GIS空间分析原理与方法 网络分析
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。
空间分析的原理和方法
DEM的表示方法 某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学 定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。 数学分块法 数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续 的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部 拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积 大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散 点的高程，可得到拟合的DEM。 图形法 线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描 述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是 数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些 图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。 • 另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插 值公式计算各点的高程，得到DEM。
V5
e5
e6
e1 V2 V1 V2 V3 V4 V5
v1 0 v2 1 D (G ) v3 1 v4 1 v5 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
e3
e4 V3
e2
v1 v2 D (G ) v3 v4 v5
• 坡度图与坡向图：坡度定义为水平面与局部地表之 间的正切值。它包含两个成分：斜度——高度变化 的最大比率(常称为坡度)；坡向——变化比率最大 值的方向。这两个因素基本上能满足环境科学分析 的要求。 • 地貌晕渲图：制图工作者用一种“阴影立体法”表 示地表形状即地貌晕渲法。有了DEM，地貌晕渲图能 自动精确地实现。
距离
O
A
B
C
P
视线平面投影
通视剖面图
第二节
空间叠合分析
一、什么是空间叠合分析？是指在统一空间参照系统条件 下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生 空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应 关系。
GIS空间分析原理与方法 网络分析
实验八、网络分析（道路网络分析）—xxxxxxx xxx 一、实验目的通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：(1)加深对网络分析基本原理、方法的认识；(2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
(3)结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备：ArcMap, 要求有网络分析扩展模块的许可授权数据准备：Shape文件创建网络数据集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets, 公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets）Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道图层：Streets 仓库图层：Warehouses 商店图层：Stores在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：三、实验内容及步骤3.1 最佳路径分析3.1.1 数据准备（1）双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX8_1.mxd.（2）如果网络分析扩展模块（Network Analyst Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤）（3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏],并点击［Network Analyst］以显示网络分析工具栏。
3.1.2 创建路径分析图层在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst],然后点击［New Route］菜单项.3.1.3 添加停靠点(1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选Stops(0).(2). 在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“新建网络位置”[Create Network Location]工具。
(3) 在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。
测绘技术中的地理信息系统网络分析
测绘技术中的地理信息系统网络分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种整合了地理数据收集、存储、管理、分析和可视化的先进技术。
在测绘技术领域，GIS在网络分析方面发挥着重要作用。
网络分析是指基于地理数据的网络模型和算法，对网络中的路径、距离、时间和疏散等问题进行研究和解决的过程。
本文将重点探讨测绘技术中的GIS网络分析的应用和发展。
1. GIS网络分析的基本原理与功能GIS网络分析是基于地理信息数据的网络模型与算法，通过对网络结构的分析和计算，在空间上寻找最优路径、计算距离和时间等，并可以进行疏散分析、运输规划和资源优化等多项功能。
它的基本原理是将现实世界的地理实体（如道路、河流、管网）以节点和边的形式进行模型化，利用网络算法和算力，提供路径规划、最短路径分析、网络疏散等功能。
2. GIS网络分析在交通规划中的应用交通规划是GIS网络分析的重要应用领域之一。
通过分析道路网络，优化路径规划，可以减少行驶时间和交通拥堵，提高交通效率。
此外，通过仿真模拟和数据分析，还可以对公交线路的布局、交通信号优化等进行评估和改进。
例如，一些城市的交通部门采用GIS网络分析技术，对交通流量、路径选择进行实时监控和调整，以提高城市交通的运行效率。
