1.2 空间分析过程+1.3 GIS与空间分析
GIS空间分析原理与方法
GIS空间分析原理与方法学院：资源与环境学院专业：地理信息系统班级：2011010班姓名：李松青学号：201101014GIS空间分析原理与方法地理信息系统是地理空间数据处理、分析的重要手段和平台。
在计算机软硬件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统的核心是功能是空间分析。
空间分析使GIS超越一般空间数据库、信息系统和地图制图系统，不仅能进行海量空间数据中隐藏的模式、关系和趋势，挖掘出对科学决策具有指导意义的信息，从而解决复杂的地学应用问题，进行地学综合研究。
以下是对本册内容的总结：第一章地理空间数据源分析与GIS本章简要回顾了20世纪50年代以来地理空间数据处理与建模领域，探讨了GIS 环境下空间分析的基本框架。
1.地理空间数据处理与建模1.1数量地理学讲述了数量地理学的发展、与传统地理学的比较及其地理分析模拟方法（地理系统分析，随机数学方法，地理系统数学模拟）。
1.2 地理信息系统主要介绍了GIS的概念与功能1.3 地理计算介绍了地理计算的概念与地理计算的模型和方法2.地理空间数据挖掘2.1 地理空间数据挖掘概述介绍了数据挖掘的概念、发展及其体系结构2.2 地理空间数据立方体介绍了数据立方体的基本思想与数据立方体概念所涉及的维度类型（非空间维度，空间-非空间维度，空间-空间维度），度量值（数值度量，空间度量）和成员属性2.3 联机分析处理技术介绍了OLAP概念以及与地理空间数据立方体的关系。
2.4 地理空间数据挖掘典型方法地理空间数据挖掘主要方法有：地理空间统计方法，地理空间聚类方法，地理空间关联分析，地理空间分类与预测分析，异常值分析3.GIS环境下的空间分析3.1 空间分析概念介绍了空间分析的概念与本质特征，空间分析的研究对象与目标3.2 空间分析的萌芽与发展介绍了空间分析的发展过程3.3 GIS与空间分析介绍了GIS与空间分析的关系以及地理信息系统未能大量引入专业空间分析模块的原因。
ARCGIS空间分析基础
在Coverage中,存储要素属性的数据表是以 INFO格式存储 (ArcInfo中的一种文件格式),与Shape文件不同,Coverage中可 以将要素的拓扑信息(长度,面积,连通性,相邻关系)作为属性 表的一部分来存储.INFO数据表有一个标识字段(关键字段) cover# (具体比如: landusecover#) ,通过关键字段关联要素的几 何数据与属性表.
4.1.1.9
栅格: Grids
除了影像外,ArcGIS 还支持一种称为GRID的栅 格数据格式. 有两种类型的栅格数据:连续数据和离散数据. 这两种数据和结构是相同的,都是由一定大小的 栅格单元组成的矩阵表示.不同之处在于,连续 栅格数据中栅格单元的值可以是浮点数,栅格单 元的值域是一个连接变化的区间; 而离散栅格数据 中,栅格单元的值是整型数,值域区间是离散的 有限区间. 连续栅格通常用于表示可度量和具有一定数量的 数据,普通的例子比如:高程,降雨量等.
EDGES
NODES Nodes A B C D E F G H 1, 5, 2 2, 5, 4 2, 4, 3 1, 6, 5 5, 6, 7 5, 7, 8 5, 8, 4 3, 4, 8
Adjacent A B C D E F G H B, D A, G, C B, H A, E D, F E, G B, F, H C, G
– 空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自 然,社会和人文经济景观数据,可以是图形, 图像,文字,表格和数字等.它是GIS所表达 的现实世界经过模型抽象后的内容,一般通过 扫描仪,键盘,光盘或其它通讯系统输入GIS.
