GIS空间分析的功能和广泛应用
ArcGIS空间分析介绍与应用实例
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模型假设
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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。
gis的应用场景
GIS（地理信息系统）是一种将地理空间数据与属性数据结合起来进行分析、管理、可视化的技术。
以下是GIS的一些应用场景：
1. 城市规划和土地管理：GIS可以用于分析城市土地利用情况、交通流量、人口密度等信息，为城市规划和土地管理提供数据支持和决策参考。
2. 自然资源管理：GIS可以用于对土地、水资源、森林、矿产等自然资源进行管理和监测，帮助政府和企业做出合理的资源利用决策。
3. 农业和林业管理：GIS可以用于农业和林业资源的管理和监测，帮助农民和林业工作者做出更好的决策，提高农业和林业的生产效率和经济效益。
4. 城市规划和建设：GIS可以用于城市规划和建设，帮助城市规划师和建筑师制定合理的城市规划和建筑方案，优化城市布局和交通系统，提高城市的可持续发展能力。
5. 环境保护和资源管理：GIS可以用于环境监测和资源管理，帮助政府和企业了解环境和资源状况，制定环境保护和资源管理方案，减少资源浪费和环境污染。
6. 地质勘探和矿产资源管理：GIS可以用于地质勘探和矿产资源管理，帮助勘探人员和矿业企业找到更多的矿产资源，提高资源利用效率和经济效益。
7. 交通运输和物流管理：GIS可以用于交通运输和物流管理，帮助规划和优化交通运输网络，提高物流效率和安全性。
总之，GIS的应用场景非常广泛，几乎涵盖了所有需要进行空间数据管理和分析的领域。
GIS空间分析的应用
GIS空间分析的应用GIS（地理信息系统）空间分析是利用地理信息技术和空间分析方法进行地理数据处理和解释的过程。
它将地理数据与地理空间分析方法相结合，可以帮助我们更好地了解地理现象和解决地理问题。
以下是几个GIS空间分析的应用示例。
1.土地利用规划：GIS空间分析可以用于城市规划部门进行土地利用规划。
通过分析土地的不同属性和地理位置，可以确定适合建设住宅、商业区、工业区等区域，以及环境保护区。
它还可以预测土地利用变化趋势，帮助规划部门做出合理的决策。
2.灾害风险评估：GIS空间分析可以用于评估地区的灾害风险，如洪水、山火、地震等。
通过分析地形、水文、气象等数据，并结合历史灾害数据，可以确定潜在的风险区域，并制定应对措施。
这可以帮助政府部门和救援机构更好地做出预警和应对灾害的决策。
3.交通网络规划：GIS空间分析可以用于交通网络规划，帮助优化道路网、公共交通系统和物流运输网络。
通过分析交通流量、道路状况、人口分布等数据，可以确定最佳交通路径，减少交通拥堵和运输成本。
这对于城市交通局和物流公司来说，可以提高交通效率和节约资源。
4.环境保护和资源管理：GIS空间分析可以用于环境保护和自然资源管理。
通过分析土壤类型、植被分布、水源位置等数据，可以确定环境敏感区域和野生动植物栖息地。
这可以帮助环保部门和自然保护组织制定保护计划，并监测资源利用情况。
5.市场分析和商业决策：GIS空间分析可以用于市场分析和商业决策。
通过分析人口密度、消费行为、竞争对手位置等数据，可以确定最佳的商业定位和市场细分。
这可以帮助企业决策者更好地了解潜在客户和市场需求，制定市场营销策略。
总之，GIS空间分析是一种强大的地理信息处理工具，可以在各个领域中发挥重要作用。
它能够通过整合、分析和解释地理数据，帮助我们更好地了解地理现象，预测未来趋势，并做出合理的决策。
无论是城市规划、自然资源管理还是市场分析，GIS空间分析都可以为我们提供更准确和全面的地理信息支持。
空间分析功能及应用
《XXX》作业姓名：XXX专业：XXX学号：XXX教师：XXX20XX年X月XX日星期X空间分析功能及应用空间分析是基于地理对象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。
空间信息可以分为空间位置、空间分布．空间形态、空间关系、空间质量、空间关联、空间对比、空间趋势、空间运动。
空间位置是借助于空间坐标系来传递的空间物体的个体定位信息；空间分布反映了同类空间事物的群体定位信息；空间形态是空间物体的几何特征，一些特征易于被视觉感受，如走向、连通性等，另一些特征则必须用数值来描述，如面积、周长、坡度；空间距离反映的是空间物体之间几何上的接近程度；空间方位是用方位描述两个物体之间的位置关系。
因此，空间分析是GIS的主要特征，也是评价GIS功能的主要指标之一。
空间分析的发展及在各行业中的应用空间分析源于60年代地理和区域科学的计量革命。
开始阶段是应用定量(主要是统计)分析手段分析点、线、面的空间分布模式，后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。
