GIS空间分析技术

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1、第五章GIS空间分析技术1、概述.2、空间数据（图形）基本量算3、空间查询4、栅格数据分析的基本类型5、矢量数据分析的基本方法6、网络分析7、空间插值分析8、数字地面（地形）分析与DEM模型1、概述空间分析是GIS的主要特征。GIS与一般的计算机辅助制图（CAC/CAD）系统的主要区别在于GIS具有空间分析功能。GIS的空间分析是指以地理事物的空间位置和形态为基础，以地学原理为依托，以空间数据运算、为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程，如获取关于空间分布、空间形成以及空间演变的信息。空间分析功能是GIS的主要特征与

2、评价GIS软件的主要指标之一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基本的空间分析包括以下方面：空间查询空间量算缓冲区分析叠加分析网络分析空间统计分析空间插值数字高程模型（数字地形模型）空间建模与空间决策支持系统面向应用的分析简单的空间分析复杂的空间分析1、概述另一种分类：①基于空间图形数据的分析运算；②基于非空间属性的数据运算；③空间和非空间数据的联合运算。2、图形基本量算图形量算是GIS空间分析技术中最基本的分析内容之一。基本的图形量算功能包括图形的长度量算、面积量算、等高线地形图中的体积

3、量算。2.1质（重）心量算：描述地理目标空间分布最有用的单一量算量，质心是保持目标均匀分布的平衡点。在几何中心基础上的加权计算。质心的量算，可以跟踪某些地理分布的变化，例如人口的变迁、土地类型的变化，也可以简化某些复杂目标，在某些情况下，可以方便的导出某些预测模型。式中，i为离散目标物，Wi为该目标权重，Xc、Yc为目标。空间量算是指对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，也是进行其它空间分析的定量化基础几何量算对点、线、面、体四类目标物而言，其含义是不同的：·点状目标：坐标；·线状目标：长度、曲率、方向

4、；·面状目标：面积、周长等；·体状目标：表面积、体积等。2.2几何量算长度量算:线由点组成，矢量图形的长度量算基于直线段的两点之间距离公式，设空间两点p1（x1，y1）和p2（x2，y2），则直线段的长度为由此不难得出折线与多边形周长的长度量算公式式中，i为折线或多边形的顶点数，含义为依次求出组成折线或多边形的所有线段长度，然后累加求和2.2几何量算多边形面积计算及其应用：辛普森（Simposion）面积计算公式在GIS中，梯形法是求面积的主要方法之一。其基本思想是：按照多边形的顶点顺序依次求出多边形所有边与X轴或Y轴组

5、成的梯形面积，然后求其代数和已知条件：为多边形顶点坐标，凸、凹多边形均可，顶点顺序顺时针方向、逆时针方向均可。2.2几何量算求证：由推证过程可看出，顺时针坐标点排列面积为正值，逆时针坐标点排列面积为负值，考虑到面积可能为负值，因而最终取绝对值辛普森面积计算公式辛普森求积公式的应用判断多边形顶点的走向（逆时针或顺时针旋转面积s为正则为顺时针走向面积s为负则为逆时针走向辛普森面积公式的应用对于凸多边形事实上任意顺次取3个顶点坐标，计算此3点组成的图形面积s’，即可判断出此多边形的顶点的走向。对于一般的多边形（包括凹多边形）取

6、一个方向坐标的极值点前后两点组成的三角形面积，即可判断出此多边形的顶点的走向。多边形顶点走向的简单判别任意三点（x2,y2）、（x1,y1）、（x3,y3）组成的三角形面积为：St=x1(y2-y3)+x2(y3-y1)+x3(y1-y2)判断点与矢量线段的空间拓扑关系P在AB的右边；P在AB直线上；P在AB的左边；辛普森面积公式的应用图形查询：图形查属性是根据图形的空间位置来查询有关属性信息；或者实体之间的空间关系查询，实体的属性信息查询等。属性查询：根据一定的属性条件来查询满足条件的空间实体的位置，是基于实体的属性信

7、息进行查询，与一般的数据库查询相同，只不过最后查询的结果需要再与图形关联起来。图形属性互查：将空间关系和属性结合起来进行查询，并将最后结果以图形和属性两种方式显示出来。如：查询京九线沿线人口大于100万的城市及各种属性信息。地址匹配：根据一个地理名字（如学校名字）来定位相关实体并获得其属性信息。其基础是地理编码，即将一个地理名字与一个或若干个空间实体关联起来、或者与实体的某个属性关联起来、或者与某个地理坐标关联起来。3.空间查询例如：查询三峡地区长江流域人口大于50万的市或县Select*From县或市Where县或市人

8、口>50万andCross（河流名称=“长江”）3.空间查询4.栅格数据分析的基本类型栅格数据的分析处理方法可以概括为聚类聚合分析、多层面复合叠置分析、窗口分析及追踪分析等几种基本的分析模型类型。4.1栅格数据的聚类、聚合分析聚类分析栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数