空间分析技术：GIS的灵魂
ArcGIS空间分析介绍与应用实例
•
模型假设
j
泄流河道泄流情况图
空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、 面实体，自动建立它们周围一定距离 的带状区，用以识别这些实体或主体対邻近 对象的辐射范围或影响度。以便为某项分析 或决策提供依据［3］。它是地理信息系统重 要的和基本的空间操作能力之一。现实中的 任何问题都是在各种各样的多种因素的影响 下形成的，因而在对现实的问题进行分析时， 我们要找出问题的主导影响因素，将研究的 问题抽象化，建立模型，这样才便于对问题 进一步的分析。 由图可知，唐家山堰塞湖坝址下游的泄洪河 道崎岖，河床粗糙，落差较大，且地质复杂。 因而唐家山堰塞湖的洪水在泄流过程中的运 动过程较为复杂，它的影响因素也较为复杂， 为便于对泄洪河道的缓冲区进行分析，我们 假设：不考虑洪水在河槽中弯曲流动等损失 的能量
ArcGIS空间分析介绍
地理信息系统（GIS）的一个主要优势在于 能够对GIS数据进行空间运算以派生新的信 息。这些工具构成了所有空间建模和地理处 理的基础。在三种主要的GIS数据类型—— 栅格，矢量及不规则三角网中，栅格数据结 构为空间分析提供了最强的建模环境及空间 运算。 空间分析是GIS的核心与灵魂，是 GIS区别于一般的信息系统、CAD或者电子地 图系统的主要标志之一。 空间分析，配合 空间数据的属性信息，能提供强大、丰富的 空间数据查询功能。
GIS空间题概述
2008年5 月12 日, 在我国四川发生8.0 级强地震, 地震造成数万人死亡, 上千万人口 受灾; 并且在地震灾区山体崩塌、滑坡、地表植被破坏等随处可见、滑坡体造成江河 堵塞, 形成大大小小的堰塞湖上百个。 堰塞湖是河流被外来物质赌赛而形成的湖泊， 常有山崩、地震、滑坡、泥石流、火山喷发的熔岩流和流动沙丘等造成[1]。汶川地震 中造成的堰塞湖不仅仅造成大片区域的淹没, 由于堰塞湖坝体的不稳定性, 对下游也 是一个极大的洪水威胁, 因此堰塞湖成为地震灾区可能导致洪水灾害的一个严重的安 全隐患。 5月23日唐家山堰塞湖蓄水已超过１亿m 3，并且每天以800 多万m 3 的库容增加，以2m 的速度上涨，风险等级正在逐步上升，如不采取应急措施，遇强降雨随时存在溃坝风 险，唐家山堰塞湖成了悬在下游数十万群众头上的一颗“定时炸弹”［2］。对于堰塞体 较为巨大唐家山堰塞湖，通过对相关数据的不断监测和分析，堰塞湖水从坝顶溢出从 而溃坝的可能性很大。根据中科院的测算，如果1 亿m3的洪水决堤，完全能够吞噬一座 50 万到100 万人口的中型城市！一但唐家山堰塞湖溃坝就会给下游地区带来巨大的人 员和经济损失。尽管唐家山堰塞湖最终在科学的决策和合理的统筹安排下排除了险情。 但是回过头来分析堰塞湖监测和抢险过程中的珍贵数据，对了解和掌握地震形成堰塞 湖过程和抢险泄洪的规律，意义都十分重大，因为它对于科学防治和处理地震形成的 堰塞湖及其相关灾害都有一定的参考和借鉴。
地理信息系统与空间分析
地理信息系统与空间分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、分析和展示地理数据的技术工具。
它将地理数据与地图结合起来，帮助人们更好地理解和解决与地理空间相关的问题。
空间分析是GIS的核心功能之一，它通过对地理数据进行统计、模拟和推理，揭示地理现象的规律和趋势。
地理信息系统的应用范围非常广泛。
在城市规划中，GIS可以帮助规划师分析城市的人口分布、交通状况和环境质量，为城市的发展提供科学依据。
在农业领域，GIS可以帮助农民确定最佳的种植方案，提高农作物的产量和质量。
在环境保护中，GIS可以帮助监测和评估自然资源的利用情况，预测和防范自然灾害。
在交通运输领域，GIS可以帮助规划交通路线和优化交通流动，提高交通效率和安全性。
空间分析是GIS的核心功能之一。
它通过对地理数据进行统计、模拟和推理，揭示地理现象的规律和趋势。
空间分析可以帮助我们回答许多与地理空间相关的问题。
比如，我们可以使用空间分析来确定某个区域的人口密度分布，了解人口的分布规律和聚集趋势。
我们还可以使用空间分析来评估土地的适宜性，确定最佳的土地利用方案。
空间分析还可以帮助我们预测和防范自然灾害，提高对灾害的应对能力。
空间分析的方法有很多种。
其中一种常用的方法是空间插值。