3. GIS网络分析在环境保护中的应用GIS网络分析在环境保护中也发挥着重要作用。
通过对自然资源的分析和评估，可以进行环境敏感区域的划定和资源策划。
例如，为了保护饮用水源，可以根据网络分析的结果，划定饮用水源保护区的范围，制定合理的保护政策。
此外，GIS网络分析还可以评估污染源的扩散影响范围，并提供应急路线和疏散方案，为环境保护提供科学依据。
4. GIS网络分析在应急管理中的应用应急管理是GIS网络分析的重要应用领域之一。
通过对应急资源和救援设施的布局分析，可以优化应急资源的调配和救援行动的连通性。
例如，在突发事件中，通过GIS网络分析的路径规划和路径导航，可以提供快速、安全、高效的救援路径，提高救援行动的响应速度和准确度。
GIS空间分析方法研究
GIS空间分析方法研究一、本文概述地理信息系统（GIS）作为现代信息科学的重要组成部分，已经在众多领域展现出其独特的空间分析优势。
GIS空间分析方法研究，旨在探讨如何利用GIS技术有效地处理和解析地理空间数据，从而提取出有价值的信息，为决策提供支持。
本文将对GIS空间分析的基本概念、主要方法、应用领域以及未来发展趋势进行深入研究，以期为读者提供一个全面而系统的理解。
本文首先将对GIS空间分析的基本概念进行阐述，包括空间数据、空间关系、空间模型等基本要素，以及它们在空间分析中的作用。
接着，将详细介绍几种常用的GIS空间分析方法，如缓冲区分析、叠置分析、网络分析等，并通过具体案例解析这些方法的实际应用。
本文还将对GIS空间分析在环境保护、城市规划、交通运输、资源管理等领域的应用进行探讨，展示其在解决实际问题中的重要作用。
本文还将对GIS空间分析方法的未来发展趋势进行展望，分析新技术、新方法对GIS空间分析的影响，以及它们在推动GIS领域发展中的重要作用。
通过本文的研究，读者将能够深入理解GIS空间分析的基本原理和应用方法，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
二、GIS空间分析的基础理论GIS空间分析是地理信息系统（GIS）的核心功能之一，它基于地理学、数学、计算机科学等多学科的理论和方法，对地理空间数据进行处理、分析和模拟，以揭示地理现象的空间分布、格局、关联和演化规律。
其基础理论主要涵盖以下几个方面。
空间数据模型：空间数据模型是GIS空间分析的基础，用于描述地理实体的空间关系、属性和行为。
常见的空间数据模型包括矢量数据模型和栅格数据模型。
矢量数据模型使用点、线、面等几何元素来表示地理实体，而栅格数据模型则将地理空间划分为规则的网格，每个网格单元具有相同的空间分辨率和属性值。
空间关系与空间运算：空间关系描述了地理实体之间的空间联系和相互作用，如拓扑关系、距离关系、方向关系等。
空间运算则是对这些关系进行量化和处理的过程，包括空间叠加、缓冲区分析、空间量算等。
ARCGIS网络分析学习――道路网络分析Network anlysis(详细步骤)
ARCGIS网络分析学习――道路网络分析（详细步骤）一、实验目的网络分析是GIS空间分析的重要功能分。
有两类网络，一为道路(交通)网络，一为实体网络(比如，河流，排水管道，电力网络)。
此实验主要涉及道路网络分析，主要内容包括：最佳路径分析，如：找出两地通达的最佳路径。
最近服务设施分析，如：引导最近的救护车到事故地点。
服务区域分析，如：确定公共设施(医院)的服务区域。
通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：加深对网络分析基本原理，方法的认识；熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
结合实际，掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备ArcMap，要求有网络分析扩展模块的许可授权数据准备：Shape文件创建网络数据集(高速公路：Highways，主要街道：Major Streets，公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets) Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis。
mdb：包含：街道图层，Streets；仓库图层，Warehouses；商店图层：Stores；在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：执行菜单命令[工具Tools]>>[Extensions]，在[Extensions]对话框中点击[Network Analyst] 启用网络分析模块，即装入Network Analyst空间分析扩展模块。
道路网络分析步骤1。
创建分析图层2。
添加网络位置3。
设置分析选项4。
执行分析过程显示分析结果三、实验内容及步骤(一) 最佳路径分析根据给定的停靠点，查找最佳路径(最省时的线路)1.1 数据准备(1).双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX10_1.mxd。
(2).如果网络分析扩展模块(Network Analyst Extension)已经启用(参考实验准备中的步骤)(3).如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏]，并点击[Network Analyst]以显示网络分析工具栏。
GIS空间分析原理与方法
步 骤： （1）明确目的和标准： （2）空间数据准备：商业中心服务数据、名牌高中 750米之内数据、名胜古迹500米之内、主要交通 要道200米之外 （3）空间操作：进行叠合分析 （4）对结果进行分析和评价
在商业中心的服务范围图层martket
空间叠合分析（Spatial Overlay analysis）： 又称叠加分析、叠置分析，在统一空间参照系统 条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进 行叠合，以产生空间区域的多重属性特征，或建 立地理对象之间的空间对应关系。 空间合成叠合 空间统计叠合
在商业中心的服务范围图层martket
距名牌高中在750米之内图层school
距名胜古迹500米之内，环境优雅图层famous
离主要交通要道200米之内图层street
GIS专业地理信息系统原理
地理信息系统原理课程
GIS空间分析原理与方法
本章主要内容
1空间量算 2数字地形模型分析 3空间叠合分析 4空间缓冲区分析 5空间网络分析
GIS基本功能
数据编辑 与更新 数据存储 与管理 空间查 询
数据采集 与输入
GIS能作 什么？
保留以一多边形为控制边界外的所有多边形要 素
Update
输出数据为一个经删除处理后的多边形与一个 新特征多边形，即删除重叠的部分。
空间分析的步骤
