空间分析的基础
空间分析的基本方法PPT课件
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四、空间分析的步骤
1. 建立分析的目的和标准 2. 准备空间操作的数据 3. 进行空间分析操作 4. 结合分析的目的和任务，对获得的新空间数据进行分析 5. 结果评价和解释 6. 产生最终的结果图和报表
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第二节 空间查询与量算
一、空间查询
是按一定条件对空间目标的位置和属性信息进行查询，
空间分析 是综合分析空间数据的技术的通
称。空间分析有着十分丰富的内涵，它是构成地 理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的 应用中发挥着举足轻重的作用，也是GIS区别与 其它信息系统的一个显著标志。
分析技术:
空间图形数据的拓扑运算； 非空间属性数据运算； 空间和非空间数据的联合运算。
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（1）点状地物（0维）：坐标； （2）线状地物（1维）：长度、方向、曲率； （3）面状地物（2维）：面积、周长、形状等； （4）体状地物（3维）：体积、表面积等。
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2. 形状量算 面状目标物的外观是多变的，很难找到一个准确的量对其
进行描述。最常用的指标包括多边形的长短轴之比、周长面积 比等。其中绝大多数指标是基于面积和周长的。通常认为圆形 地物既非紧凑型也非膨胀性，则可定义其形状系数r为：
以形成一个新的数据子集
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。
ARCGIS空间分析基础
在Coverage中,存储要素属性的数据表是以 INFO格式存储 (ArcInfo中的一种文件格式),与Shape文件不同,Coverage中可 以将要素的拓扑信息(长度,面积,连通性,相邻关系)作为属性 表的一部分来存储.INFO数据表有一个标识字段(关键字段) cover# (具体比如: landusecover#) ,通过关键字段关联要素的几 何数据与属性表.
4.1.1.9
栅格: Grids
除了影像外,ArcGIS 还支持一种称为GRID的栅 格数据格式. 有两种类型的栅格数据:连续数据和离散数据. 这两种数据和结构是相同的,都是由一定大小的 栅格单元组成的矩阵表示.不同之处在于,连续 栅格数据中栅格单元的值可以是浮点数,栅格单 元的值域是一个连接变化的区间; 而离散栅格数据 中,栅格单元的值是整型数,值域区间是离散的 有限区间. 连续栅格通常用于表示可度量和具有一定数量的 数据,普通的例子比如:高程,降雨量等.
EDGES
NODES Nodes A B C D E F G H 1, 5, 2 2, 5, 4 2, 4, 3 1, 6, 5 5, 6, 7 5, 7, 8 5, 8, 4 3, 4, 8
Adjacent A B C D E F G H B, D A, G, C B, H A, E D, F E, G B, F, H C, G
– 空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自 然,社会和人文经济景观数据,可以是图形, 图像,文字,表格和数字等.它是GIS所表达 的现实世界经过模型抽象后的内容,一般通过 扫描仪,键盘,光盘或其它通讯系统输入GIS.
4.1.1.1空间数据的表示
点
在某一尺度下, 可以用点,线, 面,体来表示 各类地理空间 要素
空间分析方法
班级：交工1102 姓名：高志波学号：201111010212简析几种空间分析方法空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。
空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，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。
缓冲区分析一、定义缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。
它在交通、林业、资源管理、城市规划中有着广泛的应用。
二、分类（1）基于点要素的缓冲区：通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆；（2）基于线要素的缓冲区：通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；（3）基于面要素的缓冲区：向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。
三、空间缓冲区分析模型(1) 缓冲区分析的三要素在进行空间缓冲区分析时，通常要将研究的问题抽象为以下三类要素:①主体表示分析的主要目标，一般分为点源、线源和面源三种类。
