)用，服務(wù)，主機(jī)的連接，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)活動；分析多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，管理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用質(zhì)量。11、坡度與坡向：坡度是地形描述中常用的參數(shù)，是一種具有方向與大小的矢量。坡向是過格網(wǎng)單元所擬合的曲面片上某點(diǎn)的切平面的法線的正方向在平面上的投影與正北方的夾角，即法方向水平投影向量的方位角。12、地理系信息系統(tǒng)：（GeographicInformationSystem,GIS）是一種特定的、十分重要的空間信息系統(tǒng)?？啥x為：在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、計(jì)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。三、簡答題1、簡述克里金插值法的基本原理答：思想：地記錄學(xué)?？死锝?Kriging)插值法又稱空間自協(xié)方差最佳插值法，它是以南非礦業(yè)工程師D.G.Krige的名字命名的一種最優(yōu)內(nèi)插法?？死锝鸱◤V泛地應(yīng)用于地下水模擬、土壤制圖等領(lǐng)域，是一種很有用的地質(zhì)記錄格網(wǎng)化措施。它首先考慮的是空間屬性在空間位置上的變異分布．確定對一種待插點(diǎn)值有影響的距離范圍，然后用此范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)來估計(jì)待插點(diǎn)的屬性值。該措施在數(shù)學(xué)上可對所研究的對象提供一種最佳線性無偏估計(jì)(某點(diǎn)處確實(shí)定值)的措施。它是考慮了信息樣品的形狀、大小及與待估計(jì)塊段互相間的空間位置等幾何特性以及品位的空間構(gòu)造之后，為到達(dá)線性、無偏和最小估計(jì)方差的估計(jì)，而對每一種樣品賦與一定的系數(shù)，最終進(jìn)行加權(quán)平均來估計(jì)塊段品位的措施。但它仍是一種光滑的內(nèi)插措施在數(shù)據(jù)點(diǎn)多時，其內(nèi)插的成果可信度較高。2、簡述空間關(guān)系理論與空間數(shù)據(jù)模型理論答：空間關(guān)系理論即空間位置的地理要素之間的關(guān)系。包括拓?fù)潢P(guān)系、次序關(guān)系、度量關(guān)系、集合關(guān)系、相離關(guān)系、鄰近關(guān)系、模糊與不確定空間關(guān)系等。空間數(shù)據(jù)模型理論即以計(jì)算機(jī)可以接受和處理的數(shù)據(jù)形式，為了反應(yīng)空間實(shí)體的某些構(gòu)造特性和行為功能，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(shí)世界的抽象體現(xiàn)。分為概念模型、邏輯模型、物理模型。3、簡述矢量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析的措施和意義。答：措施：（1）途徑分析是GIS中最基本的功能之一，其關(guān)鍵是對最佳途徑的求解。從網(wǎng)絡(luò)模型的角度看，最佳途徑的求解就是在指定網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點(diǎn)之間找一條阻抗強(qiáng)度最小的途徑。（2）地址匹配實(shí)質(zhì)是對地理位置的查詢，它波及地址的編碼。地址匹配與其他網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合起來，可以滿足實(shí)際工作中非常復(fù)雜的分析規(guī)定。所需輸入的數(shù)據(jù)，包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。（3）資源分派網(wǎng)絡(luò)模型有中心點(diǎn)（分派中心）及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。分派方式有兩種：一是由分派中心向四面輸出，另一種是由四面向中心集中。意義：一是選擇最佳途徑。二是選擇最佳布局中心的位置。4、簡述空間分析的定義，空間分析在GIS中的地位和作用？答：空間分析是運(yùn)用計(jì)算機(jī)對數(shù)字地圖進(jìn)行分析，從而獲取和傳播空間信息?？臻g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播空間信息?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的重要特性?？臻g分析能力（尤其是對空間隱含信息的提取和傳播能力）是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的重要方面，也是評價(jià)一種地理信息系統(tǒng)成功與否的一種重要指標(biāo)。空間分析是GIS的關(guān)鍵和靈魂，是GIS區(qū)別于一般的信息系統(tǒng)、CAD或者電子地圖系統(tǒng)的重要標(biāo)志之一?？臻g分析，配合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，能提供強(qiáng)大、豐富的空間數(shù)據(jù)查詢功能。5、什么是柵格數(shù)據(jù)模型和矢量數(shù)據(jù)模型？它們各自有什么特點(diǎn)？