地理信息系统空间分析
使用地理信息系统进行空间数据分析的方法
使用地理信息系统进行空间数据分析的方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集地理空间数据获取、管理、分析、可视化于一体的技术系统。
它将地理空间数据与信息技术相结合，为我们提供了进行空间数据分析的有效方法。
本文将重点介绍使用GIS进行空间数据分析的方法。
一、地理数据获取和预处理在进行空间数据分析之前，首先需要获取地理数据。
地理数据可以通过多种途径获取，如采集、遥感、航空摄影等。
其中，遥感是获取大范围地理数据的主要手段之一。
通过卫星和飞机的遥感图像，我们可以获取到高分辨率的地理数据，包括地表覆盖、地形等信息。
获得地理数据后，还需要进行预处理，包括校正、投影转换、编码等。
预处理的目的是保证地理数据的准确性和一致性。
二、地理数据存储和管理地理数据是庞大而复杂的，有效地存储和管理这些数据是进行空间数据分析的基础。
在GIS中，常用的数据存储和管理方式有两种：一是基于文件的存储方式，例如将地理数据以文件的形式存储在硬盘中；二是基于数据库的存储方式，将地理数据存储在关系型数据库中，如PostgreSQL、Oracle等。
通过建立地理数据库，可以方便地对数据进行存取、查询、分析和更新操作。
三、地理数据分析方法1. 空间查询与统计分析在GIS中，我们可以使用空间查询和统计分析方法来获取具体的地理属性信息。
空间查询可以通过属性查询和空间查询来实现，例如通过属性查询可以找到某一类特定地物，通过空间查询可以找到指定空间范围内的地物。
统计分析是对地理要素进行分类、比较和评价，例如统计某区域的人口密度、土地利用情况等。
2. 空间插值和格网分析空间插值是将离散的地理数据用连续的数学函数模拟的方法。
它可以通过已知点的属性值来预测未知点的属性值，例如在大范围的气象数据不足的情况下，可以通过已知气象站的数据来估计其他地点的气象情况。
格网分析是将地理数据分割成网格，通过网格的统计和分析来获取数据的空间分布规律。
地理信息系统原理第6章 空间分析
i
其中，Wi为第i个离散目标物权重，Xi，Yi为第i个离散目标物的坐
标。
质心量测经常用于宏观经济分析和市场区位选择，还可以跟踪某些
地理分布的变化，如人口变迁，土地类型变化等。
距离量算
“距离”是人们日常生活中经常涉及到的概念，它描述了两个事物或 实体之间的远近程度。最常用的距离概念是欧氏距离，无论是矢量结构， 还是栅格结构都很容易实现。
是针对矢量数据结构，或者是针对栅格数据结构的空间数据。
线的长度计算
线状地物对象最基本的形态参数之一是长度。
在矢量数据结构下，线表示为点对坐标（X，Y）或（X，Y，Z）的序
列，在不考虑比例尺情况下，线长度的计算公式为：
n1
L
X i1 X i
2
Yi1 Yi
2
Zi1 Zi
2
1 2
ArcGis地理处理工具
1）局部工具集 局部工具可以将输出栅格中 各个像元位置上的值作为所有输入 项在同一位置上的值的函数进行计 算。 通过局部工具，您可以合并 输入栅格，计算输入栅格上的统计 数据，还可以根据多个输入栅格上 各个像元的值，为输出栅格上的每 个像元设定一个评估标准。
像元统计
合并 等于频数 大于频数 最高位置 小于频数 最低位置 频数取值
、右多边形是哪些。 ⑤ 线线查询，如与某条河流相连的支流有哪些，某条道路跨过哪些
河流。 ⑥ 线点查询，如某条道路上有哪些桥梁，某条输电线上有哪些变电
站。 ⑦ 点面查询，如某个点落在哪个多边形内。
⑧ 点线查询，如某个结点由哪些线相交而成。
2) 空间量算
空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功 能，也是进行空间分析的定量化基础。其中的主要量算有：
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相互关联的强大工具。
通过使用GIS，可以实现对空间数据进行有效的管理、分析和模拟。
本文将探讨如何利用GIS进行空间分析与模拟的方法和应用。
