第五章 空间分析原理与方法 PPT

合集下载

空间分析

空间分析

10
Hale Waihona Puke 何中心的计算XG X
i
i
n
YG
Y
i
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。
11
7.3 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。
3
2、按空间数据特征看GIS空间分析分类
1) 空间数据的空间特性分析 空间位置分析:指通过空间坐标系中坐标值来确定空间 物体的地理位置。 空间分布分析:空间分布反映了同类空间物体的群体定 位信息。 空间形态分析:空间形态反映了空间物体的几何特征, 包括形态表示和形态计算两个方面。前者如走向、连通 性等,后者如面积、周长、坡度。 空间关系分析:空间关系反映空间物体之间的各种关系, 如方位关系、距离关系、拓扑关系、相似关系等。 2) 空间数据的非空间特性分析 主要是基于数据库的统计分析。
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 1 2 3 属性 多边形 A B C 属性1 属性2
*1 *2 *4
*3
4
D
点 1 2 3 4 多边形 A D C B
24
点属性 面属性1 面属性2
A B
D C
这一功能常用于城市中各种服务设施分布情况的分析。
1)点与多边形的叠合
空间数据的叠置在图层间进行,叠置图层其投影方式、比 例尺必需一致、进行配准,使同一地区的轮廓线必需相同。

空间分析的原理和方法

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。

空间分析的原理与方法

空间分析的原理与方法

B
21
……
C
32
……
C
43
……
C
…… …… …… ……
线与多边形叠加分析
2019年8月21日2时34分
34
《地理信息系统》
多边形与多边形的叠合分析 多边形与多边形的叠合分析是指将两个不同 图层的多边形要素相叠合,产生一个新的多 边形图层的操作,其结果将原来多边形要素 分割成新要素,新要素综合了原来所有叠加 图层的属性。

2019年8月21日2时34分
28
《地理信息系统》
计算多边形对点的包含关系,即判断点落在哪 个多边形内。
进行属性数据处理。最简单的方式是将多边形 属性信息叠加到其中的点上(或将点的属性叠 加到多边形上,用于标识该多边形)。
通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少 个点,以及这些点的属性信息。
他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用 水机井等内容的1:6500比例尺地图上,标出 了每个霍乱病死者的住家位置,得到了霍乱病 死者居住分布图。
2019年8月21日2时34分
3
《地理信息系统》
斯诺博士分析了这 张分布图,马上明 白了霍乱病源之所 在--死者住家都 集中于饮用“布洛 多斯托”井水的地 方及周围。
25
《地理信息系统》
根据采用的数据结构的不同分
基于矢量数据的叠合分析
根据叠合对象图形特征的不同,分为
点与多边形的叠合 线与多边形的叠合 多边形与多边形的叠合
算法复杂,但数据 量小、精度较高。
基于栅格数据的叠合分析
算法简单, 但数据量大。
2019年8月21日2时34分
26
《地理信息系统》
2019年8月21日2时34分

第5章_空间分析原理

第5章_空间分析原理

第三节 邻域分析
概念: 根据指定的目标信息检查邻近区域内的 目标信息,或从邻近区域的目标信息中进一步 分析特定的目标信息。
一、 泰森多边形分析
定义: 设平面上有n 个互不重叠的离散数据点, 则其中的任意一个离散数据点Pi都有一个邻近 范围Bi,在Bi中的任一个点同Pi点之间的距离 小于它同其它离散数据点之间距离。Bi是一个 不规则多边形,称为泰森多边形。
三、叠加分析 (spatial overlay analysis)
叠加分析: 叠加形成一新的目标,对空间区域 重新划分,属性数据中包含了参加叠加的多种 数据项。
分栅格叠加和矢量叠加。栅格叠加得到新的栅 格属性,而矢量叠加得到包括新的空间特性和 属性关系。
拓扑叠加产生伪多边形,可指定容差值消除。 栅格叠加组合数量很大,需进行条件叠加。 分条件叠加和无条件叠加。无条件叠加也称全叠
(8)自动采集
自动采集方法按照像片上的规则格网利用数 字影像匹配进行数据采集。全数字化摄影测 量系统在市场上已有比较成熟的产品。优点 是自动化,不需太多的干预。但是在生成 DEM 时 需 要 采 集 地 貌 特 征 点 线 , 才 能 保 证 DEM的高保真度。
返回
2 地形图数据采集方法
对地形图要素进行数字化处理,再内插DEM。 半自动扫描数字化技术已成为地图数字化的主 流。
[1]在地表突变邻近区域内的采样数据有较高的 冗余度;
[2]跟踪路径长,效率低。
(5)选择性采样
根据地形特征进行选择性的采样,例如沿山脊 (谷)线、特征点(如山顶点)等进行采集。优点: 只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足 够的可信度。缺点:它需要进行大量内插,采 样效率不高,不便于自动采样和快速采样。
1.点、线和面状图之间复合 通过点、线和面状图之间相互复合。寻求特征

