空間分析總結(jié)

一、空間分析的定義：是對(duì)空間數(shù)據(jù)一系列的運(yùn)算和查詢，集空間數(shù)據(jù)分析和空間模擬于一體的技術(shù)，通過(guò)地理計(jì)算和空間表達(dá)挖掘潛在空間信息，以解決實(shí)際問(wèn)題。二、空間分析的內(nèi)容：疊置分析、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析、統(tǒng)計(jì)分析，此外，空間查詢與量算、趨勢(shì)面分析、三維空間分析、空間插值方法、集合分析及其他應(yīng)用分析模型如小波分析應(yīng)用模型等。三、空間分析的一般步驟：（1）確定問(wèn)題；（2）選擇分析工具；（3）準(zhǔn)備空間數(shù)據(jù)；（4）制定空間分析流程；（5）展示并解釋分析結(jié)果。四、空間分析的根本目標(biāo)：建立有效的空間數(shù)據(jù)模型來(lái)表達(dá)地理實(shí)體的時(shí)空特性，發(fā)展面向應(yīng)用的時(shí)空分析模擬方法，以數(shù)字化方式動(dòng)態(tài)地、全局地描述地理實(shí)體和地理現(xiàn)象的空間分布關(guān)系，從而反映地理實(shí)體的內(nèi)在規(guī)律和變化趨勢(shì)。一、空間歐式：空間目標(biāo)的空間方位或規(guī)模的表達(dá)。拓?fù)淇臻g：描述空間目標(biāo)宏觀分布或目標(biāo)之間相互關(guān)系的有效方法。拓?fù)鋵傩裕涸谕負(fù)淇臻g中，若空間目標(biāo)間的關(guān)聯(lián)、相鄰與連通等幾何屬性不隨空間目標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換而改變，這些保持不變的性質(zhì)稱為拓?fù)鋵傩?。拓?fù)潢P(guān)系：不考慮距離和方向的空間目標(biāo)之間的關(guān)系，包括相鄰、鄰接、關(guān)聯(lián)和包含等。二、地理空間：（1）地理學(xué)中的地理空間：具有空間參考信息的地理實(shí)體或地理現(xiàn)象的時(shí)空位置集。（2）GIS中的地理空間：絕對(duì)空間+相對(duì)空間；是指經(jīng)過(guò)投影變換后，在笛卡兒坐標(biāo)系中的地球表層特征空間。是信息世界層面的地理空間。三、地理空間特點(diǎn)：（1）地理空間是多維的；（2）地理空間具有可分性；（3）地理空間具有尺度特征。四、地理空間參考系統(tǒng)：（1）地理空間坐標(biāo)系統(tǒng)：地球橢球體、坐標(biāo)系統(tǒng)。（2）地圖投影。五、地球橢球體：大地球體（大地體）、大地水準(zhǔn)面、參考橢球體（橢球體）六、坐標(biāo)系統(tǒng)：1.（1）地球坐標(biāo)系：地心坐標(biāo)系、參心坐標(biāo)系、站心坐標(biāo)系；（2）天球坐標(biāo)系：慣性坐標(biāo)系、天球空間直角坐標(biāo)系。2.（1）國(guó)家大地坐標(biāo)系：北京54坐標(biāo)系統(tǒng)、西安80坐標(biāo)系統(tǒng)；（2）高斯平面直角坐標(biāo)系與UTM坐標(biāo)系；（3）世界大地坐標(biāo)系WGS—84；（4）獨(dú)立坐標(biāo)系。七、地圖投影：（1）平面坐標(biāo)系統(tǒng)——投影坐標(biāo)系統(tǒng)；（2）球面坐標(biāo)系統(tǒng)——地理坐標(biāo)系統(tǒng)。八、我國(guó)GIS采用的地圖投影：（1）蘭勃特(Lambert)投影；（2）艾尓勃斯（Albers）投影；（3）高斯—克呂格投影。九、地理空間數(shù)據(jù)特征：時(shí)空特征、多維結(jié)構(gòu)、多尺度性、不確定性、海量性特征。十、空間分析的數(shù)據(jù)模型：（1）矢量數(shù)據(jù)；（2）柵格數(shù)據(jù)；（3）矢量柵格一體化模型；（4）三維數(shù)據(jù)模型；（5）時(shí)空數(shù)據(jù)模型。一、緩沖區(qū)分析的具體操作？答：Customise|Tools|BufferWizard；選擇要建立緩沖區(qū)的圖層；設(shè)置緩沖區(qū)類型及半徑；完成。二、疊置分析的概念答：（1）疊置分析是將代表不同主題的各個(gè)數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)層面，其結(jié)果綜合了原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)層面要素所具有的屬性，不僅生成了新的空間關(guān)系，而且還將輸入的多個(gè)數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來(lái)產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。其中，被疊加的要素層面必須是基于相同坐標(biāo)系統(tǒng)的，同一地帶，還必須查驗(yàn)疊加層面之間的基準(zhǔn)面是否相同。