GIS空间数据处理与分析
ArcGIS空间数据处理和空间数据分析思路整理
ArcGIS基础学习思路整理学习资料：地理信息系统教程上的例题与操作步骤，地理信息系统导论上的习作与挑战任务，往届GIS大赛试题。
一、空间数据处理1.空间数据采集：（1）地理配准（2）空间校正2.空间数据编辑：（1）要素的编辑（2）创建要素（3）修改要素3.空间数据的拓扑处理：（1）拓扑创建（2）拓扑的验证（3）拓扑编辑（4）拓扑错误修改4.空间参考与变换：（1）空间参考与地图投影（2）投影变换（3）坐标问题5.地图制图：（1）地图制图输出（2）符号化与样式（3）掩模与制图表达二、空间数据分析1.矢量数据分析：（1）数据提取：裁剪，分割，筛选（2）统计分析：频数，汇总统计数据（3）缓冲区分析：建立缓冲区，多环缓冲区，点距离（4）叠置分析：相交，联合，融合，合并，标识，擦除，更新（5）泰森多边形2.栅格数据分析：（1）密度分析（2）距离分析（3）提取分析（4）局域分析（5）邻域分析3.地形表面分析：（1）用DEM进行制图（2）坡度坡向分析（3）表面曲率分析（4）提取破向坡度，水系河流4.视域流域水文分析：（1）视域分析（2）流域分析：填洼，流向分析，计算水流长度，流量分析（3）河网分析：生成河网，河网矢量化，平滑河网，河流连接5.插值及重分类分析：（1）插值分析：克里金插值（2）重分类分析6.网络分析：（1）网络分析（2）最小耗费路径分析7.地统计学分析：8.Model Builder与空间建模：ArcGIS处理问题综合流程整理一、按照一定的条件选取事宜区域某一地区引进X型经济作物，该作物的生长环境需要满足一定的地形及气象条件。
现有该地区的地形及气象数据，请你根据X型作物的生长条件，为该地区进行X型作物适宜区分析相关信息说明如下：①数据中，dem为数字高程模型数据，gully.shp为主沟谷数据；climate.txt为气象观测表数据（包含坐标、温度/℃及降雨/ mm等）。
②dll中，DevComponents.DotNetBar2.DLL为工具控件库，IrisSkin2.DLL为皮肤控件库，titlerectangle.ssk为皮肤文件。
GIS数据处理与空间分析教程
GIS数据处理与空间分析教程引言：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。
在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。
本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。
第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。
在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。
第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。
我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。
另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。
第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。
我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。
此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。
第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。
本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。
我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。
第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。
我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。
第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。
地理信息系统应用地理数据分析与处理
地理信息系统应用地理数据分析与处理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为一种综合性的空间信息科学技术，已经广泛应用于各个领域。
而地理数据的分析与处理，则是GIS的核心功能之一。
本文将介绍地理数据的分析与处理方法以及其在地理信息系统中的应用。
一、地理数据分析方法地理数据的分析是指通过对地理数据的处理和分析，提取出其中所蕴含的空间关系和规律。
常用的地理数据分析方法包括空间查询、空间统计分析和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是指通过逻辑运算和空间关系运算，从地理数据库中筛选出符合指定条件的地理要素。
常见的空间查询包括属性查询、空间查询和组合查询等。
通过空间查询，可以帮助用户快速找到所需的地理信息。
2. 空间统计分析空间统计分析是指对地理数据进行统计建模和分析，探索其中的空间分布规律和相互关系。
常见的空间统计分析包括空间聚类、空间相关性和空间插值等。
通过空间统计分析，可以揭示地理现象的规律性，为决策提供科学依据。
3. 空间模型空间模型是对地理现象的空间特征和关系进行描述和模拟的数学模型。
常见的空间模型包括地理实体模型、地理过程模型和地理网络模型等。
通过空间模型，可以对地理数据进行建模和仿真，以增强对地理现象的理解和预测能力。
二、地理数据处理方法地理数据的处理是指对原始地理数据进行预处理和加工，使其适应地理信息系统的需求。
常用的地理数据处理方法包括数据清洗、数据转换和数据集成等。
1. 数据清洗数据清洗是指对地理数据进行纠错、去噪和去冗余等操作，提高数据的质量和准确性。
常见的数据清洗方法包括拓扑修复、数据平滑和数据匹配等。