②邻近对象表示受主体影响的客体，例如行政界线变更时所涉及的居民区、森林遭砍伐时所影响的水土流失范围等。
③对象的作用条件表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。
(2) 缓冲区分析模型根据主体对邻近对象作用性质的不同，一般可采用以下三种不同的分析模型: 线性模型、二次模型、指数模型线性模型二次模型指数模型四、空间缓冲区分析在林业上的应用已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围 1km 内采伐林木。
另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。
请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。
解题过程首先要以区域的道路分布图、河流分布图、森林分布图为数据源。
解题流程见图所示。
(1)将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图，进行预处理和数字化；(2)利用河流分布图生成1km的等距离缓冲区；(3)利用道路分布图生成5km的等距离缓冲区；(4)森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠置，叠置条件表达式为:采伐区＝森林分布图中可伐林地∩道路周围5km缓冲区∩非河流周围1 km缓冲区将上述3张图进行两两叠置，所得结果即为森林采伐图。
空间分析的基础讲解
2 1
＋
A B
1A 2A
1B
2B
矢量数据网络分析
网络分析的主要用途是：选 择最佳路径、设施以及进行网络 流分析。所谓最佳路径是指从始 点到终点的最短距离或花费最少 的路线，如图所示。最佳布局中 心位置是指各中心所覆盖范围内 任一点到中心的距离最近或花费 最小；网流量是指网络上从起点 到终点的某个函数，如运输价格， 运输时间等。
空间分析是综合分析空间数据的技术的通称。空间分析有着十分丰富的内涵，
它是构成地理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的应用中发挥着举足 轻重的作用，也是GIS区别与其它信息系统的一个显著标志。
空间分析的内容及功能：
常见的GIS平台空间分析功能有：空间查询与量算，缓冲区分 析，叠置分析，网络分析，空间统计分类分析等
缓冲区分析
缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体，自动建 立其周围一定宽度范围内的缓冲区域多边形实体，从而实 现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法 。
矢量数据叠置分析
多边形叠置分析是指同 一地区、同一比例尺的两组 或两组以上的多边形要素的 数据文件进行叠置。
根据两组多边形边界的 ห้องสมุดไป่ตู้点来建立具有多重属性的 多边形或进行多边形范围内 的属性特性的统计分析。
三维空间分析
浅谈空间分析
现代空间分析概念的提出，起源于20实际60年代地理和区域科学的计量革命。空间 分析的概念，从不同的角度理解有不同的定义方式。
从侧重于空间信息的提取和空间信息传输角度考察，空 间分析是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的信息 和新的知识。
从侧重于空间信息的提取和空间信息传输角度考虑，空 间分析是基于地理现象的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。
测绘技术中的地理空间分析技巧
测绘技术中的地理空间分析技巧导语：地理空间分析是测绘技术中的一项重要内容，通过对地理空间数据的处理和解析，可以揭示地理现象和相关规律。
本文将介绍测绘技术中的地理空间分析技巧，涵盖了数据获取、处理和分析等方面。
一、地理空间数据的获取地理空间数据的获取是进行地理空间分析的基础，通常采用的方法有卫星遥感、GPS测量和地理信息系统（GIS）等。
卫星遥感可以获取大范围的地理空间数据，通过不同的遥感传感器，可以获得不同分辨率和波段的数据。
利用遥感数据，可以获取地表覆盖类型、地形高程和植被指数等有关地理空间信息，为后续的分析提供了基础数据。
GPS测量可以获取精确的地理位置信息，通过接收卫星信号，确定测量点的经纬度坐标。
通过GPS测量，可以获取到地理空间数据的具体位置信息，为后续的分析提供准确的数据基础。
地理信息系统（GIS）是一种集成了空间数据采集、存储、管理和分析等功能的系统，可对地理空间数据进行整合和分析。
通过GIS软件，可以将不同源头的地理数据整合在一起，进行数据处理和分析，为地理空间分析提供便利。
二、地理空间数据的处理地理空间数据的处理是为了提取数据的有用信息，通常采用的方法有数据清洗、数据转换和数据融合等。
数据清洗是为了剔除数据中的错误、重复和不完整的部分，确保数据质量。
通过数据清洗，可以提高数据的准确性和可靠性，为后续的分析提供可靠的数据基础。
数据转换是将原始数据转换为特定的格式和结构，以满足后续分析的需要。
例如，将卫星遥感数据转换为数字高程模型（DEM），可以用于分析地形起伏和水文流域等。