4.1.1.1空间数据的表示
点
在某一尺度下, 可以用点,线, 面,体来表示 各类地理空间 要素
GIS空间数据处理与分析
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相互关联的强大工具。
通过使用GIS，可以实现对空间数据进行有效的管理、分析和模拟。
本文将探讨如何利用GIS进行空间分析与模拟的方法和应用。
一、空间数据的获取和处理在进行空间分析与模拟之前，首先需要获取和处理空间数据。
空间数据以矢量数据和栅格数据两种形式存在。
矢量数据由点、线和面等几何对象组成，栅格数据由像素组成。
获取空间数据的主要途径包括遥感影像解译、GPS定位和数字化等。
处理空间数据的方式包括数据预处理、数据转换和数据整合等。
二、空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS最基本的功能之一，它通过在多个空间数据层中搜索特定条件的空间对象来生成查询结果。
常用的空间查询方法包括属性查询、空间关系查询和空间拓扑查询等。
属性查询是根据空间对象的属性来进行查询，如查询符合某一特定条件的点、线或面。
空间关系查询是根据空间对象之间的关系来进行查询，如查询与某一线相交或包含于某一面的点。
空间拓扑查询是根据空间对象之间的拓扑关系来进行查询，如查询不相邻的线之间的相交点。
2. 空间统计分析空间统计分析是利用特定的统计方法来分析和描述空间数据分布规律的一种方法。
常用的空间统计分析方法包括点模式分析、空间自相关分析和空间插值分析等。
点模式分析用于研究点数据的分布规律，如热点分析和聚类分析。
空间自相关分析用于研究地理现象之间的空间相关性，如 Moran's I指数和Geary's C指数。
空间插值分析用于根据已知的点数据值推测未知位置的数据值，如反距离加权插值和克里金插值。
3. 空间网络分析空间网络分析是研究地理网络中距离、路径和连通性等问题的方法。
常用的空间网络分析方法包括最短路径分析、路径搜索和网络连通性分析等。
最短路径分析用于确定两个地理位置之间最短路径的长度和路线。
gis空间分析原理与方法
gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。
GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。
一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。
1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。
每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。
2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。
常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。
空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。
二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。
常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。
2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。
常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。
3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。
常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。
4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。
常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。
三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。
1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。
2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。
利用GIS软件进行地理空间分析的教程
利用GIS软件进行地理空间分析的教程GIS（地理信息系统）软件是一款强大的工具，可用于进行地理空间分析。
地理空间分析是利用地理信息和位置数据进行研究、可视化和预测的过程。
在本教程中，我们将介绍一些常见的地理空间分析技术和如何使用GIS软件进行这些分析。
