《GIS空间分析》PPT课件
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GIS(地理信息系统)空间分析课件
数量地理学的研究方法：
1 2 3
地理系统分析 随机数学方法 地理系统数学模拟
地理系统分析
地理系统分析是指扬弃地理事物繁琐的枝 节，抽象出地理事物在结构与功能上的主线，揭 示地理事物动态演变的方向与强度，预测其状态 变化和稳定性程度，将复杂、高级的地理系统简 化为次一级简单的系统，进而探讨地理要素之间 的数量关系。 一般是首先列出所研究等级系统的要素清 单，根据地理系统的实际绘出各要素的联系框图， 再以定量方法研究系统要素之间的关系。
0.00E+00 1988 1988
2004
20032019
2035 2018
2050
2033
2048
Year sustainable development mode economy fast developing mode natural development mode
(a)
1.40E+09 1.20E+09 1.00E+09 8.00E+08 6.00E+08 4.00E+08 2.00E+08 0.00E+00 1988 1988
irrigation area grassland increase build-up land increase grassland increase water decrease fuel demand difference between supply and demand wetland forestland fuel
传统地理学分析方法所采用的推理方式以经验 归纳型综合为主，以观察材料和事实为基础，由直 接的类推得出现实世界的结论，这一方法难以回避 特殊情况或解释者的主观好恶问题。 而数量地理学以理论演绎为主，整个研究过程 经历了提出假设、建立模式、检验假设和建立理论 四个步骤，符合感性－理性－实践这一认识的过程 规律。 与地理学传统的思维模式相比，地理数量方法 有着明显的优势（见下页）。
GIS的核心之一：空间分析-图文
GIS的核心之一:空间分析■图文第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，叠置分析矢量数据叠置分析栅格数据叠置分析图&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。
GIS与空间分析第七讲.ppt
区域化变量：呈现为空间分布的变量。
变异函数：也叫变差函数，是地质统计分析 所特有的基本工具。
空间统计：是通过空间数据的位置信息来建 立数据间的统计关系。
GIS地统计分析：是利用GIS对空间数据进 行统计分析，包括空间形态的度量、空间分 布及假设检验、空间相关分析、空间内插等。
空间数据统计分析与一般数据统计分析的区 别：
假设有n个离散点(X1，Y1)， (X2，Y2)，…， (Xn，Yn)，可以用不同方法来表示分布中心。
1、算术平均中心
Cx
n
Xi n ,Cy
n
Yi n
i 1
i 1
其中(Cx，Cy)表示算术平均中心坐标点。
2、加权平均中心
算术平均中心中没有考虑不同点在分析问题时重要性 之间的差异，在实际应用中，各点的重要性是不同的，为 此需进行加权计算。
1.对于二维的面状实体，如果其形状系数为0.82， 那么这个目标体为：
A. 膨胀型 B. 扩散型 C. 标准圆 D. 紧凑型
2.如果一个目标体的周长为240米，面积为4800 平方米，那么这个目标体为： A.膨胀型B.紧凑型C.标准圆D.椭圆
欧拉函数：用来描述地理实体空间完整性的指 标。是关于多边形的碎片程度及空洞数量的一 个数值量测法。用公式表示为：
系统聚类法： 是定量地研究地理事物分类问题、地理分区问 题及数据个体之间相似程度的重要方法。
是根据样本之间的距离进行聚类。
距离的求法有：最短距离法、最长距离法、重 心法和类平均法（任意两点间距离的平均）。
① 直方图： 可以很好地反映数据的分布趋势。
② 散点图： 反映两组属性数据的相关性。
③ 折线图：反映一种属性随另外一种属性的变化 ④ 柱状图 ⑤ 饼状图
变异函数：也叫变差函数，是地质统计分析 所特有的基本工具。
空间统计：是通过空间数据的位置信息来建 立数据间的统计关系。
GIS地统计分析：是利用GIS对空间数据进 行统计分析，包括空间形态的度量、空间分 布及假设检验、空间相关分析、空间内插等。
空间数据统计分析与一般数据统计分析的区 别：
假设有n个离散点(X1，Y1)， (X2，Y2)，…， (Xn，Yn)，可以用不同方法来表示分布中心。
1、算术平均中心
Cx
n
Xi n ,Cy
n
Yi n
i 1
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其中(Cx，Cy)表示算术平均中心坐标点。
2、加权平均中心
算术平均中心中没有考虑不同点在分析问题时重要性 之间的差异，在实际应用中，各点的重要性是不同的，为 此需进行加权计算。
1.对于二维的面状实体，如果其形状系数为0.82， 那么这个目标体为：
A. 膨胀型 B. 扩散型 C. 标准圆 D. 紧凑型
2.如果一个目标体的周长为240米，面积为4800 平方米，那么这个目标体为： A.膨胀型B.紧凑型C.标准圆D.椭圆