（2）EraseArcToolbox|AnalysisTools|Overlay|Erase;選擇輸入圖層，擦除參照，輸出圖層，聚類容差。三、網(wǎng)絡(luò)分析的概念及其組成有？答：網(wǎng)絡(luò)分析是通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)和分配情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究的一種空間分析方法。組成：鏈和節(jié)點(diǎn)四、網(wǎng)絡(luò)分析中的幾何網(wǎng)絡(luò)的由哪兩部分組成及其格式有？答：組成部分：線狀要素-鏈和點(diǎn)狀要素組成；線狀要素：包括有形物體如街道、河流、水管、電纜線等以及無(wú)形無(wú)體如無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)等；點(diǎn)狀要素：障礙（禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動(dòng)的點(diǎn)）拐角點(diǎn)（拐彎的時(shí)間和限制）；中心（接受資源分配位置如水庫(kù)，商業(yè)中心，電站等）站點(diǎn)（在路徑選擇中資源增減的站點(diǎn)如庫(kù)房、汽車站）。五、網(wǎng)絡(luò)分析的基本功能？答：路徑分析；連通分析；資源分配；流分析；動(dòng)態(tài)分段；地址匹配。六、網(wǎng)絡(luò)流向的決定因素以及網(wǎng)絡(luò)中邊要素的流向分三大類？答：決定因素：連通性；起點(diǎn)或終點(diǎn)要素的位置；網(wǎng)絡(luò)要素的可運(yùn)行性；分類：確定的流向；不確定的流向；未初始化的流向；一、重分類概念及分為哪四種形式？答：重分類即基于原有數(shù)值，對(duì)原有數(shù)值重新進(jìn)行分類整理從而得到一組新值并輸出。四種基本形式：新值替代、舊值合并、重新分類、空值設(shè)置；二、重分類的功能及操作？三、柵格計(jì)算器的基本功能及操作？答：功能：數(shù)學(xué)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、柵格數(shù)據(jù)空間分析函數(shù)等；操作：1啟動(dòng)?xùn)鸥裼?jì)算器2編輯計(jì)算公式3檢查計(jì)算公式；四、柵格統(tǒng)計(jì)的方法？其中單元統(tǒng)計(jì)，柵格鄰域統(tǒng)計(jì)及分類區(qū)統(tǒng)計(jì)的概念及實(shí)踐？答：方法：?jiǎn)卧y(tǒng)計(jì)，領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)，分類區(qū)統(tǒng)計(jì)；單元統(tǒng)計(jì)：多層面柵格數(shù)據(jù)疊合分析需要以柵格單元來(lái)進(jìn)行單元統(tǒng)計(jì)分析；鄰域統(tǒng)計(jì)：是以待計(jì)算柵格為中心，向其周圍擴(kuò)展一定范圍，基于這些擴(kuò)展柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算，從而得道此柵格的值。分類區(qū)統(tǒng)計(jì)：即以一個(gè)數(shù)據(jù)集的分類為基礎(chǔ)，對(duì)另一個(gè)數(shù)據(jù)及進(jìn)行述職統(tǒng)計(jì)分析，包括計(jì)算數(shù)值取值范圍、最大值、最小值等等；其實(shí)踐有：一、DTM：是描述二維區(qū)域上的一個(gè)有限項(xiàng)的向量序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐標(biāo)，Zi是（Xi，Yi）點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地面屬性數(shù)據(jù)。從廣義上理解可以是地形高程，也可以是氣溫、降水量、人口、GDP等地面上各種特性信息。二、DEM：表示區(qū)域D上地形三維向量的有限序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐標(biāo)，Zi是（Xi，Yi）點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高程。三、TIN及其特點(diǎn)：（1）概念：用一系列互不交叉、互不重疊的連接在一起的用來(lái)表示地形表面的三角形網(wǎng)絡(luò)模型。（2）特點(diǎn)：存儲(chǔ)高校、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、與不規(guī)則的地面特征和諧一致、可以表示細(xì)微特征或疊加任意形狀的區(qū)域邊界；較復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，不便于規(guī)范化管理與動(dòng)態(tài)顯示，難以與矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合分析。