一、空间数据的获取和处理在进行空间分析与模拟之前，首先需要获取和处理空间数据。
空间数据以矢量数据和栅格数据两种形式存在。
矢量数据由点、线和面等几何对象组成，栅格数据由像素组成。
获取空间数据的主要途径包括遥感影像解译、GPS定位和数字化等。
处理空间数据的方式包括数据预处理、数据转换和数据整合等。
二、空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS最基本的功能之一，它通过在多个空间数据层中搜索特定条件的空间对象来生成查询结果。
常用的空间查询方法包括属性查询、空间关系查询和空间拓扑查询等。
属性查询是根据空间对象的属性来进行查询，如查询符合某一特定条件的点、线或面。
空间关系查询是根据空间对象之间的关系来进行查询，如查询与某一线相交或包含于某一面的点。
空间拓扑查询是根据空间对象之间的拓扑关系来进行查询，如查询不相邻的线之间的相交点。
2. 空间统计分析空间统计分析是利用特定的统计方法来分析和描述空间数据分布规律的一种方法。
常用的空间统计分析方法包括点模式分析、空间自相关分析和空间插值分析等。
点模式分析用于研究点数据的分布规律，如热点分析和聚类分析。
空间自相关分析用于研究地理现象之间的空间相关性，如 Moran's I指数和Geary's C指数。
空间插值分析用于根据已知的点数据值推测未知位置的数据值，如反距离加权插值和克里金插值。
3. 空间网络分析空间网络分析是研究地理网络中距离、路径和连通性等问题的方法。
常用的空间网络分析方法包括最短路径分析、路径搜索和网络连通性分析等。
最短路径分析用于确定两个地理位置之间最短路径的长度和路线。
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集地理空间数据收集、存储、管理、分析和展示于一体的综合性工具。
其中，空间数据分析是GIS的核心功能之一，它帮助人们了解和解释地理现象，并为决策提供支持。
本文将介绍地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询分析地理信息系统中的空间查询分析是通过对地理空间数据进行查询和筛选，从而获取特定的空间信息。
空间查询可以通过属性查询和空间关系查询实现。
属性查询是基于地理空间数据的属性，在数据库中执行条件查询。
空间关系查询是根据地理对象之间的空间关系，如相交、包含、邻近等进行查询分析。
2. 空间缓冲分析空间缓冲分析是一种常用的地理信息系统中的空间分析方法，它以某一地理空间对象为中心，根据设定的缓冲距离，生成一系列缓冲区域。
空间缓冲分析可以用于分析地理要素的覆盖范围、相互作用范围以及对环境的影响等。
3. 空间插值分析空间插值分析是通过已知的点数据，推算未知地点的数值。
它使用插值算法，根据给定的空间数据点，在空间上生成连续的表面。
空间插值分析用于补充缺失数据、推算未来趋势以及对地理现象进行模拟和预测。
4. 空间聚类分析空间聚类分析是通过对地理要素进行分类和聚类，揭示地理现象的空间集聚特征。
它可以帮助我们发现空间上的热点区域、人口分布密度等。
常用的空间聚类分析方法有基于密度的聚类方法和基于网格的聚类方法。
5. 空间统计分析空间统计分析是通过计算地理要素的空间分布和相互关系，揭示地理现象的统计特征。
它可以帮助我们理解地理数据的空间相关性、局部差异性和空间自相关性等。
常用的空间统计分析方法包括空间自相关分析、热点分析和空间回归分析等。
二、空间数据分析使用教程1. 数据准备在进行空间数据分析之前，首先需要对数据进行准备。
这包括收集和整理地理空间数据，将其转换为GIS所支持的数据格式，如shapefile、GeoJSON等。
地理信息系统中的空间分析
地理信息系统中的空间分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术，用于捕捉、存储、管理、分析和展示地理信息的系统。
而空间分析则是GIS中的重要组成部分，通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和规律，为决策提供科学依据。
