空間分析復習題

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)學模型、記錄模型。2、在GIS中與空間信息有關的信息模型有三個，即基于對象（要素）（Feature）的模型、網(wǎng)絡（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，按照一定的追蹤線索進行目的追蹤或者軌跡追蹤，以便進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、點與面之間的包括分析，重要在于分析點在面域范圍之內(nèi)還是之外，當面狀物體表達為多邊形時，點在多邊形中的計算措施重要有兩種：一種是計算通過點的垂直線與多邊形相交的交點分布狀況，另一種是計算點與多邊形頂點連線的方向角之和。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是歐拉函數(shù)，它用來計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。8、GIS空間關系重要分為拓撲關系、方向關系、度量關系三種基本類型。9、空間分析的模型和措施應當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、空間關系分析、空間有關分析。10、持續(xù)表面的內(nèi)插技術必須采用持續(xù)的空間漸變模型來實現(xiàn)這些持續(xù)變化，可用一種平滑的數(shù)學表面加以描述，此類技術可以分為整體擬合和局部擬合兩大類。二、名詞解釋1、拓撲屬性：描述了兩個對象之間的關系，因此又稱為拓撲關系。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，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)設定的聚類條件對原有數(shù)據(jù)系統(tǒng)進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，進行數(shù)據(jù)類型的合并或轉換以實現(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)字數(shù)據(jù)集合，建立數(shù)字高程模型是對地面特性進行空間描述的一種數(shù)字措施途徑。5、拓撲變換：在本來圖形的點與變換了圖形的點之間存在著一一對應的關系，并且鄰近的點還是鄰近點的點。6、空間插值：空間插值常用于將離散點的測量數(shù)據(jù)轉換為持續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其他空間現(xiàn)象的分布模式進行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法?？臻g內(nèi)插算法：通過已知點的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域未知點數(shù)據(jù)。空間外推算法：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)進行的一系列集合運算，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聯(lián)的空間對象的空間特性和專屬屬性之間的互相關系。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、線、面實體基礎，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實體，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在其領域得以擴展的信息分析措施。9、空間數(shù)據(jù)：指用來表達空間實體的位置、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)實世界的目的，它具有定位、定性、時間和空間關系等特性。空間數(shù)據(jù)是一種用點、線、面以及實體等基本空間數(shù)據(jù)構造來表達人們賴以生存的自然世界的數(shù)據(jù)。10、網(wǎng)絡分析：是對網(wǎng)絡中所有傳播的數(shù)據(jù)進行檢測、分析、診斷，協(xié)助顧客排除網(wǎng)絡事故，規(guī)避安全風險，提高網(wǎng)絡性能，增大網(wǎng)絡可用性價值。網(wǎng)絡分析是網(wǎng)絡管理的關鍵部分，也是最重要的技術。網(wǎng)絡分析一般包括如下分析狀況：迅速查找和排除網(wǎng)絡故障；找到網(wǎng)絡瓶頸提高網(wǎng)絡性能；發(fā)現(xiàn)和處理多種網(wǎng)絡異常危機，提高安全性；管理資源，記錄和記錄每個節(jié)點的流量與帶寬；規(guī)范網(wǎng)絡，查看多種應用，服務，主機的連接，監(jiān)視網(wǎng)絡活動；分析多種網(wǎng)絡協(xié)議，管理網(wǎng)絡應用質量。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：在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、計算、分析、顯示和描述的技術系統(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?？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。克里金法廣泛地應用于地下水模擬、土壤制圖等領域，是一種很有用的地質記錄格網(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．確定對一種待插點值有影響的距離范圍，然后用此范圍內(nèi)的采樣點來估計待插點的屬性值。該措施在數(shù)學上可對所研究的對象提供一種最佳線性無偏估計(某點處確實定值)的措施。它是考慮了信息樣品的形狀、大小及與待估計塊段互相間的空間位置等幾何特性以及品位的空間構造之后，為到達線性、無偏和最小估計方差的估計，而對每一種樣品賦與一定的系數(shù)，最終進行加權平均來估計塊段品位的措施。但它仍是一種光滑的內(nèi)插措施在數(shù)據(jù)點多時，其內(nèi)插的成果可信度較高。2、簡述空間關系理論與空間數(shù)據(jù)模型理論答：空間關系理論即空間位置的地理要素之間的關系。包括拓撲關系、次序關系、度量關系、集合關系、相離關系、鄰近關系、模糊與不確定空間關系等?？臻g數(shù)據(jù)模型理論即以計算機可以接受和處理的數(shù)據(jù)形式，為了反應空間實體的某些構造特性和行為功能，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，其關鍵是對最佳途徑的求解。從網(wǎng)絡模型的角度看，最佳途徑的求解就是在指定網(wǎng)絡的兩個節(jié)點之間找一條阻抗強度最小的途徑。（2）地址匹配實質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)絡分析功能結合起來，可以滿足實際工作中非常復雜的分析規(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)絡及待查詢地址的屬性值。（3）資源分派網(wǎng)絡模型有中心點（分派中心）及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡構成。