四、空間差值的概念、方法、創(chuàng)建TIN的數(shù)據(jù)源以及如何創(chuàng)建TIN表面模型：（1）概念：由已知的有限點(diǎn)處的屬性值，通過(guò)數(shù)學(xué)方法建立一個(gè)連續(xù)的函數(shù)曲面，通過(guò)該函數(shù)計(jì)算任意點(diǎn)的地面屬性數(shù)據(jù)的方法。（2）方法：反距離權(quán)重法、樣條函數(shù)法、克里格方法。（3）數(shù)據(jù)源：多種矢量數(shù)據(jù)，可以用點(diǎn)、線、多邊形要素作為創(chuàng)建TIN的數(shù)據(jù)源。（4）通過(guò)Arcmap中的3D分析模塊中Create/ModifyTIN下的CreateTINFromFeatures工具來(lái)創(chuàng)建TIN。五、DEM表面分析的功能？六、等值線、表面陰影的概念？坡度、坡向的概念及提取意義？度量方法？答：（1）等值線：是將表面上相鄰的具有相同值的點(diǎn)連接起來(lái)的線，在Grid和TIN數(shù)據(jù)中均可以繪制等值線.（2）表面陰影：是光源從某個(gè)特定的角度照射表面時(shí)所產(chǎn)生的明暗效果，它有助于增加三維表面的深度視覺(jué)效果，對(duì)分析某位置的太陽(yáng)輻射有作用。（3）坡度：是指表面的傾斜或者陡峭程度，意義：根據(jù)坡度起伏變化，確定崩塌、滑坡區(qū)域或嚴(yán)重的土壤侵蝕區(qū)，作為災(zāi)害防治與水土保持工作的基礎(chǔ)。提取平坦區(qū)域，為大型商業(yè)中心或房屋建筑選址。度量方法：角度法和比例法rise/sun。（4）坡向：是一個(gè)坡面的朝向。意義：決定地表局部地面接受陽(yáng)光和重新分配能量的重要地形因子，直接造成局部地區(qū)氣候特征的差異，影響水分、地面無(wú)霜期以及作物生長(zhǎng)適宜性程度等。七、可視化分析？八、基于DEM的表面分析可以提取哪些因子？哪些特征線？答：（1）地形特征點(diǎn)（山頂點(diǎn)、鞍部點(diǎn)、徑流節(jié)點(diǎn)、凹陷點(diǎn)、脊點(diǎn)、谷點(diǎn)、平底點(diǎn)）；（2）地形特征線（山脊線、溝沿線、破沿線）水系（徑流水網(wǎng)、流域）、特殊地貌、可視域。一、地統(tǒng)計(jì)分為幾大功能？答：（1）地統(tǒng)計(jì)：以區(qū)域化變量為基礎(chǔ)，借助變異函數(shù)，研究既具有隨機(jī)性又具有結(jié)構(gòu)性，或具有空間相關(guān)性和依賴性的自然現(xiàn)象的一門(mén)科學(xué)（2）ARCGIS中地統(tǒng)計(jì)分析模塊三個(gè)功能模塊：1、探索性數(shù)據(jù)分析；2、地統(tǒng)計(jì)分析向?qū)?、生成數(shù)據(jù)子集。二、區(qū)域化變量：當(dāng)一個(gè)變量呈現(xiàn)一定的空間分布時(shí)，稱之為區(qū)域化變量，它反映了區(qū)域內(nèi)某種特征或現(xiàn)象。三、半變異函數(shù)及其參數(shù)的意義？答：（1）半變異函數(shù)又稱之為半變差函數(shù)，半變異矩是地統(tǒng)計(jì)分析的特有函數(shù)，區(qū)域化變量Z（x）再點(diǎn)x和x+h處的值Z（x）與Z（x+h）差的方差的一半稱之為區(qū)域化變量Z（x）的半變異函數(shù)。（2）參數(shù)意義：塊金值：理論上，當(dāng)采樣點(diǎn)間的距離為0時(shí)，半變異函數(shù)值應(yīng)該為0，但由于存在測(cè)量誤差，和空間變異，使得兩采樣點(diǎn)非常接近時(shí)，他們的半變異函數(shù)值不為0，即存在塊金值?；_(tái)值：當(dāng)采樣點(diǎn)間的距離h增大時(shí)，半變異函數(shù)r（h）從初始的塊金值打到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的常數(shù)時(shí)，該常數(shù)值稱為基臺(tái)值。偏基臺(tái)值：基臺(tái)值與塊金值的差值。變程：當(dāng)半變異函數(shù)的取值由初始的塊金值達(dá)到基臺(tái)值時(shí)，采樣點(diǎn)的間隔距離稱之為變程。四、建立預(yù)測(cè)表面模型的步驟？答：（1）原始數(shù)據(jù)顯示表達(dá)；（2）考察數(shù)據(jù)；（3）模型分析，選擇方法，設(shè)置參數(shù)；（4）結(jié)果診斷，交叉驗(yàn)證；（5）不同方法比較，驗(yàn)證結(jié)果之橫向比較。五、空間自相關(guān)的定義？答：反映的是一個(gè)區(qū)域單元上的某種地理現(xiàn)象或某一屬性值與鄰近區(qū)域單元上同一現(xiàn)象或?qū)傩灾档南嚓P(guān)程度，是一種檢測(cè)與量化從多個(gè)標(biāo)定點(diǎn)中取樣值變異的空間依賴性的空間統(tǒng)計(jì)方法。六、克里格插值的定義及常見(jiàn)模型包括？