一、空间数据的获取和处理在地理信息系统中，空间数据的获取是空间分析的基础。
通过卫星遥感、GPS定位、无人机航拍等技术手段，可以获取到大量的空间数据。
这些数据包括地图、遥感影像、地形图、矢量数据等。
在数据获取之后，需要对数据进行处理和预处理，包括数据清洗、数据转换、数据融合等操作，以确保数据的准确性和完整性。
二、空间数据的存储和管理地理信息系统需要存储和管理大量的空间数据，以便后续的分析和应用。
传统的GIS系统采用数据库来存储数据，如Oracle Spatial、PostGIS等。
而随着云计算和大数据技术的发展，云GIS和分布式GIS成为了新的趋势，可以实现对海量空间数据的存储和管理。
三、空间分析的方法和技术空间分析是地理信息系统的核心功能之一，其目的是通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
常用的空间分析方法包括空间插值、空间关联、空间聚类、空间回归等。
而在实际应用中，还可以结合统计分析、模型建立等方法，进行更加深入的研究。
四、空间分析的应用领域空间分析在各个领域都有广泛的应用。
在城市规划中，可以通过空间分析来确定最佳用地布局、交通规划等。
在环境保护中，可以通过空间分析来评估生态环境的状况、预测自然灾害等。
在农业领域，可以通过空间分析来确定最佳的农田利用方式、农作物种植布局等。
在交通运输中，可以通过空间分析来优化路网规划、交通流量预测等。
在商业领域，可以通过空间分析来确定最佳的商铺位置、市场分布等。
五、空间分析的挑战和发展趋势尽管空间分析在各个领域都有广泛的应用，但在实际应用中仍然面临一些挑战。
地理信息系统的空间分析方法研究
地理信息系统的空间分析方法研究地理信息系统(GIS)是一种基于计算机技术的地理空间信息处理系统，它可以将不同类型的空间数据结合起来，进行管理、分析和显示。
空间分析是GIS中的重要组成部分，其主要目的是研究空间数据的关系和规律，对地理现象进行量化分析和预测。
本文将探讨地理信息系统的空间分析方法研究。
一、空间分析的基本概念空间分析是通过空间方法进行地理现象的研究和分析，它主要涉及到数据的测量、几何、拓扑、位置和方位等概念。
其中，测量是指对距离、面积、角度等空间元素的量化；几何是指对空间元素的形状、方向、位置等进行描述；拓扑是指对空间元素的相对位置和拓扑关系进行描述和分析；位置是指对空间元素的位置信息进行识别和定位；方位是指空间元素的朝向和方向。
二、空间分析的常用方法1.空间统计方法空间统计主要针对空间数据的分布规律和空间相关性，常用方法包括空间自相关、空间回归、核密度估计、插值分析等。
（1）空间自相关空间自相关是指空间数据之间的相关性和空间模式之间的关系。
$I(x)$和$J(y)$为两个位置变量，$Z(x)$和$Z(y)$为分别在位置$x$和$y$的变量值。
其数学形式为：$$I(x,y)=\frac{\sum_i\sum_j[Z(x_i)-\bar{Z}(x)][Z(y_i)-\bar{Z}(y)]}{\sqrt{\sum_i[Z(x_i)-\bar{Z}(x)]^2\sum_i[Z(y_i)-\bar{Z}(y)]^2}}$$其中$\bar{Z}(x)$和$\bar{Z}(y)$是$x$和$y$两个位置的平均变量值，$i$和$j$为样本点的编号。
如果$I(x,y)>0$，则说明变量在空间上存在正相关性；如果$I(x,y)<0$，则说明变量在空间上存在负相关性；如果$I(x,y)=0$，则说明变量在空间上不存在相关性。
（2）空间回归空间回归用于建立响应变量与自变量之间的空间关系模型。
在空间回归模型中，响应变量可以是空间数据或位置变量，自变量可以是其他空间数据、位置变量或其他非空间数据。
地理信息技术专业中的空间分析方法介绍
地理信息技术专业中的空间分析方法介绍地理信息技术作为一门关注地球空间信息的学科，涉及诸多领域的空间数据处理和分析。
空间分析是地理信息技术中一个重要的工具，它通过对地理现象的空间关系进行量化和分析，帮助人们深入理解地理现象的规律和特点。
这篇文章将介绍地理信息技术专业中常用的空间分析方法。
