第五章 土地信息处理与分析技术 土地信息系统土地资源管理专业
第五章 土地信息处理与分析技术 土地信息系统土地资源管理专业
• 1.
2.
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2.资源分配
• 资源分配也称定位与分配问题，它包括了目标 选址和将需求按最近 ( 这里的远近是按加权距 离来确定的)原则寻找的供应(收购)中心(资源 发散或汇集地)两个问题。
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3. 连通分析(结点之间相互连通)
• 从某一结点或边出发能够到达的全部结点或边， 这一类问题称为连通分量求解。 • 最少费用连通方案的求解，即在耗费最小的情况 下使得全部结点相互连通。 • 连通分析对应图的生成树求解。最少费用求解过 程则是生成最优生成树的过程
第五章 土地信息处理与分析技术
• 土地信息的空间分析 • 土地信息的空间查询
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第五节 土地信息的空间分析
空间分析: 是基于土地对象的位臵和形态特征的空间 数据分析技术, 其目的在于提取和传输空间信 息。 结果: 产生新图形; 新属性 • • • • 缓冲区分析 拓扑叠加分析 逻辑关系分析 网络分析
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4、点与面的叠加：可以分析每个多边形内
某类点状元素的多少或哪些点落在哪些多 边形内, 常用于各种事物分布分析, 如查 看GPS控制点的分布情况等。
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三、逻辑关系分析
• 用逻辑表达式来分析处理重合点的非几 何特性之间的逻辑关系, 实现对空间数 据复合、提取、删除等操作。如子集A为 针叶林区, 子集B为坡度小于150区
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2. 面与面的叠加：
面与面的叠加是 将两个多边形层 叠加到一起, 合 成一个新的多边 形。面与面的叠 加在城市规划及 土地管理中用途 很广。面与面的 叠加如图5-36所 示。（属性提取、 图形切割）
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3. 线与面的叠加：线 与面的叠加是将一个 线状元素或网络状元 素与多边形叠加。例 如: 线为道路网, 面 为市区某区块, 则可 得到该区内道路分布 状况及密度、内部交 通流量、进入和离开 交通量等。线与面的 叠加分析如图5-37。
土地信息系统
土地信息系统简介土地信息系统（Land Information System，LIS）是一种用于管理、分析和展示土地相关数据的信息系统。
它整合了土地资源、土地利用和土地管理等方面的数据，为土地规划、土地管理和决策提供支持。
本文将介绍土地信息系统的定义、功能、应用领域以及挑战和发展趋势。
定义土地信息系统是一种集成土地相关数据的计算机系统，用于获取、存储、处理和展示土地资源的相关信息。
它包括土地地理信息系统（Land Geographic Information System，LGIS）、土地管理信息系统（Land Management Information System，LMIS）和土地规划信息系统（Land Planning Information System，LPIS）等子系统。
功能土地信息系统具有以下功能：1. 数据采集与存储：通过采集各种来源的土地数据，包括土地界线、土地类型、土地权属等信息，并将其存储在数据库中。
2. 数据管理与整合：对采集到的土地数据进行管理和整合，确保数据的完整性和一致性，为后续的分析和决策提供可靠的基础。
3. 空间分析与模拟：通过空间分析技术，对土地数据进行分析、建模和模拟，以获得土地利用、土地规划等方面的信息和结果。
4. 决策支持与评估：基于土地数据和分析结果，提供决策支持和评估功能，帮助决策者优化土地利用、土地规划等决策过程。
应用领域土地信息系统在以下领域有广泛的应用：1. 土地规划与管理：帮助城市规划部门和土地管理机构进行土地规划和管理，包括土地用途划定、土地用途变更等方面的工作。
2. 土地资源调查与评价：支持土地资源调查和评价工作，为农林牧渔业、旅游业等提供土地资源利用的依据。
3. 土地权属管理与交易：用于土地权属登记、土地交易管理等方面的工作，确保土地权益的合法性和可追溯性。
4. 环境监测与评估：应用土地信息系统进行环境监测和评估，包括土地污染、土地退化等方面的工作。
土地资源管理专业知识资料
土地资源管理专业知识资料
土地资源管理专业知识资料主要包括以下几个方面：
1.土地资源基础理论：包括土地资源的定义、特性、分类、数量、质量以及土地资源的经济学、社会学和生态学意义等。
2.土地利用与规划：研究土地利用的目标、原则、方式、布局以及土地规划的制定、实施和监督等方面的知识。