欧拉函数：用来描述地理实体空间完整性的指 标。是关于多边形的碎片程度及空洞数量的一 个数值量测法。用公式表示为：
系统聚类法： 是定量地研究地理事物分类问题、地理分区问 题及数据个体之间相似程度的重要方法。
是根据样本之间的距离进行聚类。
距离的求法有：最短距离法、最长距离法、重 心法和类平均法（任意两点间距离的平均）。
① 直方图： 可以很好地反映数据的分布趋势。
② 散点图： 反映两组属性数据的相关性。
③ 折线图：反映一种属性随另外一种属性的变化 ④ 柱状图 ⑤ 饼状图
GIS地理信息系统空间分析ppt课件
CAD）的一个最主要的功能特征，也是各 类综合性地学分析模型的基础或构件。
y
2
空间分析功能的类型
按照 Goodchild 提出的空间分析框架，可以 将空间分析方法分为以下两种类型：
产生式分析：空间叠加分析，缓冲区分析，数 字地面模型分析，空间网络分析，空间统计分 析等；
咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询等。
如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度， 内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互 交通量。
y
15
线与多边形叠加示意图
y
16
多边形与多边形的叠加
概念 处理过程 ARC/INFO中空间叠加分析
空间叠加(Identify;Intersect;Union) 要素提取(Clip;Erasecov;Split) 要素合并(Disslove,Reselect) 图层数据的合并与分解(Mapjoin;Split) 图层更新(Upda多边形与多边形的叠加概念
多边形叠加将两个或多 个多边形图层进行叠加 产生一个新多边形图层 的操作 ，用以解决地 理变量的多准则分析、 区域多重性的模拟分析、 地理特征的动态变化分 析，以及图幅要素的更 新、图幅的拼接和区域 信息的提取等。
y
18
多边形与多边形的处理过程
几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交 点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对 象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应 的属性表。
y
10
点状图、线状图和面状图之间的叠加显示
y
11
遥感影像叠加
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数字高程模型（DEM）叠加显示立体专题图
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空间分析功能的类型
按照 Goodchild 提出的空间分析框架，可以 将空间分析方法分为以下两种类型：
产生式分析：空间叠加分析，缓冲区分析，数 字地面模型分析，空间网络分析，空间统计分 析等；
咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询等。
如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度， 内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互 交通量。
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线与多边形叠加示意图
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多边形与多边形的叠加
概念 处理过程 ARC/INFO中空间叠加分析
空间叠加(Identify;Intersect;Union) 要素提取(Clip;Erasecov;Split) 要素合并(Disslove,Reselect) 图层数据的合并与分解(Mapjoin;Split) 图层更新(Upda多边形与多边形的叠加概念
多边形叠加将两个或多 个多边形图层进行叠加 产生一个新多边形图层 的操作 ，用以解决地 理变量的多准则分析、 区域多重性的模拟分析、 地理特征的动态变化分 析，以及图幅要素的更 新、图幅的拼接和区域 信息的提取等。
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多边形与多边形的处理过程
几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交 点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对 象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应 的属性表。
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点状图、线状图和面状图之间的叠加显示
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遥感影像叠加
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数字高程模型（DEM）叠加显示立体专题图