数据融合是将不同类型和来源的数据融合在一起，形成更全面、更准确的数据。
例如，将遥感数据和GPS测量数据进行融合，可以得到更准确的地理位置信息。
三、地理空间数据的分析地理空间数据的分析是为了揭示地理现象和相关规律，通常采用的方法有空间插值、空间统计和空间关联等。
空间插值是通过已知样点的空间位置和属性值，推算未知位置的属性值。
空间分析的原理与方法
空间分析的原理与方法
空间分析是一种通过对地球表面空间数据进行加工、分析和可视化的方法来揭示人类空间活动规律、发现空间特征和提供决策支持的过程。
其基本原理是以地球表面上的空间数据为依据，通过数据处理、分析和可视化技术，识别并提炼空间模式及特征，进而对空间关系、空间结构和发展趋势进行研究。
空间分析的方法包括以下几种：
1. 空间统计分析：基于地理信息系统，统计分析地理现象在空间分布的规律和特征。
2. 空间交互模型：通过空间关系模型、地理网络模型等方法，研究地理空间要素之间的相互作用和影响。
3. 空间模拟：通过建立模型，模拟真实的空间过程和变化情况，并探索空间过程的动力学规律和机理。
4. 空间数据挖掘：基于数据挖掘技术和机器学习算法，从海量的空间数据中挖掘出规律、趋势、关联和特征。
5. 空间可视化：采用图像处理技术，将空间数据转化为视觉表现形式，使人们能够更直观地理解和认知地理现象和空间模式。
通过以上方法，空间分析能够有效地描述和解释地理现象和空间模式的规律与特征，为决策和规划提供科学支持和可视化工具。
地理空间基础知识点总结
地理空间基础知识点总结地理空间是指地球表面上的各种地理现象在空间上的分布、组合和相互关系。
地理空间包括自然地理空间和人文地理空间两个方面。
自然地理空间是指地球上自然环境的分布、演变、交融及其与人类活动的相互作用；人文地理空间是指地球上各种人文现象在空间上的分布、组合和相互关系。
1.地球的几何特征地球是一个椭球体，其赤道半径为6378千米，极半径为6357千米。
地球自西向东自转一周约需24小时，在赤道的自转速度约为1670千米/小时。
地球的自转和公转轨道相互配合，使地球的自转轴相对太阳固定在一个倾斜的23.5度角上，造成了季节变化。
地球的自转和公转还影响了地球上的日照、气候和地理空间分布。
2.地球的地理环境地球的地理环境包括自然环境和人文环境两个方面。
自然环境包括地形地貌、气候、水文、土壤、生态等自然要素，其分布和相互作用影响了地球上的生产活动和城乡发展。
人文环境包括人口、居民人口、农业人口和流动人口等主要人文要素，以及城市、交通、通讯等人文活动，其分布影响了地球上的社会经济活动和文化传承。
3.地理空间格局地理空间格局是指地理现象在地球表面上的分布、组合和相互关系。
地理空间格局的基本要素包括地域、地方和地带。
地域是指地球上的各类地理环境的广阔范围、较为稳定的自然特征区域，如毛伊岛、中国大陆、美国大陆等。
地方是指地球上具有一定规模和地理边界的地理区域，是自然、人文现象的空间表现和生活活动场所，如农村、城市、工业区等。
地带是指地球上一定地理要素分布特征相似的自然地理和人文地理分布区域，如亚热带、冷带、古镜带、城市带等。
4.地理空间关系地理空间关系是指地球上各类地理现象之间在空间上的相互联系和影响。
地理空间关系主要包括相对位置关系，即地理现象在地球表面上的相对位置和方位关系；空间分布关系，即地理现象在地球表面上的分布规律和地域格局；空间交流关系，即地理现象之间在空间上的联系和互动关系；空间分工关系，即地理现象在地球表面上的专门分工和合作关系。
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（3）运行尺度，指特定地学过程运行的尺 度。一些研究者将其称为“作用尺度(action scale)”。运行尺度是由所研究的地学现象或 过程木身决定的，而观测尺度的决定则常常具 有很大主观性。 （4）测量尺度或空间分辨率。空间分辨率 是指研究对象的最小可分辨部分的大小，它相 当于生态学中的粒径(grain)。
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2.线模式空间分布 （1）线密度 用某区域内线的长度之和除以该区域面积总和 即可得到某一区域的线密度。
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（2）最近邻分析 ①在每条线上选一个随机点； ②用直线连接最近邻两个点； ③量测所有连线段间距离，计算平均最邻近距离； ④进行检验以判断是否服从随机分布。 这种方法线长度至少应是线间平均距离1.5倍。 如果线划少，则要乘以系数（n-1）/n 密度估计值= （n-1）L/nA L为线总长度，A为面积
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（3）设置用户投影参数 和结果投影参数
（4）投影转换
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2.转直角坐标 原文件投影参数未知，复制投影参数 （1）生成1:5万投影平面直角坐标标准框 Fram_5a.wt，起始经度为114°，纬度为 29°40′，注意左下角不平移为原点、图框底边不 旋转水平、不绘制接图表、不绘制比例尺。 （2）投影平面直角坐标标准框Fram_5a.wt 转化为大地坐标系标准框Fram_5b.wt。YOUR SITE HE源自E2.2.5.海量数据特征