3.土地资源保护与可持续利用：探讨土地资源的保护措施，包括土地复垦、土地整理、土地修复等，以及实现土地资源的可持续利用，保持土地资源的可持续生产能力。
4.土地法律法规与政策：介绍土地管理相关的法律法规，包括土地所有权、使用权、流转权等产权制度，以及相关的土地政策，如耕地保护政策、城市房地产政策等。
5.土地信息技术：介绍土地信息技术的原理、方法和应用，包括地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）等。
6.资源环境综合管理：介绍资源环境管理的概念、原则、方法和技术，包括环境影响评价、资源环境监测、生态保护等方面的知识。
7.国际土地资源管理：介绍国际土地资源管理的概念、原则、方法和技术，包括跨国土地利用规划、国际土地资源监测、全球土地政策研究等方面的知识。
以上仅是土地资源管理专业知识资料的一部分，具体内容还需根据实际需求进行深入研究。
土地信息处理与分析技术(ppt 88页)
LIS
的坐标系，它们使用的坐标都是设备的相
对坐标。
5
土 地 信 息 系 统
LIS 图5-1 设备坐标系
6
坐标变换的类型
土
1.设备相对坐标到用户坐标的变换 一般
地
在图形数字化前后进行，它是利用点的高斯
信
坐标和图幅角点采集坐标建立采集坐标到高
息
斯坐标的变换关系，并利用这些变换参数将
系
图幅中全部采集坐标变换为高斯坐标。
N1
N2
a2
N2
N3
息
弧段 起结点 终结点
系 N1
a1 N2
a2
N3 a1
N1
N2
统
LIS
a3 N4
a2
N2
N3
a3
N2
N4
弧段 起结点 终结点
N1
a1 N2
a2
N3 a1
N1
N2
a3 N4
a4 a2 a3
N2 N2
N3 N4
a4
N4
N3
结点—弧段表
结点 弧段
N1
a1
N2
a1 a2
N3
a2
结点 弧段
N 链是否被用过两次， Y 即已经成为两个 多边形的边
结束
P1
A2
A1
A3
P5 P4
A5
P2
A4
P3
（1）从Pl结点开始，起始链定为 P1P2；从P2点算起，P1P2最右边的 链为P2P5；从P5算起，P2P5最右边 的链为P5P1。所以，形成的多边形 为P1P2P5P1;
（2）从P1结点开始,以P1P5为起始 链，形成的多边形为P1P5P4Pl;
613土地信息系统考试内容范围
613《土地信息系统》考试内容范围一、考试目的土地信息系统是土地资源管理专业的专业课，是运用现代科学技术处理和管理土地空间数据的技术性科目，也是目前土地管理工作必不可少的技术基础。
要求考生掌握土地信息系统的原理、内容和方法。
通过对本课程的掌握，使学生能科学管理土地数据，运用LIS 技术分析解决问题，为进一步深造打下良好的基础。
二、考试内容第一章：土地信息系统概述1、基本概念2、土地信息系统构成及功能3、土地信息系统与相关学科的关系第二章：土地信息技术基础1、土地信息分类与编码2、土地信息的空间参考系3、空间数据结构第三章：空间数据的处理技术1、数据源与数据输入2、空间数据处理（变换、重构及提取等）3、空间数据的质量4、空间数据的元数据第四章：土地空间数据库1、空间数据库概念2、土地空间数据库设计3、土地空间数据库建立第五章：土地信息分析技术1、土地信息空间查询2、土地信息空间分析第六章：土地信息的表示与可视化1、土地信息表示概述2、地图基本知识3、土地信息的专题要素表示4、土地信息的可视化第七章：土地信息系统的架构1、土地信息系统的功能组成2、土地信息系统的平台成第八章：土地信息系统设计1、土地信息系统的软件开发过程2、土地信息系统的需求分析3、土地信息系统的系统设计4、土地信息系统的应用第九章：土地信息系统应用1、地籍管理2、土地利用规划3、分等定级估价4、信息服务三、参考书目1、《地理信息系统概论》黄杏元马劲松编著高等教育出版社2、《土地管理信息系统》孙在宏主编科学出版社3、《土地信息系统》刘耀林主编中国农业出版社。
土地信息系统课程习题库和参考答案
第七章 土地信息的表示与可视化
1.土地信息的表示方法有哪些？ 2.地图与土地信息系统有何联系与区别？ 3.地图符号的涵义、作用、构成。 4.实现自动注记放置的系统应具备的功能。 5.面状专题内容的表示方法。 6.专题地图设计的内容。 7.如何进行土地信息的可视化？ 8.空间可视化的类型。 9.何为虚拟地理环境，有何特点？
2、 简述土地信息系统的组成、基本功能。
土 地 信 息 系 统 的 组 成 ： 一般由硬件、软件、数据库和人组成。硬件的配置主要包括输入设 备(如数字化仪、扫描仪、键盘等)，输出设备(如绘图仪、打印机、显视器等)，计算机系统，数 据存贮设备(如磁盘和光盘驱动器、磁带机等)；信息系统的软件由管理软件和功能软件组成； 土地信息系统的核心是数据库(Data Base)，用于存贮各种空间位置、拓扑关系和非空间数据。 其基本功能：1、数据采集、检验与编辑； 2、数据格式化、转换、概化；3.数据的存储与组织 4.查询、统计、计算 5、空间分析 6、显示
10 设计题：随着土地管理工作的深入，地籍、地类历史数据的查询与检索越来越频繁，土