GIS与空间分析(第六讲)_PPT幻灯片
ESDA的方法
ESDA的图形方法
ESDA的数学方法
直方图
是一种适用于对大量样本点进行整 理加工，找出其数据分布的规律和形态， 以便对其总体分布特征进行推断的方法。
它包括两个重要参数：频率分布和 概括性的统计指标。
频率分布
统计指标
Voronoi图
是由在样点周围形成的一系列多边形组成 的。某点所在的多边形内任何位置到该点的距 离都比该多边形到其他样点的距离要近。
③ 对数据规律的初步考察：通过初步观察获得 数据的一些内部规律。
ESDA的作用
是GIS空间分析和地统计分析的基 础，是进行GIS高级分析操作中一个很 重要的步骤。
通过探索性空间数据分析，可以完 成诸如观察数据分布、寻找离群值（异 常值）、进行全局趋势分析及检测空间 的自相关和方向变异等一系列任务。
5.窗口分析
对栅格数据开辟一个有固定分析半径的分析窗口， 并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计 计算，或与其它层面的信息进行必要的复合分析。 窗口类型如下：
•矩形窗口 •圆形窗口 •环形窗口 •扇形窗口
§4.5 探索性空间数据分析 （ESDA）
ESDA简介； ESDA的内容及作用； ESDA的方法； ESDA的主要应用； 应用实例。
可以用来识别和量化全局趋势，从 而对数据作更深入的了解，以便做出更 好的决策。
半变异/协方差函数云图
表示的是数据集中所有样点对的理 论半变异值和协方差，把它们用两点间 的距离函数来表示并作图，即得半变异 /协方差函数云图。
其目的是为了探索和量化数据的空 间相关性，也叫空间自相关。
除此以外，还可以用盒状图和茎叶 图来评价数据分布的对称性。同时还可 以进行多变量之间的相关性分析和概率 分布分析等。
第六章-GIS空间分析原理与方法1PPT课件
空间查询 与分析
… …
空间查 询 叠合分 析
缓冲区分 析
地形分 析
网络分 析
3 2021/7/23
空间分析
❖ 空间分析的概念 空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地
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、 空间形成和空间演变等信息。
❖ 按照Goodchild提出的空间分析框架，空间分析分为 ▪ 产生式分析(product mode) DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、网络分析 ▪ 咨询式分析(query mode) 集合分析、查询分析
❖ 输出层保留输入图层共同的多边形要素。
19 2021/7/23
Identity
❖ 保留以一多边形为控制边界内的所有多边形要素
20 2021/7/23
Erase
❖ 保留以一多边形为控制边界外的所有多边形要 素
21 2021/7/23
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。
4 2021/7/23
空间分析概述
❖ 根据空间数据的形式将空间分析分为： 矢量数据空间分析 栅格数据空间分析
5 2021/7/23
第3节 空间叠合分析
❖ 空间叠合分析概念 ❖ 基于矢量数据的叠合分析 ❖ 实例：市区择房分析
6 2021/7/23
空间叠合分析
❖ 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。
26 2021/7/23
… …
空间查 询 叠合分 析
缓冲区分 析
地形分 析
网络分 析
3 2021/7/23
空间分析
❖ 空间分析的概念 空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地
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、 空间形成和空间演变等信息。
❖ 按照Goodchild提出的空间分析框架，空间分析分为 ▪ 产生式分析(product mode) DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、网络分析 ▪ 咨询式分析(query mode) 集合分析、查询分析
❖ 输出层保留输入图层共同的多边形要素。
19 2021/7/23
Identity
❖ 保留以一多边形为控制边界内的所有多边形要素
20 2021/7/23
Erase
❖ 保留以一多边形为控制边界外的所有多边形要 素
21 2021/7/23
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。
4 2021/7/23
空间分析概述
❖ 根据空间数据的形式将空间分析分为： 矢量数据空间分析 栅格数据空间分析
5 2021/7/23
第3节 空间叠合分析
❖ 空间叠合分析概念 ❖ 基于矢量数据的叠合分析 ❖ 实例：市区择房分析
6 2021/7/23
空间叠合分析
❖ 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。
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《GIS空间分析》课件
GIS空间分析的定 义和重要性