实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。
如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例．而后者实质上已属较高层次上的空间分析。
空间分析功能的实现方法是通过空间分析技术的集成。
长期以来，空间分析的模型和方法没有形成统一的体系结构，对空间分析的基本内容也没有形成被广泛认同的界定。
因此，空间分析领域的研究是相对落后的。
根据GIS处理对象界定空间分析的功能，有以下几方面：(1)基于图的分析，主要有缓冲区分析、叠置分析、网络分析、复合分析、邻近分析及空间联结，这些方法以图形操作为主，在现有的GIS软件中已比较成熟。
(2)基于数据的分析，这部分的理论基础是空间统计学。
空间统汁学基于两个本惯似没：任意距离的两点间的差值的数学期望为零；任意距离的两点间的差值的方差最小。
地理信息系统与空间数据分析
地理信息系统与空间数据分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据进行捕捉、存储、查询、分析和显示的技术系统。
地理信息系统与空间数据分析的结合，不仅可以帮助我们深入了解地球的地理特征和空间关系，还能为环境保护、城市规划、资源管理、灾害预防等领域提供有力的决策支持。
一、地理信息系统的定义和基本概念地理信息系统是一种用来管理和分析与地理位置相关的信息的技术系统。
它包括地理数据捕捉（数据采集和输入）、地理数据存储（数据管理和组织）、地理数据查询（数据检索和查询）、地理数据分析（空间分析和属性分析）和地理数据显示（地图输出和可视化）等五个主要组成部分。
通过这些功能的结合，地理信息系统能够整合不同来源的地理数据，帮助用户从地理空间的角度理解和解决复杂问题。
二、地理信息系统的应用领域1. 环境保护和资源管理：地理信息系统可以帮助管理者监测和评估环境变化，如森林砍伐、湖泊水质改变等，从而制定出更有效的环境保护政策和资源管理方案。
2. 城市规划和土地管理：地理信息系统可以提供城市土地利用和规划的决策支持，帮助规划师分析城市的道路网络、建筑分布、人口密度等，为城市的可持续发展提供参考。
3. 交通运输和物流管理：地理信息系统可以优化交通路线和运输网络，降低运输成本，提高物流效率。
通过分析交通流量、道路拥堵等数据，还可以帮助规划交通政策和改善交通系统。
4. 灾害风险评估和应急响应：地理信息系统可以对地震、洪水、火灾等自然灾害进行风险评估，预测潜在灾害风险。
同时，还可以支持应急响应，快速定位救援资源和受灾区域。
5. 农业和自然资源管理：地理信息系统可以帮助农民进行土地评估、农作物监测、灌溉规划等，提高农业生产的效率和质量。
在自然资源管理方面，地理信息系统可以协助管理森林、水源、矿产等资源，确保其合理利用和可持续发展。
三、空间数据分析在地理信息系统中的作用空间数据分析是地理信息系统的核心功能之一，它基于地理空间关系，通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象背后的模式、趋势和关联。
掌握常见地理信息系统软件的功能与应用
掌握常见地理信息系统软件的功能与应用地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种用于收集、管理、分析和展示地理数据的技术系统。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展，GIS已经广泛应用于地理、城市规划、环境保护、农业、交通等领域。
在掌握常见地理信息系统软件的功能与应用之前，我们首先要了解什么是GIS软件。
一、GIS软件的定义与特点GIS软件是指用于存储、管理、分析地理空间数据的计算机程序，其主要功能是实现地理空间数据的输入、查询、分析和输出等。
常见的GIS软件有ArcGIS、QGIS、ERDAS IMAGINE等。
这些软件均具有以下特点：1. 数据管理与查询：GIS软件能够存储和管理大量的地理数据，包括地图、地形、气候、经济等多种类型数据，并能通过查询语言实现对这些数据的快速检索。
2. 数据分析与处理：GIS软件可以进行空间数据的分析和处理，如空间关系、空间模式和空间变异等分析，以及空间插值、空间网络分析等处理技术。
3. 地图展示与制作：GIS软件能够将地理数据转化为可视化的地图，并根据用户的需求进行符号化、标注、图层叠加等操作，以实现地图的呈现和制作。
二、ArcGIS的功能与应用ArcGIS是由美国Esri公司开发的一款强大的地理信息系统软件，被广泛应用于各个领域。
其功能与应用主要有以下几个方面：1. 数据输入与编辑ArcGIS可以将多种格式的地理数据导入到软件中，如地图、卫星影像、激光雷达数据等，并支持对数据进行编辑和更新。
例如，可以在地图上添加地理对象、修改属性等操作，以实现数据的准确性和完整性。
2. 空间分析与模型建立ArcGIS提供了丰富的空间分析工具，可以进行空间统计、空间插值、空间回归、缓冲区分析等多种分析操作。