空间数据量是巨大的，通常称海量数据。之 所以称为海量数据，是指它的数据量比一般的通用 数据库要大得多。一个城市地理信息系统的数据量 可能达几十GB，如果考虑影像数据的存贮，可能达 几百个GB。这样的数据量在其他数据库中是很少见 的。地理信息系统的海量数据，带来了系统运转、 数据组织与储存、网络传输等一系列技术困难,自然 也给数据管理增加了难度。正因为空间数据量大， 所以需要在二维空间上划分块或者图幅，在垂直方 向上划分层来进行组织。
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点模式分布类型： 均一模式：某区域范围内每个较小子区域上的 点密度都相等。 规则分布：整个范围内的点均分布在规则的格 网上 随机分布：整个范围内的点在随机位置上散布 族状分布：整个范围内的点成组紧密排布时
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（2）样方分析 均一模式中的子区域称较大区域的样方，如 果每个均一的样方包含相同数量的点对象，则这 个研究区域分布具有均一性，这种检验分布性的 标准方法称为样方分析。 期望分布值：所有数据点个数与子区域个数 比值，得到每个区域的平均对象个数。 X2数学检验法： X2=∑（Q-E）2/E Q为每个样方中实际观测点数，E为期望分 布值。 X2越大，点的均一分布可能性越小。
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2.3地理空间参照系统
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2.3.1钻孔大地坐标到平面直角坐标转换
1.EXCEL钻孔数据 表中id为关键字，dh为钻孔名称，bh为钻孔编号， x、y、h为三维坐标，tfe、mn、p为其他属性数据， 比例尺为1:1万。
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2.2.3多尺度性
指数据集表达的空间范围的相对大小和时间的 相对长短，不同尺度上所表达的信息密度有很大的 差异。空间数据的多尺度特征可从空间多尺度和时 间多尺度两个方面进行理解。空间多尺度是指空间 范围大小或地球系统中各部分规模的大小，可分为 不同的层次，时间多尺度指的是地学过程或地理特 征有一定的自然节律性，其时间周期长短不一。空 间多尺度特征表现在数据综合上，数据综合类似于 数据抽象或制图概括，是指数据根据其表达内容的 规律性、相关性和数据自身规则，可以由相同的数 据源形成再现不同尺度规律的数据，它包括空问特 征和属性的相应变化。
时间域包括两方面含义：①自然变化过程，即 地学现象的发生、发展和演化过程；②节律，即事 件的发展在时间序列上表现出来的某种周期性规律。 时间域负责回答“when'’和“howlong'’提问。
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2.2.2多维特征
地理空间数据不仅能描述空间三维和时间维， 也可以表现空间目标的属性以及数据不同的测量方 法、不同来源、不同载体等多维信息，实现多专题 的信息记录。例如在一个坐标位置上，既包括地理 位置、海拔高度、气候、地貌和土壤等自然地理特 征，也具有相应的社会经济信息如行政界线、人口、 产量、交通等。此外，一些空间对象或地理目标 (如河流)同时又作为其他空间目标的分界线，也是 空间数据多重属性的表现。在进行空间数据分析过 程中，要重视并充分考虑地理空间数据的多维结构 及其对空间关系的影响，为地理系统的综合研究提 供技术支持。
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Cao and Lam(1997)则从地理学角度扩展， 定义了四个意义上的尺度。 （1）制图尺度或地图尺度，即地图比例尺， 它是地图上的距离与相应的地面实际距离的比， 大比例尺的地图一般提供更详细的信息。 （2）地理或观测尺度，即研究区域的空间范 围，它对应于生态学中的范围。大尺度的研究覆 盖较大的研究区域。
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（3）最近邻分析 最近邻分析是一种分 析点位置关系的点模式分 析法。分析过程中心思想 是先测出每点与其最近点 间距离，然后将量测值与 所测距离均值进行比较。 由于点对象之间距离 太近会发生冲突，因此最 近邻分析在动物个体和种 群的活动中具有很高的利 用价值，如猴、虎、狮、 鳝鱼。
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时态特征指地理数据采集或地理现象发生的时 刻或时段，这部分数据称为时态特征数据或时态数 据。同一地物的多时段数据，可以动态地表现该地 物的发展变化。时态特征数据可以按时间尺度划分 为短期(如地震、洪水、霜冻)、中期(如土地利用、 作物估产)、长期(如城市化、水上流失)和超长期 (如地壳变动、气候变化)等类型。
