空间分析复习总结

第一章：

（定义）空间分析：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其

目的在于提取和传输空间信息。

地理智慧：也可称为空间智慧，是空间数据—空间信息—空间智慧这一数据分析

链上的最高层次。通过空间分析获得地理智慧，可以解决与位置相关

的复杂空间问题。

当代GIS的特点、它对空间分析的影响：

首先，它是以动态异构、时空密集、非结构化的大数据为主体；其次，GIS信息计算能力大大提高，基于高性能环境支撑下的空间处理与分析工具计算；最后，它具有个性化服务模式，庞大的地理信息服务网络。

面对GIS的不断发展，空间分析需要转换思维模式：从模型分析的思维转换为数据计算的思维，从地理大数据中挖掘信息，提供决策支持；从基于空间数字化得到的静态的空间信息转换为加入时间维的动态、实时的人地信息思维模式，把人、时间、位置紧密结合起来；从离线的GIS工具转换到依靠云计算和计算机网络的在线服务的思维。

什么是PPDAC模型、它与空间分析有什么关系：

问题（problem）、规划（plan）、数据（data）、分析（analysis）、和结论（cconclusion）；

PPDAC模型为空间分析相关问题的解决流程提供了一个框架，并强调形式化分析是流程中非常重要的一部分。

空间分析的研究内容包括哪些方面（主要方式）（6个）：基于传统地图方法的空间分析；基于统计方法的空间分析；时空数据分析；专业模型与GIS工具集成分析；智能化空间分析和可视化空间分析。

（空间分析理论、空间分析方法和空间分析应用）

GIS的主要特征：

第二章：

（概念）欧式空间：欧式空间是对现实世界（物理空间）的一种数学理解与表达，是GIS

中常用的一种空间描述方法，主要用于描述空间的几何特征，如位

置、长度、面积和方位等。

拓扑空间：拓扑空间是另一种理解和描述现实世界（物理空间）的数学方法，拓扑空间是描述空间目标宏观分布或目标之间相互关系的有效工具。

拓扑属性：若空间目标间的关联、相邻与连通等几何属性不随空间目标的平移、旋转、缩放等变换而改变，这些保持不变的性质称为拓扑属性。

拓扑关系：拓扑关系是不考虑距离和方向的空间目标之间的关系，包括相邻、邻

接、关联和包含等。

全等变换：保持空间对象的形状和尺寸不变，进行平移或旋转平移。

相似变换：保持空间对象的形状不变，大小发生变化。

地理空间的概念、GIS中地理空间的两种形式：

经过投影变换后，在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。它是地理空间的抽象表达，是信息世界层面的地理空间。地理空间由地理空间定位框架及其所连接的地理空间特征组成。

GIS中地理空间一般被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是具有属性描述的空间几何位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成；相对空间是具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。

大地水准面：假定当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到大陆之下形成包围整个地球的、与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，称为大