步 骤： （1）明确目的和标准 （2）空间数据准备 （3）空间操作 （4）输出结果并进行分析
Union
输出层保留输入图层的所有多边形要素。
Intersect
输层保留输入图层共同的多边形要素。
GIS的核心之一：空间分析
第8章GIS基本空间分析空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表现和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。
在空间分析的研究和实践中，很多在应用领域具有一定普遍意义的、涉及空间位置的分析手段和方法被总结、提炼出来，形成了在GIS软件中均包含的一些固有的空间分析功能模块。
这些功能具有一定的通用性质，故而称之为GIS基本空间分析，具体的有叠置分析、缓冲区分析、窗口分析和网络分析。
了解GIS基本空间分析对于进一步掌握复杂空间分析方法，具有一定的指导意义。
8.1叠置分析叠置分析是地理信息系统中常用的提取空间隐含信息的方法之一，叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。
其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，图8.1 叠置分析结构框架基准面相同的、同一区域的数据。
按照GIS中最常用的两种数据结构将叠置分析分成矢量数据叠置分析和栅格数据叠置分析，具体如图8.1。
根据操作形式的不同，叠置分析可以分为图层擦除、交集操作、图层合并等；根据操作要素的不同，可以将矢量数据叠置分析分成点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形与多边形叠加，栅格数据叠置分析分为单层与多层栅格数据叠置分析。
要注意的是这里也要对属性进行一定的操作，所指的属性是较为简单的属性值，但注解属性，尺度属性，网络属性等均不能作为输入的属性值。
8.1.1矢量数据的叠置分析1.点与多边形叠置点与多边形叠置，是指一个点图层与一个多边形图层相叠，叠置分析的结果往往是将其中一个图层的属性信息注入到另一个图层中，然后更新得到的数据图层；基于新数据图层，通过属性直接获得点与多边形叠加所需要的信息。
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实验八、网络分析（道路网络分析）—xxxxxxx xxx 一、实验目的通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：(1)加深对网络分析基本原理、方法的认识；(2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
(3)结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备：ArcMap, 要求有网络分析扩展模块的许可授权数据准备：Shape文件创建网络数据集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets, 公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets）Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道图层：Streets 仓库图层：Warehouses 商店图层：Stores在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：三、实验内容及步骤3.1 最佳路径分析3.1.1 数据准备（1）双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX8_1.mxd.（2）如果网络分析扩展模块（Network Analyst Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤）（3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏],并点击［Network Analyst］以显示网络分析工具栏。
3.1.2 创建路径分析图层在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst],然后点击［New Route］菜单项.3.1.3 添加停靠点(1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选Stops(0).(2). 在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“新建网络位置”[Create Network Location]工具。
(3) 在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。
程序将在街道网络上自动的计算并得到一个距离给定位置最近的停靠点，已定义的停靠点会以特别的符号进行显示。
停靠点会保持被选中的状态，除非它被明确地反选（Unselected）或者又新增了一个另外的停靠点。
停靠点的所在的位置会同时显示一个数字“1”，数字表示经停的顺序。
（4）再添加4 个停靠点。
新增加的停靠点的编号为2,3,4,5。
经停的顺序可以在网络分析窗口[Network Analyst Window]中更改。
第一个停靠点被认定为出发点，最后一个停靠点被认定为是目的地。
3.1.4 设置分析选项(1)如图所示，在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点击分析图层属性按钮[Analysis Layer Properties] 打开图层Route的属性设置对话框：(2)在分析图层－Route属性对话框中，点击分析设置[Analysis Settings]选项页，并确认－阻抗[impedance]设置为分钟Minutes (Minutes).(3)不使用时间限制 (保持Use Time Windows 前的检查框为非选中状态)。
当必须在规定时间在某个停靠点停留时才使用这个选项，选则这个选项后可以通过设置停靠点属性来设置某个停靠点到达的时间，离开的时间（在ArcMap联机帮助中查询关键词network analysis, routing with time windows 可以了解详细内容）(4)不使用“经停点重排序功能”（保持[Reorder stops to Find Optimal Route]检查框为未选中状态）。
这保证了经停顺序为你事先指定的顺序。
(5)在“允许路口调头”［Allow U-turns］下拉列表中选择任何路口[EveryWhere](6)在“输出图形类型”[Output Shape Type]下拉列表中选择实际形状[True Shape](7)选中“忽略无效位置”［Ignore Invalid Locations］检查框。