答：矢量數(shù)據(jù)VectorData在直角坐標(biāo)系中，用X、Y坐標(biāo)表達(dá)地圖圖形或地理實(shí)體的位置和形狀的數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標(biāo)的方式來盡量將地理實(shí)體的空間位置體現(xiàn)的精確無誤。點(diǎn)實(shí)體：在二維空間中，點(diǎn)實(shí)體可以用一對坐標(biāo)X，Y來確定位置；線實(shí)體：線實(shí)體可以認(rèn)為是由持續(xù)的直線段構(gòu)成的曲線，用坐標(biāo)串的集合（X1，Y1，X2，Y2……Xn，Yn）來記錄；面實(shí)體：在記錄面實(shí)體時，一般通過記錄面狀地物的邊界來體現(xiàn)，因而有時也稱為多邊形數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)RasterData按格網(wǎng)單元的行和列排列的、具有不一樣灰度值或顏色的陣列數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)的每個元素可用行和列唯一地標(biāo)識，而行和列的數(shù)目則取決于柵格的辨別率（或大小）和實(shí)體的特性。1.矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造：長處：（1）表達(dá)地理數(shù)據(jù)的精度較高；（2）嚴(yán)密的數(shù)據(jù)構(gòu)造，數(shù)據(jù)量??；（3）用網(wǎng)絡(luò)連接法能完整地描述拓?fù)潢P(guān)系；（4）圖形輸出精確美觀；（5）圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)。缺陷：（1）數(shù)據(jù)構(gòu)造復(fù)雜；（2）矢量多邊形地圖或多邊形網(wǎng)很難用疊置措施與柵格圖進(jìn)行組合；（3）顯示和繪圖費(fèi)用高，尤其是高質(zhì)量繪圖、彩色繪圖和暈線圖等；（4）數(shù)學(xué)模擬比較困難；（5）技術(shù)復(fù)雜，多邊形內(nèi)的空間分析不輕易實(shí)現(xiàn)。2.柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：長處：（1）數(shù)據(jù)構(gòu)造簡樸；（2）空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分輕易以便；（3）各類空間分析都很易于進(jìn)行；（4）數(shù)學(xué)模擬以便；（5）技術(shù)開發(fā)費(fèi)用低。缺陷：（1）圖形數(shù)據(jù)量大；（2）用大像元減少數(shù)據(jù)量時，可識別的現(xiàn)象構(gòu)造將損失大量信息；（3）地圖輸出不精美；（4）難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系；（5）投影變換花的時間多。6、什么是坡向？簡述基于格網(wǎng)DEM的坡向計(jì)算措施。答：坡度是地面特定區(qū)域高度變化比率的量度，坡向是斜坡方向的量度。坡向定義為坡面法線在水平面上的投影的方向。當(dāng)基于DEM計(jì)算坡向時，一般定義坡向?yàn)椋哼^格網(wǎng)單元所擬合的曲面片上某點(diǎn)的切平面的法線的正方向在平面上的投影與正北方的夾角，即法方向水平投影向量的方位角，由數(shù)學(xué)分析知，設(shè)曲面z=f(x,y)在點(diǎn)（x0,y0,z0）的切平面方程為：z=Ax+By+C=fx(x0,y0)x+fy(x0,y0)y+C,在該點(diǎn)的坡向?yàn)椋害?arctan(A/B),但根據(jù)此式計(jì)算的β在（-π/2，π/2）中取值，而坡向應(yīng)在（0,2π）中取值。7、常用的柵格數(shù)據(jù)空間分析措施有哪些，分別加以簡樸簡介？答：1柵格數(shù)據(jù)的聚類聚合分析：是指將一種單一層面的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)經(jīng)某種變換而得到一種具有新含義的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程。也有人將這種分析措施稱之為柵格數(shù)據(jù)的單層面派生處理法。2柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析：在數(shù)字遙感圖像處理工作中，運(yùn)用該措施可以實(shí)現(xiàn)不一樣波段遙感信息的自動合成處理；還可以運(yùn)用不一樣步期的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行某類空間對象動態(tài)變化的分析和預(yù)測。3柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析是對于特定的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有一種或多種起點(diǎn)，按照一定的追蹤線索進(jìn)行目的追蹤或軌跡追蹤，以便進(jìn)行信息提取的空間分析措施。4柵格數(shù)據(jù)的窗口分析是開辟分析窗口并在該窗口內(nèi)進(jìn)行諸如極值、多值等一系列記錄計(jì)算、復(fù)合分析從而實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴(kuò)展分析。