同时，ArcGIS还支持用户自定义模型的建立，以实现更加复杂的空间分析需求。
3. 地图制作与发布ArcGIS可以根据用户需求将地理数据转化为地图，并支持地图的制作、标注和符号化等操作。
gis空间分析的应用领域
gis空间分析的应用领域GIS（地理信息系统）空间分析是利用信息技术来分析地理数据的一种技术。
它能够将地理位置、属性（或者形状）和其他信息融合到一起，以辅助决策制定。
空间分析技术已被广泛应用到城市规划、地理信息分类和分级、社会统计和审美评价等领域中。
在城市规划领域，GIS间分析主要用于分析城市环境的布局、结构及其功能。
GIS析技术可以通过分析地理空间，指引城市规划设计，完善城市布局结构和功能，提高城市整体质量。
例如，GIS以用于分析现有道路网的结构特征、路网的分布情况，以便规划建设适宜的道路系统，以满足城市经济和社会发展的要求。
另一方面，GIS间分析也可以用于地理信息分类和分级。
例如，可以利用 GIS间分析技术对地球上的不同植被类型以及其他生物群落进行分类、分级，对城市、乡村及其他地表覆被进行分级，例如某城市或某乡村的人口、经济、文化等要素，以便跟踪和评估城乡发展状况。
此外，GIS间分析也可以用于社会统计分析。
例如，可以利用 GIS 术进行人口密度分析，了解某区域内有多少人口密度，以及人口密度与周边地形、气候等要素的关系。
GIS可以用于分析某社区的社会经济分布，及其与周边地形、气候、土地利用等要素的关系。
最后，在审美评价领域，GIS间分析也有所应用，例如可以利用GIS术对某一空间格局进行评估，如果该空间格局与上下文环境不协调，则可以根据审美标准对其进行评估和调整。
总之，GIS间分析技术在城市规划、地理信息分类和分级、社会统计和审美评价等领域得到了广泛的应用，为社会发展和建设提供了技术支持。
GIS间分析以其丰富的数据处理能力和灵活的模型构建方式，为更高效、更可靠地实现空间分析分析提供了有力的技术支撑。
GIS空间分析的功能和广泛应用
一、GIS空间分析的功能前面已经介绍过GIS，大家已经知道空间分析就是对分析空间数据有关技术的统称。
所以我们根据作用的数据性质不同，可以经空间分析分为：1、空间图形数据的拓扑运算；2、非空间属性数据运算；3、空间和非空间数据的联合运算。
空间分析赖以进行的基础是仰仗于地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。
GIS中可以实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，叠加分析、缓冲区分析、网络分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
1、叠加分析叠加分析至少要使用到同一区域，具有相同坐标系统的两个图层。
所谓叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。
该图层综合了原来多层实体要素所具有的属性特征。
叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系。
多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变换等特征。
根据GIS数据结构的不同，将GIS叠加分析分为基于矢量数据的叠加分析和基于栅格数据的叠加分析。
在GIS的矢量数据结构中，地理孔吉对象由点、线、面等要素来表示，所以基于矢量数据的叠加分析又可以分为点与多边形的叠加分析、线与多边形的叠加分析和多边形间的叠加分析三大类。
点与多边形的叠加，就是研究某一矢量数据层中的点要素位于另外一个矢量数据层中的哪个多边形内，这呀就可以根据点与多边形的空间关系，确定给点要素添加哪些属性特征。
线与多边形叠加，就是研究矢量数据层中的线要素与其他数据层中的多边形要素之间的关系，进而判定线要素与多边形的相离、相交、包含等空间关心。
多边形的叠加，就是要研究两个或多个多边形矢量数据层的叠加操作，生成一个新的多边形数据层。
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一、GIS空间分析的功能
前面已经介绍过GIS，大家已经知道空间分析就是对分析空间数据有关技术的统称。
所以我们根据作用的数据性质不同，可以经空间分析分为：
1、空间图形数据的拓扑运算；
2、非空间属性数据运算；
3、空间和非空间数据的联合运算。
空间分析赖以进行的基础是仰仗于地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。
GIS中可以实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，叠加分析、缓冲区分析、网络分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
1、叠加分析
叠加分析至少要使用到同一区域，具有相同坐标系统的两个图层。