地水准面。

地球椭球体：以一个接近地球整体形状的旋转椭球代替真实的地球形体，这个旋转椭球为参考椭球，称之为地球椭球体。

什么是地图投影、地图投影的主要类型：

地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。

高斯克里格投影：把地球视为一个圆球，设想一个平面卷成横圆柱。将其套在圆球外面，使横圆柱的轴心通过圆球的中心，地球面上的一根子午线与横圆柱相切，即

这条子午线与横圆柱重合，通常称为“中央子午线”或称“轴子午线”。

沿横圆柱的一条母线将横圆柱剪开并展成平面，中央子午线投影到横圆柱

上展开是一条直线，以这条直线作为高斯平面坐标系的纵坐标轴，即X轴。

另外，扩大赤道面与横圆柱相交，展平后这条交线必然与中央子午线相垂

直，作为高斯平面直角坐标系的横坐标，即Y轴。

什么是地理空间特征、包括哪些主要方面：

地理空间特征是GIS空间表达、度量、计算与分析的基础与依据。

空间位置、空间形态、空间关系、时空尺度等。

空间数据误差的主要来源包括哪些方面：

源误差（遥感数据误差、地图数字化误差、直接测量数据误差、属性数据误差）；

处理误差（坐标变换引起的误差、投影变换引起的误差、几何数据编辑的误差、空间数据内插的误差、矢量和栅格数据结构转换引起的误差、不同格式的空间数据转换引起的误差）；

使用误差。

基于空间特征的地理空间问题可以归为那几大类：（4大类）

空间分布和格局；资源配置与规划；空间关系与影响；空间动态与过程。

举例说明属性数据量测的四个层次（**量）：

命名量（北京、上海、广州、深圳等将不同城市区别开来）；

次序量（地震按照其发生的强度和烈度划分为6级、7级、8级等，序号越大表示它的强度和烈度越大）；

间隔量（不参照某个固定点，按间隔表示相对位置的数）；

比率量（A城市人口100万，B城市人口50万，表明A城市人口是B城市人口的两倍）

空间距离度量有哪些形式、不同的距离度量适用于那些情况：

空间目标基本单元距离（点间的距离）

扩展距离（为描述各种类型目标（包括线、面）间的距离）

Hausdorff距离（基于目标整体而非局部之间的距离、是一种真正的距离度量）

函数距离（当空间为非均质时）

矢量数据和栅格数据长度量测的差异：在矢量GIS和栅格GIS中量测长度的方式与原理有所

不同；栅格数据结构长度的计算存在很大的局限性。

试述曲线形态描述及其实际应用：曲线的描述经常涉及两个参数，即曲率和弯曲度。曲率反映的是曲线的局部弯曲程度，定义为曲线切线方向角相对于弧长的转动率（河流的曲率将影响汛期河道的通畅状况，高速公路的修建需要一定的曲率，曲率的大小影响汽车的行驶速度和行驶距离）；弯曲度是描述曲线弯曲程度的另一个参数，是曲线长度与曲线两端点线段长度之比（交通运输中，弯曲度反映的迂回特性不仅加大了运输成本，降低运输效率，而且增加了运输系统的维护难度，因此，企业经济研究领域经常需要考虑这一参数。）

如何定义空间分布、空间分布有哪些类型、有什么特点：空间分布就是空间目标在空间上的组合、排列和彼此间的相互关系等特征；

点模式和线模式的描述参数（大框架）：

点模式：分布密度、样方分析、分布中心、分布轴线、离散度等

线模式：线密度、最近邻、定向、连通度

缓冲区分析概念、类型、操作：

缓冲区是指为了识别某一地理要素或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立的具有一定宽度的带状区域。

类型：多级半径缓冲区、均质与非均质缓冲区

泰森多边形分析可以解决哪些实际问题、举例说明：

用于专题数据的内插、可以生成专题与专题之间明显的边界而不会出现不同级别之间的中间现象。大气质量评估、污染气体分布等应用研究。

什么是叠加分析、在叠加分析中如何处理属性和图形信息：

叠加分析是指将同一地区、同一比例尺、同一数学基础，不同信息表达的两组或多组专题要素的图形或属性数据进行叠加，根据各类要素位置、形态关系建立具有多重属性组合的新图层，对在结构和属性上既相互重叠，又相互联系的多种现象要素进行综合分析和评价；或者对反映不同时期同一地理现象进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其发展规律的一种空间分析方法。

叠加分析对属性和图形信息分开进行各自的叠加处理，属性信息叠加分为代数运算与逻辑运算。

什么是栅格计算、有哪四种运算形式：

栅格计算是对栅格数据的多层次分析，既包括使用单一栅格数据对独立像元、像元组或整个栅格数据层进行变换，以及基于两个或多个栅格数据进行不同专题特征间的关系分析与计算，其使用的计算方法既有数学函数，也有逻辑函数。

局部变换、领域变换、分带变换和全局变换。

局部运算和邻域运算的区别：

局部变换是像元与像元之间一一对应的运算，每一个像元都是基于自身的运算，不考虑与之相邻的其他像元。而领域变换是以某一像元为中心，对其周围像元的值进行计算，计算结果作为该像元的新值。也就是说，领域变换输出栅格层的像元值与其相邻像元值有关。

什么是重分类、主要应用：

应用分级函数进行局部变换的方法称为重分类。

应用：①用新的信息替代旧的数据值；②将某些值进行组合；③将数值重分类到一个统一的尺度下；④将特定的值设置成无值类型，或者给无值类型的栅格设置成一个值。

分带变换及主要应用：

将同一区域内具有相同值的像元看作一个整体进行分析运算，称为分带变换。

应用：计算具有某一相同属性的数据所包含的另一属性数据的统计信息（如：每个污染区的平均人口密度；同一高程处植物的种类；同一种植类型下的高程平均值）

什么是地图代数、地图代数支持哪些运算：

栅格数据的计算称为地图代数；

代数运算和逻辑运算（关系运算、逻辑运算）

什么是网络分析、网络分析的应用问题有哪几类：

网络分析是通过研究网络的状态及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源等的优化问题进行研究的一种空间分析方法。