空间插值是根据已知的地理数据，在未知位置上估计或预测某个地理现象的值。
比如，我们可以使用空间插值来估计某个区域的降雨量分布，或者预测某个地区的气温变化。
另一种常用的方法是空间统计。
空间统计是对地理现象的分布进行统计分析，揭示地理现象的空间相关性和空间自相关性。
比如，我们可以使用空间统计来研究城市的空间结构，了解不同地区之间的联系和差异。
除了空间分析，地理信息系统还有许多其他功能。
比如，GIS可以帮助我们进行地图制作和地图分析，提供高质量的地图产品和地理信息服务。
GIS还可以帮助我们进行地理数据管理和数据共享，提高数据的利用效率和共享效益。
GIS空间分析
地理信息系统(GIS)具有很强的空间信息分析功能，这是区别于计算机地图制图系统的显著特征之一。
利用空间信息分析技术，通过对原始数据模型的观察和实验，用户可以获得新的经验和知识，并以此作为空间行为的决策依据。
空间信息分析的内涵极为丰富。
作为GIS的核心部分之一，空间信息分析在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。
叠置分析(Overlay Analysis)覆盖叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
也就是说，覆盖叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。
覆盖叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。
1)多边形叠置这个过程是将两层中的多边形要素叠加，产生输出层中的新多边形要素，同时它们的属性也将联系起来，以满足建立分析模型的需要。
一般GIS软件都提供了三种多边形叠置：(1)多边形之和(UNION)：输出保留了两个输入的所有多边形。
(2)多边形之积(INTERSECT)：输出保留了两个输入的共同覆盖区域。
(3)多边形叠合(IDENTITY)：以一个输入的边界为准，而将另一个多边形与之相匹配，输出内容是第一个多边形区域内二个输入层所有多边形。
多边形叠置是个非常有用的分析功能，例如，人口普查区和校区图叠加，结果表示了每一学校及其对应的普查区，由此就可以查到作为校区新属性的重叠普查区的人口数。
2)点与多边形叠加点与多边形叠加，实质是计算包含关系。
叠加的结果是为每点产生一个新的属性。
例如，井位与规划区叠加，可找到包含每个井的区域。
3)线与多边形叠加将多边形要素层叠加到一个弧段层上，以确定每条弧段(全部或部分)落在哪个多边形内。
网络分析(Network Analysis)对地理网络(如交通网络)、城市基础设施网络(如各种网线、电力线、电话线、供排水管线等)进行地理分析和模型化,是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。
gis与空间分析原理与方法
gis与空间分析原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术和工具，用于收集、存储、查询、分析和显示地理信息的系统。
空间分析是GIS的重要组成部分，它是通过对地理空间数据进行处理和分析，挖掘地理空间特征和关联关系的一种方法。
本文将介绍GIS与空间分析的原理和常用方法，以及其在实际应用中的意义与挑战。
一、GIS的基本原理GIS的基本原理是将地理空间信息与属性数据进行关联，通过空间参考和属性链接来实现地理数据的管理和分析。
地理空间信息可以是点、线、面等地理实体，属性数据则包括这些地理实体所具有的属性信息，如名称、面积、人口等。
GIS根据地理实体的属性数据和空间坐标，将其存储为地理特征，通过属性查询和空间查询等方法来实现对地理实体的查询和分析。
二、常用的空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS中最常用的空间分析方法之一，它可以根据空间位置和属性属性对地理实体进行查找和分析。
常见的空间查询方法有点查询、线查询和面查询等。
通过空间查询，可以找出特定地区的地理实体，并进行相关的空间分析。
2. 空间插值空间插值是一种通过已知的空间点数据来估计未知位置上的值的方法。
常见的空间插值方法有反距离加权法（IDW）、克里金插值法等。
空间插值可以用来推测地理空间的连续性属性，如温度、降雨量等。