GIS空间分析的主 要方法和技术
GIS空间分析的应 用领域和案例
GIS空间分析的发 展趋势和挑战
智能化：GIS空间分析将更加智能化，能够自动识别和分析空间数据 实时化：GIS空间分析将更加实时化，能够实时获取和分析空间数据 集成化：GIS空间分析将更加集成化，能够与其他领域进行集成分析 云化：GIS空间分析将更加云化，能够利用云计算技术进行大规模空间数据分析
添加标题
应用领域：GIS空间分析广泛应用于城市规划、交通规划、环境评估、资源管理、灾害预警等领域。
添加标题
技术发展：随着计算机技术、网络技术、大数据技术的不断发展，GIS空间分析的技术和方法也在不断更 新和优化，为解决实际问题提供了更加强大的支持。
空间数据的获取和处理 空间数据的分析和建模 空间数据的可视化和展示 空间数据的应用和实践
空间优化：通过GIS分析，优化空 间布局，提高资源利用效率
空间规划：通过GIS分析，进行空 间规划，实现可持续发展
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
决策支持：利用GIS分析，为决策 者提供科学依据，提高决策准确性
风险评估：利用GIS分析，进行风 险评估，降低灾害损失
案例背景：某城市需要进行城 市规划与设计
热力图：将地理 信息数据以热力 图的形式展示， 便于分析数据分 布和变化
动态可视化：将 地理信息数据以 动态形式展示， 便于分析数据变 化和趋势
空间模型：描述地理空间特征和关系的数学模型 空间模拟：通过计算机模拟地理空间现象的过程 空间模型与模拟的应用：城市规划、交通规划、环境规划等 空间模型与模拟的发展趋势：智能化、可视化、集成化
MapInfo：专业的GIS软件， 提供丰富的空间分析工具， 如空间统计、空间查询等。
ArcGIS空间分析ppt课件
ArcGIS空间分析
最新编辑ppt
1
主要内容
ArcGIS空间分析简介 ArcGIS矢量数据空间分析 ArcGIS栅格数据空间分析 ArcGIS三维分析 ArcGIS地统计分析
最新编辑ppt
2
ArcGIS空间分析简介
空间分析是GIS的主要特征，有无空间分析功能是GIS与 其他系统相区别的标志。空间分析是从空间物体的空间位置、 联系等方面去研究空间事物，以对空间事物做出定量的描述， 作出预测并提出合理的调控措施。
三维分析则有如下内容：三维模型建立和显示基础上的空间 查询定位分析，以及建立在三维数据上的趋势面分析、表面积、 体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山谷及可视域分 析等。
最新编辑ppt
4
ArcGIS空间分析模块
ArcGIS空间分析模块
空间分析模块 （spatial analysis）
3D分析模块 3D analyst
最新编辑ppt
紫色的线代表使用成本栅格数据生 成的路径，并且在生成成本栅格数 据时，设定每个输入的栅格数据 （土地利用和坡度数据）的影响系 数是相同的。而红色的线代表的是 利用另一种成本数据生成的路径， 其中生成成本数据时，将坡度影响 因子赋予66％的权重来计算的。为 输入的坡度数据赋的权重愈高，生 成的路径（即红线显示的）就会57愈 加注重坡度的影响并避开较陡的坡。
距离分析
基于栅格数据
概念：－－源
距离分析中的目标， 是离散的要素，要素 可以邻接，但属性必 须不同
源可由栅格数据或矢 量数据来定义
距离分析－－计算一
定区域内的栅格单元
到源的距离
最新编辑ppt
58
密度制图
什么是密度制图？ 密度制图作用 ArcGIS密度制图方法
最新编辑ppt
1
主要内容
ArcGIS空间分析简介 ArcGIS矢量数据空间分析 ArcGIS栅格数据空间分析 ArcGIS三维分析 ArcGIS地统计分析
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ArcGIS空间分析简介
空间分析是GIS的主要特征，有无空间分析功能是GIS与 其他系统相区别的标志。空间分析是从空间物体的空间位置、 联系等方面去研究空间事物，以对空间事物做出定量的描述， 作出预测并提出合理的调控措施。
三维分析则有如下内容：三维模型建立和显示基础上的空间 查询定位分析，以及建立在三维数据上的趋势面分析、表面积、 体积、坡度、坡向、视亮度、流域分布、山脊、山谷及可视域分 析等。
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ArcGIS空间分析模块
ArcGIS空间分析模块
空间分析模块 （spatial analysis）
3D分析模块 3D analyst
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紫色的线代表使用成本栅格数据生 成的路径，并且在生成成本栅格数 据时，设定每个输入的栅格数据 （土地利用和坡度数据）的影响系 数是相同的。而红色的线代表的是 利用另一种成本数据生成的路径， 其中生成成本数据时，将坡度影响 因子赋予66％的权重来计算的。为 输入的坡度数据赋的权重愈高，生 成的路径（即红线显示的）就会57愈 加注重坡度的影响并避开较陡的坡。
距离分析
基于栅格数据
概念：－－源
距离分析中的目标， 是离散的要素，要素 可以邻接，但属性必 须不同
源可由栅格数据或矢 量数据来定义
距离分析－－计算一
定区域内的栅格单元
到源的距离