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：空間分析是運用計算機對數(shù)字地圖進行分析，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，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，也是評價一種地理信息系統(tǒng)成功與否的一種重要指標?？臻g分析是GIS的關鍵和靈魂，是GIS區(qū)別于一般的信息系統(tǒng)、CAD或者電子地圖系統(tǒng)的重要標志之一?？臻g分析，配合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，能提供強大、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？答：矢量數(shù)據(jù)VectorData在直角坐標系中，用X、Y坐標表達地圖圖形或地理實體的位置和形狀的數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標的方式來盡量將地理實體的空間位置體現(xiàn)的精確無誤。點實體：在二維空間中，點實體可以用一對坐標X，Y來確定位置；線實體：線實體可以認為是由持續(xù)的直線段構成的曲線，用坐標串的集合（X1，Y1，X2，Y2……Xn，Yn）來記錄；面實體：在記錄面實體時，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識，而行和列的數(shù)目則取決于柵格的辨別率（或大小）和實體的特性。1.矢量數(shù)據(jù)構造：長處：（1）表達地理數(shù)據(jù)的精度較高；（2）嚴密的數(shù)據(jù)構造，數(shù)據(jù)量小；（3）用網(wǎng)絡連接法能完整地描述拓撲關系；（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、更新、綜合都能實現(xiàn)。缺陷：（1）數(shù)據(jù)構造復雜；（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行組合；（3）顯示和繪圖費用高，尤其是高質量繪圖、彩色繪圖和暈線圖等；（4）數(shù)學模擬比較困難；（5）技術復雜，多邊形內(nèi)的空間分析不輕易實現(xiàn)。2.柵格數(shù)據(jù)構造：長處：（1）數(shù)據(jù)構造簡樸；（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行；（4）數(shù)學模擬以便；（5）技術開發(fā)費用低。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)象構造將損失大量信息；（3）地圖輸出不精美；（4）難以建立網(wǎng)絡連接關系；（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。當基于DEM計算坡向時，一般定義坡向為：過格網(wǎng)單元所擬合的曲面片上某點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)學分析知，設曲面z=f(x,y)在點（x0,y0,z0）的切平面方程為：z=Ax+By+C=fx(x0,y0)x+fy(x0,y0)y+C,在該點的坡向為：β=arctan(A/B),但根據(jù)此式計算的β在（-π/2，π/2）中取值，而坡向應在（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)的信息復合分析：在數(shù)字遙感圖像處理工作中，運用該措施可以實現(xiàn)不一樣波段遙感信息的自動合成處理；還可以運用不一樣步期的數(shù)據(jù)信息進行某類空間對象動態(tài)變化的分析和預測。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，按照一定的追蹤線索進行目的追蹤或軌跡追蹤，以便進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)進行諸如極值、多值等一系列記錄計算、復合分析從而實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴展分析。8、簡介計算最短途徑的戴克斯徒拉算法，并對如圖所示的網(wǎng)絡圖，分別計算V0到其他各點的最短途徑，規(guī)定寫出詳細的計算過程。答：Dijkstra算法基本思想其基本思緒是：假設每個點均有一對標號（dj,pj），其中dj是從來源點s到點j的最短途徑的長度（從頂點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的最短途徑中j點的前一點。①初始化。來源點設置為ds=0，ps為空，并標識來源點s，記k=s，其他所有點設為未標識點。②檢查從所有已標識的點k到其直接連接的未標識的點j的距離，并設置dj=min［dj,dk+lkj］，其中，lkj為從點k到j的直接連接距離。③選用下一種點。從所有未標識的結點中，選用dj中最小的一種i，di=min［dj,所有未標識的點j］，點i就被選為最短途徑中的一點，并設為已標識的點。④找到點i的前一點。從已標識的點中找到直接連接到點i的點j*，作為前一點，記為i=j*⑤標識點i。假如所有點已標識，則算法完全推出，否則記k=i，反復環(huán)節(jié)②③④。左圖為某一帶權有向圖，若對其施行Dijkstra算法，則所得從V0到其他各頂點的最短途徑以及運算過程中距離的變化狀況如右表所示。V2VV2V0V1100V3V5V46020301010505帶權的有向圖9、某省決定坡度不小于25o的耕地要退耕還林，設計算法思緒，計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)的整體擬合技術和局部擬合技術？它們各自有什么特點？答：空間內(nèi)插算法是一種通過已知點的數(shù)據(jù)推求出同一區(qū)域其他未知點數(shù)據(jù)的計算措施?？臻g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。整體擬合技術即擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)多由采樣點上的所有特性觀測值建立的。一般采用的技術是整體趨勢面擬合。這種內(nèi)插技術的特點是不能提供內(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。而局部擬合技術則僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點來估計未知點的值，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的影響。此類技術包括：雙線性多項式內(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、線、面實體為基礎，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，公共設施（商場、郵局、銀行、醫(yī)院等）的服務半徑，大型水庫建設引起的搬遷，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、交通線兩側所規(guī)劃的綠帶，即可分別描述為點的緩沖區(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系，并且還將輸入的多種數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)絡起來產(chǎn)生了新的屬性關系。疊置分析規(guī)定被疊加的要素層面必須是基于相似坐標系統(tǒng)的相似區(qū)域，同步還必須查驗疊加