3. 空间连接空间连接是指通过地理空间位置的关联，将不同数据集中的相关要素连接起来，以实现地理实体之间的关联分析。
常见的空间连接方法有点点连接、点线连接和面面连接等。
空间连接能够帮助我们发现地理实体之间的关联关系，如道路和学校的连接关系等。
4. 空间缓冲区分析空间缓冲区分析是通过在地理实体周围创建缓冲区，来研究缓冲区内的空间特征和关联关系。
常见的空间缓冲区分析方法有单一缓冲区分析、多重缓冲区分析等。
空间缓冲区分析可以用于研究城市规划、环境保护等问题。
(GIS)第五章-空间分析原理与方法
二、地形剖面线计算
具体应用时，可根据需要对度数进行分级，以形成坡度分析的分级标 准。当需要时，也可以把度数转化为百分比。
坡度百分比=高差/长度×100%
• 影 与
y轴的夹角，即：
o
y
arctg
y zi1, j x zi1,
zi, j1
一、空间分析的意义
空间分析是GIS的重要功能之一，是GIS区别于其它类型系 统的一个最主要的功能特征。
二、空间分析的定义
空间分析是基于空间数据的分析技术，它是以地球科学原理 为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对 象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间 演变等信息。
空间分析的对象 一系列跟空间位置有关的数据，这些数据包括空间坐
一、数字地形模型的概念
数字地形模型DTM（Digital Terrain Models）是地 形起伏的数字表达，它由对地形表面取样所得到的一组点 的x、y、z坐标数据和一套对地面提供连续描述的算法组 成。简单地说，数字地面模型是按一定结构组织在一起的 数据组，它代表着地形特征的空间分布。
二、DTM的形式
xi1, j
xi1, j1 2
,
yi1, j
yi1, j1 2
,
zi1, j
zi1, j1 2
• 矢量 a，' b'
的计算
a'
pr
pl
x,0,
zi, j 1 zi1, j 1 zi, j 2
zi1, j
b'
• 坡度计算
z
地理信息系统中的空间分析技术与效果评估方法
地理信息系统中的空间分析技术与效果评估方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集地理空间数据收集、存储、管理、分析和展示于一体的技术系统。
而空间分析技术则是GIS的核心组成部分，它允许我们从地理上的角度来理解和解决问题，提供了量化、定量、可视化的手段来研究地理现象。
本文将从理论基础、常用技术和效果评估方法三个方面来阐述地理信息系统中的空间分析技术及其效果评估方法。
一、理论基础地理信息系统中的空间分析技术基于空间数据模型和地理空间分析理论展开。
空间数据模型是对现实世界中地理空间数据进行抽象和描述的方式，常见的空间数据模型包括面（polygon）模型、线（polyline）模型、点（point）模型等。
地理空间分析理论则主要包括地理位置、空间关系、空间知识等内容，通过对空间数据的操作和分析，揭示地理现象背后的规律。
二、常用技术1. 空间查询技术空间查询是GIS中最基本和常用的空间分析技术，主要包括邻接查询、包含查询、重叠查询等。
邻接查询用于查找与指定对象相邻的对象，包含查询用于查找包含指定对象的对象，重叠查询用于查找与指定对象重叠的对象。
这些查询技术可以帮助我们快速定位和识别符合特定空间条件的地理现象。
2. 空间插值技术空间插值技术常用于补充缺失的空间数据，通过根据已有数据的空间特征进行插值，以推断未采样点的属性值。
常见的插值方法有反距离权重插值（inverse distance weighting），克里金插值（Kriging）等。
利用空间插值技术，我们可以根据有限的采样点数据，区域内的相关性推断整个区域的属性分布情况。
3. 缓冲区分析技术缓冲区分析是一种基于地理位置的分析技术，它通过指定距离或者邻域条件，将地理对象周围的区域定义为缓冲区。
缓冲区分析常用于评估城市规划、环境保护以及灾害管理等相关问题。
例如，我们可以通过缓冲区分析来确定河流的保护带范围，根据不同的需求指定不同的缓冲距离，从而有效保护河流周边的生态环境。
GIS空间分析原理与方法
GIS空间分析原理与方法GIS空间分析是地理信息系统中的一项重要业务，它通过对空间数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和模式，帮助决策者进行科学决策。