2.投影带，将EXCEL转成TXT文件，去掉坐标前37。 3．投影转换 (1) 地图投影系统中选择“用户投影转换”菜单。 注意： 对话框中指定 数据起始位置应从 第二行开始，第一 行属于标题行。
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（2）设置用户投影参数 和结果投影参数
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（3）设置分隔符
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2.4.2空间分布计算与分析
1.点模式空间分布计算 (1)分布密度 分布密度是单位分布区域内分布对象的数量， 是两个比值尺度数据的比值，分子为分布对象的 计量，分母为分布区域的计量。 分子计算有几种可能：发生频率；几何度量 （点以频数计，线以长度计，面以面积计）；某 种属性。 分母计算只能是线状和面状，计算长度和面 积。
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（4）投影变换
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2.3.2平面投影直角坐标与大地坐标间转换
1.转大地坐标 （1）确定图的比例尺. （2）计算投影带。 确定图的起始起始经度和纬度 投影带序号=1+[起始经度/6]，“[ ]”为 取整符号。
空间分析
第二章
空间分析的基础
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第2章 绪论
2.1 空间数据类型 2.2 空间数据特征 2.3 地理空间参照系
2.4 地理空间问题 2.5 空间认知理论 2.6 空间推理理论
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2.1 空 间 数 据 类 型
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(1)类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的 分布等。
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2.空间分布分析 通常采用分布密度、均值、分布中心、离散 度、空间集聚度以及粗糙度等指标进行空间分布 格局描述。 通过空间分布检验来确定地理对象的聚集、 分散、均匀、随机等分布类型。 用空间聚类分析方法反映分布的多中心特征 并确定这些中心。 通过趋势面分析反映现象的空间分布趋势。
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（4）分布中心 分布中心在某种意义上代表了点状对象的平 均空间位置，可以是几何中心、加权平均中心、 中位中心以及极值中心。
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（5）分布轴线和离散度 离散点群在空间分布趋势和走向可以用分布 轴线来确定.分布轴线是一条拟合直线，描述了 离散点群走向.点群相对于轴线的距离，反映了 点群相对于轴线的离散程度。 用垂直距离、水平距离和直交距离来度量。
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属性域表示地学现象的数量、质量和分类等 属性信息。用于回答“what”和“how‘’提问。可 以用名义量、顺序量、间隔或比率来表示。 地理空间数据还必须包括描述地物的自然或 人文属性的定性或定量指标的成分，这部分数据 称为属性特征数据或属性数据。例如，表述一个 城镇居民点，若仅有位置坐标(x，y)，那只是一 个几何点，要构成居民点的地理空间数据，还需 要其经济(人口、产值等)、社会(就业率等)、资 源和环境(污染指数等)等属性数据。
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例如，土地管理信息系统包括土地利用现状和规 划、土地产权产籍、土地估价等多种数据，其中 仅土地利用现状数据，按比例尺1：10000计，在 浙江省一个中等面积的县级市，就包含十几万个 地块图斑和数十万条线(河流、道路、地界等)的 数据，而且每条线、每个图斑又挂联着十几、二 十几条属性数据，如每个地块的标号、大小、权 属、土地利用现状、地块内的细节状况等。
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（3）文件间拷贝投影参数
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2.4地理空间问题
2.4.1空间分布与格局 空间分布与格局是指从总体的、全局的角度 来描述地理实体或现象的几何形态。 1.空间分布类型 点、线、面实体可以是线状分布，也可以是 面状分布。其分布方式有离散的和连续的两种。