第五章 GIS空间分析原理与方法

第五章 GIS空间分析原理与方法


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

空间操作
属性赋值 (1)分别打开market 、school、famous图层, 分别添加market、school、famous字段,并全部 赋值为1 (2)打开street图层,添加st字段,赋值为-1

点与多边形的叠合(
point-in-polygon overlay )
包含点的图层与包含多边形的图层 判断点包含在哪一个多边形里面,从而为点设置新的多 边性属性

点与多边形叠合 示例
1
2 3 4
ID 1 2 3 4
ID
city_name 南京 苏州 上海 杭州





空间操作
区域叠加 对market、school、famous和street图层进行 union叠加步骤为如下

包含线的图层与包含多边形的图层 判断线包含在哪一个多边形里面,从而为线设置新的多 边性属性

线与多边形叠合 示例
1 3 2 ID road_name length
1 2 3
ID
沪宁高速 沪杭高速 宁杭高速
400 380 330
province_name 江苏
1 3

函数运算 算术运算(arithmetic)、三角函数 (trigonometric)、对数函数(logarithms)、 幂函数(powers) 统计运算

栅格叠合分析实例
空间操作
叠合方式的选择? market图层、school图层进行intersect操作得到 insctms图层,再将insctms图层与Famous图层进 行inersect叠合操作,得到insctmsf图层 最后将insectmsf图层与street图层进行erase叠 合操作,得到所需结果

第五章 2空间分析的原理与方法 空间叠合分析

第五章 2空间分析的原理与方法 空间叠合分析

Clip裁剪:输出层按一个图层的边界,对另一个图层的内容要 素进行截取后的结果
Update更新:输出层为一个经过删除处理后的图层与一个 新特征图层进行合并后的结果
空间联合
Union合并 Intersect相交 Identity识别 Erase擦除
属性表发生变化
要素提取 图层更新
Clip裁剪 Update更新
基于矢量数据的叠合分析
2 4 3 5 A B 2B 1B
1A 3A 2A 4A 4B
1
3B
5B
降雨量
土壤类型
适宜农作物
基于栅格数据的叠合分析
基于栅格数据的叠合分析
矢量
栅格化
二值化
逻辑运算
结果
实例
坡度图
河流图
Cost=River+Slope
成本图
修建公路的成本图
Legend
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
复习题

空间叠合分析的概念?及其用途?
B C C A C
A
2 3
B
C A
4
1
3 5
B
2
4 5

消防服务区和地铁线的叠加分析
2.1.3 多边形与多边形的叠加分析
多边形与多边形的叠加是指将两个不同图层的多边形 要素叠合,产生新的多边形要素,以解决地理变量的多准 则分析、区域多重属性的模拟分析、地理特征的动态变化
分析、区域信息提取等。
叠合后产生输出新图层的属性信息与原多边形的继承 关系,要根据叠加的不同方式而定。