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密度制图
什么是密度制图？ 密度制图作用 ArcGIS密度制图方法
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• 地表单元上地形参数的集合，通常DTM可由DEM 生成。
a
10
数字地面模型DTM
• 数字地面模型由数字高程模型（地形等 高线插值产生）产生，主要包括：
a
11
（1） 高程分级
• 等间距或不等间距划分为若干高程等级， 如用来区分丘陵、低山、中山、高山等
a
12
（2） 平均高程
h
1n nk1h(pk
第五章 GIS空间分析
• §1数字地面模型分析 • §2空间数据的查询 • §3空间叠合分析 • §4空间缓冲区分析 • §5空间网络分析 • §6空间统计分析
a
1
§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
1 . 1 空间叠加分析 1 . 2 空间合成叠加 1 . 3 空间统计叠加
2 ．空间叠加分析的分类
2 . 1 点与多边形的叠加 2 . 2 线与多边形的叠加 2 . 3 多边形与多边形的叠加
3． 多边形与多边形的叠加分析功能
a
4
第四节 空间缓冲区分析
1． 空间缓冲区分析的概念
1 . 1定义
1 . 2组成要素
a
8
1． DEM概述
1 . 1 DTM与DEM的概念 • DEM • DTM 1 . 2 DEM数据的分布特征 • 格网状数据 • 离散数据
a
9
1．1 DTM与DEM的概念 • DTM（Digital Terrain Mode）数字地形
模型；
• 地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位 置特征和地形属性特征的数字描述。
a
19
（9）沟谷密度
• 沟谷密度由单位面积上沟谷线总长度决 定：
D L/ A
a
20
（10）地表辐照度
• 计算辐照度需考虑日照条件（太阳赤纬、高度角、时 角及大气状况）与坡面几何条件的相互关系由下式决
定： E S s S c a i c a t n b s o t c i s s n o S i
• 式中，β大气透过率，与太阳高度和大气状况有关；Sc 为太阳常数；Sa为太阳高度角可由球面三角公式求出； t是时角；a、b为坡面方程系数；θ为坡度。
a
21
1． DTM与DEM的概念
• 数 字 高 程 模 型 DEM （ Digital Elevation Model）；
• 数字地形模型中地形属性为高程时，称为数 字高程模型。
3 . 1 路径分析 3 . 2 定位配置分析
a
6
第六节 空间统计分析
1． 统计图表分析 2． 分布密度与均值 3．主成分分析 4．层次分析 5．系统聚类分析 6．判别分析
a
7
§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
)
• 式中n的计算单元内栅格个数； • h（Pk）为第k点的高程。
a
13
（3）相对高程
• 设参考高程为hm，则各栅格点上相对高 程为：
•
•h p kh p k hm k=1，…，N
a
14
（4） 极值高程和高差
•
hmax MAXhpk hmax MINhpk
h hmax hmin
a
15
2． 三种分析模型
2 . 1 线性模型
2 . 2 二次模型
2 . 3 指数模型
Hale Waihona Puke 3．空间缓冲区的建立3 . 1 建立
3 . 2 注意的问题
a
5
第五节 空间网络分析
1． 网络图论的基本概念
1 . 1定义
1 . 2组成要素
2． 空间网络的类型和构成
2 . 1 类型 2 . 2 构成
3．空间网络分析的方法
• 地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示； • 广义的DEM可包括等高线，三角网等。狭义
的DEM则特指由地表矩阵单元构成的高程矩 阵。
a
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1． DEM概述
1 . 1 DTM与DEM的概念 • DEM • DTM 1 . 2 DEM数据的分布特征 • 格网状数据 • 离散数据
a
23
1．2DEM数据的分布特征
• 按22.5度的方位角间隔由正北顺时针划分 为16个方位，每级取值范围为11.25度。
a
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（7）地表粗糙度
• 反映某一面积单元内地势伏变化的复杂 程度，是地表面积与投影面积之比：
RA 实 /A 坡 nse R ic A i/ nA i
i 1
i 1
a
18
（8）坡面形态
• 根据相邻网格点上的坡度和坡向之间的 逻辑关系，可以判断坡形的凹凸变化情 况，确定沟谷线、山脊和鞍部的位置， 划分流域范围。
格网状数据：把DEM覆盖区划分为规则格网，每个 格网大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列 号来实现网格点的二维空间定位，第三维为特征 值，可以是高程和属性。网格大小代表数据精度。
a
24
1 . 2 DEM数据的分布特征