通过数据清洗，可以有效提高地理数据的可靠性和可用性。
2. 数据转换数据转换是指将不同格式和存储方式的地理数据进行转换和整合，以适应地理信息系统的要求。
常见的数据转换方法包括数据格式转换、坐标系转换和数据投影等。
通过数据转换，可以实现不同数据源之间的互操作性和数据共享。
地理信息科学中的空间数据分析与应用
地理信息科学中的空间数据分析与应用地理信息科学是一门研究地球表面空间分布规律、地球表面特征及其相互关系的学科，而空间数据分析则是地理信息科学领域中至关重要的一部分。
空间数据分析是指对地理现象和空间数据进行收集、存储、处理、分析和可视化的过程，通过对空间数据进行深入挖掘和分析，可以揭示出地理现象背后的规律和趋势，为决策制定和问题解决提供科学依据。
本文将重点探讨地理信息科学中的空间数据分析与应用，介绍空间数据分析的基本概念、方法和工具，并探讨其在各个领域中的应用。
空间数据分析的基本概念空间数据分析是指对地理现象和空间数据进行收集、存储、处理、分析和可视化的过程。
在地理信息系统（GIS）领域，空间数据通常包括点、线、面等几何要素以及这些要素所携带的属性信息。
空间数据分析主要包括空间关系分析、空间模式分析、空间插值分析等内容。
通过对空间数据进行分析，可以揭示出地理现象之间的关联性和规律性，为决策制定提供科学依据。
空间数据分析的方法空间数据分析的方法主要包括空间统计方法、空间插值方法、空间关系模型等。
其中，空间统计方法是对地理现象在空间上的分布规律进行统计和分析，包括点模式分析、线模式分析和面模式分析等；空间插值方法是通过已知点的属性值推算未知点的属性值，常用的插值方法包括克里金插值、反距离加权插值等；空间关系模型则是研究地理现象之间的相互作用和联系，包括接近性分析、连接性分析等。
这些方法结合起来，可以全面深入地挖掘空间数据中蕴含的信息。
空间数据分析工具在实际应用中，为了更高效地进行空间数据分析，需要借助专业的软件工具。
目前市面上比较流行的GIS软件包括ArcGIS、QGIS、SuperMap等，这些软件提供了丰富的功能和工具，可以满足不同领域对于空间数据处理和分析的需求。
除了专业GIS软件外，还有一些统计软件如R语言、Python等也可以进行空间数据处理和分析，通过编写代码实现复杂的空间数据挖掘任务。
空间数据分析在城市规划中的应用在城市规划领域，空间数据分析发挥着重要作用。
gis空间分析的一般方法
gis空间分析的一般方法：（一）1. 按空间数据结构类型按处理的空间数据结构类型来看，可分为栅格数据分析、矢量数据分析。
栅格数据分析是建立在矩阵代数基础上的，在数据处理与分析中使用二维数字矩阵分析法作为其数学基础。
因此分析处理简单，处理的模式化很强。
一般来说，栅格数据的分析处理方法可以概括为聚类、聚合分析、复合叠加分析、窗口分析、追踪分析等。
矢量数据空间分析数学基础则是二维迪卡尔坐标系统。
常用矢量数据空间分析内容包括拓扑包含分析、缓冲区分析及网络分析等。
其中有些分析方法二者兼而有之，只是分析处理方式不同，如叠加分析在矢量数据和栅格数据中都有完善的实施方案。
2. 按分析对象的维数按分析对象的维数来看，包括二维分析、DTM三维分析及多维分析。
其中二维分析包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。
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。
多维空间分析是建立在多维GIS系统之上的。
相对于时态GIS而言，时空分析包括如下内容：时空数据的分类、时间量测、基于时间的数据平滑和综合、根据时空数据变化进行统计分析、时空叠加分析、时间序列分析及预测分析等。
3. 按分析的复杂性程度从分析复杂性程度来看，GIS空间分析可以分为空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建。
空间问题查询分析包括利用地理位置数据查询属性数据、由属性数据查询位置特征、区位查询（查询用户给定的图形区域——点、圆、矩形或多边形等内的地物属性和空间位置关系）。
空间信息提取涉及空间位置、空间分布、空间统计、空间关系、空间关联、空间对比、空间趋势和空间运动等的研究。
GIS空间数据处理与分析
GIS空间数据处理与分析GIS（地理信息系统）是一种用于收集、存储、处理和分析地理空间数据的技术。
它通过将地理空间数据与属性数据相结合，可以帮助我们更好地理解地理现象，并做出科学决策。
在本文中，我将介绍GIS空间数据处理与分析的基本原理和一些常见的应用。
其次，GIS空间数据分析是通过使用GIS工具和分析方法对地理空间数据进行探索和解释。
常见的GIS空间数据分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值、空间模型和空间决策支持等。
空间查询是指根据地理位置的特征进行数据提取和查询，常用的空间查询包括邻近查询、包含查询和相交查询等。
空间统计是利用统计方法对地理空间数据进行分析，常用的空间统计方法包括聚类分析、热点分析和空间自相关分析等。
空间插值是通过已知的数据点推断未知的地理空间数据，常用的空间插值方法包括反距离加权和克里金插值等。
空间模型是通过建立地理空间数据之间的关系模型来进行分析，常用的空间模型包括回归模型和地理加权回归模型等。
空间决策支持是利用GIS技术对地理空间数据进行可视化和模拟，以支持决策制定和规划设计等工作。
最后，GIS空间数据处理与分析在许多领域有广泛的应用。
例如，在城市规划中，可以使用GIS技术对城市的用地、交通、环境等进行分析，以支持城市规划决策。
在环境监测中，可以利用GIS技术对大气污染、水污染和土壤污染等进行监测和分析，以支持环境保护工作。
在资源管理中，可以利用GIS技术对土地利用、林业、农业和水资源等进行评估和管理，以支持可持续发展。
在灾害管理中，可以利用GIS技术对自然灾害的风险评估、应急响应和恢复规划进行分析，以提高灾害管理的效能。
综上所述，GIS空间数据处理与分析是一种强大的工具，可以帮助我们更好地理解地理现象，指导决策制定，并提高工作效率。
随着GIS技术的不断发展和应用，相信在未来，GIS空间数据处理与分析将在各个领域发挥更重要的作用。
gis空间分析原理与方法
gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。
GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。
一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。
1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。
每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。
2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。
常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。
空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。
二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。
常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。
2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。
常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。
3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。
常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。
4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。
常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。
三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。
1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。
2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。
地理数据处理与空间分析方法
地理数据处理与空间分析方法地理数据处理与空间分析是现代地理学研究中重要的环节，它可以帮助我们更好地理解和解释地球上各种现象与空间关系。
本文将探讨地理数据处理的基本方法和空间分析的应用。
1. 地理数据处理方法地理数据处理是指对地理数据进行整理、处理和分析的方法。
其中，地理数据包括地图、卫星影像、遥感数据以及各种现实世界中收集到的数据等。
首先，数据的采集是地理数据处理的第一步。
地理数据可以通过地面调查、遥感技术、卫星影像等手段获取。
采集到的数据应包括地理位置信息、属性信息和时间信息等。
其次，数据的清洗与整理是地理数据处理的关键。
在数据采集过程中，可能会存在数据的缺失、错误和冗余等问题。
因此，对采集到的数据进行清洗与整理，可以提高数据的质量和可用性。
接着，地理数据的存储与管理至关重要。
地理数据的规模庞大，因此需要利用数据库技术进行数据的存储与管理。
通过建立空间数据库，可以有效地组织和管理大量的地理数据。
最后，地理数据的处理与分析是地理研究的核心环节。
地理数据处理可以包括数据的分类、计算、绘制和建模等操作。
此外，地理数据的分析可以利用统计学、数学模型和地理信息系统等方法，揭示地理现象的规律和关联性。
2. 空间分析方法的应用空间分析是对地理现象在地理空间上的展现和变化进行分析和解释的方法。
它包括空间关联、地理模型、空间插值和空间预测等技术。
首先，空间关联分析可以帮助研究者了解地理现象之间的关系。
通过计算两个或多个地理现象之间的空间关联性指标，可以探索它们之间的相互作用和影响。
例如，通过计算城市人口密度与经济发展之间的相关性，可以了解城市化进程对经济增长的影响。
其次，地理模型是研究地理现象及其变化规律的一种方法。
通过建立数学模型，可以模拟地理现象的发展趋势和变化规律。
例如，利用地理模型可以预测气候变化对生物多样性的影响，从而制定相应的保护策略。
接着，空间插值分析可以根据已知点的数据，通过建立插值模型预测未知点的数值。
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y
I1
I2 I3 I4
I5
o
x
10
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第二节 空间数据结构的转换
1.3.2 边界点跟踪法
该法从边界上某一栅格单元开始按顺时针方向跟踪边界上各 栅格（对多边形中岛则按逆时针方向跟踪，使岛内不被填充）， 可将跟踪的每个栅格分别赋予R，L，N。
R：表示该栅格同相邻象素的行数不同，且行数增加的单元。 L：表示该栅格同相邻象素的行数不同，且行数减少的单元。 N：表示该栅格为极值单元或与相邻单元行数相同的单元。 最后，逐行扫描，填充栅格。
第三章 GIS空间数据处理与分析
1
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重点 1、空间数据坐标变换 2、空间数据结构的转换 3、空间数据的内插
2
可编辑ppt
第二节 空间数据结构的转换
矢量数据
栅格数据
各有优缺点，适合完成不同的功能，因此需进行 相互转换。
矢量数据的基本坐标是直角坐标x,y，其坐标原 点一般取图的左下方。
栅格数据的基本坐标是行和列(i,j)，其坐标原 点一般取图的左上角。两种数据变换时，令直角坐标 x,y分别与行和列平行。
1.2 线的转换：直线AB的转换过程包括坐标点A，B分 别从点矢量数据转换成栅格数据，还包括求出直线所 经过的中间栅格数据。
步骤： •将A(x1,y1),B(x2,y2)分别
(0,0) ymax A
J
转换为栅格数据。
(x,y)
•由上述行列值求出直线所 I
在行列值的范围
ymin
B
•确定直线经过的中间栅格
xmin
xmax