第一章：GIS软件简介首先我们将介绍GIS软件的基本概念和功能。
GIS软件可以处理、存储、分析和可视化地理数据，它可以帮助人们更好地理解地理现象和问题。
常见的GIS软件包括ArcGIS、QGIS和Google Earth等。
第二章：地图投影和坐标系统在进行地理空间分析之前，我们需要了解地图投影和地理坐标系统。
地图投影是将地球的曲面投影到平面上的过程，而地理坐标系统则是在地图上标识位置的方式。
不同的地图投影和坐标系统对地理空间分析有重要的影响。
第三章：地图数据采集与处理地理空间分析的第一步是采集和处理地图数据。
通过使用GPS设备、航空遥感和卫星图像等工具，可以收集到各种类型的地理数据，包括地形、建筑物、道路和土地利用等。
然后，可以使用GIS软件对这些数据进行处理和清洗，以便进行进一步的分析。
第四章：空间查询和数据查询地理空间分析的核心是空间查询和数据查询。
空间查询是通过在地图上绘制特定范围的区域来找到符合特定条件的要素，例如，在一个城市中找到所有的公园。
数据查询是通过指定特定的属性条件来查找符合要求的数据记录，例如，查找特定类型的建筑物或土地利用。
第五章：空间分析和空间统计使用GIS软件进行地理空间分析还包括空间分析和空间统计。
空间分析是通过对地理数据的空间关系进行计算和分析，以研究地理现象和模式。
常见的空间分析技术包括缓冲区分析、交互分析和网络分析等。
空间统计是利用统计方法来研究地理现象的空间分布和相关性。
第六章：地理可视化和地图制图地理空间分析的结果通常需要以地图或其他可视化形式进行展示和传达。
使用GIS软件可以创建各种类型的地图，包括点线面地图、等值线地图和热力图等。
测绘技术GIS空间分析方法介绍
测绘技术GIS空间分析方法介绍近年来，随着技术的发展和需求的增加，地理信息系统（GIS）在测绘领域中的应用越来越广泛。
GIS空间分析是其中一个重要的应用领域，它通过对空间数据的处理和分析，为测绘工作提供了更多的可能性和深度。
本文将介绍一些常用的GIS空间分析方法。
第一部分：空间数据模型在进行GIS空间分析之前，首先需要对空间数据进行建模和组织。
常用的空间数据模型有点、线和面。
点模型适用于表示离散的地理对象，如建筑物、道路交叉口等。
线模型适用于表示地理对象之间的线性关系，如道路、河流等。
而面模型适用于表示具有连续性的地理对象，如土地利用类型、地貌等。
对于不同类型的地理对象，可以选择不同的空间数据模型进行建模和处理。
第二部分：空间查询和空间关系分析一旦空间数据建模完成，就可以进行空间查询和空间关系分析。
空间查询是指根据某个特定条件对空间数据集进行查询，以获得符合条件的地理对象。
例如，可以根据地理坐标范围对地图上的建筑物进行查询，来获取特定区域内的建筑物信息。
空间关系分析则是研究地理对象之间的拓扑和邻近关系，以了解它们的相互作用和关联性。
例如，可以通过空间关系分析，判断某个建筑物是否与某个道路相交。
第三部分：空间插值和空间描绘除了查询和关系分析，GIS空间分析还可以进行空间插值和空间描绘。
空间插值是指根据已有的离散空间数据，通过数学模型来推算未知位置的空间值。
例如，可以根据现有的气象站数据，插值出某个地区的气温分布图。
空间描绘则是将空间数据以图形的形式进行可视化展示。
例如，可以将测量出的地形表面数据转化为等高线图或地形图，来更直观地展示地形特征。
第四部分：空间统计和空间决策支持除了前面提到的基本分析方法，GIS空间分析还可以进行空间统计和空间决策支持。
空间统计是指对空间数据进行统计分析，以获得地理现象的特征和规律。
例如，可以对某个区域的城市人口密度进行空间统计，以了解城市发展的状况。
空间决策支持则是将GIS空间分析应用于决策过程中，以提供决策者更准确的信息和可视化的支持。
gis空间分析2篇
gis空间分析2篇GIS空间分析是地理信息系统(GIS)的基础，它是在地图上使用定量和定性空间数据来解决问题的过程。
GIS空间分析通常包括地图代数、空间查询、地图重叠、缓冲区分析和空间模式识别。
下面将详细描述这些内容。
一、地图代数地图代数是一种将多个图层合并到一个新图层中的方法。
例如，我们可以将不同的图层组合在一起来查找特定地区的环境污染情况。
地图代数可通过以下几个步骤来完成：1.将两个图层贴合在一起。
2.为每个图层分配权重，以决定其对输出图层的影响。
3.对两个图层进行某些相应的操作，如求和、最小值或最大值，并将结果分配给每个像素。
4.根据比率重新调整输出图层的值范围。
二、空间查询空间查询是在GIS中找到满足特定条件的空间对象的过程。
例如，我们可以通过空间查询找到一定距离内的所有餐厅或医院。
常见的空间查询方法包括点查询、线查询和面查询。
点查询：该查询查找某个点周围的所有相关点，如找到所有公园的位置。
线查询：该查询查找与某条线相交或相邻的所有线，如查找沿着某个道路的建筑物。
面查询：该查询查找与某个面相邻或相交的所有面，如查找城市中所有的公园区域。
三、地图重叠地图重叠是指将多个图层叠加在一起来获得包含不同图层的所有信息的新图层。