数据分层组织是叠合分析的基础 分层可以用矢量数据结构点线面表示,也 可以用栅格数据结构表示

第五章 空间分析的原理与方法

第五章 空间分析的原理与方法

方法:
在任意两点间先生成一条剖面线 再在两点间形成一条直线, 判断该直线与剖面线有交点
判断
可以通视
不可以通视
B
A
5.2 空间叠合分析
一、基本概念 定义:指在相同的空间坐标 系统条件下,将同一地区两 个不同地理特征的空间和属 性数据数据重叠相加,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。 目的:用于搜索同时具有几 种地理属性的分布区域。
Di x y z
2 i 2 i
2 i
(三)地表粗糙度计算
定义:地表粗糙度是反映地表起伏变化与侵蚀 程度的指标。一般定义为地表单元曲面面积与 投影面积之比。 一般用对角顶点连线中点的高差来表示粗糙度。
1 Ri, j D zi 1, j 1 zi , j zi , j 1 zi 1, j 2
2)间接采集。在地形图上通过对等高线数字化,并 进行插值计算或按网格单元直接量算而获得。
数字高程模型的应用
提取等高线, 进行地形制图
制作正射 影像地图
数字高程模型 在地学分析的 应用
为地学综合分析提供 高程、坡度、坡向等 基本分析因子
数字正射影像图:是对遥感数字影像,经逐像元进行投影差改正、镶 嵌,按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射投影影像 数据
z
y
Pi , j
Pi 1, j
nij b
Pi 1, j 1
a
i+1,j
Pi , j 1
dy
i+1,j+1
i,j
O
dx
i,j+1
x
ni , j a b
ni , j

