地理信息系统第五章

空间分析的步骤
(3)做空间位置的处理和分析：为了得到所需数据，可 能需要进行许多操作，如检索提取、缓冲、叠置等。 作空间位置的处理和分析（包括检索、提取，缓冲区 分析、叠置分析等） 作属性数据的处理和分析（加所需的属性项、好地 价）。 (4)准备表格分析的数据(包括地图和表格):大多数分 析都要求利用空间操作得到一个（或一组）最终的数 据层，还必须准备用于分析的数据，包括空间和属性 数据，所生成的层的属性表应包括利用逻辑表达式和 算术表达式进行表格分析的信息，通常必须将进行分 析时所需要的数据项加到属性表中。
空间分析的步骤
(1)建立分析目的和评价标准：分析的目的是定义打算 利用地理数据库解决什么问题，而标准则具体规定了 将如何利用GIS回答用户所提出的问题。 例：建一公园进行选址（目的）标准： 交通便利、环境优雅 设计成环绕一个天然小河 可利用面积大、少沼泽地 (2)收集、输入空间和属性数据:包括地理底图数据、 地籍数据、土壤数据等。数据准备在信息系统建立过 程中是一个非常重要的阶段，需要投入大量的资金和 人力来建立地理数据库。
B B
A
A
基于矢量数据的叠置分析
• 多边形与多边形的叠置：是最复杂的一种叠置， 它需要将两层多边形的边界全部进行边界求交的 运算和切割，然后根据切割的弧段重建拓扑关系， 最后判断叠置的多边形分别落在原始多边形层的 哪个多边形内，并建立起叠置多边形与原多边形 的关系。 • 其目的是通过区域多重属性的模拟，寻找和确定 同时具有几种地理属性的分布区域。
基于栅格数据的操作
基于栅格的地图代数运算或逻辑运算。
Hale Waihona Puke 基于栅格数据的叠置分析2 2 3
2 3 3
5 6 6
4 4 6
2 4 4
6 6 7
0
-2 0 0
1 2 -1
-2 -2 -1
-
3 3 4 3 3 7
=
-1 0
结果特征：运算后得到的新属性值可能与原图层 的属性意义完全不同。
应用 • 点与多边形的叠置：
5.1 GIS空间查询
空间数据库的一个主要功能就是能够进行空间数据的查 询，即根据用户的要求，从数据库中找出符合用户要求 的空间数据子集，提供给用户作进一步的处理工作。 对空间实体的简单查找：属性查图形、图形查属性。
属性查图形：按属性信息的要求查询定位空间位置。 图像查属性：根据对象的空间位置查询有关属性信息。
5.1 GIS空间查询 相对复杂的空间数据查询功能：
（1）针对空间关系的查询：查询一条公路途经的所有 城镇； （2）针对非空间属性的查询：查询一个城市的人口数 量； （3）结合空间关系和非空间属性的查询：查询距某条 河流的距离大于500m（空间关系）、种植玉米（属性）、 且面积大于800hm2（既可以是空间计算，也可以是属性） 的土地利用单元。
如何得到某省区内雨量站点的个数？
如何知道某个水文站点属于哪个行政区划？
如何获取某城市的邮局分布密度？
如何了解某个水质监测井属于哪个等级的水资 源分区？ ……
实例
• 点与多边形的叠置：
例如将水井与规划区图层相叠置，可确定每口 井所属的规划区范围。
*1 *2 *3 *4
A B D C
点 1 2 3 4 属性 多边形 A B C D 属性1 属性2
要将道路图与境界图相叠置，计算弧段与多边形边界的交点， 在交点处截断弧段，并对弧段重新编号，建立弧段与多边形 的归属关系。
可以得到两个图层的交集部分，并且原图层的 所有属性都将在输出图层上同时显示。
识别叠加（Identity）
识别图层的属性将赋给其所覆盖的输入图层的 地图要素。
图层擦除（Erase）
擦除图层将擦除其所覆盖的输入图层内的要素。
修正更新（Update）
输入图层中被修正图层覆盖的那部分的属性将被 修正图层的属性替代。
4、空间包含； AB
点与多边形的叠置 线与多边形的叠置 面与多边形的叠置
基于矢量数据的叠置分析
• 点与多边形的叠置：是计算多边形对点的包含关 系，将一个含有点的图层叠加在另一个含有多边 形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内， 以便为图层上的点建立新的属性。
A
B
A
B
基于矢量数据的叠置分析
• 线与多边形的叠置：它也是计算一种包含关系， 但与点不同的是，往往一条线跨越多个多边形， 这时需要线与多边形边界求交，并将线目标进行 切割、叠置，形成一个新的空间目标的结果集， 同时产生一个相应的属性数据表记录原线和多边 形的属性信息。
基于矢量数据的叠置分析
基于矢量数据的操作
图层合并（Union） 交集操作（Intersect）
识别叠加（Identity）
图层擦除（Erase） 修正更新（Update）
图层合并（Union）
把两个图层的区域联合起来并保持来自输入地图 和叠加地图的所有地图要素。