例如，我们可以将不同的图层，如水域、道路和建筑物，在一个图层中组合以查找安全区域。
地图重叠可以为我们提供对同一地理区域不同类型数据的汇总和分析。
四、缓冲区分析缓冲区分析是一种在GIS中识别特定地理位置周围资源的方法。
例如，我们可以在地图上为某个区域创建缓冲区以了解其周围的环境因素对该区域的影响。
缓冲区分析通常分为两个步骤：创建缓冲区和分析缓冲区。
1.创建缓冲区：在GIS中创建缓冲区需要定义中心点，并选择缓冲区的形状和大小。
2.分析缓冲区：分析缓冲区可以确定缓冲区内的资源类型和数量，并将其与其他地理数据进行比较以获得有价值的信息。
五、空间模式识别空间模式识别是一种在GIS中分析地理现象分布模式的方法。
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5月
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9月
9月
250
蒸发量（mm）
200 150 100 50 0
潜在蒸散发
气候湿度—》土壤含水量—》潜在 植被—》叶面指数—》潜在蒸散发 的模拟推算（赵传燕 等 2004）
1
3
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25
次
数
实测水面蒸发量（mm）
Hargreaves公式模拟的蒸发量
250
200
土壤含水量的季相变化
林地 坡地 梯田 荒地 草地
土壤含水量(mm)
150
100
50
0
上 旬
中 旬
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上 旬
中 旬
下 旬
上 旬
中 旬
下 旬
上 旬
中 旬
下 旬
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中 旬
下 旬
上 旬
中 旬
Thornthwait
湿度指标(Im)
下 10 旬 月 上 10 旬 月 中 旬
4月
4月
4月
5月
5月
1 空间分析的基本步骤
建立分析目标和满足的条件
遵循原则：大处入眼， 小处着手； 分解成若干子问题 数据及其属性
实例1:
为了缓解交通拥挤问题，某市规划部门需要把学府路 由两车道增加为四车道，同时增加新的转弯车道。在 开展该工程前，需要提交一个影响评估报告给市政府 相关机构？
报告中需要陈述以下内容：
0.595 kg.m-2
Moderately desertified lands: 0.931 kg.m-2 Severely desertified lands: 2.107 kg.m-2
1996:albedo
Very severely desertified lands: 7.144 kg.m-2
一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到真正完 善的程度. ——马克思
计量革命的直接成果是导致了GIS革命的到来 ——英国著名地理学家Johnston RJ,1995
地理计算和网格计算
地理计算是一种高性能计算，特点：
1）强调地理主题；
2）对现存问题承认有新的或者更好的解决办法，且 可以解决以前不能解决的问题；
0.7
pij t Wij t NPP ij t
0.0001
DEMij t
S k t (Tranij t ) k 1 d t ijk
1.3 M t
1.2
SMPD (Surface Modelling of Population Distribution) 模型
Spatial distribution of national highways in 2020
实例2：中国人口分布表面模拟与预测 (岳天祥等报告):结果
SMPD 模拟的二十世纪三十年代 初1km分辨率中国人口密度 (人/平 方公里)
胡焕庸在二十世纪三十年代初，通 过查阅各种公报、杂志和内政部报 告得出的县级行政区人口密度(人/平 方公里)
空间分析
GIS是空间分析发展到一定阶段的产物； 二者关系如同统计学与统计软件包的关系，空间分析是GIS的 核心和科学目的，同时GIS又提供了较完善的空间分析功能
GIS是否能解决所有的空间分析问题？
第一章 GIS空间分析绪论
1.1 1.2 1 2 3 1.3 1 2 基本概念 空间分析过程 空间分析的基本步骤（掌握） 空间分析的本质特征（掌握） 空间分析的根本目标（掌握） GIS与空间分析 空间分析的发展（了解） GIS与空间分析的关系（掌握）
The human population distribution (unit: persons per square kilometer)
in 1930
in 1949
in 2000
Scenario II of population distribution in 2020
3 空间分析的研究目标
实例2：中国人口分布表面模拟与预测(岳 天祥报告):数据
Water system in China