所谓叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层。
该图层综合了原来多层实体要素所具有的属性特征。
叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系。
多层数据的叠加分析，不仅仅产生了新的空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变换等特征。
根据GIS数据结构的不同，将GIS叠加分析分为基于矢量数据的叠加分析和基于栅格数据的叠加分析。
在GIS的矢量数据结构中，地理孔吉对象由点、线、面等要素来表示，所以基于矢量数据的叠加分析又可以分为点与多边形的叠加分析、线与多边形的叠加分析和多边形间的叠加分析三大类。
点与多边形的叠加，就是研究某一矢量数据层中的点要素位于另外一个矢量数据层中的哪个多边形内，这呀就可以根据点与多边形的空间关系，确定给点要素添加哪些属性特征。
线与多边形叠加，就是研究矢量数据层中的线要素与其他数据层中的多边形要素之间的关系，进而判定线要素与多边形的相离、相交、包含等空间关心。
多边形的叠加，就是要研究两个或多个多边形矢量数据层的叠加操作，生成一个新的多边形数据层。
栅格数据的叠加分析可以表达为地图代数的元算的过程。
所谓地图代数，就是指在GIS中将数据层作为方程变量的函数运算，通常情况下都是指栅格数据层运算。
栅格数据中，地理实体都是通过规则网格单元来表示的，层与层之间的叠加操作是通过逐个网格单元之间的运算来实现的。
在栅格数据叠加分析中，地图代数运算又分为代数运算与逻辑运算。
栅格叠加分析与多边形叠加分析一样，是求两组或两组以上空间图形的交集，但是多边形叠加分析得到的是合成多边形，而栅格叠加分析得到的是合成数据串，这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依据。
类型叠加：将两组或两组以上的地理编码数据，求它们的交集，以建立新的数据文件，根据分析任务，设置命令，得到最后的类型叠加结果。
统计叠加：将区域界线(政区、自然区域或经济区域等)，与专题数字地图叠加，建立的合成数据串，作出各区专门内容的数量统计。
动态分析：将同一种要素在不同时期的两组属性数据叠加，建立合成数据串，它们之差就是该要素在该时段内的变化，在土地利用动态监测中，常要使用这种分析方法。
2、缓冲区分析
缓冲区是根据点、线、面地理实体，建立起周围一定宽度范围内的扩展距离图，缓冲区的作用是用来限定所需处理的专题数据的空间范围。
一般认为缓冲区以内的信息均是与构成缓冲区的核心实体相关的，及邻接或关联关系，而缓冲区以外的数据与分析无关。
缓冲区生成步骤：
1、明确目的和标准
2、数据准备
3、空间操作
4、统计分析
5、结果输出
缓冲区分析是在已有的实体对象周围形成一定范围的多边形，即任何实体对象的缓冲区都是多边形，且这些多边形构成了一个新的数据图层。
矢量数据的缓冲区分析又根据矢量数据结构中的数据描述分为点缓冲、现缓冲和面缓冲3种缓冲方式。
其分别是矢量数据结构中的点或线或面要素，根据给定的缓冲区半径，生成相应的点或线或面数据层。
在栅格数据中可以将缓冲区卡诺是对网格单元向其周围8个方向进行一定距离的扩展，种子扩展算法是一种典型的建立栅格数据缓冲区的方法。
3、网络分析
网络分析是根据结点与结点、结点与线、线与线这3种实体对象的拓扑关系来研究构成网络模型的空间实体对象的空间特征和属性特征，进而对网络模型进行全方位的研究和分析的一种空间分析方法。
网络分析的数学基础是计算机图论和运筹学，它通过研究网络的状态以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。
网络模型是对计算机数据结构中图的模型的扩充，因此构成网络模型的各个基本组成部分与图模型的组成部分也基本相同。
二、GIS空间分析的广泛应用
早期GIS发展集中于空间数据结构及计算机制图方面；随着GIS基础理论研究逐步走向成熟，计算机软硬件技术和相关学科的进步也为GIS提供了更好的支撑，GIS技术正处于飞速发展的进程中，其中融合的数据急剧增长。
在此基础上人们不仅需要知道基本的GIS空间分析问题，更关心所处的具体位置与周围环境之关系，普通市民会关心住宅区房屋的采光效果、噪声影响、交通和生活便利情况等；农业规划管理和生产者考虑具体的地理环境下山地退耕还林、农业生产效率、农作物分区种植等方案确定；城市规划和决策者需要考虑城市的总体的合理规划，如垃圾处理厂对周围环境的影响程度，考虑商场、学校、交通站点的地点选择；水利、铁路、环境等部门则关心所辖区域在面临大量降雨条件下哪些区域可能发生诸如泥石流、山体滑坡、洪水淹没、交通破坏等灾害事件等等。
这些人们关心和亟待解决的问题大都可以划归为空间分析的范畴，可见GIS 空间分析正成为人们关注的焦点，起到越来越重要的作用。
GIS空间分析目前已广泛应用于水污染监测、城市规划与管理、地震灾害和损失估计、洪水灾害分析、矿产资源评价、道路交通管理、地形地貌分析、医疗卫生、军事领域等。