交集操作（Intersect）
点与多边形的叠合 线与多边形的叠合 多边形与多边形的叠合
三基于栅格数据的叠合分析
一、概念
叠置分析(overlay analysis)（又称叠加分 析），是指将同一地区、同一比例尺、同一坐 标系统、不同信息表达的两组或多组专题要素
的图层进行叠加，从而产生一个新图层的过程。
其目的是为了有
效地综合多种地理要
A
素，从其中提取出隐
含的数据信息。
B
C
二、分类
– 基于矢量数据的叠置分析；
– 基于栅格数据的叠置分析。
矢量叠置分析的数学基础（空间逻辑运算）
1、空间逻辑并（或）运算； A∪B =X X∈A 或 X∈ B
2、空间逻辑交（与）运算；
A∩B = X X∈A 且 X∈B 3、空间逻辑差运算； A - B =X X∈A 且 X∈B
5.1 GIS空间查询
空间关系查询：
（1）点-点查询： （2）线-点查询： （3）面-点查询： （4）点-线查询： （5）线-线查询： （6）面-线查询： （7）点-面查询： （8）线-面查询： （9）面-面查询：
5.1 GIS空间查询
另外一种表述 对空间关系的查询主要是对空间实体间存在的拓扑、顺序、 距离、方位等关系的查询。简单的点、线、面实体相互关系 的查询包括： 邻接查询：多边形邻接查询、线与线邻接查询等通过拓扑关 系表查询。 包含关系查询：可以多边形的定位查询，也可以使用空间运 算执行（判断点是否落在面内） 穿越查询：一般采用空间运算方法执行。根据一个线状目标 的空间坐标，计算出哪些面状地物或线状地物与它相交。 落入查询：可以采用空间运算，即使用点在多边形内，线在 多边形内或面在多边形内的判断方法。 缓冲区查询：只是根据用户需要给定一个点缓冲、线缓冲或 面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边 形检索的原理，检索出该缓冲区多边形内的空间地物。
5.1 GIS空间查询
空间数据库查询语言：指从空间数据库中查找出所 有满足空间约束条件和属性约束条件的地理实体的 算法语言。 常规的关系数据库查询语言是SQL，它可以作为属 性数据的查询语言。 SELECT 名称 FROM Province WHERE 面积>50 AND 人口<1000 面积单位（105km2） 人口单位（万人）
基于栅格数据的叠置分析
栅格数据的叠置分析条件：具备两个或多 个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单 元的大小也相同。
栅格叠合分析的结果是一个新生成的栅格 数据，其中的每一个栅格的数值都是由参与计 算的原栅格数据计算得到的，栅格叠合通过计 算产生新的空间信息。
基于栅格数据的叠置分析
• 设a、b、c等表示不同专题要素图层上同一个栅 格单元的属性值，f表示各层上属性与用户需求 之间的关系，A表示叠加后输出层的属性值，则 可有这样的关系式： A=f（a,b,c…）
地理信息系统概论
授课教师：贺晓慧 联系方式： hxh0325@
主讲内容
1 地理信息系统导论 2 地理信息系统的数据结构 3 空间数据获取与处理 4 5 6 7 8 地理信息系统空间数据库 空间分析的原理与方法 地理信息系统的应用模型分类 地图制图与输出
地理信息系统的设计与评价
空间和非空间分析的差别
点 1 2 3 4
多边形 A D C B
点属性
面属性1
面属性2
应用
• 线与多边形的叠置：
如何得到某省区内高速公路的长度？
如何知道某段公路属于哪个行政区划？
如何求取某城市的河网密度？
如何了解某条河流流经哪几个行政区？ 如何确定哪种地层岩性中发育了断层？ ……
实例
例如：当确定某一行政区内各种等级道路的里程数时，就需
处理对象的差别：空间分析着重对象的位置信息，这些位 置可以在地图上显示出来；非空间分析不考虑位置信息。
分析方法的差别：空间分析是在考虑地理现象的空间依赖 性的基础上，通常使用GIS和空间分析软件来完成；非空间 分析不考虑空间要素的空间关联性，通常用数据库系统或 统计软件包来进行。 分析结果依赖性的差别：空间分析位置的改变导致分析结 果的改变；非空间分析，位置的改变不影响分析结果
第五章 空间分析的原理与方法
GIS在发展过程中对空间分析有细致的研 究，代表作有：
• 1981年，Unwin的《空间分析入门》 • 1990年，Haining的《社会与环境科学中的空间数 据分析》 • 1994年，Goodchild的《GIS环境下的空间分析》 等。
第五章 空间分析的原理与方法
分 类：
5.1 GIS空间查询
空间关系查询：
（1）点-点查询： （2）线-点查询： （3）面-点查询： （4）点-线查询： （5）线-线查询： （6）面-线查询： （7）点-面查询： （8）线-面查询： （9）面-面查询：