• 离散数据：DEM平面二维地理空间定位由不规则 分布的离散样点平面坐标实现，第三维仍为高程 和属性特征值。
（5）坡度
• 切面方程：
Z x ,y a b x z y
• 坡度为该平面法线与水平面法线之间的夹角：
a a sr e a 2 c b c 2 1
• 将计算结果划分为91级（0-90），为代表水平面的情 况。
a
16
（6）坡向
• 坡向为上述拟合平面的法线在水平面上 投影的方位角：
aarb c/a tg
系 3）由于地形变化大，各种算法都有一定的适应性 4）由于地形在地性线（山脊、山谷、断崖）上发生转
a
25
§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
a
26
2． DEM数据的网格化
2．1网格化插值计算 2．2网格尺寸的确定 2．3 空间插值的方法
a
27
2．1网格化插值计算
• 建立高精度DEM的共识： 1）其精度主要取决于原始数据的获取（密度与分布） 2）一般情况下，DEM精度与原始数据密度呈线性关
a
2
第二节 空间数据的查询
1． 空间数据的查询定义与分类
1 ． 1定义
1 ． 2分类
2． 空间数据查询方法
2 ． 1基于SQL扩充的空间查询方法
2 ． 2可视化空间查询方法
2 ． 3基于自然语言的查询方法
2 ． 4超文本查询方法
3． 空间数据的集合分析
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第三节 空间叠加(叠合)分析
1． 空间叠加分析的概念
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数字地面模型DTM
• 数字地面模型由数字高程模型（地形等 高线插值产生）产生，主要包括：
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（1） 高程分级
• 等间距或不等间距划分为若干高程等级， 如用来区分丘陵、低山、中山、高山等
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（2） 平均高程
h
1n nk1h(pk
第五章 GIS空间分析
• §1数字地面模型分析 • §2空间数据的查询 • §3空间叠合分析 • §4空间缓冲区分析 • §5空间网络分析 • §6空间统计分析
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§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
1 . 1 空间叠加分析 1 . 2 空间合成叠加 1 . 3 空间统计叠加
2 ．空间叠加分析的分类
2 . 1 点与多边形的叠加 2 . 2 线与多边形的叠加 2 . 3 多边形与多边形的叠加
3． 多边形与多边形的叠加分析功能
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第四节 空间缓冲区分析
1． 空间缓冲区分析的概念
1 . 1定义
1 . 2组成要素
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1． DEM概述
1 . 1 DTM与DEM的概念 • DEM • DTM 1 . 2 DEM数据的分布特征 • 格网状数据 • 离散数据
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1．1 DTM与DEM的概念 • DTM（Digital Terrain Mode）数字地形
模型；
• 地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位 置特征和地形属性特征的数字描述。
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（9）沟谷密度
• 沟谷密度由单位面积上沟谷线总长度决 定：
D L/ A
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（10）地表辐照度
• 计算辐照度需考虑日照条件（太阳赤纬、高度角、时 角及大气状况）与坡面几何条件的相互关系由下式决
定： E S s S c a i c a t n b s o t c i s s n o S i
• 式中，β大气透过率，与太阳高度和大气状况有关；Sc 为太阳常数；Sa为太阳高度角可由球面三角公式求出； t是时角；a、b为坡面方程系数；θ为坡度。
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1． DTM与DEM的概念
• 数 字 高 程 模 型 DEM （ Digital Elevation Model）；
• 数字地形模型中地形属性为高程时，称为数 字高程模型。
3 . 1 路径分析 3 . 2 定位配置分析
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第六节 空间统计分析
1． 统计图表分析 2． 分布密度与均值 3．主成分分析 4．层次分析 5．系统聚类分析 6．判别分析
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§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