DEM Spatial distribution of the mean NPP in 1990s (Unit: gC· m-2· yr-1)
Spatial distribution of cities in 2000
空间分析的基本步骤
空间数据
空间信息
2
空间分析的本质特征
1）探测空间数据中的模式； 2）研究空间数据间的关系并建立相应的空间数据模型； 3）提高适合于所有观察模式处理过程的理解； 4）改进发生地理空间事件的预测能力和控制能力。
实例2：中国人口分布表面模拟与预测(岳 天祥报告):定义问题和选择分析工具
1.4 常用GIS空间分析类型 1.5 ArcGIS软件介绍及其空间处理方式
思考题
1 空间分析的基本步骤、本质特征和根本目标是 什么？试举例说明。 空间分析与GIS的关系是什么？ 详细了解ArcGIS的框架体系和空间处理方式！
2
3
1 GIS
1) 认知：有效获取空间数据，并对其进行科学的组 织描述，利于数据再现事物本身。 e.g.天气预报，风险图,整体的地理环境图 2) 解释：理解和解释地理空间数据的背景过程，认 识事物的本质规律。 e.g.住房价格中的地理邻居效应 3) 预报：在了解、掌握事件发生现状和规律的前提 下，运用有关的预测模型对未来的状况作出预测。 e.g.传染病的爆发 4) 调控：对地理空间发生的事件进行调控 e.g.合理分配资源,人口的迁移
新图层的属性表中已包括了被 影响的地块的确切面积及所有 权人信息及土地出让估价
实例1：准备空间数据和制定空间分析流程
该图基于城市街道 路面扩宽的实例， 显示了数据及与工 具（过程）的关系 和处理流程
实例1：空间分析结果的展示合理性
The human population distribution in 1949(unit: persons per square kilometer)
由于路面的扩展，沿街的哪些地块需要被征用？ 被影响地块上的建筑及设施因路面扩宽而遭受的损失是多少？
实例1:定义问题
哪条街道要扩宽？ 路面宽度要扩到多少米，还包括必要的缩进的部分。 每个地块受到影响的部分有多少?
实例1:了解工具
从街道图层中选择需要 扩宽的街道，生成子集 根据新的路面宽度，沿 街道中心线生成缓冲区 图层相交操作后得到 一个新图层，由位于 缓冲区内的地块组成
黄河上游的沙漠化程度（曾永年 等, 2003）
100°30′
101°00′
36°00′
36°00′
1987:albedo
35°45′
Soil carbon loss in different desertified lands Mildly desertified lands:
100°30′ 101°00′
第一章 GIS空间分析绪论
1.1 基本概念
1.2 空间分析过程
1.3 GIS与空间分析 1.4 常用GIS空间分析类型
1.5 ArcGIS软件介绍及其空间处理方式
许宝荣 2008-09-24
回顾
1.1 基本概念 1 GIS 2 地理空间、分析空间、工作空间 3 空间分析
空间分析研究对象
空间距离 空间方位 拓扑关系
计算机技术的引入 空间数据结构 和计算机制图 空间分析 高性能计算和互联网的引入
GIS
地学计算和网格计算
计量革命
20世纪20-30年代,统计学在地学研究中萌芽.
世界范围内第一个将地理学的理论和方法建立在 定量基础上的倡导者和实践者，同时是第一本计量地 理学教材的作者——美国加里森（Garrison WL）及 其领导的华盛顿小组。
空间位置 空间分布 空间形态
空间物体的个体定位信息，通过空间坐标系传递； 同类空间事物的群体定位信息； 用空间物体几何特征定量描述。
1 空间分析的发展
传统的空间分析
地图
制图 应用
物理、数学等方法的引入
现代 空间 分析
前期：统计分析，空间分布模型 计量革命 后期：地理空间复杂系统，时空演化过程
27
第一章 GIS空间分析绪论
1.1 基本概念 1.2 空间分析过程
1.3 GIS与空间分析 1 空间分析的发展 2 GIS与空间分析的关系
1.4 常用GIS空间分析类型 1.5 ArcGIS软件介绍及其空间处理方式
空间分析研究对象
空间距离 空间方位 拓扑关系
空间目标：主要有空间格局、空间关系和过程
网格计算
互联网环境下的新计算技术
2 GIS与空间分析的关系
偏重空间数据库的存储,管理和制 图,其分析方法以空间位置为核心, 关注对象之间的空间位置关系。
GIS
分 析 技 术 科 学 目 的
将空间位置作为数据的属性来考 虑,核心是各要素之间的关系及其 表现形式,来建立,解释和分析解决 为什么的问题。
Spatial distribution of railways in 1949
Spatial distribution of railways in 2020
Spatial distribution of railways in 2000
Spatial distribution of roads in 1949 Spatial distribution of national highways in 2000