一、地理空间分析方法1. 空间查询空间查询是地理信息系统中最基础的空间分析方法之一。
它通过设定特定的查询条件，从地理空间数据库中检索特定的地理对象。
常用的空间查询包括点查询、线查询、面查询等。
例如，当我们需要查询某一地区的医院分布情况时，可以通过空间查询筛选出该地区范围内的医院数据。
2. 空间统计空间统计是地理信息技术中常用的分析方法之一。
它通过对地理空间数据的统计分析，揭示其分布的规律和趋势。
常用的空间统计方法包括核密度估计、泰森多边形分析等。
例如，核密度估计可以用于分析某一地区的人口密度分布情况，从而为城市规划提供参考依据。
3. 空间插值空间插值是一种根据有限的采样数据，估计未知位置上的属性值的方法。
它通过对已知采样点之间的关系进行推断，填补未知位置上的数据缺失。
常用的空间插值方法包括反距离加权插值、克里金插值等。
例如，根据已知地震台站的测量数据，可以通过空间插值方法推断其他地区的地震活动情况。
4. 空间交互分析空间交互分析是一种基于地理空间关系的分析方法，用于研究不同空间对象之间的相互作用和影响。
常用的空间交互分析方法包括缓冲区分析、最近邻分析等。
例如，缓冲区分析可以用于分析某一工厂周围的环境污染范围，进而评估其对周围居民的影响程度。
5. 空间模型空间模型是一种通过数学模型对地理现象进行描述和分析的方法。
它基于地理空间对象的属性和拓扑关系，构建相应的数学模型，来模拟和预测地理现象的发展趋势。
常用的空间模型有空间自相关模型、地理加权回归模型等。
例如，空间自相关模型可以用于分析某一地区的犯罪率和社会经济因素的关系。
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。
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D | Ax0 By0 C |
A2 B2
4
2）栅格数据的长度计算
用8邻域方向累加地物骨架线通过的栅格数 目,
l (Nd 2Ni ) D
Nd -- 水平和垂直方向的栅格数 Ni -- 对角方向的栅格数 D -- 每个栅格的长度
5
2、面积的计算
空间数据的自动量算是GIS 的重要功能，也是进 行空间分析的定量化基础。
From 属性表 Where 条件表达式
14
2）基于空间查询语言的查询
空间查询语言需要在标准SQL上增加描述空间关系 的空间关系谓词集并增加空间操作功能。扩充SQL 或空间查询语言均未标准化。
通常需要增加空间数据类型如，点、弧段、多边形、 图象；增加空间操作算子如一元空间操作算子、二 元空间操作算子等。 如Mapinfo提供的空间查询例：从世界地图world中 查中国的邻国有哪些?
obj Intersects (select obj from country where Cntry_name="china")
15
6.4 空间数据的叠合 (置)分析 叠合分析(Overlay Analysis)的概念
空间叠置分析:把同一地区的两幅或两幅以上的图 形重叠在一起进行图形运算和属性运算，产生新 的空间图形和属性的过程。
A - B =X | X∈A 且 X B
4、空间包含 AB
18
四、基于矢量数据结构的叠置分析
1、点与多边形的叠置
根据点在多边形内的条件,判别每个点在哪个多边形内
形成和多边形联合的属性表
点
属性
多边形 属性1 属性2
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
查找
101 102 103 104
10
实质是查数据库中植被=“林地 ” 的记录，并显示。
标号
101 102 103 104
植被
林地 农地 工业地 林地
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
11
2) 基于空间特性的查询
空间特征的查询可分： (1) 空间几何数据查询 查询空间目标的坐标点、线长、面积、周长及位 置等。 (2) 空间关系查询 基于拓扑关系的查询如邻接性查询、包含性查询、 穿越性查询、落入性查询、方向性查询等。 例：查长江经过哪几个省?