地管理工作者对于土地信息系统时空数据管理功能的要求也越来越高。目前，即使一座中等 规模的城市，每天土地使用权交易量平均都可达十宗以上。存储并使用这些与日俱增的大量 数据对土地信息系统的时空数据管理功能是一个巨大的挑战。为满足实际工作对时空数据的 管理功能要求，提出你的设计方案。
第五章 土地信息的数据处理与分析
第五章 土地信息系统的数据处理与分析§5.1坐标系与坐标变换5.1.1三种坐标系1 用户坐标系指地图采用的坐标系统，主要有高斯平面坐标和大地坐标（曲面坐标—经纬度、大地高），其特点是与显示设备无关。
2 规格化数据库坐标系数据库系统中直接存用户坐标会有两个问题（1）、存实数比存整数占空间大。
（2）、存实数不易实现规格化，从而不易实现定位处理。
建立规格化数据库坐标系，就是为了克服这两个缺点。
规格化数据库用两个字节的整数来表示图形点坐标，这些整数的值域是-32768-32768，若存储一幅65cm*65cm 的地图,其数值精度已达到了0.01mm ，具有足够的图解精度。
3 设备坐标系指图形显示设备所特有的坐标系统。
例如电脑显示器的坐标原点在显示屏的左上角。
因此，数据录入和输出涉及到用户坐标和设备坐标之间的变换，数据入库和数据检索就要进行用户坐标与规格化数据库坐标之间的变换，而图形交互编辑则要进行数据库规格坐标与设备坐标之间的变换了。
5.1.2坐标变换5.1.2.1不同坐标系之间的变换 1、欧勒角与旋转矩阵对于二维直角坐标，如图所示，有：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡1122cos sin sin cos y x y x θθθθ(10-8)在三维空间直角坐标系中，具有相同原点的两坐标系间的变换一般需要在三个坐标平面上，通过三次旋转才能完成。
如图所示，设旋转次序为： ①绕1OZ 旋转Z ε角，11,OY OX 旋转至00,OY OX ；②绕0OY 旋转Y ε角10,OZ OX 旋转至02,OZ OX ； ③绕2OX 旋转X ε角，00,OZ OY 旋转至22,OZ OY 。
Z Y X εεε,,为三维空间直角坐标变换的三个旋转角，也称欧勒角，与它相对应的旋转矩阵分别为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=X X X XX R εεεεεcos sin 0sin cos 0001)(1 (10-10)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=Y YY YY R εεεεεcos 0sin 010sin 0cos )(2(10-11)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100cos sin 0sin cos )(3ZZZ ZZ R εεεεε(10-12)令 )()()(3210Z Y X R R R R εεε= (10-13)则有：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1110111321222)()()(Z Y X R Z Y X R R R Z Y X Z Y X εεε (10-14)代入：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-+++--=Y X ZY X Z X ZY X Z X Y X Z Y X Z X ZY X Z X YZY Z Y R εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεcos cos sin sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos sin sin sin sin cos cos cos sin sin sin cos sin sin cos cos cos 0一般Z Y X εεε,,为微小转角，可取：sin sin sin sin sin sin sin ,sin ,sin 1cos cos cos =========Z Y Z X Y X ZZ Y Y X X Z Y X εεεεεεεεεεεεεεε于是可化简⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=1110XYX Z Y ZR εεεεεε (10-16) 上式称微分旋转矩阵。
土地信息系统思考题整理
09级土地信息系统思考题整理第一章土地信息系统概述1、简述土地信息的涵义、构成及特征?概念：指表征土地系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
构成：（1）①地理空间信息——土地信息中最基本的信息首先是描述地块的地理空间位置、形状及其面积大小的信息。
②自然属性信息——它是反映某一特定地理空间区域内地块的自然属性状况，包括地形、岩石、基础地质、水文、气候等自然属性的特点。