答：（1）克里格（Kriging)插值法是建立在半變異函數(shù)理論分析基礎(chǔ)上的，是對(duì)有限區(qū)域內(nèi)的區(qū)域化變量取值進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法（2）模型：普通克里格插值簡(jiǎn)單克里格插值泛克里格插值概率克里格插值析取克里格插值協(xié)同克里格插值一、閉合流域與非閉合流域的概念？答：閉合流域：地面分水線與地下分水線重合的流域；非閉合流域：地面分水線與地下分水線不重合的流域。二、流域分析的主要內(nèi)容？答：1.提取水流方向；2.匯流累計(jì)量3.水流長(zhǎng)度；4.河流網(wǎng)絡(luò)；5.河網(wǎng)分級(jí)；6；流域分析；三、流向的判定及幾大算法？答：算法：?jiǎn)瘟飨蛩惴ǎ―8；隨機(jī)四方向算法；隨機(jī)八方向算法；流向驅(qū)動(dòng)法）；多流向算法（基于坡度的MFD；基于坡度指數(shù)的MFD；流管理DEMON;無(wú)窮方向算法；形態(tài)算法；）；其他（混合算法；多級(jí)骨架算法）D8算法：在匯流區(qū)和邊界明確的峽谷地區(qū)效果較好，但它趨向于在主方向上產(chǎn)生平行的水流，并且無(wú)法充分表示凸地和山脊線處的分流。計(jì)算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差確定。距離權(quán)落差指中心柵格與鄰域柵格的高程差除以兩柵格間的距離（與方向有關(guān)）。四、匯流累積量？在算法上？答：匯流累積量數(shù)值矩陣表示區(qū)域地形每點(diǎn)的流水累積量，基于水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算得到。（1）思想：以規(guī)則格網(wǎng)表示的數(shù)字地面高程模型，每點(diǎn)處有一個(gè)單位的水量，按照自然水流由高處流往低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形的水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算每點(diǎn)處所流過(guò)的水量數(shù)值，便得到了該區(qū)域的匯流累積量。（2）算法設(shè)計(jì)：基于無(wú)洼地DEM水流方向的計(jì)算；得到水流方向之后可以利用水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算匯流累積量。五、利用DEM提取河網(wǎng)信息？答：首先：在無(wú)洼地DEM上利用最大坡降法計(jì)算出每一個(gè)柵格的水流方向；然后：計(jì)算出每一個(gè)柵格的匯流累計(jì)量；最后：根據(jù)特定閾值選擇潛在的水流路徑，這些路徑即為河網(wǎng)，并對(duì)河網(wǎng)進(jìn)行矢量化。六、流域分析中的流向提取答：流向提取原理：水流的流向是通過(guò)計(jì)算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差來(lái)確定。距離權(quán)落差是指,中心柵格與鄰域柵格的高程差除以兩柵格間的距離，柵格間的距離與方向有關(guān)。七、水文分析中的河網(wǎng)分析的兩種方法？答：Strahler方法；Shreve方法八、流域分析的影響因素，以及應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？答：（1）影響因素：1）不同DEM的分辨率；2）DEM的質(zhì)量3）生成流向的算法4）流域自動(dòng)勾繪：基于流量累積柵格生成河網(wǎng)（2）應(yīng)用：1）自然資源的管理和規(guī)劃；2）水文建模的必要輸入數(shù)據(jù)：如模擬降雨的地表徑流過(guò)程，子流域、河段、匯流點(diǎn)、源和匯的等水文要素的參；3）洪水預(yù)報(bào)模型：有效集水區(qū)、河道坡度、河流長(zhǎng)度和流域高程；4）融雪徑流模型：流域內(nèi)積雪覆蓋面積和流域的地形要素。一、空間分析模型及其類型？答：（1）空間分析模型：是指運(yùn)用GIS空間分析，建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，過(guò)程包括明確問(wèn)題，分解問(wèn)題，組建模型，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果和應(yīng)用分析結(jié)果；（2）類型：1）空間分布模型；2）空間關(guān)系模型；3）空間相關(guān)模型；4）預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)與決策模型。二、圖解建模的概念？基本組成？答：（1）圖解建模：是指用直觀的圖像語(yǔ)言將一個(gè)具體的過(guò)程模型表達(dá)出來(lái)。（2）基本組成：輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)，空間處理工具；三、圖解模型的連接、類型及其形成過(guò)程？答：1.類型：按其包含過(guò)程的數(shù)量可分為單過(guò)程模型和多過(guò)程模型；按模型中過(guò)程的種類可分為單一處理