12
3）空间和非空间特征的联合查询
这种查询条件中涉及空间特征和属性特征，而 不是将查询结果用空间特性和非空间（属性） 特征结合。
例查长江以南（查空间中位置）、人口数大于 100万的 （查属性）同北京的距离（查空间中 距离） 小于2000公里的城市。
13
2、空间数据查询的方法
1) SQL查询 如 Select 所需数据项
型
线和面的叠置
面和面的叠置
线和线的叠置
点和点的叠置
按叠置方法 矢量叠置
栅格叠置
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二、叠置分析的数学基础 空间逻辑运算
为讨论方便将空间图层A，B，C定义为二值图 象 1、空间逻辑并（或）运算 A∪B =X | X∈A 或 X∈ B 2、空间逻辑交（与）运算 A∩B = X |X∈A 且 X∈B 3、空间逻辑差运算
6.1空间分析的内容
空间分析是GIS的重要内容，也是评价一个 GIS功能强弱的重要标志。
空间分析通过空间数据的分析算法，获取 地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、 空间演变等新信息。
主要包括空间几何分析、网络分析、空间统 计分析、影像分析和数字地形分析等内容，从 技术方法上，又可将GIS空间分析分为两大类， 即基于矢量数据的空间分析和基于栅格数据的 空间分析。
1
GIS中的空间分析包含: • 空间数据的空间特征分析;
• 空间位置、空间分布、空间形态、空间 关系。
• 空间数据的非空间特征分析; • 空间特征和非空间特征的联合分析。
2
1、分析空间信息的一般过程
确定分析目的和评价准则
收集、输入空间、属性数据
作空间位置的处理、分析 作属性信息的处理、分析 获得简要分析结果（图、表）
1） 矢量格式下面积的量算通常用辛普森公式
Y
3
S 1 n xi
2 i1 xi1
yi yi1
2
1
n-1
n
2） 栅格数据面积的计算
X
统计相同属性的格网数目。
3、 重(质)心的计算
区域的质心是目标保持均匀分布的平衡点， 它通过对目标坐标值加权平均求得 。
质心通常是指一个多边形或面积的几何中心。 在有些情况下质心描述的不是几何中心，而是分 布中心，或加权的平均中心。
解释、评价结果 专题地图、文字报表的修饰， 形成正式结果，供决策使用
3
6.2 空间数据的基本运算 包括——长度、面积、质心计算
1 、长度计算
1）矢量数据的长度计算
线状物体长度的计算公式为:
n
n1
L li [(Xi1 Xi )2 (Yi1 Yi )2 ]
i1
i0
点（x0,y0)到直线 Ax+By+C=0 之间欧氏 距离的计算
叠置(overlay)分析是GIS最常用的提取空间隐含 信息的手段之一。该方法源于传统的透明材料叠 加，即将来自不同数据源的图纸绘于透明纸上， 在透光桌上将其叠放在一起，然后用笔勾出感兴 趣的部分提取出感兴趣的信息。
16
一、叠置的分类
按叠置方式 视觉叠置
条件叠置
无条件叠置
按叠置对象类 点和面的叠置
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1、空间数据查询
1）基于属性（非空间）特征的查询 属性特征的查询主要在属性数据库中完成，这种查 询通常基于标准的SQL查询语言实现，之后按照属性 数据和空间数据的对应关系显示图形。 如：通过对下列数据表中属性“植被”的查找，找到林地。
标号
101 102 103 104
植被
林地 农地 工业地 林地
应用范围极其广泛，如： ✓ 商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。 ✓ 经济的增长极可能发生在高势能地区。
7
几何中心的计算
Xi
XG
i
n
Yi
YG
i
n
X,Y 分别是多边形顶点坐标；n 为顶点数； XG,YG 为多边形的重心，也称质心。
注意重心不一定在多边型内。
8
6.3 空间数据的查询分析
空间数据的查询是GIS最基本、最重要的功能之一。 空间数据查询的实质是找出满足属性约束条件和空间 约束条件的地理对象。通常属性约束条件用带有比较 运算符的逻辑表达式描述。 GIS中用户的很多问题可通过查询解决，查询还能派 生新数据。空间数据的查询涉及到空间数据模型、空 间数据拓扑关系、空间索引等。