在实际应用中，GIS空间分析主要涉及空间数据模型、空间对象关系和空间分析方法三个方面。
一、空间数据模型空间数据模型是GIS空间分析的基础，它描述了在GIS中如何表示和管理地理空间数据。
在空间数据模型中，常用的模型包括向量模型和栅格模型。
向量模型以点、线和面作为基本空间对象，通过记录它们的坐标和属性信息来描述地理对象。
向量模型适合表示形状复杂且几何关系明确的地理实体，如建筑物、道路等。
其中，点对象表示一个位置，线对象表示一条路径，面对象表示一个区域。
向量模型的优点是精度高、适用于复杂的空间关系和拓扑操作；缺点是数据量大，存储和处理复杂。
栅格模型通过将地理空间划分为一个规则的网格单元来表示地理对象，每个网格单元包含高程、属性和坐标信息。
栅格模型适用于描述连续分布的地理数据，如地形、气候等。
栅格模型的优点是数据结构简单，适合于大规模数据的存储和处理；缺点是精度相对较低，不适用于复杂的拓扑关系和空间分析。
二、空间对象关系空间对象关系是指地理实体之间的空间关系，常见的关系包括邻接、包含、相交、接触等。
空间对象关系的研究对于空间分析具有重要意义，它可以帮助我们发现地理现象之间的关联和规律。
邻接关系是指地理实体之间在空间上的直接相连，如一个国家与其邻国之间的关系。
邻接关系可以通过空间查询或空间缓冲区分析来确定。
包含关系是指一个地理实体完全包含另一个地理实体，如一个县完全包含一个乡镇。
包含关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
相交关系是指地理实体之间在空间上有交集，如两条道路之间的交叉口。
相交关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
接触关系是指地理实体之间在空间上有接触，但没有重叠，如两个水域之间的接触关系。
接触关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。
gis空间分析
gis空间分析【GIS空间分析】GIS空间分析（Geographic Information System）是指利用计算机和特殊软件技术对地理、地貌、地质、水文等地球表层信息进行科学分析和处理的一种技术手段。
它通过空间数据的获取、管理、分析和可视化展示，帮助人们深入了解地理空间关系，从而在地理决策、规划和管理中发挥重要作用。
本文将从GIS空间分析的定义、原理、应用以及未来发展等方面进行探讨，以期给读者对这一领域有一个系统、全面的了解。
一、GIS空间分析的定义GIS空间分析是通过对空间数据进行处理和分析，以实现地理空间信息的获取、提取、融合和展示的一种技术手段。
它结合了计算机科学、地理学、数学和统计学等多学科的知识，通过对地理空间数据进行空间关系、属性关系和统计关系的分析，从而揭示地理空间的内在规律。
GIS空间分析可以对地理空间数据进行分类、查询、计算和模拟，进而为地理决策提供科学支持。
二、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理基于空间数据的统计分析和空间拓扑分析，主要包括以下几个方面：1. 空间统计分析：通过统计学方法对地理空间数据进行描述、分布和变异等分析，揭示地理现象的空间规律。
例如，可以通过点密度分析、缓冲区分析和空间插值等方法，推测出分布在特定区域的事件规律，为决策提供依据。
2. 空间拓扑分析：通过对地理空间数据进行空间关系和拓扑关系分析，揭示地物之间的相互作用和约束关系。
例如，可以使用拓扑关系分析方法，判断道路网的连通性和阻断情况，为交通规划和设施布局提供支持。
3. 空间模拟分析：通过对地理空间数据进行模拟和预测，揭示不同因素对地理现象的影响和变化趋势。
例如，可以使用地理模型和算法，模拟城市扩张、环境变化等情景，并评估不同决策方案的效果。
4. 空间可视化分析：通过将分析结果以图形、图像或动画的形式展示，帮助人们直观地理解和掌握地理空间的特征和规律。
例如，通过空间分析结果的可视化呈现，可以使决策者更好地理解地理现象，从而做出科学决策。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Robert Haining曾经对于空间分析给出如下定义：“空间分析是基于地理对象的空间布局的地理数据分析技术”。