)
• 式中n的计算单元内栅格个数； • h（Pk）为第k点的高程。
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（3）相对高程
• 设参考高程为hm，则各栅格点上相对高 程为：
•
•h p kh p k hm k=1，…，N
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（4） 极值高程和高差
•
hmax MAXhpk hmax MINhpk
h hmax hmin
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2． 三种分析模型
2 . 1 线性模型
2 . 2 二次模型
2 . 3 指数模型
Hale Waihona Puke 3．空间缓冲区的建立3 . 1 建立
3 . 2 注意的问题
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第五节 空间网络分析
1． 网络图论的基本概念
1 . 1定义
1 . 2组成要素
2． 空间网络的类型和构成
2 . 1 类型 2 . 2 构成
3．空间网络分析的方法
• 地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示； • 广义的DEM可包括等高线，三角网等。狭义
的DEM则特指由地表矩阵单元构成的高程矩 阵。
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1． DEM概述
1 . 1 DTM与DEM的概念 • DEM • DTM 1 . 2 DEM数据的分布特征 • 格网状数据 • 离散数据
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1．2DEM数据的分布特征
• 按22.5度的方位角间隔由正北顺时针划分 为16个方位，每级取值范围为11.25度。
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（7）地表粗糙度
• 反映某一面积单元内地势伏变化的复杂 程度，是地表面积与投影面积之比：
RA 实 /A 坡 nse R ic A i/ nA i
i 1
i 1
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（8）坡面形态
• 根据相邻网格点上的坡度和坡向之间的 逻辑关系，可以判断坡形的凹凸变化情 况，确定沟谷线、山脊和鞍部的位置， 划分流域范围。
格网状数据：把DEM覆盖区划分为规则格网，每个 格网大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列 号来实现网格点的二维空间定位，第三维为特征 值，可以是高程和属性。网格大小代表数据精度。
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1 . 2 DEM数据的分布特征
• 离散数据：DEM平面二维地理空间定位由不规则 分布的离散样点平面坐标实现，第三维仍为高程 和属性特征值。
（5）坡度
• 切面方程：
Z x ,y a b x z y
• 坡度为该平面法线与水平面法线之间的夹角：
a a sr e a 2 c b c 2 1
• 将计算结果划分为91级（0-90），为代表水平面的情 况。
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（6）坡向
• 坡向为上述拟合平面的法线在水平面上 投影的方位角：
aarb c/a tg
系 3）由于地形变化大，各种算法都有一定的适应性 4）由于地形在地性线（山脊、山谷、断崖）上发生转
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§1数字地面模型分析
1． DEM概述 2． DEM数据的网格化 3． DEM的主要表示方法 4 ． DEM的数据源和采样方法 5 ． DEM应用
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2． DEM数据的网格化
2．1网格化插值计算 2．2网格尺寸的确定 2．3 空间插值的方法
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2．1网格化插值计算
• 建立高精度DEM的共识： 1）其精度主要取决于原始数据的获取（密度与分布） 2）一般情况下，DEM精度与原始数据密度呈线性关
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第二节 空间数据的查询
1． 空间数据的查询定义与分类
1 ． 1定义
1 ． 2分类
2． 空间数据查询方法
2 ． 1基于SQL扩充的空间查询方法
2 ． 2可视化空间查询方法
2 ． 3基于自然语言的查询方法
2 ． 4超文本查询方法
3． 空间数据的集合分析
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第三节 空间叠加(叠合)分析
1． 空间叠加分析的概念