地理信息系统原理第五章 空间分析与建模5.2

地理信息系统原理第五章 空间分析与建模5.2
(1)每个区域单元的LISA,是描述该区域单元周围 显著的相似值区域单元之间空间集聚程度的指标;
(2)所有区域单元LISA的总和与全局的空间联系指 标成比例。
星蓝海学习网
LISA包括局部Moran指数(local Moran index) 和局部Geary指数(local Geary index),下面重 点介绍和讨论局部Moran指数。
i
j
星蓝海学习网
✓对统计量的检验与局部Moran指数相似,其检验值为
Z
Gi ) VAR(Gi )
✓显著的正值表示在该区域单元周围,高观测值的区域单元趋 于空间集聚,而显著的负值表示低观测值的区域单元趋于空 间集聚,与Moran指数只能发现相似值(正关联)或非相似性 观测值(负关联)的空间集聚模式相比,具有能够探测出区域 单元属于高值集聚还是低值集聚的空间分布模式。
为什么要用空间统计分析?
✓空间统计分析,其核心就是认识与地理位置相关的数据间的空间 依赖、空间关联或空间自相关,通过空间位置建立数据间的统计 关系。
✓空间统计分析的任务,就是运用有关统计方法,建立空间统计模 型,从凌乱的数据中挖掘空间自相关与空间变异规律。
星蓝海学习网
为什么要用空间统计分析?
空间数据分析与传统统计分析主要有两大差异:
Tobler, W. R. (1970). "A computer movie simulating urban growth in the Detroit region". Economic Geography, 46(2): 234-240.
Waldo Tobler(born in 1930) receiving a plaque for his contributions to geography. On the event of his November 2000 birthday.
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 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
第一节 数字地形模型分析
• 从维度来说,DEM是2.5维的数据 • • 2D:X,Y相互独立 • • 2.5D:Z=f(X,Y)
3D:X,Y,Z相互独立
第一节 数字地形模型分析
• DEM的研究内容:
第一节 数字地形模型分析
• DEM研究的主要内容: • 数据采集方法 • 空间数据内插技术 • 空间数据组织和管理 • 空间分析理论与方法
第五章 空间分析的原理与方法
• 1 数字地形模型分析 • 2 空间叠合分析 • 3 空间缓冲区分析 • 4 空间网络分析
GIS基本功能
数据采集 与输入
数据编辑 与更新
GIS能作 什么?
数据显示 与输出
数据存储 与管理
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
空间分析概述
– 咨询式分析(query mode) 集合分析、查询分析
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
第一节 数字地形模型分析
• 数字地形模型:地形的数字化表达,Miller 于1956年为了自动设计高速公路提出。
• 定义:对二维地理空间上具有连续变化特 征地理现象的模型化表达和过程模拟。简 单地说,空间起伏连续变化现象的数字化 表达和分析工具的集合。
Input A
• 点变换方法 • 区域变换方法 • 邻域变换方法
Input B Output
基于矢量数据的叠合分析
• 点与多边形的叠合 • 线与多边形的叠合 • 多边形与多边形的叠合
点与多边形的叠合( point-in-polygon overlay )
• 包含点的图层与包含多边形的图层 • 判断点包含在哪一个多边形里面,从而为点设置新的多边
3
线与多边形叠合 结果
1
1 2 6
2
35
3
4
1
2 6
5
3
4
多边形与多边形叠合( polygon-on-polygon overlay )
• 两个多边形图层的比较分析(图形和属性),将两个不同 的多边形空间特征数据相重叠,产生新的多边形特征数据, 用以解决地理变量的多准则分析、区域多重属性的分析, 地理特征的动态变化分析,以及图幅要素更新、区域信息 提取等
第二节 空间叠合分析
• 叠置分析的基本条件: 1:参加叠置分析的不同数据层的地理范围 必须是一致的 2:参与叠置分析的多层面数据必须有效 匹配(投影、坐标系、元数据参数) 3:参与叠置分析分析模型和数据必须有 效匹配
第二节 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。
示,来反映地表单元网格各顶点高程变化的指标。 • (五)谷脊特征分析 • 沟谷密度:沟谷总长度与地表单元面积之比。 • 沟谷深度值:地表单元内几个谷点切割深度的均值
第一节 数字地形模型分析
• 二、地形剖面线的计算 • 地形剖面线:从一个点出发到另一个点的
地形变化情况。 • 方法:通过DEM得到,运用插值算法在剖
• 基于栅格数据结构的叠合分析
– 参与分析的两个图层均为栅格数据 – 优点:运算过程比较简单 – 缺点:数据量大
第二节 空间叠合分析
• 栅格叠合分析:
• 两个或多个相同地区栅格图层
• 相同的栅格单元大小
• 不同图层间对应栅格进行运算
• 运算结果生成新的栅格图层
• 目的是产生新的空间信息 • 又称为“地图代数”
性属性
点与多边形叠合 示例
1 2 3
4
1 2
3
点与多边形叠合 结果
1
12
3
2 34
1 2 3
4
线与多边形的叠合( line-in-polygon overlay )
• 包含线的图层与包含多边形的图层 • 判断线包含在哪一个多边形里面,从而为线设置新的多边
性属性
线与多边形叠合 示例
1 3
2
1 2
• 多边形叠合分析通常有以下五种叠合方式: – 合并(Union) – 相交( Intersect) – 一致( Identity) – 相减( Erase) – 更新( Update)
• 空间合成叠合 • 空间统计叠合
空间合成叠合
• 用于搜索同时具有几种地理属性的分布区 域,或对叠合后产生的多重属性进行新的 分类。
空间统计叠合
• 用于提取某个区域范围内某些专题内容的 数量特征。
第二节 空间叠合分析
• 基于矢量数据结构的叠合分析
– 参与分析的两个图层均为矢量数据 – 优点:数据量小 – 缺点:运算过程比较复杂
第一节 数字地形模型分析
• 一、地形因子计算 • (一)坡度和坡向的计算 • 坡度:局部地表面与水平面之间的夹角。 • 坡向:最大高程变化率所在的方向。 • 计算坡度、坡向方法包括:空间矢量分析
法、拟合曲面法
❖大家应该也有点累了,稍作休息
❖大家有疑问的,可以询问
第一节 数字地形模型分析
• (二)曲面面积的计算 • 两种方法:矢量法和三角形求和法 • (三)地表粗糙度的计算 • 粗糙度:地表单元曲面面积与投影面积之比。 • (四)高程及变异分析 • 平均高程:地表单元网格四个顶点的高程平均值。 • 高程变异:以网格单元顶点的标准差与平均高程的比值表
面的两点间插值出相应的• 三、DEM的通视分析 • 实现方法:在任意两点间生成剖面线,在
需要分析的两点间画直线,若直线与剖面 线有交点则不能通视,无交点则判断这两 点是否高于剖面线的高程。
第二节 空间叠合分析
• 问题的提出: • 地学多因子分析的需要
在实际问题中,往往需要将地学现象分解 为许多单个的因子分别研究。例如,将自 然地理要素分解为地质、地貌、水文、气 象、生物,土壤等,但在研究实际问题又 需要选取其中的几项进行研究。
相关文档
最新文档