简单地说，可以认为所谓空间分析，就是利用计算机对数字地图进行分析。
自从有了地图，人们就自觉或者不自觉地进行着各种类型的空间分析。
比如，在地图上测量地理要素之间的距离、面积，以及利用地图进行战术研究和战略决策等。
随着现代科学技术，尤其是计算机技术引入地图学和地理学，地理信息系统开始孕育、发展。
以数字形式存在于计算机中的地图，向人们展示了更为广阔的应用领域。
利用计算机分析地图、获取信息，支持空间决策，成为地理信息系统的重要研究内容，“空间分析”这个词汇也就成为了这一领域的一个专门术语。
空间分析是GIS的核心和灵魂，是GIS区别于一般的信息系统、CAD或者电子地图系统的主要标志之一。
空间分析，配合空间数据的属性信息，能提供强大、丰富的空间数据查询功能。
因此，空间分析在GIS中的地位不言而喻。
一般来说，空间分析包括以下的内容，这些功能在GIS平台软件（比如ESRI公司的ArcGIS，计算所的VegaGIS，中地公司的MAPGIS等）中都提供：
1.基于空间关系的查询
空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。
通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。
如查询满足下列条件的城市：在京九线的东部，距离京九线不超过200公里，城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万。
整个查询计算涉及了空间顺序方位关系(京九线东部),空间距离关系（距离京九线不超过200公里），甚至还有属性信息查询(城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万）。
2.空间量算
对于线状地物求长度、曲率、方向，对于面状地物求面积、周长、形状、曲率等；求几何体的质心；空间实体间的距离等。
3. 缓冲区分析
邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。
交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。
缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。
所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
4.叠加分析
大部分GIS软件是以分层的方式组织地理景观，将地理景观按主题分层提取，同一地区的整个数据层集表达了该地区地理景观的内容。
地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成
的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较。
叠加分析可以分为以下几类：视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加。
5.网络分析
对地理网络（如交通网络）、城市基础设施网络（如各种网线、电力线、电话线、供排水管线等）进行地理分析和模型化，是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。
网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。
6.空间统计分类分析
多变量统计分析主要用于数据分类和综合评价。
在大多数情况下，首先是将大量未经分类的数据输入信息系统数据库，然后要求用户建立具体的分类算法，以获得所需要的信息。
分类评价中常用的几种数学方法有：主成分分析、层次分析、聚类分析、判别分析。
GIS得以广泛应用的重要技术支撑之一就是空间统计与分析。
例如，在区域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。
通过叠加分析，可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图;通过缓冲区分析，可显示污染源影响范围等。
可以预见，在构建和谐社会的过程中，GIS和空间分析技术必将发挥越来越广泛和深刻的作用。
（计算机世界报2005年08月15日第32期B10）。