8、簡介計(jì)算最短途徑的戴克斯徒拉算法，并對如圖所示的網(wǎng)絡(luò)圖，分別計(jì)算V0到其他各點(diǎn)的最短途徑，規(guī)定寫出詳細(xì)的計(jì)算過程。答：Dijkstra算法基本思想其基本思緒是：假設(shè)每個點(diǎn)均有一對標(biāo)號（dj,pj），其中dj是從來源點(diǎn)s到點(diǎn)j的最短途徑的長度（從頂點(diǎn)到其自身的最短途徑是零路（沒有弧的路），其長度等于零）；pj則是從s到j(luò)的最短途徑中j點(diǎn)的前一點(diǎn)。①初始化。來源點(diǎn)設(shè)置為ds=0，ps為空，并標(biāo)識來源點(diǎn)s，記k=s，其他所有點(diǎn)設(shè)為未標(biāo)識點(diǎn)。②檢查從所有已標(biāo)識的點(diǎn)k到其直接連接的未標(biāo)識的點(diǎn)j的距離，并設(shè)置dj=min［dj,dk+lkj］，其中，lkj為從點(diǎn)k到j(luò)的直接連接距離。③選用下一種點(diǎn)。從所有未標(biāo)識的結(jié)點(diǎn)中，選用dj中最小的一種i，di=min［dj,所有未標(biāo)識的點(diǎn)j］，點(diǎn)i就被選為最短途徑中的一點(diǎn)，并設(shè)為已標(biāo)識的點(diǎn)。④找到點(diǎn)i的前一點(diǎn)。從已標(biāo)識的點(diǎn)中找到直接連接到點(diǎn)i的點(diǎn)j*，作為前一點(diǎn)，記為i=j*⑤標(biāo)識點(diǎn)i。假如所有點(diǎn)已標(biāo)識，則算法完全推出，否則記k=i，反復(fù)環(huán)節(jié)②③④。左圖為某一帶權(quán)有向圖，若對其施行Dijkstra算法，則所得從V0到其他各頂點(diǎn)的最短途徑以及運(yùn)算過程中距離的變化狀況如右表所示。V2VV2V0V1100V3V5V46020301010505帶權(quán)的有向圖9、某省決定坡度不小于25o的耕地要退耕還林，設(shè)計(jì)算法思緒，計(jì)算每個縣可退耕還林的面積以及新增林地的面積。答：數(shù)據(jù)：1.DEM地形圖（柵格）、2.土地運(yùn)用規(guī)劃圖（柵格）、3.行政區(qū)劃圖（矢量）。環(huán)節(jié)：a.坡度分析，得出坡度圖。b.將坡度不小于25度的區(qū)域提取出來。c.與土地運(yùn)用類型圖疊加。d.找出要退耕的區(qū)域。e.與行政區(qū)劃圖疊加得到每個縣區(qū)的區(qū)域。f.用ArcGIS算出、分析得到各縣退耕還林的面積及新增林地面積。10、什么是空間數(shù)據(jù)的整體擬合技術(shù)和局部擬合技術(shù)？它們各自有什么特點(diǎn)？答：空間內(nèi)插算法是一種通過已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)推求出同一區(qū)域其他未知點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算措施。空間外推算法則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其他區(qū)域數(shù)據(jù)的措施。整體擬合技術(shù)即擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)多由采樣點(diǎn)上的所有特性觀測值建立的。一般采用的技術(shù)是整體趨勢面擬合。這種內(nèi)插技術(shù)的特點(diǎn)是不能提供內(nèi)插區(qū)域的局部特性，因此該模型一般用于模擬大范圍內(nèi)的變化。而局部擬合技術(shù)則僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的值，因此可以提供局部區(qū)域的內(nèi)插值，而不受局部范圍外其他點(diǎn)的影響。此類技術(shù)包括：雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插、移動擬合法、最小二乘配置法等。11、什么是疊置分析和緩沖辨別析？在GIS空間分析中有什么作用？請舉例闡明。答：緩沖區(qū)分析是指以點(diǎn)、線、面實(shí)體為基礎(chǔ)，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形圖層，然后建立該圖層與目的圖層的疊加，進(jìn)行分析而得到所需成果。它是用來處理鄰近度問題的空間分析工具之一。鄰近度描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度。例如，公共設(shè)施（商場、郵局、銀行、醫(yī)院等）的服務(wù)半徑，大型水庫建設(shè)引起的搬遷，都是一種鄰近度的問題。都市的噪音污染源影響的一定空間范圍、交通線兩側(cè)所規(guī)劃的綠帶，即可分別描述為點(diǎn)的緩沖區(qū)與線的緩沖區(qū)帶。疊置分析是地理信息系統(tǒng)中用來提取空間隱含信息的措施之一。疊置分析是將代表不一樣主題的各個數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一種新的數(shù)據(jù)層面，疊置成果綜合了本來兩個或多種層面要素所具有的屬性。作用：疊置分析不僅生成了新的空間關(guān)系，并且還將輸入的多種數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)絡(luò)起來產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。疊置分析規(guī)定被疊加的要素層面必須是基于相似坐標(biāo)系統(tǒng)的相似區(qū)域，同步還必須查驗(yàn)疊加