这样分析时将会忽略那些不在道路网络上的停靠点。
(8)在“约束规划”[Restrictions]列表框中选择单行线[Oneway]。
(9)点击方向[Directions]选项页，确定距离单位[Distance Units]设置为米[Meters], 显示时间[Display Time]检查框被选中，时间属性[Time Attribute]被设置为分钟[Minutes]。
点击［确定］按钮退出“图层属性”对话框。
3.1.5 运行最佳路径分析得到分析结果(1)在网络分析工具栏［Network Analyst］上点击“求解”[Solve]按钮。
分析结果－最佳路径线状要素图层将在地图中显示，在“网络分析窗口”[Network Analyst Window]中“路径”[Route]目录下也会同时显示：(2)在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点击Route树状结点左边的加号(+)显示最佳路径(3)右键击最佳路径“Graphic Pick…”或在网络分析工具栏中点击方向[Direction]按钮打开“行驶方向”窗口。
3.1.6 设置路障(barrier)(1).在ArcMap的中执行菜单命令[Window]>>[Magnifier]显示放大镜窗口[Magnifier](2).通过按住放大镜窗口[Magnifier]的标题栏在地图上移动，在地图中找到已经计算得到的最佳路径，松开鼠标。
这时最佳路径的一部分应该显示在放大镜窗口[Magnifier]的中心位置，我们将这这个区域的某个路段上放置一个路障。
.(3).在网络分析窗口[Network Analyst Window]中单击“路障”[Barrier (0)].(4).在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“新建网络位置”[Create Network Location]工具按钮。
(5).在放大镜窗口[Magnifier]中最佳路径上的某个位置放置一个路障。
(6).在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“求解”[Solve] 按钮，得到新的最佳路径，从而避开路障3.1.7 保存分析结果――最佳路径(1). 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中右键点击“路径”[Routes (1) ],在出现的右键菜单中点击“导出数据”［Export Data］菜单命令。
(2).在“导出数据”[Export Data]对话框中指定导出的文件命。
(3).点击[OK]按钮，最佳路径就会保存为指定的Shape文件。
.(4).当ArcMap询问“是否要将导出数据作为一个图层添加到地图中”时，点击否[NO](5) 关闭ArcMap3.2 最近服务设施分析（查找最近的消防队）3.2.1 数据准备（1）.双击ArcMap工程EX8_2.mxd，或从ArcMap中打开工程EX8_2.mxd.（2）.如果网络分析扩展模块（Network Analyst Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤）（3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏],并点击［Network Analyst］以显示网络分析工具栏。
3.2.2 创建“最近服务设施分析图层”在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst],然后点击“新建最近服务设施”[New Closest Facility]菜单命令此时在网络分析窗口[ Network Analyst Window]中包含一个空的列表，显示“设施”[Facilities], 事故[Incidents], 路径[Routes], 路障[Barriers]树状目录。
同时，在TOC(图层列表)面板上添加了新建的一个“最近服务设施图层［Route］组合”3.2.3 添加“服务设施”图层(1).在“网络分析窗口”中右键点击树状结点：Facilities (0) ，在出现的右键菜单中点击命令“加载位置”[Load Locations]。
(2) 在“加载位置”[Load Locations]对话框中从“由图层加载”[Load From]下拉列表中选择［File_Staion］。
点击确定。
在网络分析窗口[Network Analysis window]中显示有40 个消防队。
加载的服务设施――消防队在地图上显示为服务设施符号。
3.2.4 设定火灾事故发生地点(1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选树状结点[Incidents(0)] ，将在此图层上添加一个一个网络位置（事故地点）(2) 将地图适当放大并平移到如下的区域，在如下图所示的位置添加一个火灾事故点：3.2.5 设置分析选项(1) 如图所示，在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点击［Closest Facility］下拉列表右边的“分析图层属性”按钮[Analysis Layer Properties] 打开图层［Closest Facility］的属性设置对话框：(2) 在图层属性对话框中点击“分析设置”[Analysis Settings]选项页，在“阻抗”［Impedance］下拉列表中选择“分钟”［Minutes (Minutes)］。
(3) 将“默认响应条件”[Default Cutoff value]设置为3 （单位：分钟）。
ArcGIS将查找能够在3分钟到达火灾事故地点的最近的消防队。
(4) 将“查找服务设施数目”[Facilities to Find] 设置为5。
ArcGIS将试图查找5个能够在3分钟到达火灾事故地点的消防队，如果不能够在规定时间内到达的设施将被忽略。
(5) 将“救援方向”[Travel From]设定为“从服务设施到事故点”[Facility to Incident] (由消防队到火灾事故点)。
(6) 在“允许路口调头”［Allow U-turns］下拉列表中选择任何路口[EveryWhere](7) 在“输出图形类型”[Output Shape Type]下拉列表中选择实际形状[True Shape](8) 选中“忽略无效位置”［Ignore Invalid Locations］检查框。
这样分析时将会忽略那些不在道路网络上的停靠点(事故点)。
(9) 在“约束规则”[Restrictions]列表框中选择单行线[Oneway]。
(10) 点击“确定”［OK］按钮。