③社会经济属性信息——这是反映某地理空间区域内的社会经济状况，包括交通运输能力、公共设施状况、人口总数、人口密度、商业与服务业网点的分布、工农业产值、国民经济总产值、人文特征、土地利用状况及其特点等。
④国家有关土地管理政策、法律等方面的信息——它是指国家已出台的土地管理政策、机构设置、管理的方法及实施的技术规程、规范、土地法律与法规和每宗地的权利状况等。
（2）刘家彬《土地信息系统理论与方法》特征：（1）区域分布性：土地信息具有空间定位的特点。
（2）数据量大：土地信息既有空间特征, 又有属性特征, 并包括一个较长的发展时段, 因此其数据量很大。
如全国1:400万土地利用数据, 经过一定的综合后, 其Arc/Info的Coverage格式数据量为8.2G。
（3）信息载体的多样性：描述土地实体可以用文字、数字、地图和影像等形式以及纸质、光盘等物理介质载体。
（4）土地信息的动态特征：主要是指某些土地信息随时间的周期性变化、波动性变化。
2、什么叫土地信息系统?简述土地信息系统的构成及功能？概念：是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息，并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。
构成：（1）功能构成：（2）系统构成：（硬件、软件、数据、人）①硬件②数据：LIS的处理对象和结果③人: 系统管理人员或用户输入、编辑、分析、开发、输出功能：（1）数据采集、检验与编辑（2）数据处理（数据格式化、数据转换及数据概化）（3）数据的存储和组织（空间数据和属性数据的组织）（4）查询、统计、计算（5）空间分析（揭示数据所包含的更深刻、更内在的规律和特征）（6）显示（计算机屏幕显示、地图输出）第二章土地信息技术基础1、土地信息分类的基本方法是什么？（1）线分类法：又称层级分类法。
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• 土地信息的空间分析 • 土地信息的空间查询
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Hale Waihona Puke 缓冲区 内部的 线自动 消除
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二、拓扑叠加分析
• 拓扑叠加（Overlay）分析: 把分散在不同层上的 空间属性信息按相同的空间位置加到一起, 合为 新的一层。该层的属性由被叠加层各自的属性组 合而成。
• 叠加类型： 1. 点与点的叠加 （属性提取、交集点提取）
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2.资源分配
• 资源分配也称定位与分配问题，它包括了目标 选址和将需求按最近(这里的远近是按加权距 离来确定的)原则寻找的供应(收购)中心(资源 发散或汇集地)两个问题。
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3. 连通分析(结点之间相互连通)
• 从某一结点或边出发能够到达的全部结点或边， 这一类问题称为连通分量求解。
• 最少费用连通方案的求解，即在耗费最小的情况 下使得全部结点相互连通。
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（2）准备空间操作的数据
数据准备是一个非常重要的阶段。 1. 准备各种类型的图形 2. 预处理：如转换单位、略去数据库中的某些部分
等，生成新的属性数据库或在原有数据库中增加 新的属性项。 • 数据准备的要求随研究对象而异。
例子需准备资料： 地质图；交通图；居民点分布图；土地利用规划图；
水资源图;地质图… 资料处理:坐标变换; 单位统一
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2. 面与面的叠加：
面与面的叠加是 将两个多边形层 叠加到一起, 合成 一个新的多边形。 面与面的叠加在 城市规划及土地 管理中用途很广。 面与面的叠加如 图5-36所示。 （属性提取、图 形切割）
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3. 线与面的叠加：线与 面的叠加是将一个线 状元素或网络状元素 与多边形叠加。例如: 线为道路网, 面为市 区某区块, 则可得到 该区内道路分布状况 及密度、内部交通流 量、进入和离开交通 量等。线与面的叠加 分析如图5-37。
各因素(属性数据)进行逻辑与运算:面积2〉 =平方公里 and 距离高速公路出口距离 =<10公里 and 水源=<2公里 and 居 民点=<1公里 and 地质状况良好,
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（5）结果评价和验证修改： 对通过表格分析获得的结果进行评价，以确定
其有效性，必要时还应请一些专家来帮助评价和 验证；如果感到所进行的分析还有局限性和缺点， 需要进一步改善，则可以返回适当的步骤重新分 析。 （6）产生结果图和表格报告：