点。
6
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线的转换
第二节 空间数据结构的转换
1.3 面的转换：
面数据的转换要对多边形轮廓进行转换，这通过直 线转换而成，同时还要解决面域数据的填充。
栅格数据结构中，栅格元素值直接表示属性值，因 此，填充的关键是判断哪些点或栅格单元在多边形内， 哪些点在多边形外。
7
可编辑ppt
由于矢量数据的基本要素是点、线、面，因而只
要实现点、线、面的转换，各种线划图形的相互转换
3
可编问辑pp题t 就解决了。
第二节 空间数据结构的转换
一、矢量向栅格的转换：
首先确定栅格元素的大小：即根据矢量图的大小、精度要求及 所研究问题的性质，确定栅格分辨率。
ymax y
(0,0)
J
ymax
I
ymin o xmin
高端点下移射线法：对于组成多边形的每条直线的高端点y值
坐标进行负修正，即“上闭下开”法，在二直线的交点处，扫描
线上面的边与该扫描线相交的交点有效，下面的边与该扫描线相
交的交点无效，当扫描线与多边形重合时不作求交运算。
9
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第二节 空间数据结构的转换
思考：射线I1， I2， I3， I4， I5，与多边形的相交次数。
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第二节 空间数据结构的转换
二、栅格向矢量的转换
1、基于图像数据的矢量化方法：
•二值化：（阈值T）。 •细 化：（单个栅格的宽度）。 •跟 踪：（存储特征栅格点中心的坐标）。
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第二节 空间数据结构的转换
2、基于再生栅格数据的矢量化方法：P82
•对栅格数据按行扫描，找出位于各类型边界的栅格单元，并将
11
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第二节 空间数据结构的转换
NNN N
L
R
L
R
L
NN
R
L
RLR
L
R
L
NNNN
L
R
L
R
L
RL
R
L
NN
R
L
NN
R
L
R
L
R
L
R
LR
NNNN
NN
12
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边缘跟踪法填充
第二节 空间数据结构的转换
1.3.3 边界代数法
假定沿边界前进方向y值下降时称下行，y值上升时称上行。 上行时填充值为左多边形号减右多边形号，下行时填充值为 右多边形号减左多边形号，将每次填充值同该处的原始值作 代数运算得到最终填充属性值。 弧段上行：左多边形号减右多边形号，在弧段左边栅格加其 值。 弧段下行：右多边形号减左多边形号，在弧段左边栅格加其 值。
第二节 空间数据结构的转换
1.3.1 射线法：
y
I1
P3
I2
P1
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此
线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为
偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求
出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进
行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
判别方法:非零的端点坐标即为外边界. 顺序排列:
单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零:
边界起点和终点坐标置零.
17
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⑵:识别公共边界,并将公共边界端点坐标置零.
判别方法: 同一边在前一栅格中的起点和终点分别
等于在后一栅格中的终点和起点. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
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⑶:追踪外边界,并将外边界各点坐标顺序排列.
8
可编辑ppt
第二节 空间数据结构的转换
奇异性：上述情况出现例外，称奇异性。如射线I2
遇到奇异点P3，从而可能出现判断错误。
邻点分析法：区分出极值点，极值点必定是两直线的交点， 与顶点相交的两个直线段若在扫描线的同一侧，则为极值点，若 不在同一侧，则为非极值点，对极值点看作两个同值交点，对非 极值点看做一个交点，从而解决奇异性。
15
可编辑ppt
IXY(i,j):栅格数值
边界类型: 外边界 公共边界 内边界
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算: X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY
16 可编辑ppt I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅格
边界内部具有相同值或同质的栅格单元以一种显著不同的符号进
行填充，产生只记录类型边界栅格值的文件。
•建立对类型边界栅格单元的追踪算法，寻找同质区的闭合界线，
同时计算其坐标，并整理成有序（按顺时针或逆时针方向）的坐
标数组。
•处理相邻类型的公共边界，将按区域单元建立的数据结构转换
为按线段链建立的数据结构。
xmax x
ymin xmin
xmax
4
可编辑ppt
矢量坐标
栅格坐标
第二节 空间数据结构的转换
1、基本要素转换
1.1：点的转换：将点 的矢量坐标转换成栅格 数据中行列值（i,j）， 得到点所在栅格元素的 位置。
(0,0) ymax
I
J (x,y)
ymin xmin
点的转换
xmax
5
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第二节 空间数据结构的转换