一类是研究由线状实体及连接线状实体的点状实体组成的地理网络的结构；另一类是研究资源在网络系统中的定位与分配。

解释网络分析中链、结点和中心的含义：

链：链是构成网络的骨架，是现实世界中各种线路的抽象和资源传输或通信联络的通道。

结点：结点是链的端点，又是链的汇合点，可以表示交叉路口等。

中心：网络中具有一定的容量，能够接受或分配资源的结点所在的位置。

交通网络分析包括哪些经典问题：最短路径分析、旅行商问题、物流配送分析。

位置和服务区分析可以解决哪些应用问题：选址问题（定位问题）、分配问题、P中心定位

于分配问题。

什么是动态分段、主要应用有哪些：

利用线性参考技术，根据属性数据的空间位置，实现属性数据在地图上动态显示、分析及输出等。

应用：模拟与分析公路、铁路、河流、管线等具有线性特征的地物，广泛应用于公共交通管理、路面质量管理、航海线路模拟、通信网络管理、电网管理等诸多领域。

什么是流分析：

流分析就是根据网络元素的性质选择将目标经输送系统由一个地点运送至另一个地点的优化方案，网络元素的性质决定了优化的规则。

第五章：

空间自相关：一个区域单元上的某种地理现象或某一属性值与邻近区域单元上同一现象或属性值的相关程度。通过检测一个位置上的变异是否依赖于邻近位置的变异

来判断该变异是否存在空间自相关性，即是否存在空间结构关系。

空间各向同性：当空间自相关仅与两点间距离有关、与方向无关时，称为各向同性。

空间各向异性：在相同距离上，不同方向可能具有不同的自相关值，即与其他方向相比，在某个方向上距离更远的事务具有更大的相似性，这种方向效应称为各向异性。

什么是确定性空间插值、主要方法有哪些：

确定性插值法是使用数学函数进行插值，以研究区域内部相似性或平滑度为基础由已知样点来创建预测表面的插值方法。

主要方法：反距离加权法、趋势面分析、全局多项式法、局部多项式法及径向基函数法等。

什么是地统计、与经典统计的区别：

地统计学是以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究地理空间事物或现象的空间相互作用及变化规律的学科。

最大区别：弥补了经典统计学忽略空间方位的缺陷。

什么是区域化变量、有什么特点：

以空间点x的三个直角坐标（Xu，Xv，Xw）为自变量的随机场Z（Xu，Xv，Xw）=Z（x），反映某种空间现象的特征。

特点：空间局限性；连续性；各向异性；区域化变量在一定范围内呈一定程度的空间相关，当超出这一范围之后，相关性变弱甚至消失；特殊的变异性可以叠加在一般的规律之上。

如何根据墨兰系数判断空间相关性：

若I值大于0，相邻地区拥有相似数据属性呈正相关关系，属性值高或低的地区都有聚集现象；

若I值小于0，相邻地区属性差异大，数据空间分布呈现高低间隔分布的状态，表现为负相关关系；

若I值趋近于0，则相邻空间单元间相关性低，某空间现象的高值或低值呈无规律的随机分布状态。

绘图说明半变异函数、协方差函数（基台、块金、变程的概念）：

块金值（nugget）：测量误差和空间变异；

基台值（sill)：相对稳定的常数。超过基台值，空间相关性不存在。

变程（range）：某观测尺度下，空间相关性的作用范围。变程范围内，样点间距离越小，空间相关性越大。h>R时，空间相关性不存在。

举例说明建立表面预测模型的一般流程：

①原始数据显示表达；②考察数据；③模型分析；④结果诊断；⑤不同方法比较；⑥结果输出给其他应用。

什么是克里格插值：

克里格（Kriging）插值法是建立在半变异函数理论分析基础上，是对有限区域内的区域化变量取值进行线性无偏最优估计的一种方法。

影响半变异函数选择的主要因素：怎么通过半变异函数判断空间相关性：

主要因素：①样点间的距离和支撑的大小；②样本数量的大小；③异常值的影响；④转换；⑤比例效应的影响；⑥漂移的影响；⑦半变异模型步长分组及步长大小的选择；⑧空间数据变化的方向效应；⑨半变异模型的合并

半变异函数大时，空间相关性减弱。

什么是探索性空间数据分析、常用的数学方法、主要应用;

探索性空间数据分析是指利用统计学原理和图表相结合的方法对空间数据的性质进行分析、鉴别，探索数据结构和规律，用以引导确定性模型的结构和解法。

数学方法：直方图、QQ概率图、趋势分析、半变异函数曲线图和协方差函数曲线、半变异/协方差函数云图、正交协方差函数云图。

应用：检验数据分布、全局趋势分析、寻找数据离群值、空间自相关及方向变异

常用的克里格模型有哪些适用条件（什么样的情况用什么）：

当假设属性值的期望值是未知的，选用普通克里格；

当假设属性值的期望值为某一已知常数时，选用简单克里格；

当数据存在主导趋势时，选用泛克里格；

当只需了解属性值是否超过某一阈值时，选用指示克里格；

若不服从简单分布时，选用析取克里格；

当同一事物的两种属性存在相关关系，且一种属性不易获取时，选用协同克里格方法，它借助另一属性实现该属性的空间内插。

第六章：

地面曲率：地形表面一点扭曲变化程度的定量化度量因子，反映地形曲面在各个截面方向上的形状、凹凸变化。

剖面曲率：指对地面坡度的沿最大坡降方向地面高程变化率的度量。

平面曲率：地形表面具体到任一点P，用过该点的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率值。（垂直于最大斜率方向的曲率）

坡长及其意义：

坡面上由给定点逆流而上到水流起点（又称源点）之间轨迹（也称水流路径或流线）的最大水平投影长度。

意义：水土保持的重要因子，当其他条件都相同时，水力侵蚀的强度由坡长决定，坡面越长，水流汇聚的流量越大，侵蚀力就越强。坡长也直接影响地面径流的速度，进而影响对地面土壤的侵蚀力。

基于DEM数据的非流量累计坡长提取顺序：

在DEM上进行地形形态分析的主要内容包括哪三个方面：

①地形形态特征提取；②水系特征提取；③地形可视性特征分析。