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4、点与面的叠加：可以分析每个多边形内
某类点状元素的多少或哪些点落在哪些多 边形内, 常用于各种事物分布分析, 如查看 GPS控制点的分布情况等。
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三、逻辑关系分析
• 用逻辑表达式来分析处理重合点的非几 何特性之间的逻辑关系, 实现对空间数据 复合、提取、删除等操作。如子集A为针 叶林区, 子集B为坡度小于150区
• 连通分析对应图的生成树求解。最少费用求解过 程则是生成最优生成树的过程
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五、地形分析
• 地形空间分析是对x，y平面的第三
维变量的分析，第三维变量可能是 地形，也可能是降雨量，土壤酸碱 度等变量 1. 等高线分析（地形分析） 2. 立体透视分析（通讯基站选址） 3. 坡度坡向土石方计算（工程设计） 4. 断面图分析
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空间分析的步骤实例
（1）建立分析的目的和标准：分析的目的是定义打
算利用地理数据解决什么问题，而标准则具体规定了将 如何利用G1S回答用户所提出的问题。 • 如某项研究的目的可能是确定适合建造一个新的公园的 位置，或者是计算由于洪水可能造成的损失。而满足这 些目的的标准应该表述成一系列空间询问，这样才有利 于分析。 实例:用户需要建立一个化工厂。要求距离高速公路出口距 离不远于10公里，水源不远于2公里，居民点不远于1公 里,地质状况良好,面积2平方公里。 空间询问：面积2〉=平方公里，距离高速公路出口距离 =<10公里，水源=<2公里，居民点=<1公里,地质状况 良好,
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1.路径分析
• 路径分析是GIS中最基本的功能， • 核心是对最佳路径的求解。从网络模型的角度看，最佳路径
的求解就是在指定网络的两结点间找一条阻抗强度最小的路 径。其求解方法有几十种。 • 另一种路径分析功能是最佳游历方案的求解。 1. 弧段最佳游历方案求解是给定一个边的集合和一个结点，使 之由指定结点出发至少经过每条边一次而回到起始结点，图 论中称为中国邮递员问题； 2. 结点最佳游历方案求解则是给定一个起始结点、一个终止结 点和若干中间结点，求解最佳路径，使之由起点出发遍历(不 重复)全部中间结点而到达终点，也称旅行推销员问题，一般 只能近似解法求得近似最优解。。
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（3）进行空间分析操作
为了得到所需数据，可能需要进行许多操作 （检索提取、缓冲、叠置等）,注意属性数 据结果
例
叠置操作:地质图；交通图；居民点分布 图；土地利用规划图；水资源图，形成具 有新特征的新综合图
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（4）表格数据的分析计算
根据所确定的分析目的和标准，定义一系 列逻辑运算和算术运算来对所得到的地 理数据库进行操作。
C
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• 3. 逻辑非运算若子集为A,B, 对其进行逻辑非运算 可表示为 C =A-B , 如图5-38c所示。上述A,B两子 集, 经逻辑非运算后得子集C, 它表示坡度不小于
150(即大于等于150)的针叶林区。
C
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四、网络分析
• 网络分析是对地理网络(如交通网络)，城市 基础设施网络（如各种网线，电缆线，电 力线，电话线，供水线，排水管道等）进 行地理化和模型化过程，通过研究网络的 状态及模拟和分析资源在网络上流动和分 配的情况,实现对网络结构及其资源等的优 化问题.
子集 A
子集B
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常用逻辑运算
1. 逻辑交运算：若子集为A,B, 对其进行逻辑交 运算, 得交集C=A.and.B, 如图5-38a所示。 逻辑交运算后得子集C, 它表示既是针叶林又 是坡度小于15。的区域。
C
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• 2. 逻辑并运算: 若子集为 A,B, 对其进行逻辑并运算得 C = A.or.B, 如图5-38b所示。上述A,B 两子集, 经逻辑并运算 后得子集C, 它表示该区域是针叶林或坡度小于 150的区域。
空间分析的成果往往表现为图件或报表。图件 对于凸显地理关系是最好不过的，而报表则用于 概括数据并记录计算结果